های قطار شهری و حومه

⚠ این متن با نرم‌افزار از روی تصویر خوانده شده و ممکن است خطا داشته باشد؛ برای استناد، اصلِ سند را ببینید. ۳/۸دد۱۹ ۳۷ -------- صفحهٔ بعد -------- 24 71 / 41 / 7044 ضوابط طراحی سازه ایستگاه های قطار شهری و حومه 3 - 7 - روش طراحی روش طراحی در این آیین نامه«روش طرح مقاومت » استت. هر چند در طراحی ستازه نگهبان استتفاده از روش تنش مجاز نیز در مواردی مجاز است. در این روش هر یک از اعضا و اتصاالت می بایست معادله زیر .را برآورده کنند (7- 3) i i i n Q R   i : ضریب بار  : ضریب کاهش مقاومت (ضریبی که به مقاومتی اسمی اعضا اعمال می)گردد i: ضریب اصالح بار (وابسته به ضرایب شکل پذیری ( D )، نامعینی ( R ) و اهمیت ( I) )است i Q : بار وارده n R : مقاومت اسمی در این رابطه ، اگر بیشترین مقدار ضریب بارi ،استفاده شده باشدi از رابطه زیر محاسبه می.شود (7- 2)  i D R I 1.0 در حالتی که کمترین مقدار ضریب بارi ،استفاده شده باشد iاز رابطه زیر محاسبه می.شود (7- 7) i D R I 1 η = 1.0 η η η   اگر از نظر طراح عضو یا اتصالی غیرشکل پذیر باشد، در این حالت ضریب شکل پذیری) D  ( حداقل برابر با15 /3 ا ست. در طراحی سازه رایج ای ستگاه و یا تونل با رعایت محدودیت های این د ستورالعمل، ضریب شکل پذیری ) D  ( برابر3 در نظر گرفته می .شود  اگر از نظر طراح اعضا نامعین نباشند، در این حالت ضریب نامعینی) R  ( حداقل برابر با15 /3 است. در طراحی ستازه رایج ایستتگاه و یا تونل با رعایت محدودیت های این دستتورالعمل، ضتریب نامعینی) R  ( برابر3 در نظر گرفته می.شود  در طراحی ستازه رایج ایستتگاه و یا تونل زیرزمینی با رعایت محدودیت های این دستت ورالعمل، ضتریب اهمیت ) I ( برابر15 /3 می.بایست در نظر گرفته شود ضرایب بارi و مقاومت برای حاالت حدی مختلف بر اساس دستورالعمل حاضر تعیین می.گردند حالت ی حد بهره :برداری در این حالت محدودیت های مربوط به تنش، تغییر شتتکل اعضتتا و عرض ترک اعضتتا، تحت بارهای سرویس می .بایست بررسی شود حالت حدی :خستگی و شکست حد خستگی می بایست به صورت محدودیت حداکثر ظرفیت تنش اعضا تحت بارهای .تکراری قطار و یا تهویه و تجهیزات در نظر گرفته شود -------- صفحهٔ بعد -------- فصل سوم- بارگذاری 71 / 41 / 7044 26 اثر خستگی بر ع مده اعضای سازه اصلی و نگهبان قابل اغماض است. هر چند این اثر در طراحی تجهیزات و اتصاالت آن ها می.بایست در نظر گرفته شود حالت حدی :مقاومت حالت حد مقاومت به منظور اطمینان از مقاومت و پایداری جزئی و کلی ستتتازه تحت ترکیب بارهای عمدتا استاتیکی در طول عمر مفید سا( زه311 سال) می .بایست بررسی گردد حالت حدی :نهایی حالت حد نهایی به منظور اطمینان از بقای ستازه در شترایط زلزله طرح حداکثر ،، ستیل، ستونامی انفجار و آتش سوزی می .بایست بررسی گردد 3 - 2 - معرفی بارها و ترکیب بار بارگذاری ارائه شتده در این بخش برای ستازه های پایین تر از ستطح زمین استت. همچنین در مراحل ستاخت ستازه نگهبان، کلیه بارهای مربوط به توالی ساخت می بایست در محاسبات در نظر گرفته شود. کلیه مراحل روش اجرا می بایست در نقشه ها منعکس گردد. در صورت نیاز به تغییر روش اجرا کفایت روش اجرای تغییر یافته می .بایست بررسی گردد بارگذ .اری مربوط به طراحی روسازی، ادوات و تجهیزات ریلی خارج از موضوع دستورالعمل حاضر است مقادیر بار، و ترکیبات بارگذاری این فصتل حداقل مورد نیاز جهت طراحی ستازه هستتند که ممکن استت با توجه به شرایط پروژه و با استناد به آیین نامه های معتبر مقادیر و یا ترکیبات دیگری نیز در طرا حی اضافه شوند. در هر حال رعای ت ض وابط این فصل به عنوان .حداقل ضوابط الزامی است به کارگ یری ترکیب بارگذاری به شترح جدول7 - 3 در طراحی ایستتگاه ها و تونل ها و دیگر ستازه های زیرزمینی الزامی استت. مگر مواردی از طراحی که در تبصتره5 ارائه شتده استت. همچنین ممکن استت در طراحی اجزا در فصتول بعدی بارگذاری هایی اضافه شو د که رعایت آن ها .نیز الزامی است -------- صفحهٔ بعد -------- 34 71 / 41 / 7044 ضوابط طراحی سازه ایستگاه های قطار شهری و حومه جدول 7- 3 - ترکیبات بارگذاری و ضرایب هر بار در طراحی ایستگاه ها و تونل ها فقط یکی از بارها در یک ترکیب استفاده شود EQ CS TU TG AP WA t WA LL LS PL CR DC DW EH ES EV PI SE SH ترکیب بار حاالت حدی f WA tsu WA FI BL - - - - 5/1 ی ال 2/3 TG 1/3 1/3 35 /3 p مقاومتT-I - - - 7/3 - - - 1/3 - p مقاومتT-II ارجاع به فصل3 نهاییT-I - 1/3 - - - - 5/1 1/3 5/1 p نهاییT-II 3/3 - - - - - - - - 9/1 نهاییT-III - - - - 1/3الی2/3 TG 1/3 1/3 1/3 1/3 سرویسT-I - - - - - - - 3/3 - p سرویسT-IA - - - 1/3 - - - 1/3 - 1/3 سرویسT-II ارجاع به فصل3 سرویسT-III - - - - - - 3/3 - 5/3 - خستگیT-I جدول 7- 2 - ضرایب بار( p ) برای بارهای دائمی در طراحی ایستگاه ها و تونل ها ضریب بار نوع بار حداقل حداکثر 1/3 5/1 1/3 5/1 CR: خزش (Ieffective بهکارگیری ) CR: خزش (Ig بهکارگیری ) 9/1 --- 25 /3 9/1 DC: اعضای سازه و ملحقات غیر سازه ای DC: سرویسT-IA فقط برای 65 /1 51 /3 DW: بار مرده پوشش 35 /1 75 /3 فشار محرک ترانشه باز EH: فشار افقی خاک 35 /1 75 /3 فشار سکون N/A 75 /3 فشار ظ اهری خاک بر دیوار با بیش از یک ردیف انکر و یا مهار 9/1 75 /3 حفاری زیرزمینی N/A 9/1 سرویسT-IA فقط برای 35 /1 75 /3 ترانشه باز EV: فشار قائم خاک 35 /1 75 /3 حفاری زیرزمینی 35 /1 75 /3 تمام حاالت غیر از سرویسT-IA ES: سربار روی زمین 0 1/3 سرویسT-IAفقط برای 1/3 7/3 PI: ب ار ناشی از فشار سیال لوله های تأسیسات 0 7/3 SE: نشست 1/3 1/3 Ieffective بهکارگیری SH: بار جمع شدگ ی 5/1 5/1 Ig بهکارگیری -------- صفحهٔ بعد -------- فصل سوم- بارگذاری 71 / 41 / 7044 37 در جداول فوق: :بارهای دائمی AEP :فشار ظاهری خاک بر طراحی گودبرداری مهارشده CR: بار ناشی از خزش DC: بار مرده اعضای سازه ای و غیر سازه ای DW: بار مرده پوشش روی سازه (کف سازی و...) و تأسیسات EH: بار فشار جانبی خاک ES : ا ضافه بار روی زمین (بار خاک یا فوندا سیون و ساخت و ساز که روی زمین اعمال م ی)شود EV: فشار قائم خاک PI: بار ناشی از فشار سیال در سیستم لوله کشی و یا کالورت SE: بار ناشی از نشست سازه تونل یا ایستگاه SH : بار ناشی از جمع شدگی :بارهای گذارا AP: بار فشار هوا BL: بار انفجار CS: بار تجهیزات ساخت EQ: بار زلزله FI: بار ناشی از آتش سوزی LL: بار زنده وسائط نقلیه LS: بار زنده سطحی PL: بار پیاده رو TG: بار ناشی از گرادیان حرارتی TU: بار ناشی از تغییر دمای یکنواخت WA: بار آب WAF: بار آب ناشی از سیل WAT: بار آب گذرا WAtsu: بار آب ناشی از سونامی حاالت حدی بارگذاری به شرح زیر تعریف می:شوند حالت مقاومتT-I : ترکیب بارهای استتاستتی مربوط به بارهای دائمی زمین و عبور مرور عادی که پس از اتمام ستتاخت ستتازه به وجود می آیند. این ترکیب بار همچنین می بایستتت برای طراحی اجزای داخلی ایستتتگاه (تونل) و اجزای ستتازه نگهبان که قرار استت عملکرد دائم داشتته باشتند، استتفاده گ ردد (دیوار دیافراگمی). حالت مقاومتT-I می بایستت برای طراحی تکیه گاه و اجزای اتصال تجهیزات که به سازه اصلی وصل می.شوند نیز استفاده گردد حالت مقاومتT-II : ترکیب بار مربوط به بارهای موقت زمین که در طول دوره ساخت سازه به وجود می آیند. همچنین ترکیب بارهای مربوط به ساخت تونل های سگمنتی در دوره ساخت، حمل و جایگذاری نیز ه ستند. حالت مقاومتT-II مربوط به ترکیب بار وارد بر سازه نگهبان که عملکردی دائمی ندارد، .نیز است حالت نهاییT-I : ترکیب بار شامل اثر زلزله است و می بایست بر اساس .ضوابط فصل چهارم در نظر گرفته شود حالت نهاییT-II : ترکیب بار مربوط به بارهای انفجار و آتش است. این بارها نباید با بار زلزله ترکیب شوند. در صورت یکه مطالعات پدافند غیرعامل، و یا کارفرما بر ا ساس مطالعات تحلیل خطر، ضریب و یا ترکیب بار دیگری برای بارها پی شنه ا د -------- صفحهٔ بعد -------- 32 71 / 41 / 7044 ضوابط طراحی سازه ایستگاه های قطار شهری و حومه دهد، ضرایب مطالعه مذکور می بایست استفاده گردد. در صورت استفاده از مطالعه مجزا پیشنه اد می شود ضرایب بار تغی یر .نکند حالت نهاییT-III : ترکیب بار مربوط به سیل و سونامی است که فشار باالزدگی می .بایست در این حالت کنترل گردد این ترکیب بار نهایی (بحرانی) باید شامل سیالب سطحی که موجب باال آمدن آب زیرزمینی می شود و نیز سیالبی ک ه به بدنه تونل برخورد می .کند نیز باشد :در این مورد موارد زیر قابل ذکر است  افزایش سطح آب دریا یا آب سطحی موجب افزایش ف شار هیدروا ستاتیک می شود و همچنین مقاومت در برابر باالزدگی را کاهش می.دهد  سیالب داخل تونل موجب افزایش مقاومت در برابر باالزدگی می شود و ممکن ا ست ف شار هیدروا ستاتیک را تا .صفر کاهش دهد حالت سرویسT-I : عموما شامل بارهای دائمی زمین و عبور مرور عادی که پس از اتمام ساخت سازه به وجود می آیند ، است . همچنین به منظور کنترل تغییر شکل اعضای سازه ای ،کنترل ترک بتن ،، ارتعاش، دوام آب بند ی و پدیده خست گی در طول عمر تونل یا ایستگاه مورد استفاده قرار می .گیرد حالت سرویسT-IA : ترکیب بار مربوط به بار بهره برداری آب است که به منظور کنترل سازه در برابر باالزدگی و فشار ( جانبی آب بر اساس حداکثر سطح .آب زیرزمینی محتمل و نیز اثرات ناشی از سیل) مورد استفاده قرار گیرد در شرایط خاص اثرات شوری و دیگر محتویات که باعث تغییر وزن مخ صوص آب می شود نیز باید مورد مطالعه واقع .شود حالت سرویسT-II : ترکیب بار مربوط به بارهای موقت زمین است که در طول دوره ساخت به وجو د می آید. به منظور کنترل تغییر شکل اع ضای سازه و کنترل ترک بتن در دوره ساخت نیز باید از این ترکیب بار ا ستفاده شود. همچنین کنترل باالزدگی حین ساخت سازه (زمانی که سازه نهایی اجرا شده ا ست) نیز می بای ست تو سط این ترکیب بار کنترل .گردد حالت خستگیT-I : این ترکیب بار در طراحی تجهیزات و اتصاالت آن ها که به سازه اصلی متصلند و تحت تأثیر ب ارهایی چون فشار هوا ناشی از تهویه یا حرکت قطار هستند، استفاده می .شود بارهای دائمی بارهایی هستند که همیشه حضور دارند اما بدلیل احتمال بسیج شدن کم یا زیاد آن ها ، حد باال و پای ین دارند. حد باال و پایین محدوده تغییر بار مدنظر نیستند و کافی است فقط اعداد ذکر شده در جدول7 - 2 در هر بار ضرب .گردند در ترکیبات بارگذاری اگر اثر باری باعث کاهش اثر بار دیگر شود، مقدار حداقل بار با اثر کاه شی می بای ست ا ست فاده .گردد -------- صفحهٔ بعد -------- فصل سوم- بارگذاری 71 / 41 / 7044 33 در انتخاب ضریب بارهای دائم باید دقت کرد که اگر بار دائم موجب افزایش ظرفیت باربری ع ضو و یا افزایش پ ایداری .کلی سازه شود، حداقل مقدار ضریب برای آن استفاده گردد مقدار بزرگ تر ضریب بارTU برای کنترل تغییر شکل اع ضا و مقدار کوچکتر آن برای مقا صد دیگر طراحی ا ستفاده گردد. در حالت مقاومت نیز، اگر ضریب ترک خوردگی در نظر گرفته ن شود (تحلیل های اولیه یا د ستی) ضریب بار5/1 و اگر ضریب ترک خوردگی در نظر گرفته شود ضریب بار3 برای بارTU .استفاده گردد ضت ریب بار مربوط به گرادیان حرارتیTG می بایستت بر استاس اطالعات پروژه در نظر گرفته شتود. در صتورت نبود اطالعات کافی، ضریب بار به صورت زیر تعیین می :گردد جدول 7- 7 - ضرایب بار مربوط به گرادیان حرارتی برای حالت مقاومت و کنترل های عادی 1/1 برای حالت سرویس و بدون در نظر گرفتن بار زنده 1/3 برای حالت سرویس و با در نظر گرفتن بار زنده 5/1 تبصره7: در صورت طراحی سازه نگهبان در نرم افزار های عددی (المان محدود یا تفاضل محدود)، می بایست کلیه بارها اعم از مرده و زنده، ف شار جانبی و قائم خاک، بارهای نا شی از تجهیزات ساخت و ... در نظر گرفته شود. طراحی سازه نگهبان با فرض عدم وجود زل زله در طول دوره عمر آن انجام می شتتود. همچنین ک لیه مراحل ستتاخت ستتازه (ستتاخت مرحله ای) با قضتاوت های درستت مهندستی در نظر گرفته شتود. در چنی ن حالتی به جای استتفاده از ترکیب بار مقاومتی T-II ، کلیه تالش های اعضا (لنگر، برش، نیروی مح وری، پیچش) حاصل از طراحی در نرم افزار عددی، در طراحی به روش مقاومت نهایی در ضریب2/3 و در طراحی به روش تنش مجاز در ضریب35 /1 ضرب شود. طراحی اع ضای بتنی (مانند شمع، ری )...ب، لتیس، شاتکریت و بر ا ساس آخرین ویرایش آیین )نامه بتن ایران (آبا و طراحی اع ضای فوالدی بر مبنای آخرین ویرایش مبح ث دهم مقررات ملی ساختمان انجام می گردد ). همچنین برای طراحی اعضای فوالدی (مانند استرات با روش تنش مجاز از مبح ث دهم مقررات ملی ساختمان و یا آیین نامهAISC .ا ستفاده شود ضریب کاه شی35 /1 در طراحی ستازه نگهبان بر مبنای تجربیات داخلی در نظر گرفته شتده استت و می تواند به تالش های اعضتا ناشتی از کلیه بارهای اعمالی وارد شود. پیشنهاد می شود با تشخیص طراح، در طراحی اتصاالت اعضای فوالدی از این ضریب کاهشی صرف نظر گردد. استفاده از ضریب کاهش درصورتی که عمرمفید سازه نگهبان بیش از76 .ماه باشد، مجاز نیست تبصره2: اگر برای تعیین فشار خاک وارد بر سازه اصلی ایستگاه یا تونل، از مدل سازی عددی (المان محدود یا تفاضل محدود) ا ستفاده گردد، ضرایب بار ف شار جانبی و قائم خاک مانند جدول7 - 2 ( خواهد بود برای روش ساخت تران شه باز ضرایب فشار جانبی خاک حاصل از نرم .)افزار عددی، مانند حالت سکون در نظر گرفته شود درصورتی که نتوان در نرم افزار عددی، بار فشار )جانبی و قائم خاک را از یکدیگر تفکیک کرد، ضرایب حداکثر و حداقل فشار خاک (چه جانبی و چه قائم به ترتیب75 /3 و35 /1 در نظر گرفته شود. ضریب بار حالت سرویسT-IA نیز مانند جدول7 - 2 .خواهد بود -------- صفحهٔ بعد -------- 30 71 / 41 / 7044 ضوابط طراحی سازه ایستگاه های قطار شهری و حومه تبصره3: اگر پس از انجام خاک برداری شیب دار و ساخت سازه اصلی ایستگاه و یا تونل مسقف، خاکریزی پشت سازه انجام گردد، ف شار جانبی خاک وارد بر سازه، از نوع حالت سکون خواهد بود مگر اینکه م حا سبات عدد بزرگتری را ن شان .دهد تبصره0: نحوه تعیین بار زلزله، و ترکیبات مربوط به بارهای شامل بار زلزله در فصل 3 ارائه می .شود تبصره0: ترکیب بار مربوط به بارهای وارد بر دیوارهای وزنی، دیوارهای کنسولی، شمع ها و دیوارهای مهار شده توسط انکر به شرح جدول7 - 3 است: جدول 7- 3 - ترکیب بار مربوط به طراحی دیوا رهای وزنی، دیوارهای کنسولی، شمع ها و دیوارهای مهار شده توسط انکر فقط یکی از بارها در یک ترکیب استفاده شود SE TU TG WS WA LL LS PL CR DC DD DW EH ES EV SH ترکیب بار حاالت حدی IC BL EQ - - - SE 5/1 الی2/3 TG - 1/3 35 /3 p مقاومتI - - - SE 5/1 الی2/3 TG - 1/3 75 /3 p مقاومتII - - - SE 5/1 الی2/3 TG 1/3 1/3 - p مقاومتIII - - - - 5/1 الی2/3 - - 1/3 - p مقاومتIV - - - SE 5/1 الی2/3 TG 1/3 1/3 75 /3 p مقاومتV - - 1/3 - - - - 1/3 EQ 1/3 نهاییI 1/3 1/3 - - - - - 1/3 5/1 1/3 نهاییII - - - SE 1/3 الی2/3 TG 1/3 1/3 1/3 1/3 سرویسI - - - - 1/3 الی2/3 - - 1/3 7/3 1/3 سرویسII -------- صفحهٔ بعد -------- فصل سوم- بارگذاری 71 / 41 / 7044 30 جدول 7- 5 - ضرایب بار برای بارهای دائمیp مربوط به طراحی دیوا رهای وزنی، دیوارهای کنسولی، شمع ها و دیوارهای مهار شده توسط انکر ضریب بار نوع بار، نوع فونداسیون، روش به کار گرفته شده جهت محاسبه نیروی اصطکاک جداری منفی حداقل حداکثر 9/1 9/1 25 /3 51 /3 DC: اعضای سازه و ملحقات غیر سازه ای DC: IV فقط برای مقاومت 25 /1 3/3 روشa DD: نیروی اصطکاک جداری منفی 71 /1 15 /3 روشl 75 /1 25 /3 روش O’Neill-Reese 65 /1 51 /3 DW: بار پوشش و تأسیسات 9/1 51 /3 فشار محرک EH: فشار افقی زمین 9/1 75 /3 فشار سکون N/A 75 /3 فشار ظاهری خاک بر دیوار با بیش از یک ردیف انکر و یا مهار N/A 1/3 پایداری کلی EV: فشار قائم خاک 1/3 75 /3 دیوارهای وزنی و غیروزنی 35 /1 51 /3 ES: سربار روی زمین DD : نیروی اصطکاک جداری منفی است که در بخش مربوط به طراحی شمع ها به آن پرداخته می .شود IC: بار مربوط به یخ زدگی WS: بار باد وارد بر سازه حالت های حد مقاومت به من ظور اطمینان از مقاومت و پایداری کلی و جزئی ستتتازه تحت ترکیب بارهای عمدتا ( استاتیکی در طول عمر مفید سازه311 سال) می .بایست بررسی گردد حالت نهاییI جهت کنترل بار زلزله کاربرد دارد. در این حالتEQ با توجه به شتتترایط پروژه تعریف می شتتتود. در صورت نبود اطالعات کافی عدد5/1 برای این ضریب پیشنهاد می شود. نحوه محاسبه بار زلزله در ف صل3 تشریح شده .است حالت نهاییII جهت کنترل بارهای یخ زد گی و انفجار کاربرد دارد (اعمال هر دو بار در یک ترکیب بار واحد الزم .)نیست حالت های ستترویسI وII جهت کنترل بارهای بهره برداری استتت. کنترل عرض ترک و تغییر شتتکل اعضتتا تحت بار سرویسI می.بایست انجام گردد -------- صفحهٔ بعد -------- 32 71 / 41 / 7044 ضوابط طراحی سازه ایستگاه های قطار شهری و حومه 3 - 3 - بارهای اعمالی 3 - 3 - 7 - بار مرده(DW,DC) بار مرده شتامل وزن کلیه اعضتای ستازه ،ای (دیوار، دال، ستقف، فونداستیون، ستتون، تیر، راه پله، و...)، ستقف کاذب کف سازی و یا نازک کاری، تأسیسات مکانیکی و تجهیزات ثابت، عالئم و تابلوها، هر نوع پوشش روی سازه در طرح حاضر و یا در توسعه .های آینده است بار مربوط به مخزن اطفای حریق از نوع بار م رده است. تعیین بار مرده می بای ست بر ا ساس آخرین ویرایش مبحث ش شم مقررات ملی ساختمان و در صورت نیاز کاتالوگ شرکت های سازنده صورت گیرد (هر ک دام بحرانی.)تر بود مالک عمل است درصورتی که احتمال می رود در آینده بار مرد( ه افزایش یابد تغییر تأسیسات و یا تجهیزات) این موضوع می بایس ت در .محاسبات در نظر گرفته شود 3 - 3 - 2 - بار فشار جانبی و قائم خاک(EH,EV) به طور :کلی بار فشار زمین تابعی از موارد زیر است  نوع خاک و وزن مخصوص آن  تراز آب  ویژگی های خزش خاک  میزان تراکم خاک  اندرکنش خاک و سازه  میزان سربار روی زمین  اثرات زلزله  شیب زمین پشت سازه  انحراف دیوار الزم به توضیح است جزئیات .مربوط به محاسبات بار زلزله و اثرات آن در فصل چهارم ارائه خواهد شد در تعیین ف شار جانبی و قائم خاک توجه به تغییرات این بار در مراحل ساخت مرحله به مرحله ضروری ا ست. به عبارتی بارگذاری انتخا ب شده، باید پوش تالش های ایجاد شده در اعضای سازه در کلیه مراحل حفاری را شامل شود. لذا تعیین بار جانبی وارد بر سازه نگهبان تنها با استفاده از روش های عددی امکان پذیر بوده و استفاده از روش های تحلیلی و تج ربی .برای طراحی مرحله دوم مجاز نی ست ا ستفاده از روابط ت حلیلی یا تجربی با توجه به جنس خاک و روش حفاری صرفا به منظور برآورد اولیه یا صحت سنجی ابتدایی نتایج تحلیل.های عددی کاربرد دارد -------- صفحهٔ بعد -------- فصل سوم- بارگذاری 71 / 41 / 7044 31 3 - 3 - 2 - 7 - تعیین ضرایب فشار جان بی خاک دیوارهایی که می .توانند بدون جابجایی بار زمین را تحمل کنند در معرض فشتتتار خاک در حال ستتتکون هستتتتند د یوارهایی که در اثر اعمال فشار زمین جابجا می شوند می بایست برای فشاری بین حالت محرک و حالت سکون بسته به میزان جابجایی طرح شوند. میزان جابجایی مورد نیاز برای دستیابی به حداقل فشار محرک و یا حداکثر فشار مقاوم تابعی ا .ز ارتفاع دیوار و یا نوع خاک ا ست مقادیر تو صیه شده برای ب سیج چنین جابجایی ب سته به ارتفاع دیوار و نوع خاک در جدول7 - 5 ارائه شده :است جدول7-6 - مقادیر تقریبی جابه جایی مورد نیاز جهت فعال شدن فشار محرک و یا مقاوم زمین مقادیر /H نوع خاکریز مقاوم )محرک (فعال 13 /1 113 /1 ماسه متراکم 12 /1 112 /1 ماسه با تراکم متوسط 13 /1 113 /1 ماسه سست 12 /1 112 /1 الی کوبیده شده 15 /1 131 /1 رس کم مایه کوبیده شده 15 /1 131 /1 رس پر مایه کوبیده شده  : جابجایی باالی دیوار به منظور دستیابی به حداقل فشار محرک یا حداکثر فشار مقاوم با چرخش یا جابجایی انتقالی H: ارتفاع دیوار استتفاده از خاک های چستبنده جهت خاکریزی پشتت دیوار توصتیه نمی شتود. همچنین استتفاده از خاک رس پرمایه3 به عنوان .خاکریز پشت دیوار مجاز نیست فشار جانبی زمین به صورت خطی و متناسب با عمق افزایش می:یابد (7- 3) s P=kγ z P: فشار جانبی زمین ( kN ) k ): ضریب فشار جانبی زمین (سکون، محرک، مقاوم s: وزن مخصوص خاک ( kN/m3 ) z: عمق پایین تر از سطح زمین( m ) عموما برآیند فشتتار جانبی زمین پشتتت دیوار در ارتفاع7/ H باالتر از کف دیوار وارد می.شتتود H ارتفاع کل دیوار از .سطح زمین پشت سازه تا پایین ریشه دیوار است 3 Plastic clay -------- صفحهٔ بعد -------- 34 71 / 41 / 7044 ضوابط طراحی سازه ایستگاه های قطار شهری و حومه ضتتریب فشتتار خاک در حالت ستتکون، محرک و مقاوم می بایستتت در مطالعات ژئوتکنیک تعیین گردد. همانطور که عنوان شد ضریب فشار محرک، سکون و مقاوم خاک با توجه نوع خاک و میزان تغییر شکل می تواند.تغییر یابد جهت تعیین ضترایب فشتارجانبی خاک به بخش7 - 5 ( بازنگری اول راهنمای طراحی دیوارهای حائل نشتریه شتماره 711 ) .رجوع شود 3 - 3 - 2 - 2 - فشار خاک در روش های ساخت ترانشه باز تعیین بار جانبی وارد بر ستتازه نگهبان تنها با استتتفاده از روش های عددی امکان پذیر بوده و استتتفاده از روش های تحلیلی و تجربی برای طراحی مرحله دوم مجاز نیست. برای تعیین فشتار جانبی وارد بر دیوارهای وزنی و غیر وزنی طره ای به روش تحلیلی به نشتریه شتماره711 ستازمان برنامه و بودجه مراجعه شود. فشار وارد بر دیوارهای مهارشده (مهارشده با استرات) برای طراحی اولیه در پیوست شماره3 ارائه شتده استت (استتفاده از این دیاگرام ها به تنهایی پاستخ گوی نیاز طراحی نیستت و لذا در طراحی مرحله دوم مجاز .)نیست در حالت طراحی دیوار ستازه نهایی (عملکرد دائم) فشتار جانبی خاک می بایستت از نوع حالت ستکون در نظر گرفته شتتتود. مگر اینکه کارفرما اجازه استتتتفاده از روش مدل ستتتازی عددی جهت تعیین بار جانبی وارد بر ستتتازه نهایی در ای ستگاه های تران شه باز را به طراح اعالم نماید. در صورت ا ست فاده از این روش الزم ا ست کلیه مراحل اجرا حاظ شده و تاریخچه تنش ناشی از ساخت سازه نگهبان لحاظ گردد. همچنین در مراحل مدل سازی اضمحالل کامل سازه نگهبان در .نظر گرفته شود فشار قائم خاک در این روش ساخت می بایست برابر فشار معادل کل وزن خاک ریخته شده روی سازه در نظر گرفته شود. در چنین ایستگاه ها یا تونل هایی، بار سربار با ضرب عمق خاک (فاصله روی سقف ایستگاه یا تونل تا سطح زمین) در وزن مخ صوص خاک قابل محا سبه ا ست. در این حالت اگر نیاز با شد بار آب نیز می بای ست در نظر گرفته شود (در آینده )آب نیز روی ایستگاه را فرا گیرد. در حالتی که خاک باالتر از تراز آب باشد از وزن مخصوص مرطوب و در حالتی که زیر تراز آب باشد از وزن مخصوص غوطه ور می.بایست استفاده گردد اگر ایستگاه یا تونل ( مطابق شکل7 - 3) بر روی شمع تکیه داده شده باشد و یا ویژگی خاک در یک محیط خاک نرم بهبود پیدا کرده باشد ،به عبارت دیگر تغییر شکل نسبی بین خاک و سازه ایستگاه (یا تونل) مورد انتظار باشد عرض أثیر ت روباره می .بایست افزایش یابد :در این حالت بار سرباره با توجه به رابطه زیر محاسبه شود (7- 5)   V E (1 ) H V E: بار قائم فشار زمین روی سقف ایستگاه یا تونل ( kN )  : ضریب افزایش بار (   tan H/B   ) -------- صفحهٔ بعد -------- فصل سوم- بارگذاری 71 / 41 / 7044 36  :وزن مخصوص خاک روی ایستگاه ( kN/m3 ) H: ضخامت روباره ( m ) B: عرض ایستگاه ( m ) tan : ضریب تأثیر ناحیه (در بیش ت ر حاالت برابر25 /1 ) شکل 7- 3 - تعیین فشار قائم خا ک ایستگاه تکیه داده شده به شمع و یا در حالتی که خاک کف ایستگاه بهبود یافته باشد 3 - 3 - 2 - 3 -فشار خاک در روش های ساخت زیرزمینی در روش های ستتاخت زیرزمینی نیز تعیین بار جانبی وارد بر ستتازه نگهبان تنها با استتتفاده از روش های عددی امکان پذیر بوده و استفاده از روش های تحلیلی و تجربی.برای طراحی مرحله دوم مجاز نیست استفاده از روابط تحلیل یا ت جربی با توجه به جنس خاک و روش حفاری صترفا به منظور برآورد اولیه یا صتحت ستنجی اولیه و دستتی از نتایج تحلیل ها ی .عددی کاربرد دارد در صورت عدم استفاده از مدل های عددی، فشار جانبی خاک نیز می بایست در حالت سکون در نظر گرفته شود که به صورت خطی از تاج تا کف تونل افزایش می.یابد زمانی که ارتفاع خاک روی تاج تونل کمتر مساوی2 برابر قطر تونل باشد کل وزن خاک روی تونل به عنوان فش ارV E یم بایست در نظر گرفته شود. زمانی که ارتفاع خاک روی تاج تونل از2 برابر قطر تونل بیشتر باشد حداقل وزنV E خاک به اندازه2 برابر قطر تونل ا ست. درهر صورت ا ستفاده از روش های عددی به منظور محا سبه ف شار قائم وارد بر تونل یا .ایستگاه الزامی است -------- صفحهٔ بعد -------- 04 71 / 41 / 7044 ضوابط طراحی سازه ایستگاه های قطار شهری و حومه 3 - 3 - 3 - سربار روی زمین (سرباره سط حی ES ) بار سرباره سطحی شامل بار سازه ها ی اطراف (موجود و طرح تفصیلی) و حتی بار مربوط به رسوب گذاری محتمل در آینده، بار خاک .ریزی و هر نوع مستحدثات رو زمینی است ،در طراحی سازه نگهبان سربار سطحی می تواند متناسب با شرایط مستحدثات موجود در طول عمر سازه نگهبان در نظر گرفته شود اما در مورد سازه نهایی ایستگاه این بار می بایست با توجه به شرایط مستحدثات موجود و آتی (با توجه به .طرح تف صیلی شهر) اطراف سازه در نظر گرفته شود در صورتی که محدوده ای ستگاه در طرح تف صیلی شامل مناطقی با حداکثر تا5 طبقه بنا با کاربری مستتکونی مجاز باشتتد، بار51 کیلونیوتن بر مترمربع و در مناطقی با تعداد طب قات مجاز بیش از5 طبقه، به ازای هر طبقه31 کیلونیوتن بر مترمربع به بار مذکور اضافه می .شود باید توجه دا شت اثر بار سطحی در عمق خاک بر ا ساس روابطی چون بوزین سک یا روابط م شابه، باید در نظر گرفته شود. در صورت عدم مدل سازی عددی، نحوه اعمال بار سطحی بر دیوار حائل می تواند بر اساس روابط ارائه شده در بخش 7 - 1 بازنگری اول راهنمای طراحی دیوارهای حائل (ضابطه شماره711 ) .تعیین گردد محدوده تأثیر تونل (جهت در نظرگیری بار سازه های اطراف) می بایست توسط مدل سازی عددی و یا روش های تجرب ی .تعیین گردد به عنوان یک تخمین اولیه برای اثر بارگذاری ناشی از سازه های اطراف، درصورتی که فاصله افقی سازه مجا ور با نی تر کی نزد .وجه تونل از عمق تونل از زیر فونداستتیون ستتازه کمتر باشتتد، باید در طراحی لحاظ شتتود درصتتورتی که فونداسیون سازه مجاور دارای شمع (و یا هرگونه بهسازی خاک) باشد، که بار را به زیر خط تأثیر منقل می کند، این ب ارها .نباید به تونل اعمال شود 3 - 3 - 0 - بار ناشی از فشار سیال لوله های تأسیساتPI در صورت استفاده از تأسیسات خاص برای آتش )نشانی و یا عبور کالورت و یا لوله عبور فاضالب در ایستگاه (یا تونل این بار نیز می بای ست در محا سبات در نظر گرفته شود. در پروژه های معمول این بار قابل صرف نظر ا ست. همچنین در صورت احتمال یخ زدگی سیال داخل لوله، ضخامت مناسب یخ در اطراف لوله می بایست در نظر گرفت.ه شود 3 - 3 - 0 - بار زنده) LL,LS,PL ( بار زنده شامل بار وسایط نقلیه اعم از بار ترافیک خیابان و بار زن ده ناشی از عبور قطار، بار پیاده رو سطحی، سرب ار زنده ( فضاهای داخلی)فضاهای عمومی، اداری و تجهیزاتی، بار برف و هرگونه بار گذرا .است بار ترافیک سطحی شامل بار کلیه و سایل نقلیه مندرج در آیین نامه راه، بار تراموا و یا قطار رو زمینی، دوچرخه، عابر پیاده و... استتت. ضتتوابط بارگذاری ناشتتی از ترافیک خیابان از آخرین ویرایش آئین نامه بارگذاری پل ایران (نشتتریه379 .سازمان برنامه و بودجه کشور) قابل استفاده خواهد بود -------- صفحهٔ بعد -------- فصل سوم- بارگذاری 71 / 41 / 7044 07 در محاسبه بار ترافیک سطحی اثر ضربه نیز باید در نظر گرفته شود. اثر ضربه به تغییر شکل خاک و ارتعاش وابسته است. زمانی که سربار خاک روی ایستگاه بیشتر از5/2 متر باشد این اثر قابل صرف نظر است. حداقل روباره باید طوری در نظر گرفته شود که عبور تا سی سات شهری به راح تی امکان پذیر با شد. هزینه و تبعات اجرایی افزایش عمق ای ستگاه (به .منظور عبور تاسیسات از روی سقف) در مقایسه با جابجایی تاسیسات باید بررسی گردد در صورت عبور و سایط نقلیه غیر راه آهنی، تو صیه می شود حداقل بار21 کیلو نیوتن بر مترمربع برای کلیه حاالت سربار وسایط نقلیه در نظر گرفته شود. ضریب ضربه مطابق رابطه زیر در این بار می:بایست اعمال گردد (7-6)    IM 1.33 0.135H 1.0 IM : ضریب ضربه H : ضخامت خاک روی سازه( m ) ،بارهای زنده ناشی از عبور قطار در تونل و یا ایستگاه بر اساس مشخصات واگن های قطار شهری و لکوموتیوهای تعمیراتی که در مسیر تردد خواهند کرد و با توجه به ضوابط احتمالی ابالغی مراجع ذی صالح می .بایست تعیین گردد بار افراد (محل پیاده رو) روی سطح زمین حداقل برابر5/7 کیلونیوتن بر مترمربع می .بایست در نظر گرفته شود در مورد بار زنده فضاهای داخلی می توان از ضوابط مبحث ششم مقررات ملی ساختمان استفاده کرد (به شرطی که از مقادیر جدول7 - 3 )کمتر نباشد. جدول7 - 3 به عنوان حداقل مقادیر بارهای زنده در فضاهای عمومی، اداری و خدماتی مدنظر است ،. در صورت عدم وجود مشخصات بارگذاری فضاهای تجهیزاتی می توان از بارگذاری مندرج در جدول7 - 3 در تحلیل.ها استفاده نمود جدول7- 3 - خالصه بارهای زنده نوع کاربری بار گسترده کیلونیوتن بر مترمربع فضاهای عمومی سالن فروش بلیت و سکوها 5/3 راهروهای عمومی 5/3 پله های عمومی 5/3 دستشویی های عمومی 5/7 فضاهای اداری ت خدماتی (نظیر اتاق)ها و راهروهای اداری 5/7 فضاهای )...تجهیزاتی (نظیر هتواسازهتا، اتاق فنی، اتاق باتری و 35 در سقف های کاذب تونل و ایستگاه که دارای ابعادی هستند که انسان عبور می کند و برای نگهداری تجهیزات تهویه از سقف آویزان می شوند، بار زنده متناسب با آن می بایست در سراسر سقف در نظر گرفته شود. این بار م جزا از بار تجه یزات .و خود سقف است بار برف در دوحالت می .بایست در نظر گرفته شود و در صورت نیاز اعمال گردد -------- صفحهٔ بعد -------- 02 71 / 41 / 7044 ضوابط طراحی سازه ایستگاه های قطار شهری و حومه الف- زمانی که ترافیک وسایط حمل و نقل روی برف فشرده شده برقرار باشد. در این حالت پیشنهاد می شود در مناط ق برفی3 تا6 بر اساس مبحث ششم مقررات ملی ساختمان ، بار معادل3 کیلونیوتن بر متر مربع عالوه بر بار ترافیک در نظر .گرفته شود ب- زمانی که بدلیل برف زیاد امکان ترافیک وسایط حمل و نقل ممکن نباشد. در این حالت بار برف معادل مبحث6 مقررات ملی ساختمان می.بایست در نظر گرفته شود 3 - 3 - 2 - بار آب) WA , F WA , T WA , tsu WA ( WA بار آبی است که در طول دوره ساخت به سازه وارد می شود و به روش ساخت سازه بستگی دارد. تراز آب زیرزمینی به عنوان بخشی مهم از اطالعات باالدستی در طراح ی سازه زیرزمینی است. تعیین تغییرات تراز آب زیرزمینی در اثر تغییرات فصلی، سیل، پدیده های جزر و مد به عنوان بخشی مهم از اکتشافات زیرزمینی می بایست در نظر گرفته شو د. ارائه د و تراز ( آّب زیرزمینی موجود و محتمل حداقل و حداکثر) در اطالعات باالدستی ضروری است. در هر حال تغییرات طوالنی مدت در سطح آب زیرزمینی باید در طراحی لحاظ شود. در صورت نیاز بار سیل با دوره بازگشت511 سال باید به عنوان یک بار در طراحی.ها لحاظ شود در خاک های دانه ای با ضریب نفوذ باال، بار آب می تواند به عنوان بار مجزا در نظر گرفته شود. فشار آب عموما به رت صو خطی توزیع می شود (شکل7 - 2 )(الف). در زمین هایی که آب زیرزمینی پمپ می شود، فشار آب در قسمت پایین الیه نفوذناپذیر کمتر از قسمت باالی آن است (شکل7 - 2 .))(ب همچنین در موقعیت های مکانی مانند کوهپایه یا پایین یک حوزه آبریز، یا مجاورت یک آب جاری، فشار آب در پایین الیه نفوذ ناپذیر بیشتر از فشار در باالی آن است (شکل7 - 2 .))(ج در هر حال ممکن است به علت وجود یک الیه نفوذناپذیر توزیع فشار آب چند خطی باشد. زمانی که ،آب در یک الیه نفوذناپذیر تحت فشار باشد و یا در کنار یک حوزه تغذیه آب باشد تعیین تراز آب زیرزمینی بسیار حائ ز .اهمیت است -------- صفحهٔ بعد -------- فصل سوم- بارگذاری 71 / 41 / 7044 03 شکل7- 2 - تعیین تراز آب زیرزمینی مقدار بار آب وارد بر تونل و یا ایستگاه زیرزمینی بر اساس تراز آب زیرزمینی تعیین می شود (رابطه 7 - 33 ). این بار به صورت خطی و از سقف تا فونداسیون ایستگاه می بایست در نظر گرفته شود. در نظر گرفتن بار مذکور در ایستگاه های کند و پوش و یا پوش کند ضروری است. تعیین فشار آب با استفاده از رابطه 7 - 3 در ایستگاه های زیرزمینی (شمع و ریب و یا ساخت مرحله ای) قابل قبول و در جهت اطمینان ا ست. اما در تونل های ،حفر شده در سنگ و با عمق زیاد رابطه 7 - 3 منجر به مقادیر بسیار محافظه کارانه و غیر واقعی فشار آب می.شود (7- 3) W WA h  W  :وزن مخصوص آب ( 3 kN/m ) h : فاصله هر نقطه تا باالترین سطح تراز آب( m ) در صورت استفاده از سیستم زهکشی فعال، فشار آب کاهش می یابد. در صورت وجود سیستم زهکشی فعال، فشار آب واقعی وارد بر سازه بر اساس نرخ جریان آب تعیین می .شود در خاک های ماسه ای و زمانی که سازه نگهبان تا یک الیه نفوذپذیر ادامه دارد آب زیرمینی از پشت سازه نگهبان به داخل محدوده حفاری شده نفوذ می.کند -------- صفحهٔ بعد -------- 00 71 / 41 / 7044 ضوابط طراحی سازه ایستگاه های قطار شهری و حومه شکل7- 7 - توزیع فشار آب در خاک های دانه ای در این حالت بر اساس پارامترهای شکل 7 - 7 ، روابط تقریبی:زیر جهت تعیین توزیع فشار آب کاربرد دارند (7- 1)   w w H i H 2D (7- 9)   W1 1 W1 w K 1 i P K h (7- 31 )   W2 2 W1 w K 1 i P K h'  در صورتی که خاک رس و غیر قابل نفوذ باشد شکل7 - 3 نشان دهنده توزیع فشار آب در دو طرف خواهد بود. w h w1 =K w1 P =1.0 w2 =K w1 K =1.0 w2 =K w1 K =1.0 w2 =K w1 K w h’ w2 =K w2 P )(الف )(ب )(ج شکل7- 3 - )(الف توزیع فشار آب زمانی که الیه نفوذناپذیر پایین باشد)(ب توزیع فشار آب زمانی که الیه نفوذناپذیر باال باشد (ج ) توزیع فشار آب زمانی که خاک دارای الیه های متناوب نفوذناپذیر باشد در این حالت به صورت :تقریبی خاک رس خاک رس خاک رس الیه نفوذپ یر ذ -------- صفحهٔ بعد -------- فصل سوم- بارگذاری 71 / 41 / 7044 00 (7- 33 ) W1 W2 1 W1 w 2 W1 w K K 1 P K h P K h'     تونل هایی (ایستگاه هایی) که در مجاورت رودخانه یا مسیل هستند و یا تونل هایی که در خط ساحلی هستند در معرض سیل و یا سونامی هستند. اثر سیل و سونامی بر تراز آب و بار آب می بایست به صورت شفاف در گزارش های مرتبط من عکس .گردد. این اثرها نیازی نیست که با سایر بارهای بحرانی ترکیب شوند زمانی که کنترل برکنش3 انجام می شود صرفا نیروها ی دائمی به عنوان نیروی مقاوم در نظر گرفته می شوند. وزن المان هایی که ممکن است برداشته شوند مانند تابلوها، تجهیزات، قطار، افراد، نازک کاری معماری، سقف کاذب و... نباید در این محاسبه در نظر گرفته شود. همچنین اثر آب زیرزمینی باید در ترکیب بارهای شامل فشار زمین جهت تعیین اثر آن .بر الینیگ مد نظر باشد در تعیین فشار جانبی آب توجه به تغییرات تراز آب زیرزمینی در اثر تغییرات فصلی، سیل، پدیده های جزر و مد ض روری ا ست. همچنین در صورت آبک شی در مراحل ساخت، توجه به افت مرحله به مرحله تراز آب در مراحل حفاری ضروری است. به عبارتی بارگذاری انتخاب شده، باید پوش تالش های ایجاد شده در اعضای سازه در کلیه مراحل نهایی حفاری را شتتامل شتتود. از طرفی وجود الیه ها با ضتتریب نفوذپذیری متفاوت می تواند توزیع فشتتار آب را تحت تأثیر قرار دهد. لذا پیشتتنهاد می شتتود به منظور تعیین بار جانبی و برکنش وارد بر ستتازه از نرم افزارهای عددی (المان محدود یا تفاضتتل .محدود)، استفاده گردد 3 - 3 - 1 - بار فشار هوا) AP ( بار فشار هوا به وسیله سیستم تهویه تونل (یا ایستگاه) و یا حرکت قطار تولید می .شود این بار در طراحی سازه ایستگاه و یا تونل تأثیرگذار نیست. اما ممکن است تجهیزات و اتصاالت آن ها در معرض خراب ی ناشی از خستگی تحت این ب.ار باشند 3 - 3 - 4 - اثرات زلزله) EQ ( این اثرات به صورت مج.زا در فصل چهارم ارائه خواهد شد 3 - 3 - 6 - اثرات دمای یکنواخت) Tu ( اثر تغییرات دما معموال تا عمق5/1 متری زمین قابل توجه است. لذا در سازه .های زیرزمینی این اثر قابل اغماض است در حالتی که بخشی از ایستگاه یا همه آن به صورت روزمینی باشد اثرات متغیر دما می.بایست در نظر گرفته شود 3 Uplift -------- صفحهٔ بعد -------- 02 71 / 41 / 7044 ضوابط طراحی سازه ایستگاه های قطار شهری و حومه اساسا اثر تغییر یکنواخت دما در سازه ها چندان تأثیرگذار نیست و قابل اغماض است. اعضایی مانند سقف کاذب و یا کف ها و تجهیزاتی که داکت های تهویه را عبور می دهند معموال تحت دمای یکنواخت قرار دارند. در ا ین اعض ا تغییر طول :دمایی برابر است با (7- 32 )    m n max i ) l T L(T L ( : طول انبساطیm )  ( : ضریب انبساط گرمایی1 - °C ) max T : حداکثر دمای طراحی ( °C ) min T: حداقل دمای طراحی ( °C ) 3 - 3 - 74 - اثرات گرادیان حرارتی) TG ( گرادیان حرارتی بین سطح داخلی سازه اصلی ایستگاه یا تونل و سطح خارجی آن (سطح مجاور خاک) تابعی از متوسط تغییرات ساالنه دمای محیط بیرون ایست گاه.و در سطح زمین است برای اعضای مجاور خاک ایستگاه با ضخامت کمتر از11 سانتیمتر گرادیان حرارتی بین سطح بیرونی و داخلی حدود 2.2 درجه سانتی گراد به ازای هر33 درجه تغییر متوسط دمای ساالنه.)محیط هوای بیرون است (سطح زمین تغییرات متوسط دمای ساالنه می بایست ا ز.مراجع ذیصالح استعالم گردد -------- صفحهٔ بعد -------- فصل سوم- بارگذاری 71 / 41 / 7044 01 3 - 3 - 77 - اثرات جمع شدگی) SH ( برای تعیین بار مربوط به این حالت در صورت لزوم، می بایست از آیین نامه بتن ایران (آبا) .استفاده گردد 3 - 3 - 72 - اثرات جمع شدگی) CR ( برای تعیین بار مربوط به این حالت در صورت لزوم، می بایست از آیین نامه بتن ایران (آبا) .استفاده گردد 3 - 3 - 73 - نشست) SE ( حفاری و یا خاکریزی اطراف تونل، ساخت سازه های خاص، نشست تحکیمی، تغییرات زیاد آب، تغییرات زمین در طول ایستگاه یا تونل، بارگذاری نامتقارن عرضی یا طولی ممکن است منجر به نشست غیرهمسان شود. این اثرات در واقع ممکن است باعث تغییرات اساسی در شرایط بارگذاری تونل و ب ه تبع آن تغییر شکل در طول تونل شود. همچنین تغییرات ضخامت الیه خاک ضعیف در طول تونل (شکل7 - 5) ممکن است باعث تغییر شکل در طول تو نل شود. اثرات تغییر شکل طولی می تواند با در نظر گر.فتن درزهای مناسب به حداقل برسد شکل 7- 5 - نشست طولی تونل به دلیل نشست زمین 3 - 3 - 70 - بار انفجار) BL ( ،در صورت لزوم میزان و نحوه اعمال این بار بر سازه بر اساس ضوابط پدافند غیرعامل تعیین می.گردد 3 - 3 - 70 - اثرات آتش سوزی ) FL ( با توجه به استتتتانداردNFPA-220 ستتتازه ها از نظر مقاومت در برابر حریق به پنج گروه تقستتتیم می شتتتوند که ستتتازه ای ستتتتگاه ها و تونل ها طبقNFPA-130 در گروه یک و دو قرار می .گیرند ضتتتوابط مربوط به محافظت در برابر آتش سوزی از آیین نامه بتن ایران (آبا) می.بایست تعیین گردد نشست سطحی زیاد -------- صفحهٔ بعد -------- 04 71 / 41 / 7044 ضوابط طراحی سازه ایستگاه های قطار شهری و حومه 3 - 3 - 72 - ب ار حین ساخت) CS ( بارهای حین ساخت وارد بر سازه س ای .تگاه و یا تونل وابسته به روش ساخت و تکنولوژی به کار رفته در ساخت است بارهای حین ساخت معموال به سازه نگهبان وارد می شوند. در هر حال موارد زیر در طراحی سازه اصلی می بایست در نظر گرفته شود. در ساخت مرحله به مرحله ایستگاه زمانی که با وجود سازه اصلی استرات ها حذف می شوند، می بایست بار فشار خاک .و آب به سازه اصلی وارد شود در حالت ساخت بخشی از سازه اصلی در حین ساخت سازه نگهبان می بایست به بارهای ناشی از مراحل ساخت توجه .ویژه گردد در روش ساخت دیوار دیافراگمی سازه اصلی و نگهبان یکسان هستند. لذا بارهای حین ساخت ناشی از ماشین آالت می بایست در طراحی سازه اصلی .در نظر گرفته شود در روش ساخت باال به پایین و یا پوش و کند، بارهای حین اجرا چون قالب هیدرولیک بتنی می بایست در طراحی اجزا .در نظر گرفته شود بار اجزا و ماشین آ الت سازه ی که بر بخش هایی از سازه متصل می شوند می بایست در طراحی در نظر گرفته شوند (بار نصب یا جابه جایی )تجهیزات. 3 - 3 - 71 - سایر بارگذاری ها روش اجرا و مراحل ساخت می تواند شرایطی سخت تر از بارگذاری عمومی تشریح شده در این فصل را ایجاد نماید. تنش .در سازه نیمه ساخته شده و در مراحل مختلف باید کنترل شود به عبارتی مراحل میانی ساخت سازه می تواند به مراتب بحرانی تر باشد و نسبت به مرحله پایانی ساخت کنترل کننده باشد. لذا اثرات بارهای ناشی از م راحل خاک برداری و دیگر .بارهای موقت حین ساخت، باید در طراحی لحاظ شود تأکید می گردد روند و مراحل ساخت ممکن است بارگذاری بحرانی تری از آنچه تشریح شد را به سازه اعمال کند. تمامی انواع تونل ها باید در برابر بارهای ناشی از روند ساخت و ساز طراحی شوند. طراح مسئول ن یی تب روش ساخت و تشریح پیش فرض های ساخت و ساز در نقشه ها است. اگر گزینه های جایگزین یا گزینه پیشنهادی روش اجرا توسط پیمانکار ارائه شود باید مراحل تحلیل و محاسبات آن مطابق جزئیات .متناظر انجام شود بارهایی که می تواند ناشی از توالی و روش اجرا باشد عبارت اند :از  بازکردن قالب قبل از رسیدن بتن به مقاومت21 روزه  بار ناشی از تجهیزات موقتی مانند تهویه، روشنایی، کابل برق، تسمه نقاله و غیره  فشار پیشرانهTBM -------- صفحهٔ بعد -------- فصل سوم- بارگذاری 71 / 41 / 7044 06  بار تحمیلی به سگمنت ها به علت جابه جایی ، انبار کردن، حمل و نصب  بار تحمیلی به علت حرکت ماشین آالت در داخل تونل  بار تحمیلی توسط گروت یا پشته ریزی 3 - 3 - 74 - بارگذاری نامتقارن پیشنهاد می شود در صورت تشخیص طراح، بارگذاری نامتقارن در طراحی ایستگاه ها و تونل ها به شرح زیر در نظر گرف ته :شود  حداکثر فشارجانبی خاک در حالت سکون در یک سمت و حالت محرک در سمت دیگر می تواند در محیط های ش هری در نظر .گرفته شود  حداکثر بارهای قائم شامل بارهای مرده، زنده و سربار و حداکثر فشار جانبی خاک (سکون) در یک سمت سازه و فشار جانبی خاک (محرک) در سوی دیگر می تواند در محیط های شهری در نظر گرفته شود.  در شرایطی که احتمال خاک برداری کامل یا ناقص یک گود مهارنشده در یک سمت سازه وجود داشته باشد، اثر این خاک برداری به صورت اعمال فشار خاک صفر در سمت گودبرداری شده و اعمال فشار خاک سکون در سمت مقابل آن در نظر گرفته.شود -------- صفحهٔ بعد -------- فصل ۴ ملا حغلات لرزه‌ای -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- 02 71 / 41 / 7044 ضوابط طراحی سازه ایستگاه های قطار شهری و حومه 0 - 7 - مقدمه ،)در این فصل ضوابط مربوط به تحلیل، ارزیابی و طراحی لرزهای سازه دیوار حائل (وزنی یا غیروزنی ایستگاه و یا ت ونل و شفت های قائم ارائه می شود. مالحظات طراحی سازه های ،جنبی سازه های روزمینی مرتبط با ایستگاه (ورودی ،)...ها و سازه های مسیر مانند هواکش ،های روزمینی و یا رکتیفایر روزمینی سازه کنترل و... نیز در این فصل اشاره شده است. الزم به ذکر است الزامات مربوط به تحلیل و طراحی لرزه ای اعضا غیرسازه ای و الحاقی نظیر دستگاه های هوا ساز و سازه های اداری و خدماتی خارج از دامنه کاربرد این دستورالعمل است. این اعضا می بایست بر اساس ضوابط مندرج در آی ین نامه ه ای سازه ا.ی معتبر طراحی گردند آنالیز لرزه ای کلیه سازه ها با عملکرد دائم الزامی است. با توجه به عملکرد موقت سازه نگهبان در سازه های زیرزمین ،ی سازه نگهبان نباید برای عملکرد لرزه .ای طراحی شود درصورتی که عمر مفید سازه نگهبان بیشتر از آنچه در نشریه ذکر شده در نظر گرفته شود، اعمال بار زلزله برای آن سازه الزامی است. پارامترهایی که بر عملکرد لرزه ای تونل ها و سازه های زیرزمینی مؤثر هستند عبارت اند :از  خطر لرزه ای: به رات ی تأث زمین لرزه ای و گست ی ی ها ی ختگ ستطح زمین اشتاره دارد. با توجه به عملکرد تونل در حین زلزله، اثرات خسارت های ناشی از گسیختگی زمین از اثرات حرکات سطح زمین بیشتر است.  شرایط زمین شناسی ساختگاه :خطر لرزه ای شرایط نامطلوب ساختگاه شامل خاک ،های سست، نواحی برشی مرزهای بین خاک و سنگ ب ستر و محیط های مح صور با سختی های متفاوت ا ست . این گونه شرایط می تواند باعث بروز تمرکز تنش در سازه اصلی تونل و یا تغییر مکان.های تفاضلی در تونل در حین وقوع زلزله گردد  شرایط طراحی، ساخت و اجرای تونل و یا سازه زیرزمینی : نحوه طراحی، ساخت، اجرا و شرایط تونل (نظیر سازه اصلی تونل، سیستم مهاری، اتصال تونل ها با سازه های دیگر، میزان ترک خوردگی ، خوردگی و زوال بتن یا میلگرد تونل های موجود) می تواند بر رفتار لرزه ای تونل تأثیر .داشته باشد 0 - 2 - مالحظات لرزه ای سازه زیرزمینی(ایستگاه و تونل) اثرات زلزله بر روی سازه های مهندسی را می توان به دو دسته اثرات گذرا یا همان تکان های زمین و اثرات ماندگار زمین نظیر روانگرایی، تغییر مکان گسل و ناپایداری ها بیش تقس یم .کرد در حین ارتعاش زمین سازه های زیرزمینی تحت سه مود تغییر شکلی اصلی بیضوی، محوری و انحنایی قرار می گ یرند (شکل3 - 3 .) -------- صفحهٔ بعد -------- فصل چهارم- مالحظات لرزه ای 71 / 41 / 7044 03 تغییر شکل های بیضوی یا اعوجاجی معموال به دلیل انتشار امواج لرزه ای متعامد بر راستای طولی تونل به وجود آ مده و موجب تغییر شکل ها در صفحه مقطع عرضی تونل می گردد. برای این مود تغییر شکلی ، انتشار امواج برشی قائم ع موما به عنوان بحرانی ترین نوع موج برشی در نظر گرفته می .شود شکل3- 3 - مودهای تغییر شکلی تونل تحت انتشار امواج، الف) بیضوی در تونل با مقطع دایره ،ای، ب) اعوجاجی در تونل با مقطع مستطیلی ج) محوری، د) انحنایی در حین وقوع زلزل ه سازه های مستطیلی شکل مدفون در خاک یا سنگ بستر، تغییر مکان های اعوجاج صفحه ای ناش ی از تغییر شکل های برشی زمین را به نوعی مشابه فرم بیضوی مقاطع دایره ای تجربه خواهند کرد. اثر تغییر شکل اعوجاجی بر روی سازه مستطیلی مشابه شرایط بارگذاری غیرمتعادل است . برای سازه های جعبه ،ای شکل صلب بحرانی ترین مود احتمالی خسارت ناشی از اثر اعوجاج، افزایش تنش در باال و پایین اتصاالت است. تغییر مکان های انحنایی و محوری با توجه به مؤلفه های انتشار امواج لرزه ای در راستای محور طولی تونل به سازه اعمال می گردند. در نتیجه سازه تونل تحت کرنش های خمشی و محوری اعمالی از تغییر شکل های محوری و انحنایی ناشی از خاک محصور کننده قرار می.گیرد با توجه به اهمیت سازه، سطح خطر لرزه ای و میزان پیچیدگی سیستم اندرکنشی خاک- سازه، پاسخ طولی سازه ه ای تونل می بایست بر اساس روش ساده شده یا مدل سازی های .عددی (به طور مثال تحلیل تاریخچه زمانی) تعیین گردند روش مدل سازی عددی می تواند در تعیین پاسخ طولی بکار گرفته شده و می بایست در مواردی مورد استفاده قرار گیرند تونل قبل از حرکت موج تونل قبل در حین حرکت موج موج برشی کشش فشار تونل انحنا مثبت انحنا منفی موج برشی تونل قبل در حین حرکت موج تونل قبل از حرکت موج (الف) (ب) (ج) (د) -------- صفحهٔ بعد -------- 00 71 / 41 / 7044 ضوابط طراحی سازه ایستگاه های قطار شهری و حومه که تونل ها در معرض تغییرات ناگهانی در سختی بوده و یا شرایط مصالح محصور کننده سازه به شدت متغیر بو ده به گونه ای که موجب تغییرات امواج زمین گردد. این شرایط شامل موارد زیر است:  زمانی که مقطع تونل به انتهای ایستگاه و یا سازه های صلب نظیر سازه تهویه متصل شده باشد. که البته پیش نهاد می .شود همواره در این مقاطع از درز استفاده شود  در محل تالقی دو تونل و یا در محل تماس مسیرهای عرضی بین تونل ها  زمانی که تونل از داخل دو محیط محصور کننده متفاوت عبور کند. برای مثال زمانی که تونل از داخل محل تماس خاک و سنگ بستر عبور می کند  زمانی که به صورت موضعی در برابر هرگونه تغییر مکان مقید شده باشد 0 - 2 - 7 - تحلیل خطر لرزه ای تحلیل خطر لرزه ای به صورت احتماالتی و تعینی و به منظور برآورد .کلیه پارامترهای مندرج در این فصل ضروری است تحلیل خطر لرزه ای می بایست برای کلیه ایستگاه.ها و کل طول خط انجام گردد 0 - 2 - 2 - معیارهای عملکرد و سطوح طراحی لرزه ای به منظور تحلیل و طراحی لرزه ای تونل ها می بایست یک معیار عملکرد هدف دو سطحی بکار گرفته شود. سازه می ب ایست سطح باالیی از ایمنی جانی را در حین و بعد از زلزله طرح حداکثر3 فراهم نماید. ه مچنین سازه باید در حین و بعد از زلزله سطح بهر برداری2 به خدمت پذیری ادامه دهد. برای تعیین دوره بازگشت زلزله، حداقل عمر سازه باید311 سال در نظر .گرفته شود. مگر در مواردیکه کارفرما انتظارات بیشتری در خصوص عمر مفید سازه داشته باشد 0 - 2 - 2 - 7 - زلزله طرح حداکثر ( , MDE 3 SEE ) زلزله طرح حداکثر در تحلیل خطر لرز ه ای تعینی) 4 (DSHA به عنوان سطح حداکثر حرکت قابل انتظار در ساختگاه تعریف می شود. در یک تحلیل خطر احتماالتی) 5 (PSHA ،زلزله طرح حداکثر به عنوان زلزله ای تعریف شده که احتمال وقوع آن در طول عمر سازه کم باشد. احتمال فراگذشت این زلزله در عمر مفید سازه بین7 تا5 درصد است . ظرفیت مو رد نیاز اعضا سازه ای تحت چنین زلزله هایی می بایست با احتساب بدترین حالت.های ترکیب بارهای زنده، مرده و زلزله تعیین گردد 3 Maximum Design Earthquake(MDE) 2 Operational Design Earthquake(ODE) 7 Safety Evaluation Earthquake 3 - Deterministic seismic hazard analysis 5 - Probabilistic seismic hazard analysis -------- صفحهٔ بعد -------- فصل چهارم- مالحظات لرزه ای 71 / 41 / 7044 00 بعد از وقوع زلزله ی طرح حداکثر وقفه محدود در سرویس رسانی مجاز است . عملکرد رفتار غیر االستیک سازه ها در چنین زلزله هایی قابل قبول است هرچند که هیچ گونه گسیختگی و یا فروریزش که منجر به خطرات جانی گردد، مجاز نیست . هرگونه خسارت سازه ای می بایست قابل کنترل بوده و تنها محدود به اجزا سازه ای باشد که قابل ترمیم نیز باشند .  زلزله سطح بهره برداری ( , ODE 7 FEE ) زلزله سطح بهره برداری به عنوان زلزله ای با احتمال وقوع باال (حداقل یکبار) در طول عمر سازه تعریف می شود. احتم ال فراگذشت این زلزله در عمر مفید سازه بین31 تا51 درصد است .در حین و بعد از وقوع چنین زلزله هایی، می بایست کمترین میزان وقفه در سرویس رسانی و عملکرد باشد و پاسخ سازه می بای ست در محدوده االستیک باشد. همچنین هیچ گونه ، گسیختگی و فروریزشی تحت چنین زلزله هایی مجاز نبوده و تنها خسارت های حداقل و بسیار جزئی مورد پذیرش است . پس از وقوع زلزله و انجام بازرسی ، سازه الزم است که بالفاصله مورد بهره.برداری قرار گیرد 0 - 2 - 3 - پارامترهای حرکت زمین پارامترهای طراحی حرکت زمین ساختگاه نظیر حداکثر شتاب، سرعت و تغییرمکان باید با توجه انجام تحلیل خطر حرکت زمین و بر اساس یکی از دو روش زیر برآورد :گردند 3) استفاده از داده های تحلیل خطر موجود 2) بر اساس نتایج حاصل از تحلیل خطر لرزه ای ویژه ساختگاه ،حداکثر دامنه شتابPGA .، صرفا بر اساس گزارش تحلیل خطر قابل قبول است اساسا تاکید نشریه حاضر بر این .است که پارامترهای حرکت زمین از مطالعات تحلیل خطر تعیین شوند در صورت نبود اطالعات تحلیل خطر در م ورد پارامترهای حرکت زمین (به غیر ازPGA )، این مقادیر را می توان با استناد بر روش های معتبر ارائه شده توسط محققین داخلی، نشریات سازمان های مسئول و یا با استفاده از روش ارائه شده در بند3 - 2 - 7 - 3 .محاسبه نمود 0 - 2 - 3 - 7 - حداکثر دامنه های تغییر مکان، سرعت در صورت فقدان نتایجPGV وPGD مربوط به ساختگاه، از جداول 3 - 3 و3 - 2 می توان برای تعیین این پارامترها با توجه به مقدار PGA حاصل از مطالعات تحلیل خطر.استفاده کرد 3 Functionality Design Earhquake -------- صفحهٔ بعد -------- 02 71 / 41 / 7044 ضوابط طراحی سازه ایستگاه های قطار شهری و حومه جدول3- 3 - نسبت های بیشینه سرعت زمین به بیشینه شتاب سطح زمین در خاک و سنگ بستر ( بزرگای زلزلهw M ) ( نسبت سرعت بیشینه زمینcm/s به بیشینه شتاب زمینg ) ( فاصله مرکز زلزله تا ساختگاهkm ) 4 - 24 24 - 04 04 - 744 سنگ بستر3 5/6 66 36 16 5/3 93 319 93 5/1 323 331 352 خاک متراکم2 5/6 93 312 319 5/3 331 323 355 5/1 311 311 397 )خاک نرم (سست7 5/6 331 372 332 5/3 211 365 213 5/1 269 233 253 نوع آبرفت بیانگر محدوده های سرعت موج برشی زیر می :باشند3. سنگ بستر بیش از 351 ،متر بر ثانیه2 . خاک متراکم و سخت بین735 تا351 متر بر ثانیه و7 . خاک سست کوچک تر از335 .متر بر ثانیه رابطه بین بیشینه سرعت و شتاب در خاک.های سست عدم قطعیت بیشتری دارد جدول3- 2 - نسبت های بیشینه تغییر مکان زمین به بیشینه شتاب سطح زمین در خاک و سنگ بستر ( بزرگای زلزلهw M ) نسبت تغییرمکان بیشینه زمین ( cm به بیشینه شتاب زمینg ) ( فاصله مرکز زلزله تا ساختگاهkm ) 4 - 24 24 - 04 04 - 744 سنگ بستر 5/6 31 27 71 5/3 37 56 69 5/1 13 99 339 خاک متراکم 5/6 75 33 31 5/3 19 99 332 5/1 365 331 393 )خاک نرم (سست 5/6 33 33 36 5/3 331 331 331 5/1 771 721 715 -------- صفحهٔ بعد -------- فصل چهارم- مالحظات لرزه ای 71 / 41 / 7044 01 ،برای برآوردهای ابتدایی و اولیه می توان مقدار PGV (بر حسبm/s ) را بر اساس میزان شتاب طیفی متناظر با دوره تناوب3 ( 1S ) ثانیه از رابطه زیر.نیز بدست آورد (3- 3) v 1 PGV 1.4F S  در رابطه فوقvF ضریب ساختگاه است . که در جدول3 - 7 .ارائه شده است کالس ساختگاه با توجه به مشخصات خاک، طبق جدول3 - 3 تعیین می.شود جدول 3- 7 - مقادیرv F بر اساس خاک ساختگاه کالس خاک ساختگاه 7/4 ≤ 1 S 2 /4 = 1 S 3 /4 = 1 S 0 /4 = 1 S 0 /4 ≥ 1 S A 1/1 1/1 1/1 1/1 1/1 B 1/3 1/3 1/3 1/3 1/3 C 3/3 6/3 5/3 3/3 7/3 D 3/2 1/2 1/3 6/3 5/3 E 5/7 2/7 1/2 3/2 3/2 F نیاز به تحلیل ویژه ساختگاه است جدول3- 3 - کالس بندی خاک ساختگاه کالس خاک ساختگاه نوع خاک متوسط سرعت موج برشیs V (m/s) متوسط تعدادSPT ( 60 N ) متوسط مقاومت برشی زهکشی نشده u S (kPa) A سنگ بستر سخت 3511 < - - B سنگ بین351 تا3511 - - C خاک با تراکم باال یا سنگ سست بین735 تا351 51 < 311 < D خاک متراکم تا متوسط بین335 تا735 بین35 تا51 بین51 تا311 E خاک متوسط تا نرم 335 > 35 > 51 > F خاک حساس )**(خاک های با شرایط زیر، خاک حساس می:باشند - خاک های آسیب پذیر دارای پتانسیل گسیختگی در برابر تحریک های لرزه ای نظیر خاک های روانگرا، رس ها با حساسیت باال و خاک های سست سیمانی - رس به شدت ارگانیک با ضخامت حداقل7 متر - رس با پالستیسیسته باال (حداقل ضخامت5/3 متر و 35 < PI ) میزان حرکت های زمین معموال در عمق کاهش می یابد. با عبور و انتشار موج برشی دوره تناوب ارتعاش و دامنه حرکت زمین در داخل خاک های سست کاهش یافته که نیازمند اعمال تحلیل انتشار موج است . در صورت در اختیار نداشتن داده ها و یا نبود روش های دقیق عددی، از ج دول3 - 5 می توان برای تعیین رابطه بین تغییرات حرکت زمین در عمق و .سطح زمین استفاده کرد عمق تونل در این جدول متناظر با عمق میانه تونل است. -------- صفحهٔ بعد -------- 04 71 / 41 / 7044 ضوابط طراحی سازه ایستگاه های قطار شهری و حومه جدول 3- 5 - نسبت های حرکت زمین در عمق به مقدار متناظر در سطح زمین نسبت شتاب زمین در عمق تونل به شتاب سطح زمین ( عمق تونلm ) 1/3 6 ≥ 9/1 35 - 6 1/1 71 - 35 3/1 71 ≤ مطالعات آزمایشگاهی پیشین نشان دادند که مقادیر مدول برشی وابسته به سطوح کرنش های برشی می باشن د. در ( سطوح پایین کرنش برشی3 - 31 درصد)، مقادیر مدول برشی را می توان از طریق اندازه گیری میدانی سرعت های موج برشی برآورد کرد. با افزایش کرنش برشی، اثر استهالک مدول برشی ی تأث رگذارتر خواهد بود. همچنین با افزایش شدت .حرکت زمین، کرنش برشی افزایش یافته و منجر به مدول برشی معادل کاهش یافته خواهد شد ( مدول برشی حداکثر توده خاکm G یاmax G ) می بایست از مطالعات ژئوتکنیکی تعیین گردد. در صورت عدم تعیین آن ،در گزارش ژئوتکنیک می توان با تقری ب خوبی از رابطه زیر استفاده کرد (بر حسبPa .) (3- 2) 2 m s G ρ V  ρ : دانسیته خاک ( 3 kg/m ) s V ( : سرعت انتشار موج برشیm/s ) مقدار سرعت انتشار موج برشی خاک بر اساس گزارش ژئوتکنیک در محل هر ایستگاه یا تونل و در محدوده قرارگیری سازه و متوسط گیری بین اعداد تعیین می .شود مدول برشی دینامیکی مؤثر ،خاکG، که با افزایش کرنش در حین زلزله کاهش می یابد را می توان برحسب مدول ،برشی اولیهm G و شتاب حداکثر سطح زمین، مطابق جدول3 - 6 .تخمین زده شود همچنین مدول برشی کاهش یافته را می توان با استفاده از یک محاسبات برگشتی (اصالح مدول برشی منج ر به تغییر کرنش محاسباتی می گردد) با اس تفاده از نمودار شکل های3 - 2 و3 - 7 نیز اصالح نمود. در این شکل مقدار مدول برشی کاهش یافته با توجه به مقدار کرنش برشی .خاک و میزان شاخص خمیری آن ارائه شده است باید توجه داشت این نمودارها، ساده سازی شده هستند و مقدارκ به تاریخچه تنش، متوسط تنش مؤثر ، زمان مؤثر زلزله و محتوای فرکانسی زلزله بستگی دارد. در صورت نیاز طراح مجاز است از نمودارها و یا جداول .دیگر ارائه شده در مراجع معتبر استفاده کند -------- صفحهٔ بعد -------- فصل چهارم- ملاحظات لرزه‌ای م۱۳( 24۹ زا 6 جدول ۶-۴- تغییرات نسبت ل) به («1) بر اساس شتاب حداکثر در سطح زمین و نوع زمین (ضریب موْثر ۴ 111 ۸ ۴ ۱ استاندارد ۳۲۸۰۰ ۹ ۹۵ ۱۰ ۱ لب ل ۱۱۱ ۱۳۱ سس که (۱۰20 ۲۱) ددهه ی ٩۰ ۰ از رای با ی ۰ ۹ 0.8 ی ۹ ۹ ۹ ام . ع ۳ 0.4 ۷ ۰ ۹ ۰ ها 02 ۹ ۹ ی - 0 10 ۱ 0.1 0.01 0.001 0.0001 شکل ۲-۴- تأثیر سطح کرنش بر مدول برشی موْثر (خاک‌های چسبنده) ب ۱1۱ 11 ۲ 1۲۸۱2۸ : ۱ 6۲ پ ۵ سس (تب ما سا - زی سا یه ز سا 3 - ابا ۵ ۱ 1 1 دا ۱-4 ۵٩۸۲۸۹۱۷۵ ٩7۸۱۱۷ 5 -------- صفحهٔ بعد -------- 24 71 / 41 / 7044 ضوابط طراحی سازه ایستگاه های قطار شهری و حومه 0 - 2 - 3 - 2 - تابع تاریخچه زمانی حرکت و طیف پاسخ هدف معمول ترین روش برای بیان پارامترهای طراحی حرکت زمین طیف پاسخ است. طیف پاسخ بیانگر پاسخ میرا یک سیستم یک درجه آزادی به حرکت زمین است. از طیف طرح پاسخ نباید برای طراحی تونل ها به طور مستقیم استفاده شود. استفاده از طیف طرح به منظور استخراج پارامترهای دیگر حرکت زمین، طراحی اجزا دائم غیرسازه ای یا ملحقات اجزا ،معماری تأسیسات مکانیکی و برقی و یا سازه .های رو زمینی مجاز است ،پس از انتخاب طیف پاسخ هدف می توان یک یا چند تابع تاریخچ ه زمانی حرکت زمین را با انطباق با طیف های پ اسخ طرح توسعه داد. توابع می توانند به صورت مصنوعی تولید شده و یا بر اساس زلزله های ثبت شده گذشته با ویژگی های .مشابه باشند توابع تاریخچه زمانی بکار گرفته شده می بایست به طور تقریبی بر اساس سطح طیف پاسخ طرح و در محدوده دوره تناوب مورد نظر مقیاس شوند. هر تابع تاریخچه زمانی باید بر اساس تحلیل در حوزه زمان و با توجه به طیف پاسخ مورد نظر اصالح شود. برای این منظور، می بایست حداقل سه تابع تاریخچه زمانی سازگار با طیف پاسخ برای هر مؤلفه ح رکتی ( زمین افقی، طولی و قائم) انتخاب شده تا معرف زلزله طرح باشند. بیشینه پاسخ حاصل از توابع تاریخچه زمانی حرکات زمین در هر راستای اصلی به عنوان مقادیر طراحی باید در نظر گرفته شوند. اگر چنانچه حداقل هفت تابع تاریخچه زمانی برای هر مؤلفه حرکت زمین در نظر گرفته شود، مقا دیر مورد استفاده در طراحی می توانند متوسط پاسخ محاسبه شده برای هر راستای اصلی باشند. موارد مندرج در بند2 - 5 - 7 استاندارد 2111 نیز می بایست در انتخاب شتابنگاشت ها به کار گرفته شود. با این تفاوت که استفاده از طیف طرح استاندارد 2111 مجاز نمی .باشد برای ساختگاه های حوزه نزدیک3 ( D<10km ،)مؤلفه های انتخابی ثبت شده از حرکت زمین باید معرف شرایط حوزه نزدیک بوده و همچنین قبل از تولید آن ها با توجه به طیف پاسخ طرح، باید به مؤلفه های .راستای اصلی تبدیل گردند راستای اصلی باید به نوعی انتخاب گردد که معرف حرکت زمین در راستای عمود بر گسل بوده و راستای فرعی نیز به .موازات گسل در نظر گرفته شود 0 - 2 - 0 - ترکیبات بارگذاری لرزه ای سازه های زیرزمینی ساخته شده در مناطقی که فعالیت لرزه ای ،دارند باید در برابر بارگذاری لرزه ای و استاتیکی م قاومت الزم و کافی را از خود نشان دهند. پاسخ لرزه ای سازه های زیرزمینی برای دو سطح زلزله طرح حداکثر و سطح بهره برداری کنترل می.گردد 3 - Near-field sites -------- صفحهٔ بعد -------- فصل چهارم- مالحظات لرزه ای 71 / 41 / 7044 27 در طراحی سازه های که به روش ترانشه باز اجرا می،گردند عالوه بر تغییر شکل ،های اعوجاجی باید بارهای ناشی از شتاب های قائم و کرنش های طولی حاصل از نیروهای کششی3 خاک در نظر گرفته شود. بارهای قائم ناشی از حرکات لرزه ای (بر روی سازه ای مستطیلی) باید توسط یک بار معادل قائم شبه استاتیکی اعمال گردد. در واقع این بار قائم معادل حاصل ضرب ضریب مؤلفه قائم زلزله در مجموع بار مرده و بار سربار طرح مورد استفاده در تحلیل استاتیک ی است. این بار شبه استاتیکی قائم باید در راستای قائم و در دو جهت .به سازه اعمال گردد اثرات مربوط به تغییر شکل طولی تونل ها در طراحی سازه هایی که با روش های زیرزمینی اجرا می گردند، می بایس ت .در نظر گرفته شود در موارد ی که بارهای لرزه ای (نظیر تغییر مکان )ها بر اساس توابع تاریخچه زمانی حرکت زمین تعیین شده و به عنوان ورودی برای ارزیابی نیروی ناشی از حرکت زمین در نظر گرفته می شوند، حرکات زمین در هر لحظه می بایست به طور هم زمان .در دو راستای افقی و قائم وارد گردند الف-بارگذاری لرزه(ای زلزله طرح حداکثرMDE ) با توجه به اهداف عملکرد زلزله طرح حداکثر ، ترکیب بارگذاری لرزه ای برای تمامی سازه های زیرزمینی به صورت ز یر است: (3- 7) D+L+EH+EV+WA+EQ D :اثرات بارهای مرده اعضای سازه ای و الحاقی(DC,DW) L : بارهای زنده شامل سربار، متحرک و بار عابر پیاده(LL,LS,PL) ، EH+EV : اثرات ناشی از بارهای قائم و افقی زمین WA : فشار آب هیدرواستاتیکی EQ : اثرات ناشی از زلزله ب- معیارهای بارگذاری برای زلزله بهره برداری ( ODE ) عموما اگر قرار باشد تا اعضا در حین چنین زلزله های خسارت ندیده یا میزان خسارت ناچیز باشد، تغییر شکل های غیر االستیک در اعضا می ،بایست قابل اغماض باشد. برای این منظور ترکی ب ار ب گذاری زیر ارائه:شده است (3- 3)   1 1.05D 1.3L EH EV 1.05WA 1.3EQ      ،در رابطه فوق درصورتی که فشار خاک به صورت ،حداکثری و با عدم قطعیت ناچیز برآورده شده باشند مقدار15 /3 = 1 β در نظر گرفته شده و در غ ری این صورت 7/3 = 1 β است. انتخاب نهایی ضرایب بستگی به الزامات عملکردی مختص پروژه دارد. پیشنهاد می شود در رابطه 3 - 3 از ضریب7/3 .برای بار مرده استفاده شود:همچنین توجه به موارد زیر ضروری است 3 - Drag -------- صفحهٔ بعد -------- 22 71 / 41 / 7044 ضوابط طراحی سازه ایستگاه های قطار شهری و حومه  سازه در ابتدا می.بایست تحت بارهای استاتیکی اعمالی ظرفیت کافی داشته باشد  عدم قطعیت ها و بحرانی ترین حاالت مرتبط با بارهایEH وEV می .بایست مدنظر قرار داشته باشد باید توجه داشت با توجه به بدترین و بحرانی ترین حالت ترکیب بارگذاری، بارهای حداکثر می توانند بار بیشینه یا ک مینه باشند. برای مثال در رابطه 3 - 3 و برای یک تونل با مقطع دایره ای شکل، به احتمال فراوان بدترین و بحرانی تر ین وضعیت بارگذاری زمانی رخ می دهد که حداکثر بار حفاری ( EH+EV ) با حداقل فشار آب هیدرواستاتیکی( WA ) ترکیب شود، مگر آنکه بار حفاری متقارن نباشد. برای روش اجرای ترانشه باز ، بحرانی ترین حالت در مواردی می تواند رخ دهد که حداکثر فشاری جانبی زمین ( EH ) با حداقل بار قائم خاک ( EV ) .ترکیب شود  در بعضی از موارد، عدم حضور بار زنده و فشار آب هیدرواستاتیک ممکن است باعث بروز وضعیت بحرانی تری شود. بنابراین برای کنترل ظرفیت اعضای سازه ای باید.حذف این بارگذاری ها از ترکیب بار مدنظر قرار گیرد  برای سازه های با روش اجرای ترانشه باز عالوه بر آثار اعوجاج ناشی از زلزله، تبعات شتاب قائم نی ز منظور گردد. اثرات حرکت افقی و قائم لرزه ای زمین را می توان به صورت مجموع311 درصد زلزله افقی و75 درصد زلزله قائم .ترکیب کرد. به شرط اینکه شتاب قائم نیز برای هر دو سطح زلزله از گزارش تحلیل خطر بدست آمده باشد 0 - 2 - 0 - 7 - کنترل طراحی سازه الزم است ظرفیت مقاطع سازه ای مطابق با ضوابط فصل هفتم و بر اساس ترکیبات بارگذاری این فصل کنترل گردد. ضرایب کاهش مقاومت ( ) برای مقاصد لرزه ای در سطح زلزلهODE برابر با1/3 در نظر گرفته می شود. ضرایب کاهش مقاومت برای مقاصد لرزه ای در سطح زلزلهMDE ضرایب کاهش مقاومت بر اساس ضوابطی که در فصل مالحظات طراحی .سازه اصلی ارائه شده است، در نظر گرفته شود در صورت نبود اطالعات دقیق ،تر می توان محدوده کرنش های تعیین شده در جدول3 - 3 را برای سازه ای تونل های اجرا شده به روش ترانشه باز و زیرزمینی بکار گرفت. در به کارگیری و انتخاب محدوده های کرنش پارامترهای نظیر میزان محصورشدگی بتن، سهولت دسترسی و قابلیت ترمیم در نقاط حساس سازه (نواحی نزدیک به اتصاالت طولی و شعاعی در سازه های تونل های .اجرا شده به روش زیرزمینی) باید مد نظر قرار گیرند جدول3- 3 - محدوده کرنش های تعیین شده برای بتن و میلگرد روش اجرای ترانشه باز روش اجرای زیرزمینی سطح زلزله فوالد بتن فوالد بتن 112 /1 117 /1 112 /1 112 /1 ODE 12 /1 116 /1 12 /1 1177 /1 MDE ملحقات ویژه داخل سازه تونل مانند گسکت ها نیز باید برای تنش ها و تغییر شکل های حاصل از تحریک زلزله متناظر .با سطح عملکرد مورد انتظار طراحی شوند -------- صفحهٔ بعد -------- فصل چهارم- مالحظات لرزه ای 71 / 41 / 7044 23 0 - 2 - 0 - 2 - فشار هی درود کی نام ی آب حضور آب در خاک پشت سازه ممکن است بر بارهای لرزه ای تأثیر گذارد. نیروی آب هنگام زلزله در خاک های اشباع به حرکت نسبی بین ذرات خاک و فشار منفذی آب که آن ها را احاطه می کند، بستگی خواهد داشت. اگر نفوذپذیری خاک به اندازه( ای کوچک باشد معموال کوچک تر و یا مساوی113 /1 سانتیمتر بر ثانیه) که آب منفذی در هنگام زلزله با خاک حرکت نماید یعنی حرکت نسبی بین آب و خاک وجود نداشته باشد و یا شرایط محدود شده آب منفذی ب ،رقرار باشد نیروهای اینرسی متناسب با وزن مخصوص کلی خاک خواهد بود. به نظر می رسد در تونل ها و ایستگاه ،های دارای سقف .نیازی به در نظر گرفتن چنین اثری نباشد در طراحی دیوارهای حائل ،با آب پشت دیوار رعایت مفاد بند33 - 3 - 3 - 2 بازنگری اول راهنمای طراحی دیوارهای حائل (ضابطه شماره711 ) .ضروری است 0 - 2 - 0 - 3 - ضریب رفتار در صورت استفاده از روش های معادل سازی شده بار لرزه ای (مانند روش پیشنهادی بخش3 - 7 - 3)، مقادیر تالش های ایجاد شده در سازه تحت اثر زلزله در سطحMDE با اعمال ضریب رفتار5/2 و در سطحODE با ضریب رفتار3 در طراحی مورد استفاده قرار خواهند گرفت. در صورت استفاده از ضریب رفتار بزرگ تر الزم است مبانی آن در گزارش محاسبات درج گردد. الزم به ذکر است ضریب رفتار مورد استفاده در طراحی برشی در هر دو سطح برابر یک است . استفاده از ضریب رفتار در تقلیل تالش های ایجاد شده در ستون های میانی ایستگاه ها (به طور مثال در ایستگاه های جزیره ای) و اعضایی که نیروی محوری در آن ها ازg A cf5/1 .بیشتر است، مجاز نیست 0 - 3 - پاسخ لرزه ای سازه های زیرزمینی برای تعیین اثرات ناشی از زلزله شناخت تغییر شکل های ناشی از امواج زلزله در زمین و همچنین اندرکنش سازه زیر .زمینی و زمین مورد نیاز است در این بخش روش های محاسبه تغییرشکل و نیرو های متناظر با سه فرم تغییرشکلی (محوری، خمش طولی و اعوجاجی) ارائه شده است. در جدول3 - 1 خالصه ای از روش های مختلف طراحی آورده شده .است -------- صفحهٔ بعد -------- 20 71 / 41 / 7044 ضوابط طراحی سازه ایستگاه های قطار شهری و حومه جدول 3- 1 - روش های طراحی لرزه ای برای تغییر مکان های اعوجاجی رویکردها مزایا معایب کاربرد روش فشار دینامیکی خاک 3 .ارائه نتایج قابل قبول در گذشته 2 . حداقل پارامتر مورد نیاز و خطای محاسباتی 7 . ایمنی بیشتر در بارگذاری لرزه ای 3 .نبود مبانی محکم نظری 2 . در تونل های با عمق زیاد، منجر به تغییر مکان های بزرگ اعوجاجی می شود 7. محدود به ویژگی ها و نوع مشخصی از خاک است برای تونل ها با حداقل روباره روش تغییر شکل میدان آزاد 3. برای سازه های تونل ی سخت تر از زمین محافظه کارانه است 2. سهولت در رابطه بندی 7 .ارائه نتایج قابل قبول در گذشته 3 . برای تونل های انعطاف رتر ی پذ ا ز زمین محافظه کارانه نیست 2 . برای تونل های بسیار صلب تر از زمین بیش از اندازه محافظه کارانه است 7 . برای شرایط متغیر زمین، دقت کمتری دارد برای سازه های تونل ی با سختی برابر با محیط اطراف روش مبتنی بر اندرکنش خاک و سازه (روش)های عددی 3. مناسب ترین روش برای شبیه ساز ی اندرکنش خاک- سازه 2. بهترین دقت در تعیین پاسخ سازه 7 . قابلیت تحلیل مسائل پیچیده 3. نیازمند تحلیل های پیچیده و زمان بر است 2 . عدم قطعیت در پارامترهای ورودی طراحی لرزه ای م نجر به چندین برابر عدم قطعیت در ند ی فرا تحلیل است. همه شرایط روش مبتنی بر تحلیل ساده شده قابی 3. تقریب مناسب از اندرکنش خاک- سازه 2. سهولت در رابطه بندی 7. دقت مناسب در تعیین پاسخ سازه 3 . برای شرایط متغیر زمین، دقت کمتری دارد همه شرایط به جز خاک های زیرسطحی متراکم 0 - 3 - 7 - روش تغییر شکل میدان آزاد عبارت میدان آزاد به معنی کرنش های زمین ناشی از امواج زلزله در غیاب سازه ها و حفاری است. این تغییر شکل ها از اندرکنش بین سازه زیرزمینی و زمین محصور کننده صرف نظر کرده اما می تواند تقریب مرتبه اول از تغییر شکل احتمالی سازه ارائه نماید. طراح می تواند چنین تغییر شکل هایی را مستقیما به سازه اعمال نماید. این روش ممکن است با توجه به صلبیت سازه نسبت به زمین، نتایج محافظه کارانه یا غیرمحافظه کارانه برای تغییر شکل های ساز.ه ارائه نماید در موارد ی که تغییر شکل های ناشی از تحریک لرزه ای کوچک باشند (نظیر تکان های کوچک زمین، زمین های سخت و یا سازه های نرم نسبت به محیط محصور کننده)، روش تغییر مکان آزاد یک ابزار طراحی مؤثر و ساده است . هرچند در بسیاری از موارد و ژه یو به خاک های نرم، این روش منجر به نتایج بیش از اندازه محافظه کارانه شده چرا که تغییر شکل های زمین میدان آزاد در خاک های نرم عموما بزرگ می .باشند ( حداکثر کرنش برشی توده خاک بکرfree field γ  یاmax γ :) عبارت است از -------- صفحهٔ بعد -------- فصل چهارم- مالحظات لرزه ای 71 / 41 / 7044 20 (3- 5) free field s PGV γ V   PGV : حداکثر سرعت زمین در عمق مورد نظر ( m/s ) s V: سرعت موج برشی در عمق مورد نظر ( m/s ) 0 - 3 - 7 - 7 - راه حل های االستیک بسته راه حل های بسته ساده شده صرفا برای برآوردهای اولیه کرنش ها و تغییر شکل ها در تونل ها قابل کاربرد هستند. نتایج .حاصل از تحلیل این فرضیات باید محتاطانه تفسیر و بررسی گردد پارامترهای مورد نیاز این روش ها بر اساس مطالعات .ویژه ساختگاه یا مراجع علمی معتبر قابل برداشت است تغییر شکل های ترکیبی محوری و انحنایی را می توان با فرض کردن تونل به عنوان یک تیر بر بستر االستی ک بدست آورد. با استفاده از تئوری تیرها، کرنش های محوری کل) ab  ( با استفاده از ترکیب کرنش های طولی حاصل از تغییر شکل های محوری و خمشی محاسبه می.شوند (3-6) برای امواجP: ab 2 2 P P 2 P P V a cos r sin cos C C              (3- 3) برای امواجS: ab 3 S S 2 S S V a sin cos r cos C C              (3- 1) برای:امواج رایلی ab 2 2 R R 2 R R V a cos r sin cos C C              r: شعاع تونل دایره ای و یا نصف ارتفاع تونل با مقطع مستطیلی ( m ) P a یاP PGA : شتاب بیشینه برای موجP ( PGA ) Sa یاS PGA : شتاب بیشینه برای موجS ( PGA ) R a یاR PGA: شتاب بیشینه موج رایلی ( PGA ) : زاویه موج نسبت به محور تونل 1  : نسبت پواسون مصالح جداره تونل P V یاP PGV : سرعت بیشینه موجP ( m/s ) P C : سرعت انتشار موجP ( m/s ) S V یاS PGV : بیشینه سرعت موجS ( m/s ) S C : سرعت انتشار موجS ( m/s ) R V یاR PGV: سرعت بیشینه موج رایلی ( m/s ) R C: سرعت انتشار موج رایلی ( m/s ) حداکثر کرنش متناظر با بحرانی ترین زاویه برخورد موج با تونل است و از آن به عنوان یک تخمین ایمن در برابر عدم قطعیت های پیش بینی لرزه ای استفاده می شود . این روش با حداقل مقادیر ورودی، برآوردی از میزان کرنش های موج اعمالی ارئه داده و از آن می توان به عنوان .یک ابزار طراحی اولیه یا روش اعتبارسنجی طراحی سود جست -------- صفحهٔ بعد -------- 22 71 / 41 / 7044 ضوابط طراحی سازه ایستگاه های قطار شهری و حومه با افزایش شعاع تونل، مشارکت تغییر شکل انحنایی در کرنش محوری افزایش می یابد. هرچند که محاسبات حاصل از روابط میدان آزاد نشان می دهند که مؤلفه کرنش خمشی نسبت به کرنش های محوری تونل تحت بار لرزه ای در کل کوچ ک است. 0 - 3 - 7 - 2 - ت غییر شکل های بیضوی7 و اعوجاجی2 تونل تغییرشکل های بیضوی در اثر برخورد امواج در جهت عرضی تونل ایجاد می .شوند همانطور که در شکل3 - 3 نشان داده شده، مودهای اعواجی زمین را می توان به در دو حالت ت ع.ریف کرد حالت اول زمین بکر بوده و در آن بیشینه کرنش قطری تابعی از ح.داکثر کرنش برشی میدان آزاد است (3- 9) max d d 2    حالت دیگر مربوط به زمین حفاری شده است که در آن کرنش قطری وابسته به نسبت پواسون محیط محصور کننده است: (3- 31 )   max m d 2 1 d   m : ضریب پواسون محیط d ( : قطر تونلm ) d  ( : تغییر شکل قطر تونلm ) max : کرنش حداکثر شکل3- 3 - اعوجاج برشی میدان آزاد زمین بکر و حفاری شده برای مقطع دایره ای در هر دو رابطه باال از وجود جداره تونل صرف نظر شده است. در حالت میدان آزاد، زمین های حفاری شده دچار تغییر شکل های 2 الی 7 برابر بزرگ تر نسبت به زمین( های بکر ریغ حفار ی شده) می شوند. در نتیجه برای سازه با سختی ناچی ز در مقایسه با خاک محصور کننده، حالت محیط حفاری شده معیار مناسبی را برای بیان میزان اعوجاج ارائه می .کند 3 Ovaling 2 Racking کرنش برشی میدان نزدیک حفره باز -------- صفحهٔ بعد -------- فصل چهارم- مالحظات لرزه ای 71 / 41 / 7044 21 درحالی که رابط ارائه شده برای محیط های بکر، برای حالتی که سختی تونل برابر با خاک اطراف باشد، مناسب است. سازه با سختی نسبتا باال اعوجاج های کمتری نسبت به رابطه 3 - 9 تجربه می.کنند در حین وقوع زلزله سازه های با مقطع مستطیلی شکل به دلیل تغییر شکل های اعمالی برشی دچار تغییر مکان های عرضی اعوجاجی می شوند (شکل3 - 5). پس از تعیین تغییر شکل میدان آزاد، تغییر شکل های اعوجاجی) S  ( باید به عنوان اختالف تغییر مکان جانبی تراز باال و پایین سازه های مستطیلی تونل ها تعریف گردد. نیروهای داخلی حاصله (برش، نیروی محوری و لنگر خمشی) و یا کرنش های مصالح در داخل مصالح جداره تونل حاصل از تغییر شکل اعوجاجی) S  ( می بایست .با اعمال تغییر مکان تفاضلی بر روی یک سازه معادل قابی تعیین گردند در خاک ،های نرم به طور معمول سازه های مستطیلی شکل به صورت صلب طراحی شده تا در برابر بارهای استاتیکی و در نتیجه در مقابل تغییر مکان های اعوجاجی نیز مقاوم ب اشند. اثرات اندرکنش خاک- سازه می بایست در طراحی چنین سازه.های در نظر گرفته شوند شکل3- 5 - تغییر مکان خاک در عمق و تغییر مکان اعوجاجی اعمالی بر یک سازه جعبه ای 0 - 3 - 2 - روش ساده اندرکنش خاک– سازه حضور سازه زیرزمینی تغییر شکل های میدان آزاد زمین را تغییر می دهد. در ادامه روابط تحلیل ارائه شده برای اند رکنش خاک- سازه تشریح می.گردد درصورتی که از تحلیل ،های ساده شده استفاده شود می توان نیازهای حاصل از تغییر شکل های بیضوی، محوری و انحنایی در تونل ها را به روشSRSS نیز با یکدیگر ترکیب کرد. همچنین نیازهای اعمالی حاصل از سه .مود تغییر شکلی بیضوی، محوری و انحنایی در حین زمین لرزه باید شامل بارهای استاتیکی وارد بر سازه نیز باشند 0 - 3 - 2 - 7 - کرنش های خمشی و محوری تونل دایره ای برای این منظور، از روش تیر بر بستر االستیک جهت مدل سازی شبه استاتیکی اثرات اندرکنش خاک- سازه اس تفاده می شود. این روش اثرات اندرکنش دینامیکی (اینرسی) را در نظر نمی گیرد. تحت بارگذاری لرزه ای، مقطع تونل تح ت اثر خمشی محوری و کرنش های برشی ناشی از تغییر مکان های میدان آزاد محوری، انحنایی و برشی قرار می گیرد. -------- صفحهٔ بعد -------- 24 71 / 41 / 7044 ضوابط طراحی سازه ایستگاه های قطار شهری و حومه حداکثر کرنش محوری max a ناشی از انتشار موج با زاویه35 درجه (شکل3 - 6) :برابر است با (3- 33 ) a max 2 1 c 1 c a 2 A L fL 4E A E A 2 2 K L                   L طول موج یک موج برشی ایده آل سینوسی است ( m )(رابطه 3 - 36 ) a K ( : نسبت فنر طولی محیط محصور کنندهkN/m/m ) (رابطه 3 - 35 ) A: دامنه پاسخ تغییر مکان میدان آزاد برای یک موج برشی سینوسی ایده آل ( m ) (روابط 3 - 31 و3 - 39 ) c A : سطح مقطع جداره تونل ( 2 m ) lE : مدول االستیسیته جداره تونل ( kPa ) f: نیروی اصطکاک نهایی (در واحد طول) بین تونل و خاک محصور کنند ه ( kN/m ) نیروها و لنگرهای ایجاد شده در جداره تونل به دلیل انتشار امواج لرزه ای در طول محور تونل در شکل3 - 9 الف نشان داده شده است. حداکثر نیروی اصطکاکی که می تواند بین جداره تونل و خاک های محصور کننده به وجود آید، موجب کاهش کرنش محوری در سازه جداره تونل می گردد. این مقدار معموال به وسیله آزمایش تعیین می.شود شکل3-6 - لنگرها و نیروهای حاصل از امواج لرزه ای الف) نیروها و لنگرهای اعمالی ناشی از انتشار امواج لرزه )ای در طول محور تونل، ب نیروها و لنگرهای اعمالی محیطی حاصل از انتشار امواج لرزه ای متعامد بر محور تونل حداکثر کرنش خمشی ناشی از برخورد موج برشی با زاویه صفر درجه برابر است با: (3- 32 ) 2 b max 4 1 c t 2 A L r E I 2 1 K L                  نیروی برشی و لنگر ناش ی از انحنا در صفحه افقی نیروی برشی و لنگر ناشی از انحنا در صفحه قائم نیروی محوری (الف) (ب) -------- صفحهٔ بعد -------- فصل چهارم- مالحظات لرزه ای 71 / 41 / 7044 26 cI: ممان اینرسی مقطع تونل ( 4 m ) t K: ضریب سختی فنر در راستای عرضی برای شبیه( سازی محیط محصور کننده( kN/m/m )) (معادله 3 - 76 ) r: شعاع تونل دایره ای یا نصف ارتفاع تونل با مقطع مستطیلی ( m ) از آنجاییکه جداره تونل و محیط محصور کننده به صورت خطی و االستیک فرض می ،شوند می توان کرنش ها را با ت وجه به اصل جمع آثار قوا با یکدیگر ترکیب نمود. همچنین با توجه به ماهیت چرخه ای بار زلزله، هر دو مقدار بیشینه و کمینه باید مد نظر قرار گیرند. بیشینه نیروی برشی بر روی مقطع تونل را می توان به عنوان تابعی از کرنش خمشی بیشین ه در نظر .گرفت (3- 37 ) 3 b 1 c 1 c max max max 4 1 c t 2 E I A E I L 2 2 V M L L r E I 2 1 K L                                         به منظور تعیین محافظه کارانه کرنش و تنش محوری کل می توان کرنش های حاصل از نیروهای محوری و خمشی را با .یکدیگر ترکیب نمود (3- 33 ) ab a b max max    روابط فوق تنها برای خاک های نرم کاربرد داشته درحالی که در خاک های متراکم و سنگ، سازه ها را می توان بر اساس تغییر شکل های میدان آزاد طراحی کرد. الزم به ذکر است که افزایش سختی و مقاومت تونل الزاما موجب کاهش نیروهای وارده نخواهد شد و ممکن است حتی به سازه نیروهای بزرگ ی تر وارد شود. در عوض، یک طرح با سختی کمتر با آرماتورهای کافی برای حصول شکل پذیری مورد نیاز و یا اتصاالت انع طاف پذیر ممکن است منجر به طرحی بهینه تر شود. باید توجه داشت مقادیر طول موجی که تنش ها را بیشینه می کنند، در داخل هر کدام از روابط متناظر قرار داده شوند تا بیشترین نیروهای مقاطع حاصل گردد. ثابت های فنرa K وt K به عنوان توابعی از طول موج می توانند در نظر.گرفته شوند (3- 35 )     m m t a m 16 G 1 d K K L 3 4      m G : مدول برشی محیط محصور کننده ( kPa ) طول موج حرکت زمین را می توان .از رابطه زیر تخمین زد (3- 36 ) s L T.C  که در رابطه باالT دوره تناوب غالب موج برشی در داخل خاک، دوره تناوب طبیعی ساختگاه و یا دوره تناوبی که در آن تغییر مکان های بیشینه رخ می دهد ،است .رابطه زیر را ب.رای دوره تناوب قابل کاربرد است (3- 33 ) S 4h T C  -------- صفحهٔ بعد -------- 14 71 / 41 / 7044 ضوابط طراحی سازه ایستگاه های قطار شهری و حومه h : ضخامت الیه خاک( m ) در صورتی می توان از رابطه فوق استفاده نمود که بتوان حرکت زمین را به موج های برشی نسبت داد و محیط متشکل از یک الیه خاک یکنواخت بر روی الیه متراکم و سخت در نظر.باشد دامنه تغییر مکان را می توان :از روابط زیر محاسبه نمود برای کرنش:ها محوری میدان آزاد (3- 31 ) s S V 2 A sin cos L C     برای کرنش:های خمشی میدان آزاد (3- 39 ) 2 3 s 2 S a 4 A cos C L    0 - 3 - 2 - 2 - تغییر شکل های بیضوی تونل های دایره ای روابط ارائه شده توسط محققین برای بیان تغییرشکل بیضوی تونل های دایره ای تابعی از تراکم پذیری3 و انعطاف پذیری2 سازه، فشار سربار درجا) h t  ( و ضریب فشار افقی سکون توده خاک) 0 k ( است . سختی تونل نسبت به زمین محصور کننده برحسب تراکم پذیری ( C ) و انعطاف پذیری ( F) به صورت کمی قابل بیان است و معیاری از )سختی محوری و سختی خمشی (مقاوم در برابر اعوجاج محیط نسبت به پوشش ارائه می.دهد (3- 21 ) 2 m l l m m E (1 )r C E t(1 )(1 2 )     (3- 23 ) 2 3 m 1 1 m E (1 )r F 6E I(1 )    m E :مدول االستیسیته زمین ( kPa ) I: ممان اینرسی( جداره تونل/m 4 m ) r و t :شعاع و ضخامت پوشش تو نل( m ) اگر نسبت انعطاف پذیری بزرگ تر از 21 ،باشد تونل انعطاف پذیر در نظرگرفته می شود و از روابط مربوط به شرایط انعطاف پذیری تونل استفاده می شود و می توان از اندرکنش سازه صرف نظر کرد. همچنین باید مشخص کرد که وابستگی پوشش جداره (جداره تونل) به محیط اطراف به چه صورت است ؛ یعنی آیا پوشش جداره به محیط اطراف خود هنگام تغییرشکل خواهد چسبید و یا هنگام تغییر شکل پوشش ،جداره این ،پوشش در محل برخورد با محیط اطراف تونل خواهد لغزید .لغزیدن و یا نلغزیدن پوشش نگهداری به هنگام ،زلزله بستگی هب جنس محیط اطراف ،نگهداری نوع و چگونگی اجزای 3 Compressibility 2 Flexibility -------- صفحهٔ بعد -------- فصل چهارم- مالحظات لرزه ای 71 / 41 / 7044 17 پوشش نگهداری ،دارد بدین صورت که معموال اگر جنس محیط اطراف نگهداری از سنگ بوده و از بتن ریزی درجا استفاده شده باشد و یا همراه پوشش جداره میل مهار نیز به کار برده شده ،باشد قاعدتا هنگام زلزله پوشش نگهداری نخواهد ،لغزید ولی اگر در محیطی خاکی از پوشش بتنی پیش ساخته شده استفاده ،شود هنگام زمین لرزه حالت لغزش پوشش نگهداری پیش خواهد آمد. هریک از این حالت ها رابطه بندی خاص خود را دارند . در حالت لغزش کام ل و بدون جداشدگی نرمال و در نت جه ی عدم وجود نیروی برشی مماسی، کرنش قطری، حداکثر نیروی محوری و لنگر خمشی را می توان به شرح زیر بیان د کر. (3- 22 ) 1 max d 1K F d 3   (3- 27 ) m max 1 max m E 1 T K r 6 (1 )    (3- 23 ) 2 m max 1 max m E 1 M K r 6 (1 )    که در آن: (3- 25 ) m 1 m 12(1 ) K 2F 5 6    این نیروها و لنگرها در شکل3 - 6 ب نمایش داده شده.اند رابطه بین ضریب پاسخ حالت لغزش کامل جداره تونل ) 1 K ( و نسبت انعطاف پذیری در شکل3 - 3 .ارائه شده است بر اساس مطالعات مختلف، لغزش تنها در سطح تماس توده و جداره تونل برای تونل های موجود در خاک نرم یا مواردی که بارگذاری لرزه ،ای بسیار شدید است امکان پذیر است . برای بیشتر تونل ها، شرایط سطح تماسی بین حالت لغزش کامل و عدم لغزش قرار دارد. لذا برای تعیین نیروها و تغییر شکل های بحرانی جداره تونل .الزم است تا هر دو حالت بررسی شود هرچند، فرض لغزش کامل تحت برش ساده ممکن است باعث ش ود که حداکثر نیروی محوری بسیار کم برآورد شود. لذا توصیه شده است که فرض عدم لغزش پیوستگی خاک کامل در تعیین پاسخ نیروی محوری جداره تونل مد نظر قرار گ.یرد -------- صفحهٔ بعد -------- 12 71 / 41 / 7044 ضوابط طراحی سازه ایستگاه های قطار شهری و حومه شکل3- 3 - رابطه بین نسبت انعطاف پذیری و ضریب پاسخ جداره تونل در حالت لغزش کامل در نسبت های پواسون مختلف در حالت بدون لغزش روابط زیر قابل استفاده است: (3- 26 ) m max 2 max 2 max m E T K r K r 2(1 )      که در آن: (3- 23 ) 2 m m m 2 2 m m m m m 1 F (1 2 ) (1 2 )C (1 2 ) 2 2 K 1 5 F (3 2 ) (1 2 )C C 8 6 6 8 2                               همانطور که در شکل3 - 1 نمایش یافته، با کاهش ضرایب تراکم پذیری و انعطاف پذیری درحالی که نسبت پواسون زمی ن محصور کننده کمتر از5/1 باشد، نیروی محوری ناشی از زلزله افزایش می .یابد -------- صفحهٔ بعد -------- فصل چهارم- مالحظات لرزه ای 71 / 41 / 7044 13 تغییر شکل نرمال شده جداره تونل ( تغییر شکل جداره تونلlining d  به تغییر شکل میدان آزادfree field d   ) معیاری از اهمیت نسبت انعطاف پذیری در پاسخ جداره تونل فراهم می سازد و به صورت زیر تعریف می.شود (3- 21 ) lining 1 free field d 2K F d 3     شکل3 - 9 ، .بیانگر رابطه فوق است شکل3- 1 - ضریب پاسخ نیروی محوری جداره تونل در برابر نسبت فشردگی، عدم لغزش سطح تماسی و مقطع دایره ای -------- صفحهٔ بعد -------- 10 71 / 41 / 7044 ضوابط طراحی سازه ایستگاه های قطار شهری و حومه شکل3- 9 - تغییر مکان نرمال شده جداره تونل در برابر نسبت انعطاف پذیری، لغزش کامل در سطح تماسی و مقطع دایره ای جداره تونل روابط باال توسطWang ارائه شده .است روش دیگری برای تخمین اعوجاج (تغییر شکل) سازه توسطPenzien ارائه شده است. دراین حالت نسبت اعوجا جی جداره تونل به خاک به صورت زیر تعریف می:شود (3- 29 ) structure free field R    در مورد تونل دایره،ای R نسبت تغییر شکل قطری جداره تونل به تغییر شکل متناظر در حالت میدان آزاد است. با ،فرض شرایط لغزش کامل مقدار نیروی محوری، لنگر خمشی و نیروی برش ی در جداره تونل به صورت زیر بیان ود ش می: (3- 71 ) n n lining free field d R d     (3- 73 )   n l lining 3 2 l 12E I d T cos2 4 d 1            (3- 72 ) n l lining 2 2 l 6E I d M cos2 4 d (1 )            -------- صفحهٔ بعد -------- فصل چهارم- مالحظات لرزه ای 71 / 41 / 7044 10 (3- 77 ) n l lining 3 2 l 24E I d V sin2 4 d (1 )             : زاویه قطاع دایره l : ضریب پواسون جداره تونل نسبت اعوجاج خاک- جداره تونل تحت بارگذاری نرمال به صورت زیر تعریف می شود: (3- 73 ) n m n 4(1 ) R ( 1)    (3- 75 ) n l m 3 2 m l 12E I(5 6 ) d G (1 )    قرار داد عالمتی برای نیروی فوق در تونل دایره ای در شکل3 - 31 نمایش یافته است. در حالت عدم لغزش، روابط به صورت زیر بیان می شوند: (3- 76 ) lining free field d R d    (3- 73 ) l lining 3 2 l 24E I d T cos2 4 d (1 )            (3- 71 ) l lining 2 2 l 6E I d M cos2 4 d (1 )            (3- 79 ) l lining 3 2 l 24E I d V sin2 4 d (1 )            (3- 31 ) m 4(1 ) R ( 1)    (3- 33 ) l m 3 2 m l 24E I(3 4 ) d G (1 )    روابطPanzien منجر به مقادیری از نیروهای محوری و لنگر می شوند که بسیار به پاسخ هایWang برای شرایط لغزش کامل نزدیک است. هرچند، مقدار نیروی محتوری حاصتل از روشWang در مقایتتسه با مقتدار ارائته شده توسط Panzien .برای حتالت عدم لغزش بسیار بیشتر است -------- صفحهٔ بعد -------- 12 71 / 41 / 7044 ضوابط طراحی سازه ایستگاه های قطار شهری و حومه شکل3- 31 - قرارداد عالمتی برای مولفه های نیرو در جداره تونل دایره ای 0 - 3 - 2 - 3 - تغییر شکل های اعوجاجی تونل های مستطیلی در طراحی سازه های با مقطع مستطیلی که بیشتر در روش اجرای ترانشه باز دیده می،شود باتوجه به سختی زیاد س ازه و پتانسیل تغییر شکل های بزرگ زمین به دلیل عمق کم، اندرکنش خاک- سازه می بایست به دقت در نظر گرفته ش .ود سختی سازه های مستطیلی به شدت کرنش های محاسباتی را کاهش می دهد و اغلب طراحی این سازه ها بر اساس تغییر شکل های میدان آزاد بسیار محافظه کارانه خواهد بود .برای مقطع مستطیلی تحت تنش و کرنش های برشی (شکل33 - 3) ، نسبت انعطاف پذیری سازه می را:توان به صورت زیر محاسبه کرد (3 - 67 ) m 1 G W F S H  1 S :نیروی الزم جهت ایجاد تغییر شکل واحد اعوجاجی در سازه ( kN/m/m ،) سختی اعوجاجی واحد به سادگی از روی معکوس تغییر شکل جانبی حاصل از اعمال بار واحد محاسبه می( گردد1 1 S 1/   ) W وH : به ترتیب عرض و ارتفاع سازه( m ) برای یک سازه با مقطع مستطیلی تک دهانه ساده این نسبت به صورت زیر است: (3- 32 ) 2 m R G HW F 12 EI   2 2 2 1 2 1 2 2 2 1 2 (1 a )(a 3a ) (a a )(3a 1) (1 a 6a )         R R 1 2 I w I I H a , a = I I W                    RI: ممان اینرسی سقف سازه ( 4 m ) W I: ممان اینرسی دیوار سازه ( 4 m ) II: ممان اینرسی فونداسیون سازه ( 4 m ) الینینگ تونل -------- صفحهٔ بعد -------- فصل چهارم- مالحظات لرزه ای 71 / 41 / 7044 11 شکل3- 33 - ،سختی نسبی بین خاک و قاب مستطیلی، (الف) اعوجاج خمشی (برشی) میدان آزاد خاک(ب) اعوجاج خمشی قاب مستطیلی برای سازه های مستطیلی شکل، نسبت اعوجاج (رابطه 3 - 29 )به صورت اعوجاج نرمال شده ستازه نسبت به اعوجاج میدا ن آزاد به صورت زیر بیان می:شود (3- 37 ) structure structure structure free field free field free field H R H                             رابطه بین Rو ضریب انعطاف پذیری F در شکل3 - 32 .نشان داده شده است تحلیل ها نشان داده اند که برای یک نسبت انعطاف پذیری معلوم، اعوجاج نرمال شده یک تونل مستطیلی تقریبا31 درصد کمتر از تونل دایره ای است . این مسئله اجازه می دهد که پاسخ تونل دایره ای را بتوان به عنوان یک مرز باال برای یک سازه مستطیلی با نسبت انعطاف پذی ری مشابه بکار برد، و همچنین نشان می د هد که روش طراحی متعارف (یعنی تطبیق حرکت سازه با حرکت میدان آزاد برای تونل ه ای مستطیلی) برای حالت هایی که شامل سازه سخت در زمین نرم می( شوند1/3 F <) بسیار محافظه کارانه است. عکس قضیه هم صادق است به این معنی که طراحی تونل مستطیلی بر اساس روش اعوجاج میدان آز اد وقتیکه نسبت انعطاف پذیری بزرگ تر از واحد باشد منجر به کمتر برآورد کردن پاسخ تونل می.گردد -------- صفحهٔ بعد -------- 14 71 / 41 / 7044 ضوابط طراحی سازه ایستگاه های قطار شهری و حومه r 4(1 )F R F 2.5 3     :نمودارهای خط :چین لغزش کامل r 4(1 )F R F 3 4    :نمودارهای خط پر: بدون لغزش الف-نسبت های انعطاف پذیری بین1 و3 الف-نسبت های انعطاف پذیری بین1 و31 شکل3- 32 - نسبت اعوجاج r R برای تونل های مستطیلی تغییر شکل اعوجاجی را می توان با روش بار استاتیکی معادل نظیر آنچه در شکل3 - 37 نمایش یافته نیز به سازه زیرزمینی اعمال کرد. برای سازه های مستطیلی با عمق زیاد، بیشتر اعوجاج به واسطه نیروهای برشی که در سطوح بیرونی سقف به وجود می آید اعمال گردد لذا می توان بارگذاری را با اعمال یک بار متمرکز در محل اتصال سقف به دیوار ساده سازی کرد (شکل3 - 37 )الف . برای تونل های مستطیلی کم عمق، نیروی برشی پدید آمده در سطح تماس سقف و خاک با کاهش سربار خاک کاهش می یابد. نیروی خارجی غالب که موجب تغییر شکل اعوجاجی می شود، تدریجا از نیروی برشی در سطح تماس سقف و خاک به فشار نرمال وارد بر دیوارها تبدیل می شود، ل ذا یک توزیع فشار مثلثی به مدل اعمال می گردد ( شکل 3 - 37 )ب .به طور کلی، مدل توزیع فشار مثلثی مقادیر بحرانی تری از ظرفیت خمشی سازه مستطیلی در اتصاالت پائینی ایجاد می کند، در حالیکه روش نیروی متمرکز نیروهای بحرانی تری در محل اتصال سقف به دیوار ایجاد می.کند بح ث باال در مورد سازه های تونل واقع در خاک های همگن کاربرد دارد. اگر سازه تونل در مرز سطح تماسی بین الیه های خاک سخت و نرم قرار داشته باشد، در تحلیل می بایست تغییر حرکت زمین و تغییر شکل برشی در مرز و سطح تماسی .بین دو الیه خاک لحاظ گردد -------- صفحهٔ بعد -------- فصل چهارم- مالحظات لرزه ای 71 / 41 / 7044 16 شکل3- 37 - مدل های ساده شده تحلیل قاب الف) بار شبه متمرکز برای تونل های عمیق، ب) توزیع فشار شبه مثلثی برای تونل های کم ع مق 0 - 3 - 3 - روش اندرکنش خاک و سازه به وسیله مدل های عددی استفاده از روش ساده یا وش ر های تحلیلی ، وابسته به میزان پیچیدگی سیستم اندرکنش خاک- سازه، شرایط خاک ، .سطح خطر زلزله و اهمیت سازه است ممکن است برای تحلیل سیستم اصلی خاک- سازه موجود در ساختگاه نیاز به روش های عددی باشد. کاربرد مدل های عددی در مواردی است که روش های ساده شده از دقت کمتری برخوردار بوده و دارای عدم قط عیت های بیشتری باشند. این محدودیت ها شامل موارد زیر می:باشند  برای پاسخ بیضوی، تونل دارای فرم کامل دایره ای و برای پاسخ اعوجاجی ، تونل .فرم مستطیلی داشته باشد  .مصالح محصور کننده تونل یکنواخت و همسانگرد باشند  تونل عمیق بوده و از سطح زمین دور باشد به نوعی که متأثر از هیچ گونه انعکاس امواج لرزه ای از سطح زمین .نباشد در تونل ی ها کم عمق نیز این اثر قابل صرف نظر .باشد  تنها یک تونل در نظر گرفته می شود. بدین معنی که هیچ گونه اندرکنشی بین تونل ها و یا سازه های اطراف در نظر گرفته نمی شود. همچنین در مواردی که ساختگاه در محیط لرزه خیز بسیار شدید واقع بوده و داده های تاریخی نشان از آسیب پذیری سازه های مشابه در زلزله های گذشته داشته باشد. در حالتی که پروفیل الیه های زیرین سازه شامل شرایط بسیار متغیر خاک و سنگ بستر باشند نیز باید از روش عددی است .فاده کرد در صورت استفاده از تحلیل های مبتنی بر روش های محیط های پیوسته، مالحظات زیر می بایست در توسعه مدل ها ی عددی برای مقاطع تونل های تحت تغییر شکل های :اعوجاجی و بیضوی مد نظر قرار بگیرد  مدل دوبعدی سازه تونل و خاک محصور کننده باید به همراه تغییر مکان های اعمالی ناشی از تحریک زلزله تحلیل شوند  در مدل ی ها ی ساز عددی، اثرات عرشه ها (دال ها) و دیوارهای داخلی باید بر میزان تمرکز تنش و تغییر مکان های تونل لحاظ شوند. -------- صفحهٔ بعد -------- 44 71 / 41 / 7044 ضوابط طراحی سازه ایستگاه های قطار شهری و حومه  بر اساس تحلیل های پاسخ لرزه ای ساختگاه، تغییر مکان های میدان آزاد به خا .طر انتشار موج برشی اعمال گردد به طورکلی سه نوع تحلیل برای مدل:های دوبعدی محیط پیوسته وجود دارد 7) :روش شبه استاتیکی تغییر شکل زمین توسط ضرایب زلزله تولید شده و در محیط مدل سازی عددی ک ه برای مقاصد تحلیل ساخته شده ،اند اعمال می گردد. این ضرایب لرزه ای را می ان تو توسط یک تحلیل جداگانه یک بعدی مربوط به تحلیل پاسخ لرزه ای ساختگاه تعیین نمود. این روش برای سازه های مدفون در عمق کم مناسب ت اس . روند کلی استفاده از این روش به شرح زیر است:  یک مدل دوبعدی با استفاده از مدل های عددی ساخته شده که در آن کل ناحیه حفاری و سازوکار اندرکنشی خاک و سازه لحاظ شده باشد. الزم است تا ابعاد جانبی مدل به میزان کافی بزرگ اختیار شود که تا از اثرات شرایط مرزی بر روی مدل کاسته شود. شرایط مرزی کناره ها باید به گونه ای مدل شوند که تمامی تغییر مکان های افقی در مرزهای کناری آزاد بوده درحالی که .در راستای قائم مقید شده باشند  در مدل های دوبعدی محیط های پیوسته مدول برشی دینامیکی اولیه متناظر کرنش های کوچک یا سرعت موج برشی .باید بر اساس تحلیل یک بعدی پاسخ ساختگاه استخراج شود  پروفایل بیشینه شتاب زمین در عمق که از تحلیل تک بعدی پاسخ ساختگاه حاصل می گردد را می توان ب رای کل سیستم اندرکنشی خاک و سازه در راستای افقی و به صورت .شبه استاتیکی اعمال نمود  سازه تونل را می توان با استفاده از پروفیل بیشینه شتاب افقی ذکر شده در باال و مدول برشی سازگار با کرنش در .توده خاک مورد تحلیل قرار داد مراحل گام به گام مدل سازی عددی طبق روش استاتیکی در بخش3 - 7 - 3 .آورده شده است 2 ) :روش تحلیل تاریخچه زمانی دینامیکی در مواردی که رفتار سازه تونل در برابر بارگذاری ناشی از زلزله دینامیکی بوده و تأثیر اینرسی سازه تونل قابل مالحظه ،باشد می توان از روش دینامیکی تاریخچه زمانی برای بهبود و تدقیق تحلیل سود جست. در این روش، کل سیستم اندرکنشی خاک- سازه تحت تحریک های دینام یکی و تاریخچه زمانی قرار می گیرد. این تحریک به ها عنوان ورودی در تراز پایین سیستم اندرکنشی اعمال می گر.دد توابع تاریخچه زمانی مورد ا ستفاده برای این منظور باید با طیف طرح مورد نظر همخوانی داشته و دارای ویژگی های ی باشند که لرزه خیزی محیط ساختگاه را شبیه سازی نموده و یا اینکه بتوان آن ها را بر اساس تحلیل یک بعدی پاسخ س اختگاه توسعه داد(در نرم افزارهایی مانندSHAKE, DMOD, DEEPSOIL ) . در واقع می بایست توابع مورد نظر را در عمق مورد نیاز برای اعمال اندرکنش خاک- سازه در نظر گرفت. همچنین به منظور لحاظ کردن انتشار انرژی لرزه ای، باید مرزهای جذب انرژی ویژه در مدل سازی .در نظر گرفته شده باشد -------- صفحهٔ بعد -------- فصل چهارم- مالحظات لرزه ای 71 / 41 / 7044 47 0 - 3 - 0 - روش پیشنهادی برای تحلیل ایستگاه یا تونل روش پیشنهادی این آیین نامه جهت تحلیل سازه های زیرزمینی مبتنی بر روش شبه استایکی بوده که درادامه شرح .آن آورده شده است الف- محاسبه پارامترهای لرزه ای  مقدار PGA ، PGV ، S V (سرعت انتشار موج برشی) و( مدول برشی اولیه توده خاکm G یاmax G ) باتوجه به دوره بازگشت مورد نظر و عمق متوسط قرارگیری ایستگاه یا تونل طبق بند3 - 2 - 7 تعیین می شود . مقدارPGA و PGV می را بایست برای عمق مورد نظر طبق جدول3 - 5 .اصالح نمود ب- ( محاسبه کرنش برشی میدان آزاد خاکfree field γ یا max γ ) کرنش برشی میدان آزاد خاک برابر با حداکثر مقدار بدست آمده از روش های بند ب3 و ب2 است. ب7 - د ر این روش مقدار کرنش برشی میدان آزاد با تصحیح مقدار مدول برشی خاک و بر اساس یک فرایند سعی و اص الح انجام می پذیرد .بدین منظور گام های زیر می:بایست انجام پذیرد 3) m G طبق ضوابط بند 3 - 2 - 7 تعیین می شود. 2) با استفاده ازsV و رابطه زیر یکfree field γ اولیه تعیین می شود (3- 33 ) free field s PGV γ V   7) با استفاده از نمودارهای ارائه شده در اشکال3 - 2 و3 - 7 ، مقدار m G G  تعیین می.شود 3) بر اساس مقدار و رابطهse s V V   سرعت موج برشی اصالح می.شود 5) با استفاده از مرحله دوم و با سرعت اصالح شده بار دیگرfree field γ  تعیین می شود . 6) مراحل7 تا5 آنقدر تکرار می شود تا تغییراتfree field γ  قابل چشم.پوشی باشد ب2 - پس از تعیین مدول برشی مؤثر خاک طبق جدول3 - 6 ،اصالح sV نیز می بایست بر اساس ضریب اصالح بدست آمده از این روش(  .) اصالح گردد (3- 35 ) se s V V   :حداکثر کرنش برشی توده خاک بکر عبارت است از (3- 36 ) free fiel e d s PGV γ V   ب3 - روش ساده شده دیگری برای تعیین بیشینه کرنش برشی میدان آزاد زمین نیز وجود دارد. استفاده از این روش به .تنهایی فقط در مطالعات مرحله اول مجاز است -------- صفحهٔ بعد -------- 42 71 / 41 / 7044 ضوابط طراحی سازه ایستگاه های قطار شهری و حومه (3- 33 ) max max m G    (3- 31 ) max v d (PGA) R    (3- 39 ) v t(H D)   1.0 0.0076 z<9m 1.174 0.027 9 23 0.744 0.008 23 30 0.5 30                d z z m z m R z m z m z m m  : تنش برشی ناشی از زلزله بیشینه( kPa ) v  : فشار قائم کل سربار خاک در تراز پایین تونل( kPa ) t: وزن واحد خاک ( 3 kN/m ) H: ضخامت پوشش خاک از سطح زمین تا باالترین نقطه تونل ( m ) D : ارتفاع تونل (یا قطر تونل با مقطع دایره )ای( m ) z : فاصله سطح زمین تا تراز پایینی تونل ( z=H+D ) پ- انجام شبیه سازی زلزله پس از تعیین پارامترهای فوق جهت انجام تحلیل اندرکنش می بایست مدل سازی در نرم افزارهای اندرکنشی خاک و سازه انجام گیرد. مراحل و فرضیات مدل سازی :به شرح زیر است 3) مدل سازی به صورت دوبعدی در حالت کرنش مسطح انجام می گیرد 2) محیط خاک االستیک فرض می شود 7) مدول برشی خاک برابر مدول برشی دینامیکی مؤثر در نظر گرفته می شود (مدول االستیستهE باتوجه به مدول برشی مؤثر )تعیین گردد 3) کلیه تنش های برجا اعم از افقی و قائم برابر صفر در نظر گرفته م ی شود 5) عرض مدل حدود31 .برابر عرض سازه و عمق آن حداقل یک چهارم طول موج برشی در نظر گرفته شود 6) شرایط مرزی مدل سازی .به صورت زیر در نظر گرفته شود جدول3- 9 - درجه آزادی در مرزهای مختلف درجه آزادی در جهتy ( y u ) در جه آزادی در جهتx ( x u ) شماره مرز مقید مقید 3 آزاد اعمال تغییرشکل محاسباتی 2 آزاد آزاد 7 -------- صفحهٔ بعد -------- فصل چهارم- مالحظات لرزه ای 71 / 41 / 7044 43 شکل3- 33 - شرایط مرزی مدل سازی 3) مدل سازی سازه پوشش نهایی با استفاده از المان تیر خمشی با رفتار االستیک انجام می.شود 1) اتصال المان های سازه با خاک از طریق المان های واسط مناسب در نظر گرفته می.شود 9) ترک خوردگی اعضا بر اساس سطح زلزله مورد بررسی در مدل سازی .لحاظ می گردد برای انجام این تحلیل نیاز به ساخت دو مدل محاسباتی مدل خاک بکر و مدل خاک- سازه است که در ادامه تشریح می:گردد  مدل خاک بکر در این مرحله مدل خاک بکر بدون در نظر گرفتن حفاری و جداره تونل تحت تغییر مکان اجباری با اندازهfree field   مشابه شکل زیر قرار می:گیرد شکل3- 35 - مدل خاک بکر (3- 51 ) free field free field H      در ادامه تغییر مکان نسبی باالترین و پایین ترین نقطه محل احداث سازه در توده خاک بکر اندازه گیری می شو:د (3- 53 ) free field h        مدل خاک و سازه در این مدل، توده خاک و سازه، به صورت توأم مدل سازی شده و تحت تغییر مکان مثلثی با اندازهfree field   در مرزهای قائم توده خاک مشابه شکل زیر قرار می:گیرد 7 2 3 2 -------- صفحهٔ بعد -------- 40 71 / 41 / 7044 ضوابط طراحی سازه ایستگاه های قطار شهری و حومه شکل3- 36 - مدل خاک و سازه پس از محاسبه اعوجاج تحمیلی به سازه از مدل خاک سازه شکل3 - 33، می بایست نیروی معادلی در سازه ای جاد کرد که این اعوجاح را تأمین کند. برای ایستگاه های با سربار بیش از71 متر از الگوی بار گذاری الف و برای ایستگاه های با سربار کمتر از71 متر از الگوی بار گذاری ب می بایست استفاده گردد (پیشنهاد می شود هر دو نوع الگو بررسی و حاالت بحرانی در نظر .)گرفته شود توجه شود برای سازه های با عمق زیاد، بیشتر اعوجاج به واسطه نیروهای برشی که در سطوح بیرونی سقف به وجود می آید اعمال می گردد، لذا می توان بارگذاری را با اعمال یک بار متمرکز در محل اتصال سقف به دیوار ساده .سازی کرد برای تونل های کم عمق، نیروی برشی پدید آمده در سطح تماس سقف و خاک با کاهش ر وباره کاهش می یابد و نیروی خارجی غالب که موجب تغییر شکل اعوجاجی می گردد تدریجا از نیروی برشی در سطح تماس سقف و خاک به فشار نرمال وارد بر سطح جانبی تبدیل می شود، لذا یک توزیع فشار مثلثی به مدل اعمال می.گردد (الف): شبه بار متمرکز برای تونل های عمیق (ب): شبه فشار مثلثی برای تونل های کم عمق شکل3- 33 - مدل های ساده شده قابی در مدل سازی لرزه.ای توجه به نکات زیر الزامی است به منظور تعیین نیروهای داخلی سازه ناشی از بارگذاری زلزله شرایط تکیه گاهی مطابق شکل3 - 33 .است در تحلیل سازه در برابر زلزله، تحلیل سازه با طول واحد (برای بخشی بدون بازشوی کناری در دیوار) و یا با طولی محدود در دو طرف بازشوهای دیواره جانبی انجام خواهد شد و نتایج حاصله با نتایج تحلیل های استاتیک ترکیب شده و تقویت آرماتورهای سازه در محل های الز م صورت خواهد گرفت. بدیهی است مدل سازی سازه به صورت سه بعدی عمال -------- صفحهٔ بعد -------- فصل چهارم- مالحظات لرزه ای 71 / 41 / 7044 40 ،تطابق با فرضیات هشاش نداشته و عملکرد صلب دیوارهای طرفین ایستگاه عمال امکان ایجاد اعوجاج در همه طول ایستگاه را نخواهند داد. پیشنهاد می شود در مدل های سه بعدی نیز از نتایج تحلیل دوبعدی استفاد.ه شود 0 - 0 - روش تحلیل و ارزیابی اثرات ماندگار زمین در تحلیل و طراحی لرزه ای می بایست پایداری زمین محصور کننده، سازه های تونل و خاک های طبیعی و پر کننده ه ا که می توانند عملکرد سازه را در حین و بعد از وقوع زلزله تحت تأثیر قرار دهند، در نظر گرفته شوند. در این ارزیابی باید احتمال گسیختگی زمین به دلیل گسیختگی در گسل، حرکات صفحات تکتونیکی، روانگرایی، نشست های ن اشی از تحریک زلزله، ناپایداری شیب.ها و همچنین افرایش در فشار جانبی مد نظر قرار گیرد به طور کلی سازه تونل توانایی تحمل تغییر مکان های بزرگ اعمالی از طرف زمین را ندارد. طراحی مناسب سازه تونل در برابر ناپایداری های زمین می( :تواند شامل موارد زیر باشد3 ( ،) پایدارسازی زمین2) جایگزینی خاک( ،های سست7 ) جابه جایی محل تونل یا احداث سازه در عمق بیشتر و یا تغییر در پالن به منظور ع.بور از ناحیه بحرانی 0 - 0 - 7 - روانگرایی و تغییر مکان های ناشی از روانگرایی زمین اثرات روانگرایی و تغییر مکان های ناشی از روانگرایی می بایست در نقاط مربوطه در راستای تونل مورد بررسی و ارزیابی ( :قرار گیرد. این اثرات شامل3 )بلندشدگ ی1، نیروی قائم ناشی از فشار آب2 و شناوری3 سازه( ،های زیرزمینی2 ) تغییر مکان( ،های بزرگ جانبی7) تغییر مکان ها و نشست های بعد از روانگرایی (نشست.های تفاضلی و کلی) است جهت پیش بینی وقوع روانگرایی و راه ی ها مقابله با آن می بایست به فصل37 دستورالعمل طراحی سازه های ساحلی (نشریه673 ) مراجعه شود. باید توجه داشت خاک بستر که تا عمق21 متری زیر تراز ایستگاه یا تونل قرار دارند، باید جهت پیش بینی روانگرایی بررسی شوند. با این حال، چنانچه آسیب جدی سازه در اثر روانگرایی در اعماق بیش از21 متر پیش بینی می شود یا هنگامی که الیه خاک مستعد روانگرای ی، تا عمق بیش از21 ،متر ادامه داشته باشد فرایند پیش بینی روانگرایی باید در این الیه ها نیز مورد بررسی قرار گیرد. ضوابط ارائه شده در فصل ششم استاندارد2111 نیز می بایست .رعایت گردد پس از وقوع روانگرایی اضافه فشار آب بعد از زلزله به صورت تدریجی کاهش یافته و در نتیجه نشست رخ می ده د. میزان نشست های بعد از روانگرایی می بایست با ضرب کرنش حجمی در ضخامت الیه روانگرا و بر پایه تنش برشی چرخه ا ی متوسط برآورد شود. این نشست ها که طبق رویه تشریح شده در باال محاسبه می شوند، نشست های کل بعد از روانگرای ی می باشند. تونل ها نه تنها می بایست در برابر نشست های کلی طراحی گردند، بلکه می بایست نشست های تفاضل ی نیز در 3 - Uplift 2 - Buoyancy 7 - Floatation -------- صفحهٔ بعد -------- 42 71 / 41 / 7044 ضوابط طراحی سازه ایستگاه های قطار شهری و حومه .روند طراحی لحاظ گردند. حداقل نشست تفاضلی بکار گرفته شده در طراحی باید نصف نشست کل باشد در صو رت نیاز به کنترل سازه در برابر روانگرایی استفاده از تح لیل عددی بر اساس مراجع معتبر پیشنهاد می .گردد 0 - 0 - 2 - ناپایداری شیب لرزه ای و زمین لغزش ها پتانسیل زمین لغزش های ناشی از زلزله و ناپایداری شیب ها باید در طول تونل مورد ارزیابی و بررسی قرار گیرد. اگر برای این منظور از روش پایداری شبه استاتیکی استفاده گردید، نسبت ظرفیت به تقاضا برای زلزله های ODE وMDE نباید کمتر از واحد باشد. در غیر اینصورت، می بایست مطالعه ضربه بر اساس حرکت های ناشی از تحریک زلزله و با استف اده از تحلیل تاریخچه زمانی نیومارک صورت گیرد. احتمال تأثیر حرکات شیب بر روی سازه نیز می بایست مورد بررسی ق رار گیرد. اگر نتایج این ارزیابی بیانگر عملکرد غیر قابل قبول سازه ها باشد، اقدامات الزم و مناسب برای بهبود عملکرد می ب ایست .فراهم گردد 0 - 0 - 3 - گسلش ارزیابی رفتار یک تونل تحت تغییر مکان برشی مستقیم در راستای گسل شامل توصیف تغییر مکان میدان آزاد (تغییر مکان ها در غ یاب تونل که ناحیه گسل تونل را قطع می کند)، و ارزیابی اثرات تغییر مکان توصیفی بر روی تونل است. شکل 3 - 31 مثالی برای چنین رابطه ای است که نشان می دهد میزان تغییر مکان به طور زیادی وابسته به بزرگای زلزله بوده و می تواند به مقادیر بیشینه چند متر نیز برای زلزله.های بزرگ برسد شکل3- 31 - رابطه بین بیشینه تغییر مکان سطح گسل و بزرگای زلزلهw M ( Wells and Coppersmith 1994 ) -------- صفحهٔ بعد -------- فصل چهارم- مالحظات لرزه ای 71 / 41 / 7044 41 الزم به توض حی است که بررس ی جابجائ ی و ی گس ی ختگ در طول کی گسل نشان دهد یم که زان یم جابه جایی در نقاط مختلف در طول گسل ی کسان ست ین .اکثر روابط ی که ی برا برآورد جابه جایی با استفاده از بزرگا ارائه شده اند رب اساس ی ها لی تحل انجام شده بر ی رو حداکثر مقاد ری جابجائ ی بوده اند . بنابراین مقاد ری جابجائ ی که با نیا روابط بدست د آی یم در واقع مطابق با این فرض است که در اثر زلزله حداکثر جابجائ ی در محل مورد بررسی رخ می دهد ی ول محاسبات نشان دهد یم که حداکثر مقدار جابجائ ،ی محاسبه شده تنها در قسمت کوچک ی از طول ی گس ی ختگ- که معموال در حدود 7 تا 5 درصد از طول کل است- رخ می .دهد به طورکلی ، برای ارزیابی تونل ها تحت تغییر مکان های گسل می توان از روندهای تحلیلی استفاده کرد که برای خطوط انتقال لوله های مدفون توسعه یافته اند. سه روش تحلیلی به منظور ارزیابی و طراحی خطی سازه های مدفون استفاده شد ه است این روش ها عبارت اند ( :از3) روش نیومارک- ،هال (2) ر وش کندی و همکاران( ، 7 ) روش اجزا محدود (یا تفاضل محدود). هرچند برای ارزیابی کامل تونل های عبوری از صفحه گسل، اعتقاد بر نیا است که روش اجزا محدود (یا تفاضل محدود) از روش های دیگر مناسب تر .است با توجه به تغییر مکان های گسل، بهترین رویکرد، اجتناب از عبور کردن از هرگونه گسل فعال است. اگر این رویکرد امکان پذیر نباشد، فلسفه کلی طرح پذیرش و در نظر گرفتن تغییر مکان .های اعمالی توسط راهکارهای زیر است  استفاده از درزهای انعطاف پذیر که موجب افزایش شکل پذیری تونل در جهت طولی م ی شوند. باید توجه داشت درصورتی که نتایج تحلیل پاسخ طولی تونل نشان دهد که نیاز لرزه ای بزرگ تر از ظرفیت سازه تونل ، می ت اس بایست از مشارکت اتصاالت یا اعضای دیگر برای کاهش تقاضای لرزه ای استفاده نمود. در این صورت، نیاز تغییر مکان های لرزه ای باید بر اساس مدلهای عددی سه بعدی تعیین شده که توانایی مدل سازی پاسخ طولی تونل را با در نظر گرفتن عملکرد اتصاالت داشته باشد.الزم به ذکر است که اتصاالت لرزه ای قابلیت استهالک تغییر مکان های بزرگ اعمالی از زمین به دلیل تحریک زلزله را دارند. این استهالک از طریق حرکت یا دو ران نسبی مقاطع مختلف تونل نسبت به یکدیگر حاصل شده و موجب کاهش نیاز لرزه ای در سایر نقاط سازه تونل می.گردد  افزایش مقطع تونل در محل تقاطع با گسل به منظور فراهم کردن فضای کافی برای اصالح مقطع داخلی تونل درصورتی که .در اثر حرکت گسل دچار تغییر شکل شود  تزریق مواد نرم و شکل پذیر در فضای پشت پوشش تونل که موجب جذب مقداری از جابه جایی گسل می شود.  استفاده از سازه شکل پذیر برای تونل تا پتانسیل ناپایداری برای جداره تونل .به حداقل برسد  در مواردیکه اندازه تغییر مکان گسل محدود بوده و یا عرض ناحیه برشی گسل به نحوی در ن ظر گرفته شود ک ه تغییر مکان گسل به طور تدریجی در طول مشخصی کاهش یابد، طراحی صلب جداره تونل برای مقابله با تغی یر مکان های ممکن است امکان پذیر است . هرچند که سازه ها ممکن هستند تحت نیروهای بزرگ محور ی، برشی و .لنگر خمشی قرار گیرند -------- صفحهٔ بعد -------- 44 71 / 41 / 7044 ضوابط طراحی سازه ایستگاه های قطار شهری و حومه 0 - 0 - مالحظات لرزه ای دیوارهای حائل دیوارهای حائل می بایست الزامات پایداری داخلی، خارجی و کلی را در حین زلزله اقناع نمایند. فشار جانبی لرزه ای اعمالی از طرف خاک، نیروهای اینرسی و حالت حدی ناشی از ترکیب بارگذاری حالت نهایی I جدول7 - 7 باتوجه به موارد زیر می بایست در:طراحی در نظر گرفته شود  طراحی لرزه ای دیوارها بر اساس گزارش تحلیل خطر و برای زلزله با دوره بازگشت951 تا3111 سال انجام می.پذیرد  در کلیه حالت های نهایی ضریب کاهش مقاومت3 در نظر گرفته می.شود  در بررسی پایداری کلی لرزه ای دیوار حائل، ضریب کاهش مقاومت9/1 .در نظر گرفته شود  همچنین در کنترل ظرفیت باربری لرزه ای، ضریب کاهش مقاومت1/1 برای دیوارهای حائل وزنی در نظر گرفته .شود  برای ارزیابی لرزه ای خروج از مرکزیت دیوارها با شالود ه های مستقر بر خاک و سنگ بستر، الزم است تا نقطه اثر برآیند نیروهای عکس العمل برایEQ 0.0   در محدوده دو سوم میانی پی و برایEQ 1.0   در محدوده هشت دهم میانی پی قرار گیرد. برای مقادیرEQ  بین صفر و یک، نقطه اثر عکس العمل باید از طریق درون یابی خطی .تعیین گردد 0 - 2 - 7 - دیوارهای حائل وزنی دیوارهای حائل وزنی و نیمه وزنی صلب می بایست الزامات پایداری داخلی، خارجی و کلی را در حین زلزله اقناع .نمایند نیروی جانبی کل ناشی از فشار خاک و بار لرزه ای باید با ترکیب اثرAE P وIR P .تعیین گردد (3- 52 ) IR h W S P k (W W )   AE P : نیروی دینامیکی فشار جانبی خاک ( kN ) IR P : نیروی اینرسی جانبی ناشی از بار لرزه ای جرم دیوار ( kN ) h k : ضریب شتاب افقی لرزه ای w W : وزن دیوار ( kN ) s W : وزن خاک باالی دیوار شامل پاشنه دیوار( kN ) برای بررسی پایداری دیوار با در نظر گرفتن ترکیب اثراتAE P وIR P و همچنین فرض عدم همزمانی، دو حالت زیر را :باید برای این منظور در نظر گرفت  311 درصد فشار لرزه ای خاک) AE P ( به عالوه51 درصد نیروی اینرسی دیوار) IR P ( -------- صفحهٔ بعد -------- فصل چهارم- مالحظات لرزه ای 71 / 41 / 7044 46  51 درصدAE P که می بایست بزرگ تر از فشار استاتیکی محرک جانبی خاک باشد به عالوه311 درصد نیروی اینرسی دیوار) IR P ( محافظه کارانه ترین مقادیر حاصل از دو حالت فوق می بایست برای طراحی دیوار بکار گرفته شود. در صورت صالحدید کارفرما، ممکن است بتوان از روش های جایگزین و یا پیچیده تر عددی برای این منظور با فرض عدم همزمانیAE P وIR P استفاده کرد. همچنین توجه به نک:ات زیر ضروری است  برای خاک های چسبنده، پارامترهای تنش کل باید بر اساس آزمایش های زهکشی نشده در حین زلزله مورد .استفاده قرار گیرند  برای خاک های دانه ای، زاویه اصطکاک تنش مؤثر می.بایست استفاده شود  برای خاک های چسبنده حساس و یا خاک های دانه ای اشباع، احتمال کاهش مقاومت ناشی از زلزله باید در تحلیل .مد نظر قرار گیرد برای طراحی سازه ای دیوار حائل ،برخالف محاسبات مربوط به ضریب ایمنی پایداری کلی، نیروی اینرسی مرتبط با جرم خاک بر روی پاشنه دیوار به فشار فعال لرزه ای خاک اضافه نمی.شود AE P حاصل ترکیب اثرات فشار جانب ی استاتیکی و دینامیکی خاک است و فشار استاتیکی خاک که بر اساس ض ریب فشار جان بیa K محاسبه می شود، نباید با فشار جانبی لرزه ای خاک جمع شود. در حین وقوع زلزله، ضریب فشار جانبی استاتیکی خاکa K به دلیل نیروهای ناشی از اینرسی بر روی گوه فعال متأثر از تحریک زلزله، به مقدارae K افزایش می .یابد AE P شامل هیچ گونه نیروهای جانبی اضافه حاصل از سربارهای دائم روی دیوار نیست .به طور مثال در شکل3 - 39 نیروی استاتیکیP F و نیروی دینامیکیsurcharge W h k می بایست به صورت جداگانه اعمال گردد. در شکل3 - 39 ، surcharge W وزن سربار .است شکل3- 39 - دیاگرام نیروی لرزه ای برای ارزیابی پایداری خارجی دیوار وزنی سربار متمرکز بار مرده v   گوه محرک (فعال) -------- صفحهٔ بعد -------- 64 71 / 41 / 7044 ضوابط طراحی سازه ایستگاه های قطار شهری و حومه نیروی اینرسی ناشی از مشارکت سازه، می تواند بر اساس )ضریب رفتار سازه (ضریب اصالح پاسخu R کاهش یابد. جهت تعیین ضریب رفتار سازه می بایست به استاندارد2111 .مراجعه کرد ضریب شتاب لرزه ای بر اساس یکی از روش های"الف" الی"پ" تعیین می.گردد عالوه بر این روش می ها توان از مراجع .معتبر دیگر نیز با ارائه مستندات کافی استفاده نمود الف- روشKavazanjian و همکاران در این روش ضریب افقی لرزه ای) hk( بر اساس نسبت شتاب لرزه ای و تغییر مکان جانبی دیوار طبق رابطه3 - 2 محاسبه می.گردد (3- 57 ) 0.25 s h S A k 1.66A d          (3- 53 ) s PGA A F PGA  S A: ضریب شتاب لرزه ای( PGA ) d ( : تغییر مکان جانبی دیوار میلی متر) PGA F : ضریب اصالح ساختگاه بر اساس نوع خاک و بیشینه شتاب (جدول3 - 2) PGA: حداکثر شتاب زمین ( PGA ) رابطه3 - 57 می بایست برای تغییر مکان های بزرگ تر از25 میلیمیتر و کمتر از211 میلی متر استفاده شود. از آنجایی که این روش میزان پراکندگی امواج را در نظر نمی گیرد، لذا نسبت به دو روش دیگر که در ادامه ارائه شده، محافظه ک ارانه تر است. برای تمامی ساختگاه به ها جز کالسA وB ( ، متوسط تغییر مکانd ) بر حسب میلی متر ، را می توان بر اساس شتاب متناظر تسلیم دیوار ( y k ) به صورت .زیر محاسبه نمود (3- 55 )   y y h0 h0 h0 k 1 k logd 2.43 0.74log 3.27log 0.8logk 1.59log PGV) k k                       (3- 56 ) h0 PGA k F PGA  به طور مشابه، برای کالس هایA وB نیز می توان متوسط تغییر مکان دیوار (بر حسب میلی متر.) را محاسبه نمود (3- 53 )   y y h0 h0 h0 k k logd 1.88 0.93log 4.52log 1 0.46logk 1.12log PGV) k k                       شتاب تسلیم ضریب زلزله ی متناظر با حالتی است که در آن ضریب ایمنی پایداری دیوار در روش تعادل حدی ب رابر 3 است . -------- صفحهٔ بعد -------- فصل چهارم- مالحظات لرزه ای 71 / 41 / 7044 67 ب- روشAnderson و همکاران در این روش ضریب لرزه ای افقی برای دیوارهای حائل با ارتفاع بین6 تا31 متر توسط رابطه3 - 3 محاسبه می.گردد (3- 51 ) h h0 k k   : ضریب کاهش شتاب در راستای ارتفاع دیوار برای خاک نوعC ، D وE (جدول3 - 3 ) مقدار عبارت است :از (3- 59 )   1 0.03h 0.5 1   (3- 61 ) v 1 h0 F S k  (3- 63 ) h0 PGA k F PGA  h: اراتفاع( m ) vF : ضریب اصالح نوع خاک ساختگاه (جدول3 - 7) برای خاک های نوعA وB از2/3 برابر مقدار ( در رابطه3 - 59 .) استفاده شود برای دیوارها با ارتفاع بلندتر از31 متر، می بایست مطالعات ویژه لرزه ای با در نظر گرفتن مدل سازی عددی دینامیکی .انجام گردد پ- روشBray و همکاران ضریب افقی لرزه ای را می توان بر اساس رابطه3 - 62 ،محاسبه نمود. این رابطه به طور مستقیم وابسته به شتاب طیفی دوره تناوب غالب و تغییر مکان دیوار است. (3- 62 ) h a b k exp 0.66           (3- 67 )  a a 2.83 0.566ln S   (3- 63 )        2 2 a a s b a 1.33 ln d 2.1 3.04ln S 0.244 ln S 1.5T 0.278 M 7                aS: شتاب طیفی متناظر با5 % میرایی در دوره تناوبsT 5/3 d: ( حداکثر تغییر مکان جانبی دیوارmm ) M : بزرگای زلزله طرح sT : دوره تناوب غالب دیوار (s) : متغیر توزیع تصادقی نرمال با احتساب متوسط صفر و انحراف معیار66 /1 برای تخمینh k با فرضa D به عنوان میانه تغییر مکان جانبی دیوار، الزم است تا .برابر با صفر در نظر گرفته شود دوره تناوب غالب دیوار نیز از رابطه زیر تعیین می.گردد -------- صفحهٔ بعد -------- 62 71 / 41 / 7044 ضوابط طراحی سازه ایستگاه های قطار شهری و حومه (3- 65 ) S S H' T 4 V  H' : 11 درصد ارتفاع دیوار از پایین پاشنه تا سطح زمین در نقطه باالی پاشنه ( m ) S V : سرعت موج برشی در خاک پشت دیوار ( m/s ) 0 - 2 - 7 - 7 - محاسبه فشار محرک و مقاوم لرزه ای برای تعیین فشار لرزه ای ،محرک و مقاوم وارد بر دیوار حائل می توان به آیین نامه های معتبر و یا مفاد ارائه شده در بخش های33 - 3 - 3 و33 - 3 - 7 و نمودارهای بخش33 - 3 بازنگری اول راهنمای طراحی دیوارهای حائل (ضابطه شماره 711 ) مراجعه کرد. هرچند کلیه مالحظات زیر می بایست در استفاده از آیین امه ن .های معتبر رعایت گردد  ضریب لرزه ایh k می بایست بر اساس بخش3 - 2 - 3 .تعیین گردد  برای فشارهای فعال لرزه( ای، روش مونونوبه اوکابهO - M ) و یا روش) 3 (GLE باید استفاده شود. برای هندسه دیوار و یا شرایط ساختگاه که روشM-O مناسب نیست، روشGLE می بایست استفاده شود.فشار محرک خارجی محاسبه شده از روش تعادل محدود تعمیم یافته(GLE) در ارتفاع دیوار) h ( توزیع شده و باید به عنوان فشار لرزه.ای خاک مورد استفاده قرار گیرد  آب زیر زمینی در داخل گوه فعال و یا شرایط غرق آبی (نظیر حالتی که دیوار حائل در معرض آب باشد) می تو اند میزان فشار محرک لرزه ای خاک را تحت تأثیر قرار دهد. برای ارزیابی اثرات آب زیرزمینی، میانگین متوسط لحظه ای تراز آب زیر زمینی می بایست در نظر گرفته شود. اگر خاک داخل گوه کامال اشباع باشد، برای ارزیاب ی و تعیین فشار خاک بر اساس روشO - M با فرض اینکه خاک و آب به صورت یکپارچه حرکت می کنند، باید از وزن مخصوص کل خاک) t ( استفاده شود. این فرض همچنین برای خاکهای زهکشی نشده هم قابل کاربرد خواهد .بود 0 - 2 - 2 - دیوارهای حائل طره ای غیر وزنی تحلیل لرزه ای دیوارهای حائل طره ای غیر وزنی باید نشان دهد که دیوار قادر به حفظ پایداری کلی بوده و همچنین قادر به تحمل فشارهای جانبی لرزه .ای خاک بدون لنگرهای خمشی و نیروهای برشی بزرگ اعمالی بر مقطع دیوار باشد روشهای تعادل و یا تحلیل های عددی تغییر مکان بای د برای کنترل و تائید .عملکرد دیوار بکار گرفته شوند مقاومت دیوارهای طره ای غیر وزنی، با استفاده از مقاومت فشار مقاوم خاک پایین تر از تراز حفاری، در برابر بارهای اعمالی ناشی از زلزله تأمین می شود. سختی مقطع دیوار در باالی تراز حفاری باید برای انتقال نیروهای لرزه ای اعمالی از 3 - Generalized Limit Equilibrium -------- صفحهٔ بعد -------- فصل چهارم- مالحظات لرزه ای 71 / 41 / 7044 63 طرف خاک پشت دیوار به خاک بستر (پایین از تراز حفاری) کافی باشد. ارزیابی کفایت لرزه ای دیوار با توجه به نیاز ف شار لرزه ای محرک خاک و ظرفیت خاک از طریق مقاومت فشار مقاوم لرزه ای خاک تعیین می.گردد در دیوارهای طره ای انعطاف ،پذیر می توان از نیروهای ناشی از اینرسی دیوار در تعیین نیروهای طراحی لرزه ای صرف نظر .کرد برای پایداری دیوارهای طره ای غیروزنی دو نوع کنترل وجود دارد: پایداری کلی و داخلی. بر خالف دیوارهای وزنی و نیمه وزنی، کنترل لغزش، واژگونی و باربری برای طراحی این نوع دیوارها در نظ ر گرفته نمی شوند. با طراحی ابعاد دیوار ب ر اساس فشارهای اعمالی از طرف خاک، الزامات تعادل برای پایداری خارجی نیز می بایست اقناع.گردد کنترل پایداری کلی برای بارهای لرزه ای شامل تحلیل شیب گسیختگی بوده که حتی تا تراز پایین تر از پ ایه دیوار نیز امتداد خواهد یا .فت معموال ،طول مهاری و مدفون دیوار با عملکرد دائمی5/3 تا2 برابر ارتفاع دیوار در باالی تراز حفاری است . برای چنین عمقی، پایداری کلی معموال در طراحی تأثیر گذار نبوده مگر در مواردیکه الیه های نرم خاک در زیر پنجه .دیوار حضور داشته باشند تحلیل پایداری کلی ب ا استفاده از برنامه ها و الگوریتم های پایداری شیب ها صورت می پذیرد. سطوح گسیختکی بک ار رفته در تحلیل باید معموال تا پایین تر از عمق اعضای سازه.ای امتداد یابند پایداری داخلی برای دیوارهای غیر وزنی طره ای در واقع به لنگرها و نیروهای برشی اشاره می کند که در دیوار به دلی ل بارهای لرزه ای حاصل می.شوند نیروهای اینرسی و فشارهای جانبی خاک مورد نیاز برای طراحی لرزه ای باید بر اساس بخش3 - 2 - 3 .تعیین گردد ) =0 s W ( فشار حاصله محرک لرزه ای خاک باید بر اساس مطالب بخش قبل و شکل3 - 21 در ارتفاع دیوار و باالی تراز .حفاری توزیع گردد برای کاهش ضریب شتاب لرزه ای جانبی) h0 k(، در اثرا تغییر مکان جانبی دیوار، تحلیل ها می بایست نشان دهند که تغییر مکان های متناظر با شتاب تسلیم به هیچکدام از حالت های زیر منجر نمی:شوند  اعضای تشکیل دهنده دیوار تسلیم شوند. این شامل دیوارهای ساخته شده با شمع نیز است.  بارهای وارده بر سیستم های باربر جانبی (نظیر انکرها و دیوارهای مهار شده با انکر) از میزان مقاومت ضریب د ار .تجاور نماید  تغییر مکان های غیرقابل پذیرش و یا خسارت به ابنیه نزدیک به .دیوار وارد شود اگر اثر چسبندگی در کاهش فشار لرزه ای مقاوم بر روی دیوار مد نظر باشد، کاهش در فشار خاک به دلیل چسبندگی .نباید با کاهش در فشار خاک به دلیل تغییر مکان افقی دیوار ترکیب شود -------- صفحهٔ بعد -------- 60 71 / 41 / 7044 ضوابط طراحی سازه ایستگاه های قطار شهری و حومه شکل3- 21 - دیاگرام نیروی لرزه ینزو ریغ یا هرط راوید یجراخ یرادیاپ یبایزرا یارب یا برای تعیین فشار مقاوم لرزه ای باید اصطکاک سطح تماسی، سطح گسیختگی غیرخطی شکل گرفته در حین بارگذاری فشار مقاوم و پاسخ اینرسی خاک داخل گوه فشار مقاوم برای عمق بیشتر از63 /3 .متر در نظر گرفته شوند چسبندگی و .زاویه اصطکاک داخلی خاک نیز باید در محاسبات در نظرگفته شوند در صورت نبود اطالعات و نتایج برای بار لرزه ای، اصطکاک سطح تماسی دیوار را می توان به اندازه دو سوم زاویه اصطکاک خاک فرض نموده و باید برای محاسبه فشارهای مقاوم لرزه.ای در نظر گرفته شود 0 - 3 - مالحظات لرزه ای شفت های قائم مالحظات اولیه لرزه ای برای طراحی سازه های شفت های قائم، شامل در نظر گرفتن کرنش های انحنایی و نیروهای برشی جداره تونل بوده که ناشی از کرنش های برشی زمین به دلیل انتشار موج های برشی می باشند. به ویژه نیازهای ن یرو و تغییرمکان در مواردی که شفت ها در خاک های نرم و عمیق مدفون باشند و یا از مرز دو الیه متفاوت خاک با سختی های متفاوت عبور کنند، بحرانی و حائز اهمیت خواهند بود. رویه کلی مورد استفاده برای ارزیابی اثرات کرنش ه ای برشی ز مین بر روی سازه های شفت به دلیل انتشار موج های برشی در روش تحلیل به وسیله مدل سازی عددی است. روش عددی به صورت مدل سازی سه بعدی و با فرآیندی مشابه روش ارائه شده برای سازه های کرنش مسطح است . به جای استفاه از روش دقیق تر فوق استفاده از روش های ساده شده بر اساس منابع معتبر نیز مجاز است. استفاده از رابطه ارائه شده در نشریه711 برای اضافه فشار لرزه ای وارد بر دیوار نیز می تواند در طرح لرزه.ای شفت قائم به کار رود این فشار به صورت یکنواخت بر دیوار شفت اعمال می.شود (3- 66 ) AE a P 1.25k A H    ak: ضریب فشار جانبی محرک H: ارتفاع دیوار ( m ) سربار متمرکز بار مرده v   تراز طراحی -------- صفحهٔ بعد -------- فصل چهارم- مالحظات لرزه ای 71 / 41 / 7044 60 A: شتاب حداکثر زمین با اعمال ضریب کاهشی مربوط به عمق مورد نظر ( PGA ) 0 - 0 - مالحظات لرزه ای ایستگاه های روزمینی و یا سازه های جنبی روزمینی عمر مفید سازه ای ستگاه روزمینی و سازه مسیر، سازه مرکز کنترل و فرمان، سازه های هواکش روزمینی و یا رکتیفایر روزمینی و کلیه سازه های جنبی (مانند ورودی ،)ها311 سال است و لذا در گزارش لرزه خیزی می بایست با توجه به عمر مفید سازه و احتمال وقوع زلزله، خطر لرزه .ای با دوره بازگشت متناسب ارائه شود به منظور طرح لرزه ای سازه های روزمینی می توان از هر یک از روش های مجاز استاندارد2111 اعم از استاتیکی معادل و یا دینامیکی با رعایت موارد مندرج در استاندارد2111 استفاده کرد. عالوه بر مفاد استاندارد2111 رعایت موارد زیر نیز .الزامی است زلزله طرح زلزله ای است که احتمال فراگذشت آن در311 سال31 درصد باشد. د وره بازگشت این زلزله951 سال .است زلزله بهره برداری زلزله ای است که احتمال فراگذشت آن در311 سال5/ 99 درصد باشد. دوره بازگشت این زلزله21 .سال است سازه ای ستگاه یا مسیر روزمینی و یا اجزا سازه جنبی از نظر اهمیت جز سازه با اهمیت خیلی زیاد محسوب می.شود استفاده از هر نوع سیستم باربر جانبی اعم از فوالدی و بتنی و... متوسط و ویژه برای طراحی سازه ای ستگاه و مسی ر با رعایت مفاد استاندارد2111 مجاز است . در استفاده از سازه های بتنی و فوالدی رعایت مفاد بخش طراحی در برابر آتش سوزی آیین نامه بتن ایران (آبا) .ضروری است ضریب رفتار سازه تحت زلزله طرح برابر ضریب رفتار تعریف شده در استاندارد2111 .در نظر گرفته شود کلیه ترکیبات بارگذاری و طراحی چنین سازه های بر اساس آیین نامه بتن ایران (آبا) و مبحث ششم و دهم مقررات ملی می .بایست انجام گردد در مورد سازه هایی که ب خشی از آن ها روزمینی و بخشی زیرزمینی است رعایت مفاد بند7 - 7 - 5 - 9 ا ستاندارد2111 .ضروری است -------- صفحهٔ بعد -------- فصل ۵ ارزیابی جابجایی زمین و آنالیز ریسک عملیات احداث ایستگاه (توئل) بر سازه‌ها و تاسیسات شهری -------- صفحهٔ بعد -------- فصل چهارم- ملاحظات لرزه‌ای فه ۵ ۹۷ ی -------- صفحهٔ بعد -------- 64 71 / 41 / 7044 ضوابط طراحی سازه ایستگاه های قطار شهری و حومه 0 - 7 - مقدمه عموما به علت خاک برداری که منجر به حذف یک توده از خاک می شود و یا به علت تغییر تنش در حین خاک برداری، جابه جایی در زمین (در عرف نشست) رخ می دهد. بررسی نشست و آنالیز ریسک سازه های شهری و تأسیسات شهری موجود در محدوده تأثیر حفا.ری الزامی است طراح موظف به برآورد نشست متناسب با روش اجرا در پروسه طراحی است. طراح باید طرح بهسازی زمین یا استفاده .از سازه نگهبان مناسب جهت حفظ تغییرشکل مجاز را ارائه دهد تعیین و تعریف مقادیر قابل تحمل نشست و یا به اصطالح"نشست های مجاز" برای انواع مختلف سازه ها، به علت پیچیدگی اندرکنش سه بخش سازه- )شالوده (یا شمع- خاک، مسئله بسیار مشکلی است که به روش های تجربی و ی ا به روش های نظری راه حل عام و کلی برای آن نمی توان یافت. مو ارد ارائه شده در این فصل در تعیین رده ریسک بر اساس مراجع داخلی و خارجی و برای سازه های غیر از سازه .های خاص است پیمانکار موظف است روش اجرا را دقیقا مطابق فرضیات طراحی پیش ببرد و ضامن قرائت و کنترل تغییرشکل ها در محدوده مجاز ارائه شده، است. اگر به هر دلیل ی پیمانکار روش اجرا را تغییر دهد موظف است تغییرشکل ها را کنترل و طراحی را بازبینی نماید تا تغییرشکل.ها در محدوده مجاز باقی بماند با توجه به اینکه اکثر سازه های ی که در محیط های شهری قرار دارند دارای پی سطحی زمین (عمق پی کمتر از سه برابر ،عرض پیD ( 3 B  هستند، لذا پارامترهای کنترل تغییرشکل عمدتا برای سازه های .با پی سطحی تعریف شده است در صورت انجام عملیات احداث ایستگاه یا تونل در مجاورت سازه خاص مانند بناهای تاریخی، پل و ... نشست ها و رواداری های مجاز این سازه ها می بایست از ارگان .های مربوطه (میراث فرهنگی، شهرداری و...) استعالم گردد درصورتی که بر خالف تأکید این فصل، بررسی سازه های خاص (بناهای تاریخی، پل و...) با ضوابط این فصل انجام گردد (یا عدم دریافت ضوابط از سازمان های مربوط) و نتایج بررسی ریسک سازه ها نشان دهد که سازه ی در محدوده ریسک متوسط، باال یا بسیار باال است، بررسی ضوابط مقاومت (شکست پی) به خصوص در سازه با پی عمیق (شمع) در قالب پروژه جداگانه و با مدل سازی دقیق المان های این سازه ها ضر.وری است 0 - 2 - پارامترهای کلیدی در ارزیابی تأثیر تغییر شکل زمین بر سازه های موجود نشست به خودی خود عامل آسیب به سازه نیست، بنابراین الزم است پارامترهای دیگری تعریف شود تا بین اطالعات مربوط به نشست و آسیب ارتباط برقرار شود. پارامترهای کلیدی که بر اساس ،نوع پی سازه را تحت تأثیر قرار م ی ،دهند به شرح زیر می:باشند  برای سازه های با پی منفر د، آسیب عمدتا در اثر نشست افتراقی پی ها ایجاد یم شود . پارامترهای مهم در این -------- صفحهٔ بعد -------- فصل پنجم- ارزیابی جابجایی زمین و آنالیز ریسک عملیات احداث ایستگاه (تونل) بر سازه ها و تاسیسات شهری71 / 41 / 7044 66 نوع سازه ها عبارت اند از اعوجاج زاویه ای حداکثر max  و نشست قائم حداکثر در زیر پی max (S )  برای ستازه های با پی گستترده، پارامتر کرنش کشتشتی حداکثر max  که به خیر حداکثر max  ستازه وابسته است، پارامتر کلیدی محسوب می.شود  برای ستتازه های بنای ی، دو پارامتر نستتبت خیز ستتازه(DR /L)  و کرنش کشتتشتتی حداکثر max  ، پارامترهای مناسب برای بررسی رفتار این نوع سازه ها در هنگام نشست است. با استفاده ازmax  می توان هر دو رفتار خمشی و کششی سازه را مشخص کرد لذا این پارامتر به عنوان پارامتر کلیدی برای ارزیابی خسارت وارد بر سازه محسوب می.شود پارامترهای مختلف مرتبط با تغییر شکل سازه در جدول5 - 3 .نمایش داده شده است جدول5- 3 - پارامترهای مرتبط با تغییر شکل سازه در اثر نشست چرخش یا شیب3  : میزان تغییر شیب خط مستقیم بین دو نقطه مشخص در سازه را نشان می .دهد کرنش زاویه ای2  : باعث ایجاد خمیدگی مقعر یا محدب در سازه می شود که منفی .نشان دهنده تحدب و مثبت نشان دهنده تقعر است خیز نسبی7  : نشان دهنده حداکثر جابه جایی قائم بین دو نقطه مشخص نسبت .به خط مستقیم متصل کننده آن دو نقطه است نسبت خمش یا تغییر شکل3 (DR) : عبارت استت از حاصتل تقستیم خمش نستبی بین دو نقطه بر فاصله افقی بین آن ها (DR /L)  . انحراف5  میزان چرخش صلب کل سازه یا بخشی از آن را نشان می.دهد اعوجاج زاویه ای یا چرخش نسبی6  میزان چرخش خط مستقیم متصل کننده بین دو نقطه مشخص نسبت به خط چرخش صلب سازه را نشان می.دهد 3 . Rotation or slope 2 . Angular strain 7 . Relative deflection 3 . Deflection ratio 5 . Tilt 6 . Relative rotation or angular distortion -------- صفحهٔ بعد -------- 744 71 / 41 / 7044 ضوابط طراحی سازه ایستگاه های قطار شهری و حومه 0 - 3 - تعیین میزان نشست در محل سازه ها ی اطراف میزان نشست یا تغییر شکل زمین به وسیله روش های مدل سازی عددی (اجزا محدود یا تفاضل محدود) و یا روش های .تجربی (و یا تحلیلی) قابل تعیین است 0 - 3 - 7 - روش های عددی روش های عددی شامل استفاده از نرم افزارهای اجزای محدود یا تفاضل محدود جهت مدل سازی پاسخ زمین به حفاری ایستگاه یا تونل است. در اکثر مراجع عنوان شده است که تکنیک های مدل سازی عددی هنگامی باید مورد استفاده قرار گیرند که نتایج دیگر روش ها (تجربی یا تحلیلی) بیانگر تجاوز تغییرش کل از حد مجاز و یا اعوجاج زاویه ای در مس تحدثات اطراف تونل باشد. اما در این دستورالعمل تأکید می شود مقادیر تغییرشکل ها (و سایر پارامترهای کلیدی) و نشست های ناشی از اجرای ایستگاه یا تونل بر محیط اطراف، با به کارگیری روش های عددی (اجزا محدود و یا تفاضل محدود) تعیین .گردد الز م است در مدلسازی های عددی (دو یا سه بعدی ) کلیه مراحل ساخت سازه هسته مرکزی و سازه های اطراف ایستگاه (یا تونل) اعم از موقت و دائم در نظر گرفته شود. همچنین گزارش خروجی می بایست شامل اعالم نتایج تغییر شکل زمین .در هر مرحله ساخت باشد 0 - 3 - 2 - روش های تجربی و یا تحلیلی د رصورتی که بر خالف توصیه دستورالعمل حاضر در تعیین نشست (و سایر پارامترهای مرتبط مانند کرنش، چرخش و...) از روش های عددی استفاده نشود، نشست .ها با هر روش تجربی و یا تحلیلی تجربی از منابع معتبر قابل محاسبه است الف-روش تجربی نشست سطحی زمین می تواند با استفاده از روابط زیر در نقطه مشخصی از طول تونل تعیین شود. حداکثر نشست (تغییر شکل قائم) در مرکز تونل به صورت زیر محاسبه می:شود (5- 3) l t max 0 V A S 0.4 KZ  max S : حداکثر نشست در خط مرکزی تونل( m ) l V : افت حجم زمین (به عملکرد و کیفیت کنترل زمین حین ساخت بستگی داشته و از25 /1 درصد برای بهترین حالت تا 3 درصد برای بدترین حالت بیان می)شود t A: س طح مقطع تونل ( 2 m ) -------- صفحهٔ بعد -------- فصل پنجم- ارزیابی جابجایی زمین و آنالیز ریسک عملیات احداث ایستگاه (تونل) بر سازه ها و تاسیسات شهری71 / 41 / 7044 747 K: پارامتر نشست عرضی (به نوع زمین بستگی دارد و از 5/1 برای خاک خیلی چسبنده تا 25 /1 برای خاک خیلی دانه ای متغیر )است 0 Z : عمق تونل از سطح زمین( m ) نشست در فاصله y از محور مرکزی تونل به صورت زیر محاسبه می:شود (5- 2) 2 y max 2 0 y S S exp 2(Kz )    max S: حداکثر نشست در محور مرکزی تونل مطابق رابطه 5 - 3 ( m ) y: فاصله از محور مرکزی تونل ( m ) جابه جایی افقی زمین نسبت به محور مرکزی تونل در فاصله y از محور مرکزی تونل به صورت زیر محاسبه می:شود (5- 7) h y 0 y S S z  ب- روش ت حلیلی راه حل تحلیلی بسته (ارائه شده در مراجع معتبر) می تواند جهت تخمین نشست و تغییرشکل جانبی زیر سطح زمین .به کار گرفته شود نشست زیرسطح زمین در فاصلهx از محور مرکزی تونل و فاصلهz از سطح زمین به صورت زیر محاسبه می:شود (5- 3) 2 2 2 2 2 z 0 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2z x (z H ) z H z H 1.38x 0.69z U R ( (3 4 ) exp x (z H) x (z H) (Hcot R) H x (z H )                                        R: شعاع تونل حفاری شده ( m ) z: عمق از سطح زمین ( m ) : نسبت پواسون زمین H: عمق خطوط تونل ( m ) 0: متوسط نسبت افت حجم زمین x: فاصله افقی از محور مرکزی تونل ( m )  : زاویه حدی برابر با45 /2   : زاویه اصطکاک داخلی خاک در نتیجه نشست سطحی زمین در فاصلهx از محور مرکزی تونل به صورت زیر محاسبه می:شود (5- 5) 2 2 z 0 0 2 2 2 4 H(1 ) 1.38x U R exp H x (Hcot R)               تغییرشکل جانبی زمین در فاصلهx از محور مرکزی تونل و عمقz از سطح زمین به صورت زیر محاسبه می:شود (5-6) 2 2 2 x 0 2 2 2 2 2 2 2 2 2 1 3 4 4z(z H) 1.38x 0.69z U R x exp x (H z) x (H z) (x (H z) ) Hcot R) H                                      -------- صفحهٔ بعد -------- 742 71 / 41 / 7044 ضوابط طراحی سازه ایستگاه های قطار شهری و حومه 0 - 0 - تعیین شاخص آسیب پذیری ( 7 IV ) و کالس سازه به طور کلی آسیب های ناشی از تغییر شکل زمین بر سازه های اطراف را می :توان به چهار گروه تقسیم کرد  .آسیب به نما و زیبایی عمومی بنا  اختالل در بهره.برداری از سازه یا تأسیسات مستقر در آن  .آسیب به اجرا سازه  ایجاد تغییر در .پایداری سازه به منظور پیش بینی پتانسیل آسیب سازه ها در اثر تغییر شکل زمین، روش های تجربی و کیفی مختلفی در مراجع ار ائه شده است. خسارات وارد بر سازه ها و سازه های سطحی به نوع و وضعیت سازه ، مشخصات سازه و همچنین میزان نشست ناشی از حفاری بستگی دارد. بنابراین اولین گام در برآورد ریسک سازه ها، بررسی شرایط سازه ها و ثبت مشخصات آن ها اس .ت خ روجی بررسی شرایط سازه ها، محاسبه شاخص آسیب پذیری بنا و همچنین تعیین کالس سازه است. در نمودار شکل5 - 3 روند انجام عملیات بررسی و ثبت شرایط سازه ها نشان داده شده .است شکل5- 3 - نمودار روند انجام عملیات بررسی و ثبت شرایط سازه ها 3 Vulnerability Index -------- صفحهٔ بعد -------- فصل پنجم- ارزیابی جابجایی زمین و آنالیز ریسک عملیات احداث ایستگاه (تونل) بر سازه ها و تاسیسات شهری71 / 41 / 7044 743 شاخص آسیب پذیری یک مشخصه ذاتی بنا است که بیانگر فاصله بنا با وضعیت ایده آل است. در واقع هر چه شاخص آسیب پذیری بیشتر باشد، بدین معنی است که وضعیت بنا مناسب نیست و رواداری های آن در برابر تغییرشکل های اضافی کوچک تر خواهد بود. شاخص آسیب پذیری سازه که مشخص کننده درجه آسیب پذیری (کالس سازه ) آن است به5 رده کیفی مطابق با جدول5 - 2 .تفکیک شده است جدول5- 2 - رده بندی توصیفی سازه بر اساس شاخص آسیب پذیری (تعیین کالس سازه) امتیاز شاخص 21 – 1 31 – 21 61 – 31 11 – 61 311 – 11 شاخص آسیب پذیری بنا قابل صرف نظر خفیف کم متوسط زیاد درجه آسیب پذیری بنا ( کالس سازه) A B C D E جهت تعیین شاخص آسیب پذیری مراحل زیر می:بایست انجام شود 3) تخمین حداکثر نشست در مقاطع مختلف محدوده مورد مطالعه و تعیین محدوده متأثر از نشست ایستگاه یا تونل 2) شماره گذاری، تعیین و تدقیق محدوده سازه ها ی واقع در زون تحت تأثیر نشست ایستگاه یا تونل 7) تهیه نقشه های اولیه بر اساس فایل پالن و پروفیل، کاداستر و تدقیق های انجام شده بر اساس نقشه ب رداری محل و تهیه کروکی برای هر کدام از سازه ها 3) بازدید میدانی به منظور ثبت مشخصات سازه های واقع در زون تأثیر ایستگاه یا تونل، تهیه عکس های م شخصه و تکمیل فرم های3 BCS (جدول5 - 7) 5) تکمیل جداول شاخص آسیب پذیری سازه ها بر اساس اطالعات ثبت شده در مراحل7 و3 و محاسبه شاخص آسیب پذیری (جدول5 - 7) 6) طبقه بندی کالس سازه ها بر اساس شاخص آسیب پذیری (جدول5 - 2) شاخص آسیب پذیری سازه می بایست بر اساس جمع معیارهای جدول5 - 7 تعیین گردد. شاخص آسیب پذیری شامل رفتار سازه ای سازه ، وضعیت قرارگیری و جهت گیری سازه نسبت به خط حفاری، عملکرد سازه ،ای (درجه اهمیت) بنا وضعیت م.عماری بنا و شرایط فعلی بنا است 3 Building Condition Survey -------- صفحهٔ بعد -------- ۱.۴ ی حداکثر امتیاز: ۲۹ م۱۳( ضوابط طراحی سازه ابستگاه‌های قطار شهری و حوما 3333333333333 جدول ۳-۵- محاسبه شاخص آسیب‌پذیری سازه سس شش بر شاخص | مقدارمفروض المان‌های سازه‌ای افقی 3333333333333333 ی نرجه لور با المان‌های سازه‌ای قانم ی فری ‏ ک ال منبع اطلاعات ساخت نوع کارهای تعمیراتی (در صورت انجام) افزاش بازشوها در نمای خارجی با دیوارهای ار اک ال زا نک کت ی سس سس که وک و را دا و کشت با دا اس اش لس شرس الا موقعیت و جهت گیری بنا ب -اثر گروه ساختمان‌ها راشف هن کی 4 - -------- صفحهٔ بعد -------- جابجایی زمین و آنالیز ریسک عملیات احداث ایستگاه (نونل) بر سازه‌ها و تاسیسات شهری ۱۴۰۰/۰۷/۱۷ ۵ ساختمان‌های منفرد نوع 12 (1-1<:12 , (21*د1) زر ترس /12>1 ۱ مس سس ی جچجنل + ۱ 2 : طول میانگین سازه در جهت موازی با محور حفاری تونل ۸ : دا : طول میانگین سازه در جهت عمود بر محور حفاری تونل مت ۱ اه 8 فاصله سازه تا محور آکس تونل یا ایستگاه 1 ۰ 5 |۱۳ پوس ز ۱ ۱ 9 ۱ هه ۱ عملکرد سازه‌ای بنا با اهمیت خیلی زیاد(بیمارستان, تأسیسات. بناهای حاوی تجهیزات بسیار حساس, بناهای یادبود و تاریخی) اهمیت کم(پار کینگ هاء ساختمان های متروکه) مشخصات معماری بنا تار یخی /میراث فرهنگی سول سای اجری سس 3333333333333333 شرایط فعلی ساختمان مشخصه شاخص مقدار مفروض -------- صفحهٔ بعد -------- 742 71 / 41 / 7044 ضوابط طراحی سازه ایستگاه های قطار شهری و حومه عمر ساختمان 1 نوساز 2 کمتر از31 سال 7 بین31 تا21 سال 3 بین21 تا71 سال 6 بین71 تا31 سال 3 بیشتر از31 سال نشانه های نشست در محیط اطراف 3 بله 1 خیر ترک ها 6 ترک های اصلی با شبکه وسیع 5 ترک با شبکه محدود 7 ترک های مجزا و فرعی 3 ترک بر روی پالستر 1 عدم مشاهده ترک 0 - 0 - برآورد ریسک سازه ها شکل زیر فلوچارت انجام عملیات بازرسی و ثبت مشخصات و مطالعات برآورد ریسک سازه ها نشان داده شده است. بعد از آنالیزهای نشست سنجی و مشخص شدن سازه های واقع در حوزه تأثیر، میزان نشست در محل پی هر سازه محاسبه شده و پارامترهایی که بیانگر عکس العمل سازه در برابر تغییرشکل های پیش بینی شده است، تعیین می گردد . سپ س با استفاده از این پارامترها، رده آسیب محتمل برای هر سازه مشخص می شود. برای تعیین رده آسیب محتمل از معیار برلند یا ران کین استفاده می شود. با تلفیق نتایج بدست آمده با مقدار شاخص آسیب پذیری سازه (منتج از عملیات بررسی شرایط ازه س ها ،) رده ریسک سازه ها با استفاده از ماتریس برآورد ریسک آن ها تعیین می .شود -------- صفحهٔ بعد -------- فصل پنجم- ارزیابی جابجایی زمین و آنالیز ریسک عملیات احداث ایستگاه (تونل) بر سازه ها و تاسیسات شهری71 / 41 / 7044 741 شکل5- 2 - نمودار روند انجام عملیات بررسی و ثبت شرایط سازه ها و مطالعه برآورد ریسک آن ها به منظور تعیین رده ریسک، در این دستورالعمل از طبقه بندی برلند و رانکین استفاده می .شود طبقه بندی ب رلند که برای سازه های بنایی (با پی و کالف) مناسب است، بر مبنای نسبت انحراف ( max /L  ) (شکل5 - 7) و حداکثر کرنش کششی( max  )ارائه شده است. این طبقه بندی در جدول5 - 3 شرح داده شده است. مقدار کرنش افقیh  با استفاده از ر ابطه زیر قابل محاسبه خواهد.بود (5- 3) H h dS dy  H S: تغییر مکان سطحی افقی ( m ) y : فاصله افقی نقطه مورد نظر از محور تونل ( m ) ) Smax , β, ε , Δ/l ( Building Risk Assessment - BRA Building Condition Survey - BCS ظ Building Protection Policy - BPP -------- صفحهٔ بعد -------- 744 71 / 41 / 7044 ضوابط طراحی سازه ایستگاه های قطار شهری و حومه شکل5- 7 - پارامترهای کنترلی در ارزیابی سازه به روش برلند جدول5- 3 - طبقه بندی آسیب ها طبق روش برلند رده آسیب شدت آسیب توصیف نمونه های بارز آسیب (1 ) نمای سازه قابل صرف نظر کردن ترک های مویی در نمای سازه (3 ) نمای سازه )بسیار کم (بدون اهمیت ترک های ریز که با نازک کاری (نوآرایی) قابل اصالحند. آسیب عموما محدود به پرداخت کاری دیوارهای داخلی است. با بررسی های دقیق تر احتمال آشکار شدن برخی ترک .ها در دیوارهای خارجی آجری یا بنایی وجود دارد (2 ) نمای سا زه کم ترک های ریز که به سادگی پر می شود. شاید نیاز به نوآرایی باشد. ترک های عودکنن ده می را توان با یک آستر مناسب پوشاند. ترک های خارجی قابل رؤیت بوده و به منظور اطمینان از آب بندی نیاز به بندکشی مجدد وجود دارد. درها و پنجره ها اندکی گیر می .کند (7 ) نمای سازه / کارکردی متوسط ترک ها نیاز به بازکردن و تعمیر با عملیات بنایی دارد. بندکشی در دیوارهای خارجی و اندکی کارهای بنایی برای جایگزینی بخش هایی از دیوار نیاز است. درها و پنجره ها گ یر می کند. لوله های سرویس ترک خورده یا شکاف برمی دارد. اغلب اوقات آب بندی معیوب می .شود (3 ) کارکردی / قابلیت استفاده شدید کارهای تعمیراتی وسیع مانند تخریب و جایگزینی بخش هایی از دیوارها، مخصوصا باالی درها و پنجره ها ضروری است. قاب در و پنجره ها تاب بر داشته و کف به طور قابل مالحظه ای شیب برمی دارد. دیوارها به طور قابل مالحظه ای مایل شده یا شکم می .دهد لوله های سرویس شکسته یا می .ترکد (5) سازه ای بسیار شدید کارهای تعمیراتی عمده شامل بازسازی بخشی یا کامل در بعضی قسمت .ها تیرهای سقفی قابلیت تحمل بار نداشته، دیوارهای به شدت مایل شده و نیاز به شمع زنی د .ارد پنجره ها تاب ب رداشته و می .شکند. خطر ناپایداری وجود دارد طبقه بند ی رانکین برای سازه های قابی با پی منفرد و یا عمیق (جایی که فاصله بین شمع ها به اندازه ای است ک می ه توان از اثر گروهی آن ها صرف نظر نمود)، استفاده می شود. این طبقه بندی بر اساس مقادیر حدی نشستmax (S ) و تغییرشکل از هیو یا max  .است -------- صفحهٔ بعد -------- فصل پنجم- ارزیابی جابجایی زمین و آنالیز ریسک عملیات احداث ایستگاه (تونل) بر سازه ها و تاسیسات شهری71 / 41 / 7044 746 جدول5- 5 - طبقه بند ی ارزیابی خسارت وا رد بر سازه قابی با پی منفرد طبق روش رانکین رده آسیب شدت خسارت توصیف خسارت 3 )(ظاهری ناچیز، قابل مشاهده نیست بدون آسیب سطحی (نمای سازه) 2 )(ظاهری سبک احتمال پایین خسارت سطحی بدون آسیب سازه ای 7 )(عملکردی متوسط خسارت سطحی قابل انتظار و آسیب به تأسیسات صلب 3 (سرویس دهی و سازه)ای زیاد خسارت سازه ای قابل انتظار و آسیب دیدگی کلیه تأسیسات ارتباط بین رده آسیب و شاخص آسیب پذیری سازه با کرنش کششی حدیlim  در طبقه بندی رانکین و با نشست حداکثرmax (S ) و اعوجاج زاویه ای حداکثرmax  در طبقه بندی برلند ، در جدول5 - 6 .ارائه شده است نکته قابل توجه در خصوص جدول5 - 6 استفاده از ضریب کاهندهRF در تعیین حدود مجاز پارامترهای کنترل کننده است. این ضریب برای درنظرگیری حدود سخت گیرانه تر برای سازه های ی که از شاخص آسیب پذیری باالتری برخوردارند در نظر گرفته شده ا.ست جدول5-6 - ارتباط بین اندیس آسیب پذیری و رده خرابی 11>Iv>311 61>Iv>11 31>Iv>61 21>Iv>31 1>Iv>21 رده آسیب سازه FR=2/1 FR=3/35 FR=3/5 FR=3/25 FR=3/1 εlim(%) حداکثر حداقل حداکثر حداقل حداکثر حداقل حداکثر حداقل حداکثر حداقل 125 /1 111 /1 129 /1 111 /1 177 /1 111 /1 131 /1 111 /1 151 /1 111 /1 1 171 /1 125 /1 137 /1 129 /1 151 /1 177 /1 161 /1 131 /1 135 /1 151 /1 3 135 /1 171 /1 116 /1 137 /1 311 /1 151 /1 321 /1 161 /1 351 /1 135 /1 2 351 /1 135 /1 333 /1 116 /1 211 /1 311 /1 231 /1 321 /1 711 /1 351 /1 7 351 /1 < 333 /1 < 211 /1 < 231 /1 < 711 /1 < 3 الی5 11>Iv>311 61>Iv>11 31>Iv>61 21>Iv>31 1>Iv>21 رده آسیب سازه FR=2/1 FR=3/35 FR=3/5 FR=3/25 FR=3/1 βmax Smax (mm) βmax Smax (mm) βmax Smax (mm) βmax Smax (mm) βmax Smax (mm) 113 /1 > 5 > 1133 /1 > 3/5 > 1137 /1 > 3/6 > 1136 /1 > 1 > 112 /1 > 31 > 3 1125 /1 - 1113 /1 25 - 5 121 /1 - 1133 /1 5/ 21 - 3/5 117 /1 - 1137 /1 77 - 3/6 113 /1 - 1136 /1 31 - 1 115 /1 - 112 /1 51 - 31 2 131 /1 - 1125 /1 5/ 73 - 25 1331 /1 - 1121 /1 37 - 5/ 21 137 /1 - 117 /1 51 - 77 136 /1 - 113 /1 61 - 31 121 /1 - 115 /1 35 - 51 7 131 /1 < 5/ 73 < 133 /1 < 37 < 137 /1 < 51 < 136 /1 < 61 < 121 /1 < 35 < 3 ترکیب این دو طبقه بندی، ماتریس ریسک نشست سازه ها را تشکیل می دهد که منتج به تعیین رده ریسک س ازه و پیشنهاد اولیه راهکار حفاظتی مطابق با جدول5 - 3 می گردد. در این ماتریس رده آسیب احتمالی بیانگر احتمال وقوع حادثه (با توجه به نشست پیش بینی شده) و کالس سازه .معرف شدت اثر آن است -------- صفحهٔ بعد -------- 774 71 / 41 / 7044 ضوابط طراحی سازه ایستگاه های قطار شهری و حومه راه کارهای حفاظت از سازه ها بسته به شرایط محلی سازه بوده و تابع تصمیم گیری بر اساس یک سری از پارامترها مانند رده ریسک پیش بی نی شده، کاربری سازه ، وضعیت سکونت آن و... است که می بایست بر اساس قضاوت مهندس ،ی یک طرح مناسب برای حفاظت آن ارائه گردد. جدول زیر به صورت پیشنهاد اولیه است و طرح خط مشی می بایست بر اساس .نظر طراح تدقیق گردد جدول5- 3 - ماتریس تعیین رده ریسک سازه با توجه به کالس سازه و رده آسیب محتمل رده آسیب 5 3 7 2 3 1 کالس سا زه IV III II I I I A V IV III II I I B V IV III II II I C V V IV III II I D V V V IV III II E جدول5- 1 - توصیف رده های مختف ریسک و عملیات حفاظتی رده ریسک توصیف پیشنهاد اولیه عملیات حفاظتی I قابل چشم پوشی، رفتارنگاری حداقلی سازه - II ریس ک پایین، رفتارنگاری تکمیلی سازه - افزایش تواتر قرائت ابزار و نصب ابزارهای بیشتر III ریسک متوسط، پیش بینی تمهیدات حفاطتی - افزایش تواتر قرائت ابزار و نصب ابزارهای بیشتر - بازدید حضوری و اصالح احتمالی شاخص آسیب پذیری سازه - پیش بینی راهکارهای حفاظتی (مانند اسکافولبندی) و آمادگی برای نصب آن ها در صورت لزوم - نصب ابزار حفاظتی در صورت وجود سازه های ریزشی IV ریسک باال، اعمال تمهیدات حفاظتی و پیش گیرانه - افزایش تواتر قرائت ابزار و نصب ابزارهای بیشتر - انجام اقدامات پیش گیرانه برای کاهش آسیب وارد بر سازه (تقویت سازه، ایجاد مانع بین سازه و محل حفاری ، تقویت خاک )محل سازه - نصب راهکارها ی حفاظت ی (مانند اسکافولبند ی ) V ریسک ،بسیار باال آسیب غیرقابل اجتناب - افزایش تواتر قرائت ابزار و نصب ابزارهای بیشتر - انجام اقدامات پیش گیرانه برای کاهش آسیب وارد بر سازه (تقویت سازه، ایجاد مانع بین سازه و محل حفاری، تقویت خاک )محل سازه - نصب راهکارها ی حفاظت ی (مانند اسکافولبند ی) - آمادگی برای تخلیه سازه -------- صفحهٔ بعد -------- فصل پنجم- ارزیابی جابجایی زمین و آنالیز ریسک عملیات احداث ایستگاه (تونل) بر سازه ها و تاسیسات شهری71 / 41 / 7044 777 0 - 2 - تأثیر جابه جایی زمین بر تأسیسات شهری اگر چه معموال در ایستگاه های زیرزمینی و یا تونل ها برخورد با تأسیسات شهری به نسبت ایستگاه های ترانشه ب از به مراتب کمتر است اما موقعیت تأسیسات شهری می تواند در تعیین تراز ریل و به خصوص موقعیت ورودی های ایستگاه تاثیرگذار .باشد اساسا به منظور مقایسه نشست حادث شده در اثر احداث ایستگاه یا تونل با مقادیر مجاز، مقادیر مجاز نشست تأسیسات شهری می بایست از طرف سازمان .های مربوط ارائه گردد جهت تعیین میزان نشست و آسیب وارد بر تأسیسات شهری گام های زیر می:بایست برداشته شود الف- تعیین مقادیر مجاز تغییرشکلی در هر یک از تاسیسسات شهری با استعالم از سازمان های مربوط ب- استفاده از مدل های دقیق عددی به منظور تعیین نشست افقی و قائم و مقایسه آن با مقادیر مجاز ج- درصورت عدم تأمین شرایط مجاز، در نظر گرفتن تأسیسات شهری در مدل های عددی با رعایت شرایط مرزی بر اساس نقشه های چون ساخت درصورتی که پس از طی مراحل فوق باز هم تأسیسات شهری عملکرد قابل قبولی نداشتند، تشخیص اقدامات بهسازی و یا انحرافی برای تأسیسات بر عهده سازمان های مربوط و تعبیه تمهیدات اجرای ساخت ایستگاه جهت کاهش مقادیر نشست بر عهده طراح است. به عبارتی دیگر عملیات انحراف و یا نگهداری تأسیسات شهری می بایست با هماهنگی کامل سازمان های مربوط به هر کدام از تأسیسات .شهری انجام شود -------- صفحهٔ بعد -------- فصل ۶ ملاحظطات طراحی سازه نگهبان -------- صفحهٔ بعد -------- فصل پنجم- الزامات نورپردازی زرژه ره ۳ چچچچککککرزهگجکحه-<ح+زددجمهدهد«د«دهگد«کگ«>«#گ«+گده«+گ<گ<«<گکحکحسسصصص<چ<ج<ج<-+م<مج<<<گحححححححتح -------- صفحهٔ بعد -------- 770 71 / 41 / 7044 ضوابط طراحی سازه ایستگاه های قطار شهری و حومه 2 - 7 - مقدمه سازه های نگهبان سازه هایی هستند که ایستایی زمین حفر شده و اطراف را با تحمل بارهای ترافیک، خاک و آب و سایر بارهای سطحی در دوره حفاری فراهم می کنند به نحوی که .محیطی ایمن برای ساخت سازه اصلی فراهم آید مالحظات طراحی مرب وط به اجزای مختلف سیستم های سازه نگهبان شامل شمع، استرات، ویل، نیل، انکر، شاتکریت تونل، فورپولینگ، عرشه موقت و ریب در این فصل تشریح می گردد. مالحظات مربوط به طراحی سیستم سازه نگهبان با روش اجرایNATM در دستورالعمل طراحی مسیر قطار شهر ی .ارائه شده است طراحی .هر نوع سیستم سازه نگهبان که در این نشریه مبانی آن ارائه نشده است، بر اساس مراجع معتبر مجاز است .همچنین ضوابط تکمیلی مربوط به هر روش ارائه شده در نشریه نیز می تواند از مراجع معتبر برداشت گردد در طراحی سازه نگهبان استفاده از روش طراحی حالت نهایی و تنش مجاز بالمانع است. رعایت مالحظات مقاومت که .در فصل اول ارائه شده است، ضروری است عمر مفید انواع سازه نگهبان حداقل31 و حداکثر76 ماه است که با توجه به نوع سازه نگهبان در صورت عدم اشاره در این دستورالعمل می.بایست از مراجع معتبر تعیین گردد اتمام اجرای سازه اصلی باید قبل از اتمام عمر مفید سازه نگهبان انجام شود. اگر اجرای سازه اصلی پس از دوره عمر ،مفید سازه نگهبان آغاز گردد ارائه روش پایش سیستم سازه نگهبان در حین اجرای سازه اصلی الزامی و بر عهده یپ مانکار و .کارفرما است پیشنهاد می شود از ترکیب سیستم های سازه نگهبان با فلسفه عملکرد متفاوت پرهیز گردد. در صورت استفاده از سیستم سازه نگهبان یبی ترک عمر مفید آن می بایست توسط طراح به صورت شفاف در مدارک طراحی ذکر گردد. پیشنهاد می شود ،حداکثر عمر مفید سیستم ترکیبی .برابر حداقل عمر مفید هر یک از اجزا باشد با توجه به عمر مفید سازه نگهبان نیازی به در نظر گرفتن مالحظات لرزه .ای در طراحی سازه نگهبان نیست درص ورتی که عمر مفید سازه نگهبان بیش از76 باشد، نیاز است تمهیدات متناسب با عمر مفید آن مانند مالحظات لرزه ای در نظر گرف ته .شود در هرصورت استفاده از سازه نگهبان در باربری دائمی سازه پوشش نهایی مجاز نیست. :در طراحی سازه نگهبان اطمینان از موارد زیر ضروری است 3) اطمینان از پایداری سیستم در برابر باالزدگی، جوشش، باالزدگی لوله )ای (پایداری بخش زیرین حفاری 2) اطمینان از پایداری مقاومتی و سختی سیستم در برابر بارها ی وارد 7) اطمینان از مجاز بودن تغییر شکل های سیستم سازه نگهبان و مستحدثات اطراف سازه -------- صفحهٔ بعد -------- فصل ششم- مالحظات طراحی سازه نگهبان 71 / 41 / 7044 770 2 - 2 - کنترل پایداری کلی طراحی سازه نگهبان می بایست به گونه یا انجام شود که شرایط ایمن را برای دیواره های گود و سازه های مستقر در اطراف آن ها مانند تأسیسات شهری و سازه ها فراهم نماید. برای تأمین شرایط ایمن، دو مؤلفه پایداری و تغییرشکل دیواره های پایدارسازی شده می بایست به صورت هم زمان مورد توجه قرار گیرند. به منظور کنترل پایداری استفاده از هر دو روش تحلیل تعادل حدی3 و یا کاهش مقاومت برشی2 .مجاز است در مدل سازی های ژئوتکنیک ی برای کنترل گسیختگی کلی، ابعاد مدل باید به اندازه کافی بزرگ در نظر گرفته شود تا سطح لغزش بحرانی به طور کامل در داخل مدل واقع شده و مرزها مانعی و یا محدودیتی برای تشکیل بحرانی ترین سطح لغزش ایجاد ننماید. در شرایطی که احتمال وقوع لغزش های عمیق وجود دارد (ما.نند وجود خاک ریزدانه نرم و اشباع)، کافی بودن ابعاد مدل اهمیت بیشتری دارد کنترل ضریب اطمینان بحرانی در انتهای هر مرحله از گودبرداری، با در نظر ،گرفتن روش و مراحل اجرای سازه نگهبان .ضروری است در محاسبه ضریب اطمینان کلی، تحلیل پایداری بر اساس فاکتورهای سرعت گودبرداری و شرایط زهکشی خاک محل پروژه، مطابق با جدول6 - 3 در دو حالت تحلیل تنش کل و تنش مؤثر انجام می.شود جدول6- 3 - نوع تحلیل پایداری با توجه به سرعت گودبرداری و شرایط زهکشی خاک سرعت گودبرداری شرایط زهکشی خاک نوع تحلیل سریع خاک با قابلیت زهکشی پایین تنش کل(CU) خاک با قابلیت زهکشی باال تنش مؤثر (CD) آرام خاک با قابلیت زهکشی پایین تنش مؤثر (CD) خاک با قابلیت زهکشی باال تنش مؤثر (CD) در تحلیل تنش کل، از پارامترهایCU خاک استفاده شده و دیگر نیازی به در نظر گرفتن فشار آب حفره ای در تحلیل های پایداری نیست. اما در تحلیل تنش مؤثر از پارامترهایCD خاک استفاده شده و فشار آب حفره ای برای حالت تراوش پایدار نیز در محاسبات لحاظ می.شود 0 - 0 - 7 - روش تحلیل تعادل حدی پیشنهاد می شود که برای کنترل گسیختگی کلی از روش هایی که دارای صورت بندی عمومی تعادل نیروها و لنگرها بوده و قادر هستند سطوح لغزش دایره ای و ریغ یا ره یدا را به نحو صحیح در بررسی تعادل حدی در نظر بگیرند، استفاد ه .شود جهت مدل سازی مهارها نیروی ظرفیت سازه ای مقطع می تواند به صورت نیروی متمرکز به دیواره گود وارد شود. در 3 Limit Equilibrium 2 Strength Reduction Method (SRM) -------- صفحهٔ بعد -------- 772 71 / 41 / 7044 ضوابط طراحی سازه ایستگاه های قطار شهری و حومه مدل سازی مهارها مورب، نیز از مؤلفه عمود بر دیوار نیرو مهاری استفاده می.شود برای تعریف محدوده سطوح لغزش الزم است دقت کافی لحاظ گردد تا در یافتن سطح لغزش بحرانی، تمامی سطوح لغزش محتمل در نظر گرفته شده باشد؛ ترجیحا سطح لغزش بحرانی در میانه محدوده تعریف شده.قرار گیرد 0 - 0 - 2 - روش کاهش مقاومت برشی در این روش پارامترهای مقاومتی خاک به حدی کاهش می یابند تا مدل در آستانه ناپایداری قرار گیرد، ضریب اطمینان پایداری از نسبت بین پارامتر مقاومتی اولیه و پارامتر مقاومتی شرایط گسیختگی حاصل می.شود در این روش الزم است از مدل رفت اری مناسب دارای سطح تسلیم (االستوپالستیک) برای مصالح خاک و سازه استفاده شود و ظرفیت اجزای سازه ای متناسب با حد تسلیم یا کمانش آن ها .معرفی گردد حداقل ضریب اطمینان در این روش برای سازه نگهبان ها یی که کاربری موقت دارند (مانند سیستم شمع درجاریز و )مهارمتقابل برابر7/3 است . ضرایب اطمینان سیستم های میخ کوبی و مهاری شده در قسمت6 - 5 .ارائه شده است 2 - 3 - کنترل پایداری کف حفاری طراحی سازه نگهبان باید با اطمینان از پایداری سیستم در برابر باالزدگی، جوشش، باالزدگی لوله ای (پایداری بخش .زیرین حفاری) انجام پذیرد الزم به ذکر است کنترل های پایداری ارائه شده در این بخش بر اساس فلسفه طراحی به رو ش .تنش مجاز ارائه شده است :موارد مورد بررسی در پایداری کف حفاری شامل موارد زیر است  مطالعات مربوط به باالزدگی کف گود3 برای حفاری در زمین های رسی نرم  مطالعات مربوط به جوشش کف2 و حفره یا شده کف7 برای حفاری در زمین های ماسه ای با سطح آب زیرزمینی باال و یا برای حفاری با وجود آب آرتزین  مطالعات موارد مربوط به باالزدگی کل کف برای حفاری در حالتی که خاک با فشار آب (سفره آب و یا آبخوان تحت فشار) در زیرخاک با نفوذپذیری کم قرار گرفته باش)د (مانند خاک رسی موارد مطرح شده در جدول6 - 2 .نمایش داده شده است 3 Heaving 2 Boiling 7 Piping -------- صفحهٔ بعد -------- فصل ششم- مالحظات طراحی سازه نگهبان 71 / 41 / 7044 771 جدول6- 2 - گسیختگی های کف حفاری پدیده شرایط خاک و سایت نوع مخاطره تحت بار خاک پشت سازه نگهبان و یا سربار خاک مورد نظر یک صفحه لغزش تشکیل می شود که منجر به باالزدگی کف گود، تغییر شکل سازه نگهبان و نشست خاک اطراف می.شود و ممکن است منجر به گسیختگی کل سیستم شود خاک رسی نرم در محدوده کف و یا آبرفت رسی شامل خاک رس پالستیک .و حاوی آب باشد باالزدگی زمانی که سازه نگهبان آب بند استفاده می ،شود تفاوت در سطح آب پشت سازه نگهبان و جلوی آن منجر به ایجاد نشست و جریان آب می )شود. اگر فشار پشت (خاک و سازه از وزن خاک کف بیشتر باشد پدیده جوشش اتفاق د افت یم . در چنین حالتی خاک کف مقاومت برشی خود را از دست می.دهد و ممکن است منجر به گسیختگی کل سیستم شود خاک ماسه ای با تراز آب زیرزمینی باال یا در مواردی که یک منبع آب مانند .رودخانه یا دریا در نزدیکی سازه نگهبان باشد جوشش خاک غیرقابل نفوذ اجازه نشت رو به باال را نمی دهد. اگر وزن خاک غیرقابل نفوذ کمتر از فشار آب باشد کف سیستم باال می آید. در چنین حالتی م مکن است خاک غیرقابل نفوذ .گسیخته شود و منجر به گسیختگی کل سیستم گردد خاک کف( گود شامل خاک رسی غیرقابل نفوذ یا خاک ماسه ای شامل .ریزدانه زیاد) و یک خاک با نفوذپذیری باال زیر آن باشد باالزدگی کل کف ذرات کوچک خاک در نقاط شکننده ممکن است با فشار آب شسته شوند و حفراتی در خاک به وجود آورند. جریان آب می تواند ذرات بزرگ تر را نیز بشوید و حفرات را بزرگ تر کند. این موضوع ممکن است منجر به گسیختگی کامل .سیستم گردد در زمین هایی که شرایط حالت جوشش دارند حفرات مصنوعی ممکن است مخاطراتی مانند شکل فوق به وجود .آورند حفره ای شدن کف -------- صفحهٔ بعد -------- 774 71 / 41 / 7044 ضوابط طراحی سازه ایستگاه های قطار شهری و حومه 2 - 2 - 7 - باالزدگی7 به منظور کنترل باالزدگی یکی از سه روش زیر ممکن است توسط طراح انتخاب گردد. انتخاب روش درست بر اس اس .شناخت مناسب از خاک تا عمق مورد نظر و بر عهده طراح است  روش اول در روش تئوری پک با فرض طول حفاری بی نهایت ، ضخامت کافی رس در عمق زمین و حذف مقاومت برشی خاک پشت سازه نگهبان، عدد پایداری به صورت زیر تعریف می:شود (6- 3) t b u H N S   b N: عدد پایداری tγ: وزن مخصوص مرطوب خاک ( 3 kN/m ) H: عمق حفاری ( m ) u S: مقاومت برشی زهکشی نشده در خاک های پایین تر از کف حفاری ( kPa ) برای ایمنی حفاری مقدارNb به حداکثر7 محدود می .گردد درصورتی که مقدارNb بزرگ تر از5 باشد، خطر باالزدگی ب.اال است  روش دوم شکل و رابطه زیر نحوه کنترل باالزدگی در این روش را نشان می.دهند شکل6- 3 - پارامترهای مربوط به کنترل باالزدگی در روش دوم 3 heaving -------- صفحهٔ بعد -------- فصل ششم- مالحظات طراحی سازه نگهبان 71 / 41 / 7044 776 (6- 2) u u2 u1 e e s u1 e Q 5.7s B/ 2 F.S 1.5 W s H ( H q )B/ 2 s H        برای افزایش ضریب اطمینان در مقابل باالزدگی راهکارهای زیر پیشنهاد می:شود - افزایش ریشه شمع یا دیوار سازه نگهبان - شی افزا مقاومت برشی زهکشی نشده خاک زیر کف گودبرداری با انجام عملیات اصالحی - کاهش نیروی محرک با کاهش سرباره خاک 2 - 2 - 2 - جوشش تراوش رو به باالی آب از کف گود ها در خاک های غیرچسبنده می تواند باعث ناپایداری خاک شود که به آن جوشش یا رگاب می گویند. به منظور کنترل جوشش یکی از دو روش زیر می .بایست توسط طراح انتخاب گردد  روش اول برای کنترل جوشش ض ریب اطمینان زیر باید باالتر از2/3 باشد شکل6- 2 - کنترل جوشش (6- 7) d w w 'l W F.S U 0.4 h     dl: عمق ریشه ( m ) γ’: وزن مخصوص غوطه وری ( 3 kN/m ) u : متوسط فشار منفذی اضافی در پایین ریشه سازه نگهبان ( kPa ) (6- 3) w w w w u 0.4 h h     :ضریب تصحیح شکل سیستم سازه نگهبان - برای سیستم سازه نگهبان با فرم کلی مستطیلی: (6- 5) 1 2  -------- صفحهٔ بعد -------- 724 71 / 41 / 7044 ضوابط طراحی سازه ایستگاه های قطار شهری و حومه 1 : ضریب تصحیح بخاطر عمق سازه نگهبان (6-6) 0.45 d 1 l 1.3 0.7 1.5 B    2  : ضریب تصحیح شکل پالن سازه نگهبان (6- 3) 2 2 0.09 0.95 L ( 0. 37) B    - برای سیستم سازه نگهبان با فرم کلی دایره:ای (6- 1) 0.2 dl 0.2 2.2 1.6 D    D : قطر دایره سیستم نگهبان ( m ) ( L/B :)نسبت پالن سازه نگهبان نسبت طول به عرض  روش دوم ضریب اطمینان پایداری در برابر جوشش به صورت زیر بیان می شود. حداقل ضریب اطمینان این روش برابر با5/3 .است (6- 9) cr max,ext i F.S i  cri:گرادیان هیدرولیکی بحرانی max,ext i: گرادیان هیدرولیکی حداکثر موجود در خاک مقدار گرادیان هیدرولیکی بحرانی خاک ها از رابطه زیر محاسبه می شود. برای اغلب خاک ها مقدارcr i بین9/1 تا3/3 با متوسطی حدود3 .متغیر است (6- 31 ) s cr G 1 i e 1    s G :چگالی ویژه خاک e : نسبت تخلخل خاک همچنین راه :های مقابله با جوشش به شرح زیر هستند - افزایش ریشه سازه نگهبان - کاهش سطح آب زیرزمینی با حفر چاه و جلوگیری از نفوذ آب به داخل مقطع حفاری با تقویت خاک 2 - 2 - 3 - حفره شدگی کف گسیختگی بخاطر پدیده حفره شدگی در اطراف حفاری های رها شده شمع ها، گمانه ها و چاه ی ها قدیمی ممکن است اتفاق بیافتد. به منظور کنترل این پدیده می:بایست رابطه زیر کنترل گردد -------- صفحهٔ بعد -------- فصل ششم- مالحظات طراحی سازه نگهبان 71 / 41 / 7044 727 (6- 33 ) w l 2 h  l: طول خط جریان آب ( m ) w h: اختالف تراز آب پشت و جلوی سازه نگهبان ( m ) شکل6- 7 - کنترل حفره شدگی 2 - 2 - 0 - کنترل باالزدگی کلی کف در کنترل این پدیده تعیین ضخامت الیه نفوذناپذیر (الیه با نفوذپذیری پایین) و تراز فشار آب آرتزین الزامی است. دو :روش زیر در کنترل باالزدگی کلی کف قابل کاربرد است  روش اول زمانی که عرض مقطع حفاری شده بزرگ باشد و یا مقاومت برشی بین ریشه سازه نگهبان و زمین قاب ل اغماض باش د و یا مقاومت برشی الیه با نفوذپذیری کم، پایین باشد، کنترل باالزدگی کلی کف می بایست با تحلیل تعادل بین ن یروی فشار آب زیر الیه با نفوذپذیری کم و وزن خاک صورت گیرد، حداقل ضریب اطمینان این مقایسه برابر3/3 .است شکل6- 3 - روش تعادل نیرویی در کنترل باالزدگی کلی کف -------- صفحهٔ بعد -------- 722 71 / 41 / 7044 ضوابط طراحی سازه ایستگاه های قطار شهری و حومه (6- 32 ) t1 1 t2 2 w w h h W F.S U h      W : فشار ناشی از وزن خاک از کف مقطع حفاری تا زیر الیه نفوذناپذیر ( kPa ) t1 γ ، t2 γ : وزن مخصوص مرطوب الیه های خاک ( 3 kN/m ) U: فشار باال برنده آب ( kPa ) w h: تراز آرتزین و یا تراز واقعی آب ( m ) w γ: وزن مخصوص آب ( 3 kN/m )  روش دوم اگر عرض مقطع در مقایسه با عمق ریشه کوچک باشد و یا بتوان مقاومت برشی بین ریشه سازه نگهبان و خاک اطراف و یا مقاومت برشی الیه نفوذناپذیر را در نظر گرفت، کنترل باالزدگی کلی را می.توان از رابطه زیر انجام داد شکل 6- 5 - کنترل باالزدگی کلی کف (6- 37 )   t1 1 t2 2 1 1 2 2 w w h h f lH f lH h A 1.1 3       w h : تراز آرتزین یا واقعی آب( m ) A : مساحت کف مقطع حفاری( 2 m ) 1f: مقا ومت برشی جداری خاک محدوده ضخامت1 h ( kPa ) (فقط الیه رسی محدوده1 H در نظر گرفته می شود و الیه شنی چشم پوشی می)شود. (6- 33 ) 1f c  c :چسبندگی خاک رسی ( kPa ) 2f: مقاومت برشی جداری خاک محدوده ضخامت2 H )(از کف ریشه سازه نگهبان تا کف الیه نفوذناپذیر ( kPa ) (6- 35 ) ' 2 h f tan ' c'   ' h  : فشار افقی زمین در محدوده2 h ( ' ' h 0 v k   ) ( kPa ) -------- صفحهٔ بعد -------- فصل ششم- مالحظات طراحی سازه نگهبان 71 / 41 / 7044 723 0 k: ضریب فشار جانبی خاک در حالت سکون l: محیط داخلی سازه نگهبان( m ) همچنین راه های مقابله با باالزدگی کلی کف در شکل :های زیر مشخص شده است الف- تقویت خاک ب- کاهش سطح آب ج-افزایش ریشه سازه نگهبان شکل6-6 - راهکارهای مقابله با باالزدگی کلی کف 2 - 3 - مالحظات طراحی شمع های درجاریز این بخش برای شمع های درجاریز (با یا بدون کیسینگ) قابل کاربرد است. مباحث این بخش بر اساس روش طرح مقاومت ارائه می شود. استفاده از فلسفه طراحی تنش مجاز بر اساس آیین نامه معتبر نیز مجاز است. مباحث این بخش برای شمع .های کوبشی کاربرد ندارد استفاده از شمع سازه نگهبان در طراحی سازه اصلی مجاز نیست. منظور از شمع با عملکرد دائم، شمع های زیر فونداس یون و یا شمع های میانی استفاد ه شده در ایستگاه های جزیره .ای با روش اجرای پوش و کند است هرچند در این ایستگاه ها ن یز پیشنهاد می شود شمع .های میانی سازه نگهبان بریده شوند و دیوار سازه اصلی ساخته شود در صورت استفاده از شمع میانی با عملکرد دائم رعای.ت الزامات مربوط به پایایی بتن الزامی است موارد این بخش در خصوص طراحی شمع های حفاری شده قابل تعمیم است . اصطالح"شمع حفاری شده3" عبارت از شمع ساخته شده با استفاده از حفاری (چاه باز2 یا با استفاده از دوغاب حفاری7) یا لوله گذاری3 به همراه فن آوری و تجهیزات حفاری .است این ضوابط در خصوص شمع هایی که با استفاده از لوله گذاری به صورت دورانی در زمین به همراه حفاری اجرایی شوند نیز صادق است. 3 Drilled Shaft 2 Open hole 7 Drilling slurry 3 Casing -------- صفحهٔ بعد -------- 720 71 / 41 / 7044 ضوابط طراحی سازه ایستگاه های قطار شهری و حومه در شمع های کنسولی توجه ویژه به عمق ریشه شمع ضروری است. پیشنهاد می شود کلیه شمع ها در همه روش های اجرای شمع با سرشمع به یکدیگر متصل گردند. گیرداری شمع ها بایستی به میزان کافی در سرشمع تأمین گرد د تا مقاومت سازه.ای مورد نیاز ایجاد گردد در صورت تعبیه77 /3 برابر آرماتور مورد نیاز طراحی در تیر سرشمع، نیازی به تأمین حداقل آرماتور .نیست. در تیر سرشمع استفاده از آرماتورهای گونه ضروری است 2 - 3 - 7 - مالحظات عمومی اجرای شمع ها در سازه نگهبان سازه زیرزمینی بر حسب شرایط خاک و سطح آب زیرزمینی ب ه دو صورت شمع های فاصله دار و شمع های مماسی و یا متقاطع )(سکانت .است در طراحی شمع های فاصله دار ، شمع می( بایست برای بار بسیج شده بین دو شمع بر اساس )سطح بارگیر هر شمع طراحی گردد. از طرفی با توجه به پدیده قوس زدگی خاک بین شمع ها ممکن است حد فاصل دو شمع نیاز به تمهیداتی .چون اجرای شاتکریت داشته باشد موارد زیر در طراحی شمع های فاصله:دار باید مدنظر باشد  شمع ها می بایست قادر به تحمل کلیه بارهای حین اجرا ، بارهای ایجاد شده در دوره عمر مفید سازه نگهبان و ( بارهای ناشی از ساخت سازه اصلی به طور مثال برچیدن استرات ها و یا اجرای سقف روی شمع ها) باشند. لذا کلیه مراحل اجرا می بایست در طراحی شمع .ها لحاظ گردد  حداقل پوشش بتن در وجه در تماس با خاک برابر35 میلی متر .است  محاسبات تغییرشکل متناسب با هر مرحله از اجرا باید توسط طراح انجام گیرد و مقایسه نشست ایجاد شده ب ا نشست مجاز زمین اطراف و مالحظات مربوط به ایمنی سازه های مجاور می بایست در نظر گرفته شود.  طراح باید رواداری مناسب و مجاز در اجرای قفسه آرماتور و بدنه شمع ر ا در ن ظر گیرد. رو رادا ی مجاز در خاک برداری قائم بدنه دیواره3 .درصد در جهت قائم است روادار ی مجاز جایگذاری قفسه آرماتور 25 میلی متر در جهت افقی (که شامل رواداری مجاز اجرای بدنه دیواره قائم نیست) و711 میلی متر .در جهت قائم است  چنانچه فاصله شمع های حفاری شده نسبت به هم کمتر از6 برابر قطر باشد، توالی اجرا بایستی در مدارک طراحی ذکر گردد. در صورت حفاری غیرمکانیزه شمع ها، پیشنهاد می شود قطر شمع کمتر از111 میلی متر در نظر گرفته .نشود دیوار شمع مماسی و شمع متقاطع با استفاده از شمع های حفاری شده قائم ایجاد می شوند . شمع های حفاری شده باید توسط آرماتور آجدار و یا هسته فوالدی شامل پروفیل نورد شده یا تی رورق ، مسلح و سپس بتن.ریزی شوند آرماتورها در شمع متقاطع به صورت متناوب و در شمع مماسی در تمام شمع ها به کار گرفته می.شود دیوار شمع حفاری شده بر اساس شرایط پروژه می تواند به صورت مماس باشد یا مقداری همپوشانی داشته باشد (دیوار شمعی .)متقاطع -------- صفحهٔ بعد -------- فصل ششم- مالحظات طراحی سازه نگهبان 71 / 41 / 7044 720 در صورت وجود فشار آب و نیاز به کنترل آب حین حفاری، استفاده از دیوار شمع م .تقاطع ضروری است در شمع های متقاطع مقدار همپوشانی شمع ها ی سازه ای و پالستیک می بایست با توجه به دقت دستگاه ه ای مورد استفاده توسط پیمانکار اعالم و در نقشه ها و محاسبات در نظر گرفته شود. شمع های مسلح باید توانایی تحمل نیروی انتقالی توسط شمع های غیرمسلح میانی (شمع پالستیک) را هم دارا باشند. به عبارتی استفاده از ظرفیت سازه ای شمع های پال ستیک .مجاز نیست موارد زیر ال:زامات طراحی هر دو نوع دیوار شمعی مماسی و متقاطع است  بتن مسلح به میلگرد یا بتن مسلح به هسته فوالدی باید توانایی تحمل تمامی بارهای موقتی حین ساخت و .بارگذاری نهایی را دارا باشد  تمامی مراحل ساخت از جمله تمامی مفروضات مهاربندی )...(نصب استرات، نیل و باید صریح ا و واضح در مدارک اجرا نمایش داده شود. (ترتیب مراحل حفاری شمع)ها  تأثیر .حذف مهار میانی در مرحله نهایی ساخت باید در طراحی لحاظ شده باشد  حداقل پوشش محافظ برای هسته فوالدی و آرماتور مجاور خاک باید35 میلی متر .باشد  آنالیزهای دقیق برای برآورد تغییرشکل دیوار در هر مرحله از اجرا و نیز جابه جایی متناظر محیط خاک و اثر آن بر سازه های .مجاور باید بررسی شود  طراحی باید روداری مجاز حفاری شمع ها و جایگذاری هسته فوالدی یا قفسه آرماتور را در نظر گیرد. روداری مجاز حفاری شمع قائم در هر دو شمع مماسی و متقاطع برابر2 درصد در جهت قائم است. رواداری مجاز افقی جایگذاری قفسه آرماتور برابر25 میلی متر افقی و711 میلی متر قائم است. رواداری جایگذاری عضو فلزی قائم برابر351 میلی متر .در جهت قائم است  در اجرای شمع های متقاطع الزامی به اجرای شمع ها با بتن سازه ای و بتن پال ستیک به صورت یک در میان نیست . (هر چند پیشنهاد می شود اجرا به صورت یک در میان باشد). در صورت وجود شرایط محیطی مناسب و در نظر گرفتن مالحظات اجرایی مانند شرایط مناسب حفاری، تضمین آب ،بندی مناسب حین ساخت می توان تعداد شمع های غیرسازه ای بین شمع های سازه ای را بیشتر در نظر گرفت. در چنین حالتی استفاده از آرماتور با مقاو مت .باالتر ممکن است به توجیه اقتصادی طرح منجر شود 2 - 3 - 2 - مقاومت شمع درجاریز شمع درجاریز بایستی به نحوی طراحی گردد که مقاومت سازه ای و محوری کافی داشته و تحت نشست ها و جابجایی های جانبی از مقاومت مطل.وبی برخوردار باشد ضرایب کاهش مقاومت (  ) برای محاسبه ( مقاومت شمعn R) در حالت های مختلف در جدول6 - 7 .ارائه شده است مقاومت محوری شمع های حفاری شده بایستی در چارچوب مجموعه ای از بررسی های زیرسطحی و آزمون های -------- صفحهٔ بعد -------- 722 71 / 41 / 7044 ضوابط طراحی سازه ایستگاه های قطار شهری و حومه آزمایشگاهی و یا برجا، روش های تحلیلی و آزمایش های بارگذاری با رجوع به تاریخچه عملکرد گذشته تعیین گردد. ضرایب مقاومت بر اساس روش های مورد استفاده برای تعیین مقاومت اسمی شمع درجاریز انتخاب می گردند. هنگام انتخاب ضریب مقاومت برای شمع های واقع بر خاک های رسی یا دیگر ساختارهای دست خورده، تجربیات مح لی در خصوص ساختارهای زمین شناسی و دیگر عملیات اجرایی مورد بررسی قرار می.گیرد با توجه به اینکه جهت بسیج شدن مقاومت نوک شمع ، تغییر شکل بیشتری مورد نیاز است و بسیج شدن مق اومت پایه شمع نسبت به مقاومت جانبی آن کمتر است ، ضریب مقاومت کمتری نسبت به مقاومت جانبی برای مقاومت پایه در جدول6 - 7 .ارائه شده است جدول6- 7 - ضرایب مقاومت برای مقاومت ژئوتکنیکی شمع های حفر شده روش/ خاک / شرایط ضریب مقاومت مقاومت فشاری محوری اسمی شمع )های درجاریز (حفر شده منفردstat ϕ مقاومت جانبی در رس روشα ،(براون و همکاران2131 ) 35 /1 مقاومت نوک در رس ،تنش کل (براون و همکاران2131 ) 3/1 مقاومت جانبی در ماسه روشβ ،(براون و همکاران2131 ) 55 /1 مقاومت نوک در ماسه ،براون و همکاران2131 51 /1 مقاومت جانبی در مصالح چسبنده IGM ،براون و همکاران2131 61 /1 مقاومت نوک در مصالح چسبنده IGM ،براون و همکاران2131 55 /1 مقاومت جانبی در سنگ ( کول هاوی و همکاران2115 ) ،براون و همکاران2131 55 /1 مقاومت جانبی در سنگ ( کارتر و کول هاوی3911 ) 51 /1 مقاومت نوک در سنگ انجمن ژئوتکنیک کانادا3 ( 3915 ) روش فشارسنج2 ،(انجمن ژئوتکنیک کانادا3915 ) ،براون و همکاران2131 51 /1 گسیختگی بلوک7 ، b1 ϕ رس 55 /1 مقاومت باالزدگی در شمع ی ها ،درجاریز منفردup ϕ رس روشα ،(براون و همکاران2131 ) 75 /1 ماسه روشβ ،(براون و همکاران2131 ) 35 /1 سنگ ( کول هاوی و همکاران2115 ) ،براون و همکاران2131 3/1 ،مقاومت باالزدگی گروه شمعug ϕ ماسه و رس 35 /1 مقاومت افقی خاک در شمع منفرد یا گروه شمع تمام مصالح 1/3 آزمایش بارگذاری استاتیکی ،)(فشاریload ϕ تمام مصالح 31 /1 آزمایش بارگذاری استاتیکی ،)(باالزدگیlift up ϕ تمام مصالح 61 /1 3 Canadian geotechnical society 2 Pressuremeter method 7 Block failure -------- صفحهٔ بعد -------- فصل ششم- مالحظات طراحی سازه نگهبان 71 / 41 / 7044 721 2 - 3 - 3 - بارهای وارد بر شمع های درجاریز در طراحی شمع ها مالحظات مربوط به بارگذاری و ترکیبات بار می بایست مطابق فصل سوم دستورالعمل حا ضر در نظر گرفته شود. پیشنهاد می شود بارهای عمومی وارد بر شمع از طریق مدل سازی عددی اجزا محدود و یا تفاضل محدود تعیین .گردد عالوه بر بارهای عمومی که به شمع وارد می شود توجه به بارهای فروکش و برکنش نیز ضروری است 2 - 3 - 3 - 7 - فروکش7 )(اصطکاک جداری منفی فروکش که اصطکاک جداره منفی نیز نامیده می شود می تواند به دلیل نشست خاک ناشی از بارهای ا عمالی پس از اجرای شمع ها نظیر اثر خاک ریز که در شکل6 - 3 نشان داده شده است، باشد. فروکش می تواند به وسیله عوامل دیگری به جز بارگذاری مانند پایین آوردن سطح آب های زیرزمینی، وقوع پدیده تحکیم نیز اتفاق بیافتد که در شکل6 - 1 نشان .داده شده است شکل6- 3 - شرایط معمول فروکش ناشی از وزن خاک ریز ،(هانیگان و همکاران2115 ) شکل6- 1 - شرایط معمول فروکش ناشی از سایر عوامل به جز خاک ریز در هر حال احتمال وجود فروکش در شمع ها در.شرایط زیر باید مورد بررسی قرار گیرد 3 Downdrag -------- صفحهٔ بعد -------- 724 71 / 41 / 7044 ضوابط طراحی سازه ایستگاه های قطار شهری و حومه  درصورتی که سایت شامل مصالح تراکم پذیر نظیر رس، سیلت یا خاک.های آلی باشد  چنانچه در مجاورت شمع ها خاک ریز .وجود داشته باشد یا اینکه در آینده ریخته شود  درصورتی که تراز آب های زیرزمینی اساسا .پایین آورده شده باشد  چنانچه د.ر خاک شن دار غیرمتراکم روانگرایی اتفاق بیافتد در صورت وجود پتانسیل فروکش در شمع به دلیل جابه جایی خاک به سمت پایین نسبت به شمع، بایستی شمع در مقابل نیروی فروکش طراحی گردد. مگر در حالتی که پتانسیل فروکش با تمهیدات الزم رفع گردد. به منظور مرتفع نمودن پتانسی ل وقوع فروکش، مالحظاتی نظیر اعمال بارهای سربار خاک ریز ، روش های بهبود خاک و یا زهکشی قائم و تمهیدات مانیتورینگ نشست می تواند در نظر گرفته شود. روند طراحی پیش بارگذاری در مطالعات چنی و چیسی3 ( 2111 ) ارائه .شده است نشست پس از روانگرایی نیز می تواند باعث پدیده فروکش گردد. روش های کاهش اثرات فروکش ناشی از روانگرایی در مطالعات کاوازانجیان و همکاران2 ( 3993 ) ارائه شده است. در این حالت اصطکاک جداره مورد استفاده برای تعیین نیروی فروکش ناشی از نشست روانگرایی به صورت محافظه کارانه برابر مقاومت پسماند خاک در ناحیه روانگرا و اصطکاک جداره روانگرانشده در الیه های غیرروانگرای باالی ناحیه روانگرایی فرض می.گردد برای ترکیب بار شامل بار زلزله، فروکش ناشی از نشست روانگرایی بایستی در ترکیب با سایر بارهای ایجاد شده در گروه بارها به شمع اعمال گردد (استفاده از شمع با عملک رد دائم مانند شمع زیر فوند اسیون و یا شمع میانی در ایستگاه های جزیره ای در روش پوش و کند صرفا )مجاز است. فروکش ناشی از روانگرایی نبایستی با فروکش ناشی از نشست ه ای تحکیم .ترکیب گردد در خصوص بار فروکش اعمالی به گروه های شمع بایستی اثرات گروه مورد ارزیابی.قرار گیرد بارهای گذرا (تمامی بارها به غیراز )بار مرده و بار خاک می توانند باعث کاهش نیروهای فروکش گردند زیرا این بارها باعث جابه جایی شمع ها به سمت پایین می گردند که موجب حذف یا کاهش موقت بار فروکش می گردد. لحاظ بارهای گذرا و بار فروکش به صورت توأم محافظه کارانه است . اثرات بار ناشی از فروکش بر روی شمع ها به صورت زیر تعیین می گردد (روند گام به گام تعیین نیروی فروکش به صورت تفصیلی در مطالعات هانیگان و همکاران7 ( 2115 )) ارائه شده است. الزم به ذکر است در خصوص ضرایب بار فروکش که در جدول7 - 3 ،ارائه شده است در زمان بررسی حداکثر بارهای به سمت پایین در شمع ها، از حداکثر ضریب بار استفاده گردد. حداقل ضریب بار صرفا در زمان بررسی بارهای احتمالی باالزدگی استفاده می .گردد گام3 - .پروفیل و مشخصات خاک برای محاسبه نشست تهیه گردد 3 Cheney and Chassie 2 Kavazanjian, et al. 7 Hannigan, et al. -------- صفحهٔ بعد -------- فصل ششم- مالحظات طراحی سازه نگهبان 71 / 41 / 7044 726 گام2 - محاسبات نشست برای الیه های خاک در امتداد طول شمع با استفاده از روش های تجربی و یا عددی انجام پذیرد. پیشنهاد می شود جهت تعیین نشست از نرم افزارهای اجزا و یا تفاضل محدود استفاده گردد (چنانچه نشست به دلیل ،روانگرایی باشد می توان با استفاده از روش های توکیماتسو و سید3 ( 3913) یا ایشیهارا و ی وشیمینه2 ( 3992 )، مقادیر )نشست را تعیین نمود. گام7 - طول شمع که در معرض فروکش قرار خواهد گرفت، تعیین گردد. اگر نشست الیه خاک برابر3 سانتیمتر یا بیشتر باشد، فرض می .گردد که فروکش به صورت کامل ایجاد شده است گام3 - ،مقدار بار فروکشDD، با محاسبه مقاومت جداره منفی با استفاده از هر روش تحلیل استاتیکی موجود در بند 6 - 7 - 5 - 2 تعیین گردد. مجموع مقاومت جداره منفی برای تمامی الیه هایی که در فروکش مشارکت دارند از پایین ترین .الیه تا زیر سرشمع یا سطح زمین در نظر گرفته شود بارهای فروکش در شمع ها می تواند با استفاده از روشα برای خاک های چسبنده و روشβ ب رای خاک های دانه ای در نظر گرفته شود. در مقاومت مقاوم ،شمع5/3 متر ابتدایی و طول انتهایی به میزان یک برابر قطر شمع در بارهای فروکش مشارکت نمی نمایند. در صورت استفاده از روشα ، افزایش مقاومت برشی زهکشی نشده ناشی از تحکیم مجاز است. برای تعیین بار فروکش می توان از روش صفحه خنثی7 نیز استفاده نمود. روش صفحه خنثی در نشریه NCHRP 393 .تشریح و مورد بررسی قرار گرفته است درصورتی که نوک شمع در الیه متراکم یا سنگ باشد و طراحی شمع از نظر سازه ای کنترل شده باشد، نیرو ی فر وکش در حالت های حدی نهایی و مقاومت لحاظ می.گردد درصورتی که نوک شمع در الیه خاکی باشد، چنانچه نشست شمع کمتر از معیار گسیختگی باشد، نیازی به لحاظ فروکش در حاالت حدی مقاومت و نهایی نمی باشد و صرفا کنترل حالت بهره برداری کافی است. در واقع در شمع های اصطکاکی با مقاومت نوک محدود، بار فروکش می تواند از مقاومت ژئوتکنیکی شمع بیشتر گردد که این امر باعث می شود شمع به سمت پایین حرکت کرده و منجر به عدم کنترل معیارهای حالت حدی بهره برداری در سازه گردد. در این حالت درصورتی که نشست شمع با مقاومت باربری اسمی به زی ر ناحیه فروکش محدود نگردد، رواداری های حالت حدی بهره ب رداری در طراحی .ژئوتکنیکی حاکم خواهد بود 2 - 3 - 3 - 2 - برکنش0 شمع های حفر شده در خاک منبسط شونده، بایستی به قدر کافی در عمق خاک های پایدار در برابر رطوبت، گسترش یابند تا گیرداری مناسبی جهت مقاومت در برابر باالزدگی ت أمین گردد. حدفاصل بین سطح زمین و سرشمع بایستی به 3 Tokimatsu and Seed 2 Ishihara and Yoshimine 7 Neutral plane method 3 Uplift -------- صفحهٔ بعد -------- 734 71 / 41 / 7044 ضوابط طراحی سازه ایستگاه های قطار شهری و حومه قدری کافی باشد تا از اعمال بارهای باالزدگی جلوگیری شود. پتانسیل تورم خاک که باعث ایجاد باالزدگی در پی های عمیق یا باالزدگی پی های سطحی می گردد بر اساس جدول6 - 3 تعیین می.گردد همچنین به منظور بررسی پتانسیل تورم می توان ازASTM D4829 .استفاده نمود جدول6- 3 - طبقه بندی خاک ،ها با پتانسیل منبسط شوندگی (ریز و انیل3911 ) حد مایعLL )%( حد پالستیکPL )%( ( مکش خاکkPa ) )%( پتانسیل تورم طبقه بندی پتانسیل تورم 61 < 75 < 711 < 5/3 < زیاد 61 - 51 75 - 25 711 - 331 5/3 - 5/1 حدی 51 > 25 > 331 > 5/1 > کم 2 - 3 - 0 - طراحی برای حالت حدی بهره برداری- کنترل نشست کنترل نشست برای طراحی حالت بهره برداری انجام می شود. پیشنهاد می شود نشست شمع (منفرد و یا گروهی) بر اساس مدل سازی عددی اجزا محدود و یا تفاضل محدود تعیین گردد. در ادامه روش هایی تجربی تحلیلی برای تعیین نشست در شمع .های درجاریز منفرد ارائه شده است نشست در شمع های درجاری ز منفرد به صور ت مجموع موارد زیر تعیین می:گردد  نشست کوتاه مدت ناشی از انتقال بار  نشست تحکیمی در صورت وجود خاک چسبنده در زیر نوک شمع  فشردگی محوری شمع منحنی های نرمال شده بار- نشست که در شکل های6 - 9 الی 6 - 32 نشان داده شده است بایستی به منظور محدود کردن مقاومت محوری اسمی شمع برای جابجایی های حالت حدی بهره برداری که در تعیین حالت حدی مقاومت محاسبه شد .ه است، مورد استفاده قرار گیرد در صورت استفاده از این شکل ها جهت محدود کردن مقاومت نوک و جداره، بایستی از مقادیر ثابت نشست نرمال استفاده گردد. نشست بلند مدت بر اساس مراجع معتبر و با استفاده از روش پی معادل3 محاسبه می گردد و به نشست های کوتاه مدت تعیین شده از شکل های6 - 9 الی6 - 37 اضافه می گردد. باید توجه داشت در سازه های نگهبان با توجه به عمر مفید سازه، تعیین نشست بلند مدت معموال .چندان کاربردی نخواهد داشت 3 Equivalent footing method -------- صفحهٔ بعد -------- فصل ششم- مالحظات طراحی سازه نگهبان 71 / 41 / 7044 737 شکل6- 9 - انتقال بار جداری نرمال شده با مقدار نهایی در مقابل نشست در خاک ،های چسبنده (مطابق با انیل و ریز3999 ) شکل6- 31 - مقاومت انتهایی (نوک) نرمال شده با مقدار نهایی در مقابل نشست در خاک های چسبنده (مطابق با انیل و ،ریز3999 ) -------- صفحهٔ بعد -------- 732 71 / 41 / 7044 ضوابط طراحی سازه ایستگاه های قطار شهری و حومه شکل6- 33 - انتقال بار جداری نرمال شده با مقدار نهایی در مقابل نشست در خاک ،های غیرچسبنده (مطابق با انیل و ریز3999 ) شکل6- 32 - مقاومت انتهایی (نوک) نرمال شده با مقدار نهایی در مقابل نشست در خاک ،های غیرچسبنده (مطابق با انیل و ریز3999 ) منحنی های شکل های6 - 9 الی 6 - 32 نشست هایی را نشان می دهد که در آن مقاومت جداره بسیج شده است. اصطکاک ،جداره شمع s R ، عموما در جابجایی های2/1 درصد تا1/1 درصد قطر شمع در شمع های واقع بر خاک های چسبنده به صورت کامل بسیج شده است. این مقدار در شمع های واقع بر خاک های غیرچسبنده برابر3/1 درصد تا3 درصد است. -------- صفحهٔ بعد -------- فصل ششم- مالحظات طراحی سازه نگهبان 71 / 41 / 7044 733 2 - 3 - 0 - طراحی برای حالت حدی مقاومت  مفاهیم کلی مقاومت های اسمی شمع که بایستی در حالت حدی مقاومت در نظر گ رفته شود شامل موارد زیر است: - مقاومت فشاری محوری - مقاومت باالزدگی محوری - پانچ شدگی نوک شمع در خاک - مقاومت ژئوتکنیکی جانبی خاک و الیه سنگی - مقاومت در زمان وقوع آب شستگی - مقاومت محوری در زمان رخداد فروکش - مقاومت سازه ای شمع مقاومت محوری اسمی بایستی با استفاده از سطح آب های زیرزمینی که در محاسبه تنش مؤثر در نوک و جداره های شمع اعمال می .گردد، تعیین گردد تأثیر .فشار هیدرواستاتیک بایستی در طراحی لحاظ گردد درصورتی که شمع بر روی سنگ واقع شده باشد، مقاومت باربری اساسا به سربار مؤثر وابسته است که مستقیم ا از تراز آب های زیرزمینی تأثیر می پذیرد. در شرایط بارگذاری زهکشی شده، تنش مؤثر قائم به سطح آب های زیرزمینی مربوط می گردد و از این رو، در مقاومت محوری و مقاومت جانبی شمع مؤثر است . 2 - 3 - 0 - 7 - آب شستگی تأثیر آب شستگی می بایست در تعیین حداقل ع مق ریشه شمع در نظر گرفته شود. به عبارتی عمق ریشه شمع باید .طوری تعیین گردد که پس از وقوع آبشستگی مقاومت جداره و نوک شمع به اندازه کافی باشد 2 - 3 - 0 - 2 - مقاومت فشاری محوری اسمی شمع های درجاریز منفرد مقاومت اسمی شمع های درجاریز، R R  ، به صورت زیر است: (6- 36 ) R qp p qs s qp p p qs s s R R R (A q ) (A q )      P R : ( مقاومت اسمی نوک شمعkN ) وS R ( مقاومت اسمی جداره شمعkN ) qp  :ضریب مقاومت برای مقاومت نوک شمع وqs  ضریب مقاومت برای مقاومت جداره شمع که از جدول6 - 2 تعیین می.گردد p q : ( مقاومت واحد نوک شمعkPa ) وsq ( مقاومت واحد جداره شمعkPa ) p A : ( مساحت نوک شمع2 m ) وs A ( مساحت جداره شمع2 m ) عالوه بر روش های تعیین مقاومت شمع ،های درجاریز که در این بند ارائه شده است می توان از روش های دیگر مشروط -------- صفحهٔ بعد -------- 730 71 / 41 / 7044 ضوابط طراحی سازه ایستگاه های قطار شهری و حومه بر اینکه اطالعات و سوابق کافی جهت توسعه ضرایب مقاومت مناسب در اختیار باشد .نیز استفاده نمود الف- تعیین مقاومت شمع حفاری شده در خاک های چسبنده شمع های حفاری شده در خاک های چسبنده بایستی بر اساس روش های تنش کل و تنش مؤثر به ترتی ب برای شرایط .بارگذاری زهکشی نشده و زهکشی شده طراحی شوند  )مقاومت جانبی (جداره مقاومت جانبی واحد اسمی ، s q ، برای شمع های واقع بر خاک های چسبنده که در شرایط زهکشی نشده بارگذاری شده ،است بر اساس روش α به صورت زیر است. (6- 33 ) s u q S  :که در آن اگرu a S 1.5P  : (6- 31 ) 0.55  اگرu a S 1.5P  : (6- 39 ) u a 0.55 0.1(S /P 1. 5)    u S ( مقاومت برشی زهکشی نشدهkPa ) α ضریب چسبندگی a P ( فشار جو100 kPa ) بخش هایی از شمع حفاری شده که در زیر به آن اشاره شده است و در شکل6 - 37 نشان داده شده است نبایستی در مقاومت جانبی.جداره در نظر گرفته شود - حداقل5/3 متر ابتدایی هر شمع - محیط بخش زنگوله)ای انتهایی (در صورت وجود مقادیرα برای بخش هایی از شمع که در حفاری خشک به صورت باز یا حفاری با لوله گذاری مشارکت دارند بر اساس معادالت 6 - 33 و6 - 31 تعیین می.گردند درصورتی که از لوله گذاری (کیسینگ) دائم استفاده شود، مقاومت جداره بایستی با مالحظه نوع و طول لوله گذ اری مورد .استفاده و نیز نحوه نصب آن، تنظیم گردد لوله گذاری فوالدی عموما مقاومت جداره شمع را کاهش می .دهد هیچ گونه اطالعات دقیقی در خصوص کاهش اصطکا ک جداره ناشی از استف اده از لوله گذاری دائم نسبت به بتن ریزی به صورت تماس مستقیم با خاک وجود ندارد. ضرایب کاهش مقاومت جداره در شمع های با لوله گذاری فوالدی نسبت به شمع های بتنی درجاریز بین51 درصد تا35 درصد به ترتیب -------- صفحهٔ بعد -------- فصل ششم- مالحظات طراحی سازه نگهبان 71 / 41 / 7044 730 با توجه به اینکه فوالد تمیز یا زنگ زده باشد، متغیر است (پوتی ،وندی3963). در صورت استفاده از حلقه های وصله3 یا کفشک های برشی2 بزرگ تر ، کاهش بیشتری در مقاومت جداره مورد نیاز است. مقادیر α به دست آمده از معادالت 6 - 33 و6 - 31 برای بارگذاری فشاری و باالزدگی قابل تعمیم می.باشند شکل6- 37 - توضیح بخش های غیرموثر شمع های حفاری شده که در محاسبه مقاومت جداره لحاظ نمی ،گردند (براون و همکاران2131 )  مقاومت نوک برای شمع های با بارگذاری محوری در خاک های چسبنده، مقاومت واحد اسمی نوک، با استفاده از روش تنش کل بر اساس ( روابط براون و همکاران2131 )، به صورت زیر است. (6- 21 ) p c u q N S 3800 kPa   :که در آن (6- 23 ) c Z N 6 1 0.2 9 D          D : ( قطر شمع حفاری شدهm ) Z : ( عمق نفوذ شمعm ) مقدار u S از نتایج آزمون های آزمایشگاهی و یا برجای نمونه های دست نخورده به دست آمده در عمق2 برابر ق طر زیر نوک شمع تعیین می گردد. اگر خاک در عمق2 برابر قطر از نوک شمع دارای <25kPa u S باشد، مقدار c N در63 /1 ضرب می.گردد الزم به ذکر است در خاک ،های چسبنده سخت می توان به منظور افزایش مساحت باربری نوک جهت کاهش فشار 3 Splicing rings 2 Cutting shoes -------- صفحهٔ بعد -------- 732 71 / 41 / 7044 ضوابط طراحی سازه ایستگاه های قطار شهری و حومه باربری واحد انتهای شمع یا تأمین مقاومت اضافی جهت مقا بله با نیروهای باالزدگی از پایه های تعریض شده (زنگوله ای3 یا پافیلی2 .) در نوک شمع استفاده نمود ،چنانچه انتهای شمع حفاری شده خشک تمیز و قبل از بتن ی ریز کنترل ،شده باشد می توان تمام سطح پایه را به صورت مؤثر .در انتقال بار در نظر گرفت ب- تعیین مقاومت شمع حفاری شده در خاک های غیرچسبنده شمع های واقع بر خاک های غیرچسبنده بر اساس روش های تنش مؤثر برای شرایط بارگذاری زهکشی شده یا روش های ت جربی بر پایه نتایج آزمون برجا طراحی می.گردند  مقاومت جداره مقاومت جداره برای شمع های واقع بر خاک های غیر چ سبنده با استفاده از روش β تعیین می گردد که به صورت زیر است. (6- 22 ) s v q '  (6- 27 ) f sin ' p f f v ' (1 sin ' ) tan ' '                β : )ضریب انتقال بار (بدون واحد f‘ ⏀ : زاویه اصطکاک مؤثر خاک (°) p‘ σ: تنش پیش تحکیم قائم مؤثر ( kPa ) v‘ σ: تنش قائم مؤثر در وسط عمق الیه خاک ( kPa ) رابطه زاویه اصطکاک مؤثر خاک برای استفاده در معادالت فوق عبارت است :از (6- 23 )   f 1 60 ' 27.5 9.2log N       60 ) 1 N :) مقدارSPT اصالح شده برای تنش مؤثر سربار تنش پیش تحکیم در معادله 6 - 73 با را بطه مقادیرSPT به صورت تقریبی طبق روابط زیر تعیین می.گردد :برای ماسه (6- 25 ) p m 60 a ' 0.47(N ) P   m : برابر با6/1 برای ماسه های تمیز کوارتزی و برابر با1/1 برای ماسه سیلتی و سیلت های ماسه ای a P : ( فشار جو100 kPa ) 3 Bell 2 Underream -------- صفحهٔ بعد -------- فصل ششم- مالحظات طراحی سازه نگهبان 71 / 41 / 7044 731 60 N : مقدارSPT اصالح شده برای کارایی چکش برای خاک:های شنی (6- 26 ) p 60 a ' 0.15(N ) P   درصورتی که از لوله گذاری دائم استفاده شود، مقاومت جداره بای ستی با مالحظه نوع و طول لوله گذاری مورد استفاده و ،نیز نحوه نصب آن تنظیم گردد. لوله گذاری فوالدی عموما مقاومت جداره شمع را کاهش می .دهد هیچ گونه اطالعات دقیقی در خصوص کاهش اصطکاک جداره ناشی از استفاده از لوله گذاری دائم نسبت به بتن ریزی به صورت تماس مستقیم با خاک وجود ندارد. ضرایب کاهش مقاومت جداره در شمع های فوالدی کوبی ده شده نسبت به شمع های بتنی بین51 درصد تا35 درصد به ترتیب با توجه به اینکه فوالد تمیز یا زنگ زده باشد متغیر است ،(پوتیوندی3963 .) عمال ضرایب کاهش به دلیل لوله گذاری معموال بین6/1 تا35 /1 اعمال می گردد. در صورت استفاده از حلقه های وصله یا کفشک های برشی بزرگ تر ، کاهش بیشتری در مقاومت جداره مورد نیاز است.  مقاومت نوک مقاومت اسمی نوک شمع، برای شمع های حفاری شده در خاک های غیرچسبنده بر اساس روش براون و همکاران ( 2131 ) به صورت زیر است. (6- 23 ) p 60 q =57N 2800 kPa  60 N : مقدار تعداد ضرباتSPT (اصالح شده صرفا به دلیل راندمان چکش) در ناحیه طراحی تحت بررسی پ- شمع های واقع بر خاک قوی بر روی خاک تراکم پذیر ضعیف تر درصورتی که شمع در یک الیه خاک قوی که خود بر روی یک الیه ضعیف تر ،است قرار گرفته و نوک شمع در فاصله کمتر از 5/3 برابر قطر شمع باالی الیه ضعیف تر باشد، مقاومت نوک کاهش می یابد. به منظور کاهش مقاومت نوک ش مع می بایستی از یک درون یابی خطی استفاده شود. در این حالت مقاومت نوک به صورت خطی از مقاومت کامل نوک در الیه فوقانی قوی در فاصله5/3 برا بر قطر از باالی الیه ضعیف تر تا مقاومت متناظر با الیه ضعیف تر در باالی آن الیه تغی یر می.کند ت- آزمایش بارگذاری شمع ،درصورت نیاز آزمایش های بارگذاری بایستی بر روی شرایط خاک معرف با رفتار، ابعاد و مصالح مشابه آنچه برای احداث شمع برنامه ریزی شده است، مورد استفاده قرار گیرد. آزمایش بارگذاری بایستی مطابق با رویه تعیین شده درASTM D1143 انجام شود. روند بارگذاری بایستی بر اساس روش آزمایش بارگذار ی سریع صورت پذیرد مگر اینکه داده های تفصیلی بار- .نشست بلند مدت مورد نیاز باشد که در این حالت نیز بایستی روش بارگذاری استاندارد استفاده گردد مقاومت اسمی مطابق با تعریف گسیختگی یکی از موارد زیر تعیین می:گردد -------- صفحهٔ بعد -------- 734 71 / 41 / 7044 ضوابط طراحی سازه ایستگاه های قطار شهری و حومه  غوطه ور شدن1 شمع حفاری شده  نشست کلی یا باالزدگی معادل پنج درصد قطر شمع چنانچه غوطه وری اتفاق نیافتد ضرایب مقاومت برای مقاومت فشاری محوری یا مقاومت باالزدگی محوری مطابق با جدول6 - 2 تعیین می.گردد با توجه به استفاده از داده های آزمایش بارگذاری شمع جهت تعیین مقاومت شمع، نتایج آزمایش بارگذاری شمع بایستی به شمع هایی که آزمایش بارگذاری با تطابق مقادیر مقاومت استاتیکی به نتایج بارگذاری آزمایش انجام نشده است، اعمال گردد. سپس روش تحلیل استاتیکی کالیبره شده به نواحی مجاور در سایت با مالحظه تنوع چینه شناسی زمین و مش خصات طراحی در موقعیت شمع، به منظور تعیین ارتفاع نو ک شمع اعمال می.گردد تعریف سایت و تعداد آزمایش های بارگذاری مورد نیاز برای مالحظه تغییرپذیری سایت مطابق با مراجع معتبر مشخص می.گردد 2 - 3 - 0 - 3 - مقاومت گروه شمع ها در حالت فشاری کاهش مقاومت ناشی از اثر گروه شمع ها، می بایست در محاسبات در نظر گرفته شود. عالوه بر روش ها ی ارائه شده در این بخش هر روشی که بر پایه سوابق داخلی موفق متداول شده است نیز می .تواند مورد استفاده قرار گیرد الف- خاک های چسبنده در گروه شمع های واقع بر خاک های رسی، مقاومت باربری اسمی گروه شمع بایستی کمترین مقدار زیر در نظر گرفته .شود  مجموع مقاومت اسمی هر یک از شمع ها در گروه شمع ها  مقاومت اسمی پایه معادل شامل شمع ها و بلوک خاک در ناحیه محصور شده با شمع ها چنانچه استحکام (صلبیت) تماس سرشمع با زمین مطلوب نباشد و یا خاک زمین نرم باشد، مقاومت اسمی هر یک از شمع ها بایستی در ضریب راندمان، η ، ضرب گردد که به صورت زیر است:  η = 1/ 65 ، برای فاصله مرکز به مرکز معادل5/2 برابر قطر  η = 3/1 ، برای فاصله مرکز به مرکز معادل6 برابر قطر برای فواصل میانی، مقدارη به صورت درون یابی تعیین می.گردد ،چنانچه استحکام تماس سرشمع با زمین مطلوب باشد هیچ گونه کاهش راندمان نیاز نمی باشد. اگر استحکام تماس سرشمع با زمین مطلوب نباشد اما خاک سخت باشد، لزومی به کاهش راندمان نمی.باشد در یک گروه شمع با عرضX ، طولY و عمقZ، که در شکل6 - 33 نشان داده شده است، ظرفیت باربری برای ،گسیختگی بلوک عبارت است :از (6- 21 ) 3 Plunging -------- صفحهٔ بعد -------- فصل ششم- مالحظات طراحی سازه نگهبان 71 / 41 / 7044 736 g u c u Q (2X 2Y)ZS XYN S    :که در آن اگرZ 2.5 X  : (6- 29 ) c X Z N 5(1 0. 2 )(1 0. 2 ) Y X    اگرZ 2.5 X  : (6- 71 ) c X N 7.5(1 0. 2 ) Y   uS :متوسط مقاومت برشی زهکشی نشده در امتداد عمق نفوذ شمع( هاkPa ) u S :مقاومت برشی زهکشی نشده در پای ( گروه شمعkPa ) شکل6- 33 - عملکرد گروه شمع به صورت پی بلوکی ض رایب مقاومت برای مقاومت گروه شمع که از مجموع مقاومت شمع های حفاری شده منفرد محاسبه شده است مشابه مقاومت های شمع حفاری شده منفرد است. ب- خاک غیرچسبنده مقاومت اسمی هر یک از شمع ها در گروه شمع بایستی با اعمال یک ضریب اصالحیη که در جدول6 - 5 نشان داده .شده است، کاهش یابد برای فواصل میانی، مقدارη با درون یابی خطی تعیین می.گردد Z X Y -------- صفحهٔ بعد -------- 704 71 / 41 / 7044 ضوابط طراحی سازه ایستگاه های قطار شهری و حومه جدول6- 5 - ضرایب کاهش گروه شمع برای مقاومت باربری شمع های ( واقع بر ماسهD )قطر شمع پیکربندی گروه شمع فاصله مرکز به مرکز شمع شرایط خاص ضریب کاهش تک ردیف D 2 9/1 D 7 یا بیشتر 1/3 چند ردیف D 5/2 63 /1 D 7 11 /1 D 3 یا بیشتر 1/3 تک و چند ردیف D 2 یا بیشتر سرشمع گروه شمع در تماس مستقیم با زمین شامل خاک نیمه متراکم یا متراکم تر بوده و هیچ گونه آب شستگی در زیر سرشمع شمع پیش بینی نمی.گردد 1/3 تک و چند ردیف D 2 یا بیشتر گروت ریزی فشاری در امتداد جداره شمع ایجاد شده است تا افت تنش جانبی ناشی از اجرای شمع جبران گردد و نوک شمع به صورت فشاری گروت ریزی شده .است 1/3 2 - 3 - 0 - 0 - مقاومت باالزدگی شمع هایی که در معرض بار باالزدگی ق ر ار می گیرند دنشاب هتشاد یفاک یکینکتوئژ و یا. هزاس تمواقم می اب ی تس الف- مقاومت باالزدگی شمع درجاریز منفرد مقاومت باالزدگی یک شمع حفاری شده منفرد با جداره مستقیم مشابه تعیین مقاومت جداره برای شمع های حفاری شده تحت فشار مطابق با بند 6 - 7 - 5 - 2 مشخص می .گردد در تعیین مقاومت باالزدگی یک شمع زنگوله ای، از مقاومت جداره باالی بخش زنگوله ای به صورت محافظه کارانه چشم پوشی می گردد و چنین فرض می گردد که بخش زنگوله ای به صورت مهار عمل می.نماید مقاومت باالزدگی اسمی ضریب دار یک شمع درجاریز زنگوله،ای در خاک چسبندهn R ، به صورت زیر تعیین می.گردد (6- 73 ) n up sBell up sBell u R R (q A )    (6- 72 ) sbell u u q N S  (6- 77 ) 2 2 u p A (D D )/4   u N : )ضریب چسبندگی باالزدگی (بدون واحد p D :قطر بخش زنگوله( ایm ) b D : عمق مدفون در الیه زیرین ( m ) D : قطر( شمعm ) u S : توسط مقاومت برشی زهکشی نشده در فاصله2 برابر قطر بخش زنگوله ای ( باالی نوکkPa ) up  :ضریب مقاومت که از جدول6 - 7 تعیین می.گردد -------- صفحهٔ بعد -------- فصل ششم- مالحظات طراحی سازه نگهبان 71 / 41 / 7044 707 شکل6- 35 - باالزدگی شمع با نوک زنگوله ای ،چنانچه خاک باالی الیه پی به صورت منبسط شونده باشد u S باید در عمق ی برابر با کمینه دو مقدار p D 2 باالی نوک شمع و عمق نفوذ شمع در الیه زیرین خاک منبسط شونده ،یریگنی انگ یم شود. مقدار u N است از صفر در 35 /1 = p /D b D تا مقدار1 در5/2 = p /D b D به صورت خطی متغیر.است ب- مقاومت باالزدگی گروه شمع مقاومت باالزدگی ضریب دار گروه شمع به صورت زیر است. (6- 73 ) n ug ug R R   ug  :ضری ب مقاومت که از جدول6 - 7 تعیین می.گردد ug R : مقاومت باالزدگی( اسمی گروه شمعkN ) مقاومت باالزدگی اسمی ، ug R ، .یک گروه شمع بایستی کمترین مقدار زیر در نظر گرفته شود مجموع مقاومت باالزدگی هر یک از شمع ها مقاومت باالزدگی گروه شمع به صورت یک بلوک برای گروه های شمع در خاک های غیرچسبنده، وزن بلوک که باالزدگی به آن اعمال می شود با استفاده از تصویر بار گسترده با شیب3 به3 که از شکل6 - 36 به دست می آید، تعیین می گردد. برای خاک های زیر تراز آب های ،زیرزمینی وزن خصوص شناور اعمال می.گردد در خاک های چسبنده، بلوکی که در برش زهکشی نشده در برابر باالزدگی مقاومت می کند، از شکل6 - 33 به دست می.آید مقاومت باالزدگی اسمی گروه شمع به صورت زیر به دست می.آید (6- 75 ) ug u g R (2XZ 2YZ)S W    -------- صفحهٔ بعد -------- 702 71 / 41 / 7044 ضوابط طراحی سازه ایستگاه های قطار شهری و حومه X : عرض گروه شمع( m )، که در شکل6 - 31 نشان داده شده است Y : طول گروه شمع( m )، که در شکل6 - 31 نشان داده شده است Z : عمق بلوک خاک زیر( m ) سرشمع، که از شکل6 - 31 به دست می آید u S : متوسط مقاومت برشی زهکشی نشده در امتداد جداره های گروه شمع( kPa ) g W : وزن بلوک خاک، شمع( ها و سرشمعkN ) شکل6- 36 - باالزدگی گروه در شمع های با فواصل کم در خاک( های غیرچسبنده مطابق با روابط تاملینسون3913 ) شکل6- 33 - باالزدگی گروه شمع ها در خاک( های چسبنده مطابق با روابط تاملینسون3913 ) 2 - 3 - 0 - 0 - مقاومت سازه ای شمع طراحی سازه شمع های درجاریز شده بایستی مطابق با ضوابط آیین نامه بتن ایران (آبا) در خصوص طراحی سازه بتن .مسلح انجام گردد -------- صفحهٔ بعد -------- فصل ششم- مالحظات طراحی سازه نگهبان 71 / 41 / 7044 703 2 - 3 - 2 - )تعیین حداقل نفوذ شمع (عمق ریشه شمع عمق ریشه سازه نگهبان باید به قدری باشد تا اطمینان از شرایط زیر حاصل شود:  اطمینان از ظرفیت باربری ژئوتکنیکی سیستم)سازه نگهبان (نوک و جداره  اطمینان از پایداری حفاری شده  اطمینان از کنترل نشست شمع منفرد و گروه شمع (حالت حدی بهره )برداری  اطمینان از مجاز بودن نشست های سطحی  اطمینان از کنترل نیروهای وارد بر شمع شامل نیروهای عمومی، فروکش و باالزدگی  اطمینان از کنترل آب شستگی  اطمینان از پایداری سیستم سازه نگهبان در برابر بارهای جانبی  اطمینان از تأمین حداقل عمق تعادلی ریشه شمع الزم به توضیح است در سیستم های سازه نگهبان آب بند (مانند شمع سکانت) کنترل میزان آب ورودی از کف نیز باید انجام گردد. به عبارتی طول ریشه سیستم سازه ن گهبان به قدری باشد که آب ورودی از کف ایستگاه قابل کنترل باشد. در عین حال توجه به مالحظات زیست محیطی نیز الزامی است. الزم است میزان دبی آب ورودی و نحوه استخراج آن از کف به سازمان .های مربوطه اطالع داده شود و مجوزهای الزم اخذ گردد پیشنهاد می شود حداقل عمق ر یشه در هر حال5/3 متر برای شمع فاصله دار و سکانت و7 متر برای شیت پایل فوالدی .در نظر گرفته شود به منظور تعیین حداقل عمق نفوذ ایمن شمع های طره ای و مهارشده می توان از روابط مربوط به سپرها که در فصل دهم نشریه711 به صورت .مبسوط شرح داده شده است استفاده نمود تعیین عمق ریشه شمع از طریق مدل سازی عددی )(اجزا و یا تفاضل محدود با لحاظ حداقل ضریب پایداری کلی برابر با7/3 و یا روش هایp-y نیز .قابل قبول است 2 - 3 - 1 - طراحی الیه پوشش بین شمع های فاصله دار طراحی الیه پوشش (مانند شاتکریت) ب ین شمع های فاصله دار می تواند با مدل سازی عددی انجام گردد. در صورت عدم استفاده از مدل سازی عددی، بیشینه لنگرهای خمشی )(وارد بر عرض واحد پ وشش ب نی المان های مقاوم قائم مجزا واند ت می از روابط زیر تعیین شود: برای دهانه های ساده بدون عملکرد قوسی3 :خاک (6- 76 ) 2 max pL M 8  3 Arching -------- صفحهٔ بعد -------- 700 71 / 41 / 7044 ضوابط طراحی سازه ایستگاه های قطار شهری و حومه برای دهانه:های ساده با عملکرد قوسی خاک (6- 73 ) 2 max pL M 12  برای دهانه:های پیوسته بدون عملکرد قوسی خاک (6- 71 ) 2 max pL M 10  برای دهانه:های پیوسته با عملکرد قوسی خاک (6- 79 ) 2 max pL M 12  P : فشار جانبی ضریبدار متوسط، شامل فشار خاک، سربار و همچنین فشار آب اعمالی بر روی مقطع مورد نظر پ وشش نیب المان های مقاوم ( kPa/m ) L: فاصله بین المان های قائم و یا تکیه گاه های پوشش( های قائمm ) اگر تغییرات در فشار جانبی با عمق قابل مالحظه باشد، دیاگرام های.لنگر باید با دقت باالتری تعیین گردند رابطه 6 - 65 برای پوشش های قائم با دهانه ساده قابل استفاده بوده و فرض می شود که خاک بین تکیه گاه های قائم ، فرم قوسی ندارند. به بیان دیگر، عمل قوسی می تواند در خاک های نرم چسبنده شکل گرفته و یا در مواردی که پوشش ه ای بتنی صلب به صورت فشرده و نزدیک به خاک های درجا قرار داشته باشند. رابطه 6 - 66 نیز برای پوشش ها با دهانه ساده ارائه شده و فرض می شود که عمل قوسی خاک در پشت پوشش ها شکل می گیرد. این وضعیت در خاک های دانه ای و یا چسبنده متراکم با پوشش های قائم انعطاف پذیر و صلب با فاصله کافی برای فرم قوسی شکل می گی رد. رابطه 6 - 73 و 6 - 71 برای پوشش های قائم پیوسته چند دهانه نظیر شاتکریت های مسلح و یا پوشش های بتنی قابل استفاده ت اس. به منظور تعیین فشار جانبی متوسط،P، می توان از فرضیات فشار خاک در حالت محرک و یا سکون و یا نتایج مدل سازی عددی در عمق مدنظر استفاده کرد. ضریب فشار جانبی به منظور طراحی پوشش قائم بر اساس مالحظات فصل سوم تعیی ن می گردد. روش ساده شده دیگر جهت تعیین فشار جانبی متوسط ، استفاده بیشینه فشار افقی حاصل از روا بط جان سن و ریمبلت است. توجه به مجاز بودن استفاده از روابط زیر با توج.ه به عملکرد قوسی خاک ضروری است الف- روش جانسن (6- 31 ) a .R z P 1 exp K tan tan R                      ب- روش ریمبرت (6- 33 ) 2 R z P 1 1 tan c                      -------- صفحهٔ بعد -------- فصل ششم- مالحظات طراحی سازه نگهبان 71 / 41 / 7044 700 (6- 32 ) a R D c tan K tan 6       :وزن مخصوص خاک ( 3 kN/m )  :زاویه اصطکاک داخلی  : زاویه اصطکاک بین سازه نگهبان و زمین a K : ضریب فشار محرک خاک z:عمق مورد نظر طراحی ( m ) A,P : محیط و مساحت ناحیه مشخص شده در شکل31 - 6 A R P  : شعاع معادل( m ) و4A D   قطر معادل( m ) 45 2    :زاویه فرضی عملکرد قوسی خاک شکل6- 31 - ناحیه مؤثر در تعیین فشار جانبی متوسط در روش جانسن یا ریمبلت 2 - 0 - ( مالحظات طراحی استرات مهار متقابل) و ویل در روش مهار متقابل، فشار خاک وارد بر دیواره گود از طریق المان های افقی به دیوار مقابل منتقل می گردد. برای محافظت گود نیز از شمع های فلزی یا بتنی ، سپر فلزی و یا دیوار دیافراگمی استفاده می شود. مهارهای فشاری به صورت فلزی یا بتنی ساخته می شوند، که گاهی قابلیت عملکرد به صورت هیدرولیکی را نیز دارند و طول آن ها قابل تغی .یر است طراحی استرات با طول متغیر بر اساس مراجع معتبر با شرط پیش بینی نکات اجرایی مجاز است. در طراحی کلیات و چیدمان المان های سیستم مهار متقابل، به منظور پیشگیری از بروز پدیده خرابی پیش روند ه3 توصیه می.شود که درجه نامعینی سازه تا حد امکان افزایش داده شود 3 Progressive failure -------- صفحهٔ بعد -------- 702 71 / 41 / 7044 ضوابط طراحی سازه ایستگاه های قطار شهری و حومه 2 - 0 - 7 - مالحظات عمومی فاصله استرات ها (افقی و عمودی) باید طوری تنظیم گردد که عالوه بر تأمین ایمنی سیستم سازه نگهبان (با توجه به تأمین مقاومت و سختی الزم) مباحث اجرایی را در نظر گرفته باشد. مباحث اجرای ی شامل رواداری الزم مربوط به عبور و مرور ماشین ،آالت خاک برداری ، تطابق چینش استرات ها با محل رمپ یا شفت، رواداری های مربوط به دستگاهTBM در شفت ورود و خروج، فاصله کافی از سقف سازه اصلی به منظور سهولت در بتن.ریزی و... است در ایستگاه یا تونل هایی که برای مه ار جانبی از استرات استفاده می شود استفاده از ویل به جای اتصال مستقیم اس ترات به سازه نگهبان پیشنهاد می .گردد اتصال استرات به ویل می بایست طوری باشد که از کلیه حرکات انتقالی در7 راستای اصلی جلوگیری کند. پیشنهاد می شود از قراردادن استرات ها در تراز سقف و ترکیب آن ها .با سقف سازه اصلی خودداری گردد زمانی که استرات ها به شمع های میانی وصل شده اند با توجه به احتمال تغییر موقعیت محل اتصال استرات به شمع بر اثر نیروی برکنش، کنترل مداوم موقعیت شمع ها ضروری است. در صورت نیاز تمهیدات الزم می بایست در استرات ها د ر .نظر گرفته شود زمانی که از بتن ریزی کف به عنوان مهار جانبی استفاده می شود محاسبات الزم جهت تأمین سختی و مقاومت کافی در برابر بارهای جانبی سازه نگهبان و بارهای عمودی (مانند ماشین آالت ساخت) باید انجام گردد. پیشنهاد می شود در طراح ی این دال ها از حداقل ضخامت211 میلی متر .بهره گرفته شود پیشنهاد می شود استرات های مایل انتهایی ایستگاه با زاویه35 درجه نصب گردند. همچنین تعداد استرات های انتهایی مایل به قدری باشد که دهانه های ویل انتهای ایستگاه، به قدر کافی کوچک باشد. هر چند موارد اجرایی و تنظیم فاص له استرات های ایستگاه معموال مانع چینش ای دئال استرات های دو انتها می .گردد ،هرگونه فاصله در محل اتصال استرات و ویل در تأمین تکیه گاه مناسب ویل از جانب استرات خلل ایجاد می کند. ا ین موضوع موجب افزایش دهانه مؤثر ویل و افزایش تغییر شکل سازه نگهبان پشت ویل و نشست زمین می شود. لذا پی شنهاد می شود حتی المقدور استرات و ویل در نزدیک ترین فاصله به یکدیگر قرار داده شوند و ادوات اتصال کافی برای به حداقل .رساندن تغییر شکل ویل استفاده گردد ابعاد ویل می بایست طوری انتخاب گرد د که مالحظات اتصال استرات به ویل را در برگیرد. پیشنهاد می شود در س طح تماس اتصال ویل و استرات ویل بزرگ تر .باشد پیشنهاد می گردد نیروی داخلی اعضا از تحلیل های عددی اجزا و یا تفاضل محدود تعیین گردد. همچنین توصیه می گردد کلیه استرات های و ویل به ها صورت یک شبک ه به هم پیوست در نرم افزار .عددی تحلیل و طراحی گردند -------- صفحهٔ بعد -------- فصل ششم- مالحظات طراحی سازه نگهبان 71 / 41 / 7044 701 2 - 0 - 2 - بارگذاری و طراحی استرات و ویل به منظور دستیابی به مالحظات مربوط به بارگذاری و ترکیب بار مورد نیاز جهت طراحی استرات و ویل، به فصل7 .مراجعه گردد بار طراحی استرات و ویل باید حداکثر باری باشد که در کلیه مراحل حفاری در آن ایجاد می شود به عبارت دیگر ت وجه به ساخت مرحله ،ای در طراحی استرات ضروری است. جهت کنترل کفایت اعضای سازه نگهبان و همچنین کنترل نشست .توجه به مرحله برچیدن استرات ضروری است در صورت اعمال بارهای عمودی به استرات (بار قا لب بندی و یا اتصال نوار نقاله به آن و...) بارهای وارده می بایست در طراحی استرات در نظر گرفته شوند. حتی المقدور در استرات .ها از بکار گیری وصله خودداری گردد استرات ها می بایست برای ترکیب نیروی محوری و لنگر خمشی ناشی از وزن خود (یا بار عمودی وارد به آن) طرا حی گردند. طراحی استرات فوالدی بر اساس مبحث دهم مقررات ملی ساختمان (عضو نیروی محوری و خمشی) و یا استاندارد AISC و طراحی استرات بتنی بر اساس آیین نامه بتن ایران (آبا) و یاACI می.بایست انجام گردد در صورت استفاده از سر شمع، پیشنهاد می شود به منظور کنترل نیروی وزن استرات و ویل، از اتصال آن ها به سرش مع مطابق شکل6 - 39 است .فاده گردد شکل6- 39 - اتصال استرات و ویل به تیر سرشمع -------- صفحهٔ بعد -------- 704 71 / 41 / 7044 ضوابط طراحی سازه ایستگاه های قطار شهری و حومه در شفت های دایره ای استفاده از استرات حلقه ای مجاز است. در طراحی استرات های حلقه ای، تحت بار جانبی عالوه بر بار محوری فشاری در استرات ها اثر لنگر خمشی ناشی از وزن در راستای قائم و لنگر خمشی ناشی از رواداری مجاز ساخت سازه نگهبان (شمع یا استرات ها) و عدم تقارن بارهای جانبی ناشی از عدم بسیج متقارن فشار خاک می بایست در نظر .گرفته شود پیشنهاد اولیه برای در نظر گرفتن لنگر خمشی افقی، کاهش و افزایش2 تا5 درصدی شعاع دایره در دو جهت عمود برهم و تحلیل یک بیضی است. همچنین نیروی جانبی21 درصد در یک طرف افزایش داده شود تا اثر بار غیرمتقارن نیز در نظر گرفته شود. در بکارگیری استرات حلقوی فوالدی به منظور جلوگیری از کمانش استفاده از براکت ها ی فوقانی و تحتانی پیشنهاد می گردد. در حفاری های بزرگ مقیاس، پیشنهاد می .شود از استرات بتنی حلقوی استفاده گردد مهارهای مایل (دستک های جانبی) می بایست به صورت متقارن به استرات وصل شوند در غیر اینصورت اثر لنگر خمش ی ناشی از بار جانبی در طراحی می .بایست در نظر گرفته شود اساسا پیشنهاد می شود نیروی داخلی اعضا از تحلیل های عددی .اجزا و یا تفاضل محدود تعیین گردد درصورت نبود تحلیل ،های عددی می توان با ساده سازی طراحی ویل را بر اساس روابط تحلیل سازه با توجه به موارد زیر د:ر تعیین طول دهانه بدست آورد  زمانی که در اتصال استرات ها به ویل از مهارهای مستقیم استفاده گردد می توان طراحی ویل را بر اساس تیر . سراسری در نظر گرفت  زمانی که در اتصال استرات ها به ویل از مهارهای مایل نیز استفاده گردد می توان طراحی ویل را بر اساس تیر د و سر ساده با دهانه L ناشی از اثر مثبت مهارهای مایل در نظر گرفت (شکل6 - 21 ).  حالتی که بیش از یک مهار مایل استفاده شود طول دهانه به صورت شکل6 - 23 تعیین می گردد. باید توجه داشت زمانی که زاویه اتصال61 درجه یا بیشتر باشد از شکل6 - 22 می .بایست استفاده گردد نکته حائز اهمیت در طراحی ویل های انتهایی این است که آن ها عالوه بر عملکرد خمشی مانند ویل ،های دیگر ممکن است عملکرد محوری مانند یک استرات نیز داشته باشند . 2 +L 1 L=L شکل6- 21 - تعیین دهانه مؤثر به منظور طراحی ویل- استرات با یک مهار مایل35 درجه -------- صفحهٔ بعد -------- فصل ششم- مالحظات طراحی سازه نگهبان 71 / 41 / 7044 706 L=L1+0.5L2+L3 شکل6- 23 - تعیین دهانه مؤثر به منظور طراحی ویل- استرات با دو مهار مایل35 درجه L=L1 شکل6- 22 - تعیین دهانه مؤثر به منظور طراحی ویل- استرات با یک مهار مایل61 درجه عالوه بر طراحی استرات برای نیروهای ناشی از بار خاک ، آب زنده و مرده و... ممکن است در مواقعی (زمانی که استرات در معرض نور مستقیم خورشید باشد) به تش خیص طراح نیاز به در نظر گرفتن اثر حرارت در طراحی استرات نیز باشد. با توجه به اینکه اثرات قید تکیه گاهی در مقابل تغییر طول، با تغییر شکل خاک پشت سازه کاهش می یابد، نیروی محوری ایجاد شده در استرات ناشی از تغییرات دما از مقادیر محاسبه شده با ضریب انبساط حرارت ی کمتر است. تجربیات موجود نشان می دهد مقدار نیروی واقعی حدود21 درصد مقدار نی.روی تئوری با دو انتهای ثابت است یک رابطه تجربی دیگر نشان از افزایش حدود 33 تا5/ 32 کیلونیوتن نیرو در استرات به ازای تغییر یک درجه سانتی گراد دما است. پیشنهاد می شود در استرات ها که در معرض تغییر دما هستند حداقل افزایش نیرو321 کیلونیوتن ( حدودا معادل تقریبا31 درجه سانتی گراد تغییر دما در یک روز) در نظر گرفته شود. زمانی که با پیش بارگذاری لقی تکیه گاه حذف شده باشد تغ ییر ویل استرات (زاویه61 )درجه -------- صفحهٔ بعد -------- 704 71 / 41 / 7044 ضوابط طراحی سازه ایستگاه های قطار شهری و حومه نیروی استرات ناشی از تغییر دما زیاد خواهد بود. در چنین حالتی نیروی داخلی بدون توجه به نیروهای تجربی، از رابطه زیر می.بایست استفاده کرد (6- 37 ) t s AE T   t 0 1  درجه گیرداری تکیه )گاه (شامل میزان صلبیت سازه نگهبان و خاک پشت سازه نگهبان A : سطح مقطع استرات ( 2 m ) E : مدول االستیسیته مصالح استرات( kPa ) α : ضریب انبساط حرارتی مصالح استرات ( 1 - °C ) T Δ : حداکثر تغییر دما در یک روز( °C ) 2 - 0 - مالحظات تحلیل و طراحی دیوار میخکوبی7 در این بخش، ضمن تشریح عملکرد کلی سیستم میخکوبی و مکانیزم های محتمل گسیختگی آن، مالحظات مربوط به طراحی اجزا سیستم (رویه، هد نیل2 .و ...) و حدود توصیه شده در طراحی سیستم میخکوبی پرداخته شده است در روند طراحی ابتدا طراحی تجربی و مقدماتی بر اساس حدود توصیه شده صورت گرفته و پایداری کلی سیستم با استفاده از نرم افزارهای تعادل حدی کنترل می گردد. سپس به منظور کنترل و بهسازی طراحی اولیه و محاسبه میزان تغییرشکل های دیواره، طراحی نهایی به کمک نرم افزارهای اجزا محدود انجام می شود. در ادامه این بخش ، مالحظات مربوط به جزئ ات ی سیستم میخکوبی که باید در طرح لحاظ گردد و همچنین حداقل ضرایب اطمینان پیشنهادی در شرایط مختلف .بارگذاری جهت طراحی سیستم میخکوبی خاک ارائه شده است الزم به توضیح است سازه نگهبان موقت به روش میخکوبی و مهارگذاری7 به سازه ای اطالق می گرد د که زمان شروع ساخت آن تا پایان اجرای دیوار حائل دائمی سازه اصلی، با حفظ شرایط طرح و رعایت اصول نگهداری، حداکثر به ترتیب 31 و23 ماه به طول انجامد. در غیر این صورت باید ضوابط طراحی دائم لحاظ گردد. در صورت عدم اجرای سازه اصلی در ،زمان مقرر ارائه روش پایش سی ستم سازه نگهبان در حین اجرای سازه اصلی الزامی و بر عهده یپ مانکار و.کارفرما است خاک های مناسب و نامناسب برای اجرای سیستم میخ کوبی در جدول زیر آورده شده است. این بررسی به تفکیک انواع خاک ها و با توجه به انواع شرایط پرتکرار در پروژه.های مختلف انجام شده است 3 Nailing 2 Head nail 7 Anchorage -------- صفحهٔ بعد -------- فصل ششم- مالحظات طراحی سازه نگهبان 71 / 41 / 7044 707 جدول6-6 - خاک های مناسب و نامناسب جهت سیستم میخ کوبی نوع خاک یا شرایط محیطی عملکرد سیستم میخ کوبی مالحظات خاک های ریزدانه سخت تا مقاوم ) رس، سیلت، الی )همراه با ماسه نسبتا مناسب برای عملکرد بهتر باید خاصیت خمیری نسبتا کمی داشته باشند. خاک های دانه ای متراکم تا خیلی متراکم ( شامل ماسه و شن با SPT بزرگ تر از71 ) مناسب چسبندگی ظاهری برای این خاک ها باید بزرگ تر از5 کیلوپاسکال باشد برای جلوگیری از قطع شدید نیروهای موئینگی الزم است جریان آب به سمت سطح گودبرداری به حداقل برسد سنگ هوازده بدون هیچ گونه سطوح شکست نسبتا مناسب سنگ هوازده به شرطی می تواند یک تکیه گاه م ناسب برای میخ ها و مهارها تأمین نماید که سطوح شکست در جهت های نامطلوب غالب نباشد رسوبات یخچالی ( معموال متراکم، خوب دانه بندی شده یا با مقدار محدودی ریزدانه) مناسب خاک های غیرچسبنده بد دانه بندی شده خشک (خاک های ریزشی) نامناسب خاک های ریزدانه نرم تا خیلی نرم ( معموال SPT کمتر از3) نامناسب مقاومت چسبندگی ضعیف دوغاب تزریق شده با خاک و نیاز به طول بلند میخ خاک های آلی (گل های آلی، رس های آلی و ذغال سنگ ها) نامناسب معموال چسبندگی آن ها نی ز .ضعیف است اجرای غیراقتصاد ی به دلیل لزوم استفاده از آرماتورهای بلند مقاومت پیوند پایین خاک های خورنده (خاکستر، سربار) یا آب زیرزمینی اسیدی نامناسب احتمال نیاز به سیستم حفاظتی گران قیمت مورد سنگ های هوازده و دارای صفحات ضعیف نامناسب نا پایداری احتمالی چال ه تزریق پتانسیلی تشکیل بلوک های ناپ ایدار گل و الی رسی نامناسب احتمال فروپاشی در شرایط مرطوب نیاز به میخ های بلند جهت تأمین چسبندگی مورد نیاز وجود آب زیرزمینی زیاد نامناسب ضرورت استفاده از سیستم زهکشی شکالت اساسی در استفاده از شاتکریت خاک های دارای تخته سنگ و قلوه سنگ نامناسب افزایش مشکالت حفاری و در نتیجه افزایش هزینه های ساخت و زمان اجرا عالوه بر مطالب فوق، به هنگام مطالعات فنی و اقتصادی، جنبه های دیگری از خاک نیز باید مدنظر قرار گیرد که ش امل موارد زیر است:  سرمای طوالنی مدت و دمای زیر صفر که ممکن است موجب تشکیل بلور یخ در خاک های دانه ای و گل های اشباع شود و در نتیجه فشار مضاعف بر دیوارهای حائل موقت و دائمی وارد شود. -------- صفحهٔ بعد -------- 702 71 / 41 / 7044 ضوابط طراحی سازه ایستگاه های قطار شهری و حومه  تکرار دوره های یخبندان که موجب کاهش مقاومت چسبندگی سطح اش تراک خاک، دوغاب و همچنین بین خاک و شاتکریت می شود. برای کم کردن تأثیرات مخرب، حفاظت مناسبی جهت جلوگیری از تشکیل بلورهای یخ باید صورت گیرد و ترکیب مناسبی از شاتکریت استفاده شود.  خاک های دانه ای شل و خیلی شل در مناطق لرزه خیز ممکن است دچار روانگرایی شوند . تکنیک های بهسازی مختلفی برای متراکم نمودن خاک های دانه ای وجود دارد که می تواند از این اثرات جلوگیری نماید. 2 - 0 - 7 - تحلیل دیوار میخکوبی هدف اصلی از این بخش، تشریح عملکرد سیستم میخکوبی در گودبرداری ها و بیان اصول حاکم بر تحلیل دیواره ه ای میخکوبی خاک است . حالت های محتمل وقوع گسیختگی دیواره میخکوبی و مالحظات طراحی مربوط به آن ها در دو روش شرایط حدی مقاومتی و بهره برداری، به شرح ذیل می:باشند  شرایط حدی مقاومتی: این شرایط حدی مربوط به حالت های گسیختگی و ناپایداری تحت بارهای بیش از مقاومت کلی سیستم یا اجزای سیستم است . در طراحی سیستم میخکوبی خاک باید حالت های محتمل گسیختگی ک ه در ادامه معرفی می گردند، در نظر گرفته شود. حالت های محتمل گسیختگ ی را می توان به سه دسته گسیختگی .کلی یا خارجی، گسیختگی موضعی یا داخلی و گسیختگی رویه تقسیم کرد  شرایط حدی بهره برداری: این شرایط مربوط به حالت هایی می شود که گسیختگی کلی روی نمی دهد اما سیس تم .عملکرد مناسب و ایمنی ندارد مهم ترین شرایط حدی عملکرد سیستم میخکو بی، تغییرشکل های آن است. نشست ،های همگن و غیرهمگن ترک خوردگی رویه بتنی، خستگی ناشی از بارگذاری و باربرداری های مکرر و مالحظات نماسازی، دیگر شرایط حدی عملکرد می باشند که الزم است در نظر .گرفته شوند موارد دیگری وجود دارند که در صورت لحاظ نشدن در طراحی ها می توانند منجر به مشکالت اجرایی شوند. مالحظات زهکشی دیوار، همچنین حفاظت اجزاء فلزی سیستم در مقابل خوردگی از جمله این موارد می باشند. حفاظت در برابر خوردگی از مالحظات بلند مدت است که در صورت عدم رعایت می تواند منجر به افزایش تغییرشکل ها و حتی گسیختگ ی احتمالی د.ر سیستم گردد 2 - 0 - 7 - 7 - گسیختگی کلی دیوار میخ کوبی گسیختگی کلی یا خارجی به سه دسته کلی از حالت های محتمل گسیختگی اطالق می گردد که می توانند کل ت وده میخ کوبی شده را تحت تأثیر قرار دهند و شامل موارد زیر می:باشند  پایداری کلی  پایداری لغزشی -------- صفحهٔ بعد -------- فصل ششم- مالحظات طراحی سازه نگهبان 71 / 41 / 7044 703  ظرفیت باربری (باالزدگی کف3) شکل6 - 27 ،مکانیزم های حالت های مختلف گسیختگی کلی را نشان می دهد. در ادامه به تشریح هر یک از این حالت.های گسیختگی پرداخته شده است شکل6- 27 - مکانیزم های گسیختگی کلی  پایداری کلی پایداری کلی به پایداری عمومی مجموعه دیواره میخکوبی و خاک مسلح شده اطالق می گردد. ضرایب اطمینان پایداری کلی بر اساس نوع سازه (موقتی یا دائمی)، شرایط کاربری (حین ساخت و دوران بهره برداری)، نوع بارگذاری (بارهای استاتیکی و لرزه ای) انتخاب می.شود پایداری کلی دیواره با استفاده از روش تعادل حدی شبه استاتیک مورد ارزیابی قرار می گیرد .آنالیز شبه استاتیکی موقعیت سطح یا سطوح بحرانی لغزش را تعیین می کند. موقعیت سطح بحرانی لغزش ممکن است برای تائید طول مهار یا میخ ها .مورد استفاده قرار گیرد به منظور کنترل پایداری کلی، هر دو روش تحلیل تعادل حدی و کاهش مقاومت بر شی قابل استفاده است.  لغزش در تحلیل پایداری لغزشی، مقاومت خاک میخکوبی شده در برابر لغزش کف آن بر اثر فشار جانبی زمین پشت سیستم مورد ارزیابی قرار می گیرد. گسیختگی لغزشی زمانی روی می دهد که فشار جانبی زمین که بر اثر گودبرداری بسیج شده است، از مقاومت لغزشی در امتداد کف بیشتر شود. سطح لغزش باید از پشت مهار یا میخ ها .و از کف دیواره عبور کند جهت تحلیل پایداری لغزشی دیواره میخکوبی می توان از روند تحلیل لغزشی دیوارهای وزنی (که در آن ها تئور ی کولمب یا رانکین برای فشار جانبی زمین در نظر گرفته می شود) استفاده نمود. در این روش، مجموعه خاک میخکوبی شده در مقابل فشار جانبی زمین به صورت بلوک صلب در نظر گرفته می .شود مقدار ضریب اطمینان در برابر لغزش برای سازه های موقتی برابر7/3 و برای سازه های دائم ی برابر5/3 توصیه شده .است 3 Heaving -------- صفحهٔ بعد -------- 700 71 / 41 / 7044 ضوابط طراحی سازه ایستگاه های قطار شهری و حومه  ظرفیت باربری در مواردی که برای حفاظت دیواره های گودبرداری در خاک ریزدانه نرم از میخکوبی خاک استفاده شود، ممکن است نیاز به بررسی ظرفیت باربری باشد. در سیستم میخکوبی خاک به دلیل اینکه دیواره در زیر کف گودبرداری توسعه نمی ی ابد امکان وقوع باالزدگی کف گود و یا گسیختگی مربوط به ظرفیت باربری خاک کف وجود دارد. حداقل ضرایب اطمینان در مقابل باالزدگی برای سازه های موقتی و دائمی می توانند به ترتیب برابر5/2 و7 .انتخاب شوند معموال درصورتی که بخش اعظم سیستم میخکوبی در خاک نرم ریزدانه اجر ا نشده باشد این حالت گسیختگی بحرانی نمی.باشد 2 - 0 - 7 - 2 - گسیختگی موضعی(داخلی ) دیوار میخ کوبی حالت های مختلف گسیختگی موضعی یا داخلی، مربوط به گسیختگی در مکانیزم انتقال بار بین خاک، دوغاب و میخ یا گسیختگی خود میخ می باشند که در شکل6 - 23 نمایش داده شده اند. شکل6- 23 - انواع گسیختگی موضعی  گسیختگی بین خاک و دوغاب: این گسیختگی در سطح مشترک خاک و دوغاب، و به دلیل ناکافی بودن مقاومت پیوند و طول میخ، روی می .دهد  گسیختگی بین دوغاب و میخ: مقاومت در برابر لغزش بین دوغاب و میخ به وسیله آج های روی میخ و درگیری آن ها با دوغاب تأمین می گردد. از این رو استفاده از میلگرد های آج دار بجای میلگردهای با سطح صاف برای میخکوبی توصیه می.گردد  گسیختگی کششی میخ: در صورت انتخاب نامناسب میخ ها از نظر مقاومت کششی، امکان گسیختگی کششی میخ ها.وجود دارد  گسیختگی برشی و خمشی میخ: در میخ ،ها عالوه بر نیروی کششی، در محل عبور میخ از سطح گسیختگی نیروهای برشی و خمشی نیز ایجاد می شود. مقاومت برشی و خمشی در میخ ها تنها پس از تغییرشکل های زیاد در امتداد سطح لغزش، بسیج می شود. بر اساس تحقیقات انجام شده، م قاومت خمشی و برشی نقشی کمتر از 31 % در پایداری عمومی دیواره میخکوبی دارند. لذا از مقاومت خمشی و برشی صرف نظر می .گردد نیروهای وارده بر میخ ها، بر اثر جابجایی های دیواره در حین خاک برداری جلوی دیواره ایجاد می شوند. بر اثر این نیروها -------- صفحهٔ بعد -------- فصل ششم- مالحظات طراحی سازه نگهبان 71 / 41 / 7044 700 بخشی از میخ که پشت سطح گ سیختگی قرار دارد (ناحیه مهاری3)، از خاک به سمت بیرون کشیده می شود. نیروی کششی ( در امتداد میخT ) از صفر در انتهای میخ تا مقدار حداکثرmax T در میانه طول میخ افزایش یافته و به مقدار0 T در رویه کاهش می)یابد (شکل (ج6 - 25 .) توزیع تنش برشی بسیج شده در امتداد سط( ح مشترک خاک و دوغابq) یکنواخت نمی باشد و چنانچه در شکل6 - 25 (الف) و (ب) نشان داده شده است از مثبت تا منفی تغییر می .کند شکل6- 25 - توزیع نیروی کششی میخ به منظور ساده سازی در طراحی ها می ،توان توزیع نیروی کششی میخ را به صورت شماتیک همان گونه که در شکل 6 - 26 .نشان داده شده است، در نظر گرفتp L طولی از میخ است که در پشت سطح گسیختگی قرار دارد (طول بیرون کشیدگی). نیروی کششی با نرخ ثابتu Q (برابر با ظرفیت بیرون کشیدگی واحد طول میخ) تا رسیدن به م قدار حداکثر max T افزایش می یابد و پس از عبور از سطح لغزش با نرخ ثابتu Q تا مقدار0 T در سر میخ کاهش می .یابد مقدارmax T به حداقل سه مقدار، ظرفیت بیرون کشیدگیP R، ظرفیت کششیT R و ظرفیت رویهF R محدود می .شود 3 Anchoring Zone -------- صفحهٔ بعد -------- 702 71 / 41 / 7044 ضوابط طراحی سازه ایستگاه های قطار شهری و حومه شکل6- 26 - توزیع نیروی کششی میخ به صورت شماتیک در ادامه دو حالت گسیختگی داخلی که محتمل تر می باشند، یعنی گسیختگی بین خاک و دوغاب و گسیختگی کششی میخ تشریح گردیده.اند  گسیختگی بین خاک و دوغاب ،این نوع گسیختگی زمانی روی می دهد که ظرفیت بیرون .کشیدگی در واحد طول و یا مقدار طول پیوند کافی نباشد به طورکلی مقاومت بیرون کشیدگی بسیج شده در واحد طول ( Q )را می:توان به صورت زیر محاسبه نمود : (6- 33 ) DH D q Q F.S   q : تنش برشی بسیج شده در سطح مشترک دوغاب و خاک( kPa ) DH D : قطر مؤثر یا متوسط چال حفاری ( m ) Q : مقاومت بیرون کشیدگی بسیج شده در واحد طول( kN/m ) F.S ضریب اطمینان در مقابل گسیختگی بیرون کشیدگی است که حداقل آن برابر2 .توصیه شده است در جدول6 - 3 مقادیر نهائی مقاومت پیوند حاصله برای انواع مختلف خاک و روش ها ی مختلف استفاده شده برای .حفاری آورده شده است. مقادیر این جدول بر طبق تزریق ثقلی بوده است جدول6 - 3 به طراحی این امکان را دهد یم تا تخمینی از مقاومت باند برای ان.واع مختلف خاک و سنگ داشته باشد -------- صفحهٔ بعد -------- فصل ششم- مالحظات طراحی سازه نگهبان 71 / 41 / 7044 701 جدول6- 3 - مقاومت پیوند میخ ها در محیط خاکی و سنگی نوع خاک/ سنگ روش ساخت ،مقاومت پیوند نهاییu q (kPa) سنگ مارن/ سنگ آهک فیلیت گچ دولومیت نرم دولومیت شکسته ماسه سنگ هواخورده سنگ رس (شیل) هواخورده شیست هواخورده باسالت )سنگ لوح/ سنگ رس (شیل سخت حفاری چرخشی 711 - 311 311 - 711 511 - 611 311 - 611 611 - 3111 211 - 711 311 - 351 311 - 335 511 - 611 711 - 311 خاک های ریزدانه رس سیلتی حفاری چرخشی 75 - 51 سیلت رسی حفار ی با لوله جدار 91 - 331 )لس (بادرفت رس نرم رس سخت سیلت رسی سخت رس حفار ی با س ی ستم اوگر 25 - 35 21 - 71 31 - 61 31 - 311 91 - 331 خاک های دانه ای ماسه/شن ماسه سیلتی سیلت رسوبات کوهپایه ای مواد واریزه ای نرم حفاری چرخشی 311 - 311 311 - 351 61 - 35 31 - 321 35 - 351 ماسه/شن روباره کم روباره زیاد ( مورن آب رفت) متراکم مواد واریزه ای حفار ی با لوله جدار 391 - 231 211 - 371 711 - 311 311 - 311 ماسه سیلتی خاک ریز ماسه نرم سیلتی ماسه رسی سیلتی حفار ی با س ی ستم اوگر 21 - 31 55 - 91 61 - 331 ماسه ماسه/شن تزریق شده با فشار باال (جت )گروتینگ 711 311 مقاومت پیوند یم تواند به طور چشم گیری با فشار دوغاب افزایش یاب د . در فشار تزریق کمتر از751 ( کیلو پاسکال5/7 بار) در خاک، مقاومت نهائی باند خاک حدودا 2 برابر مقاومت پیوند حاصل از تزریق ثقلی .است این اختالف ،در سنگ می تواند .بیشتر از این مقدار هم باشد  گسیختگی کششی میخ گسیختگی کششی زمانی در میخ ها رخ می دهد کهmax T از ظرفیت کششی میخ) T R ( که به صورت زیر تعریف می ،شود -------- صفحهٔ بعد -------- 704 71 / 41 / 7044 ضوابط طراحی سازه ایستگاه های قطار شهری و حومه .بیشتر باشد (6- 35 ) t y T A f R F.S  t A : سطح مقطع میخ( 2 m ) yf : مقاومت تسلیم میخ( kPa ) F.S ضریب اطمینان حداقل برابر با1/3 مقاومت کششی حاصل از دوغاب در محاسبات نادیده گرفته می .شود 2 - 0 - 7 - 3 - گسیختگی رویه دیوار میخ کوبی در این بخش محتمل ترین حالت های گسیختگی مربوط به رویه شرح داده شده است. مطابق شکل6 - 23 این حالت ها عبارت اند :از  :گسیختگی خمشی این نوع گسیختگی در اثر لنگرهای خمشی بیش از ظرفیت خمشی رویه رخ می .دهد مالحظات مربوط به این نوع گسیختگی باید در مورد رویه.های موقت و دائمی در نظر گرفته شود  :گسیختگی برش پانچ این نوع گسیختگی در اطراف سرمیخ ، زمانی که برش وارد بر رویه بیش از ظرفیت برشی آن با شد، رخ می دهد و باید برای رویه.های موقت و دائمی در نظر گرفته شود  :گسیختگی گل میخ این نوع گسیختگی مربوط به کشش گل میخ ها در دیواره های دائمی است. در هر یک از حالت های گسیختگی، رویه باید با توجه به حداکثر نیروی موجود در سر میخ( 0 T ) طراحی گردند. بر این اساس باید با در نظر گرفتن ضریب اطمینان مربوط به هر یک از حالت های گسیختگی، ابعاد، مقاومت و میزان تسلیح رویه و سرمیخ مناسب انتخاب گردد. در ادامه، سه حالت گسیختگی محتمل مذکور شرح داده شده است. جزئیات حالت های گسیختگی اتصاالت رویه در شکل6 - 21 .نمایش داده شده است شکل6- 23 - محتمل ترین حالت های گسیختگی رویه و سرمیخ -------- صفحهٔ بعد -------- فصل ششم- مالحظات طراحی سازه نگهبان 71 / 41 / 7044 706 شکل6- 21 - حالت های گسیختگی اتصاالت رویه  نیروی کششی وارد بر رویه نیروی0 T که توسط سرمیخ به رویه منتقل می شود را می توان با در نظر گرفتن تأثیر فواصل میخ ها و نیروی کش شی حداکثر تعیین شده برای میخ.ها محاسبه نمود رابطه زیر جهت برآورد .نیروی کششی سر میخ توصیه شده است (6- 36 )     0 max max T T 0.6 0.2 S 1    در رابطه فوق 0 T نیروی کششی ( kN ) وارد به سرمیخ در نظر گرفته شده در مرحله طراحی است، max T حداکثر نیروی کششی طرح است که می توان .با استفاده از تحلیل پایداری کلی توسط برنامه کامپیوتری بدست آورد max S حداکثر فاصله میخ ها بر حسب متر است.  گسیختگی خمشی رویه دیوار میخکوبی شده را می توان به صورت دال بتن مسلح تحت بار جانبی ناشی از فشار زمین و تکیه گاه نیروی کششی میخ ها در نظر گرفت. چنانچه در شکل6 - 29 نمایش داده شده است فشار جانبی زمین و عکس العمل میخ ها در -------- صفحهٔ بعد -------- 724 71 / 41 / 7044 ضوابط طراحی سازه ایستگاه های قطار شهری و حومه مقطع رویه، لنگر خمشی ایجاد می.کنند لنگر خمشی مثبت (کشش، نزدیک به سطح آزاد رویه) در میان دهانه بین2 میخ و لنگر خمشی منفی (کشش، نزدیک به سطح مجاور خاک رویه) در اطراف میخ ها ایجاد می.شوند شکل6- 29 - شکل گسیختگی خمشی تدریجی رویه ظرفیت خمشی رویه، FF R ، حداکثر نیروی قابل تحمل توسط مقطع رویه در واحد طول دیوار است که برابر با حداقل مقدار حاصل از دو رابطه زیر است: (6- 33 )   F h FF vn vm y v C S h R a a f 265 S              (6- 31 )   v F FF hn hm y h S h C R a a f 265 S              F C: ضریب غیریکنواختی توزیع فشار خاک h: ضخامت رویه ( m ) vn a :مساحت میلگردهای رویه در محل سرمیخ در واحد عرض در امتداد قائم ( /m 2 m ) vm a : مساحت میلگردهای رویه در میان دهانه در واحد عرض در امتداد قائم ( /m 2 m ) hn a : مساحت میلگردهای رویه در محل سرمیخ در واحد عرض در امتداد افق ( /m 2 m ) hm a : مساحت میلگردهای رویه در میان دهانه در واحد عرض در امتداد افق ( /m 2 m ) h S: فواصل افقی میخ ها ( m ) v S: فواصل قائم میخ ها ( m ) -------- صفحهٔ بعد -------- فصل ششم- مالحظات طراحی سازه نگهبان 71 / 41 / 7044 727 yf: مقاومت تسلیم کششی تسلیح رویه ( kPa ) پارامترها و ابعاد بکار رفته در تحلیل خمشی مقطع رویه، در شکل6 - 71 نمایش داده شده.اند شکل6- 71 - هندسه مقطع رویه مورد بررسی در گسیختگی خمشی ضریب F C ،برای کاربری موقت و دائم بر اساس ضخامت رویه در جدول6 - 1 ارائه شده است. برای ضخامت های رویه بیش از211 میلی متر این ضریب برابر واحد در نظر گرفته می.شود جدول6- 1 - ضریب F C نوع کاربری ضخامت رویه(mm) F C موقت 311 1/2 351 5/3 211 1/3 دائم تمام موارد 1/3 بر این اساس با توجه به نیروی کششی سر میخ ، 0 T ، و ظرفیت خمشی رویه FF R ضریب اطمینان در مقابل گسیختگی :خمشی از رابطه زیر قابل محاسبه است (6- 39 ) FF FF 0 R FS T  به طورکلی حداقلFF FS برای کاربری موقت تحت بارهای استاتیکی برابر75 /3 و برای کاربری دائم تحت بارهای استاتیکی برابر5/3 در نظر گرفته می .شود -------- صفحهٔ بعد -------- 722 71 / 41 / 7044 ضوابط طراحی سازه ایستگاه های قطار شهری و حومه نسبت مساحت میلگردهای رویه بتنی دیواره میخکوبی همچون دیگر سازه های بتن مسلح محدودیت .هایی دارد ن سبت مساحت میلگردها :در یک مقطع به صورت زیر قابل محاسبه است (6- 51 )  a % 0.5bh  که در آنa ،سطح مقطع تسلیح بکار رفته در واحد سطح مقطع رویهb طول رویه و h ضخامت رویه است . حداقل و :حداکثر نسبت مساحت میلگردها بر حسب درصد در امتداد قائم و افقی باید مطابق زیر در نظر گرفته شود (6- 53 ) c min y f 20 f    (6- 52 ) c max y y f 600 50f 600 f             yf : ( مقاومت تسلیم کششی میلگردMPa ) c f’ :مقاومت فشاری بتن ( MPa ) الزم بذکر است در میان دهانه، حداکثر میزان تسلیح باید کمتر از5/2 .درصد باشد  گسیختگی برش پانچ گسیختگی برش پانچ رویه در اطراف سرمیخ رخ می )دهد و الزم است در محل قرارگیری صفحه باربر (در دیواره موقت و اتصاالت گل میخ (در دیواره های دائم) کنترل گردد. با افزایش نیروی کششی میخ و رسیدن آن به مقدار بحرانی، ترک ه ای موضعی در اطراف سرمیخ توسعه می یابند. همانطور که در شکل6 - 73 نشان داده شده است این ترک ها، سطح گسیختگی با زاویه تقریبی 35 درجه در رویه ایجاد می.کنند -------- صفحهٔ بعد -------- فصل ششم- مالحظات طراحی سازه نگهبان 71 / 41 / 7044 723 شکل6- 73 - حالت های گسیختگی پانچ :در شکل فوق DH D :قطر چال حفاری ( m ) HS S: فواصل گل میخ ها ( m ) c D’ : قطر مؤثر گسیختگی ( m ) c D : قطر حداکثر گسیختگی( m ) ch : ارتفاع مؤثر مخروط گسیختگی ( m ) h: ضخامت رویه موقت ( m ) F R: مقاومت برشی در برابر پانچ رویه ( kN ) 0 T: نیروی کششی سر میخ ( kN ) pt : ضخامت صفحه باربر( m ) همان طور که در شکل6 - 72 نشان داده شده است SL، S D ، H D وHt ابعاد گل میخ می.باشند -------- صفحهٔ بعد -------- 720 71 / 41 / 7044 ضوابط طراحی سازه ایستگاه های قطار شهری و حومه شکل6- 72 - ابعاد گل میخ با در نظر گرفتن مخروط گسیختگی نشان داده در شکل6 - 73 ، ظرفیت برش پانچ به صورت زیر قابل محاسبه است: (6- 57 ) FP P F R C V  P C : ضریب اصالح برای توزیع فشار خاک F V : نیروی مقاوم برش پانچ فعال مؤثر بر رویه ( kN ) ضریب اصالحP C به منظور محاسبه فشار خاک پشت دیوار بکار گرفته می .شود چنانچه عکس العمل بستر در نظر گرفته نشود مقدارP C برابر3 فرض شده و در،غیر این صورتP C را می توان تا35 /3 افزایش داد . با این حال در عمل معموالP C برابر3 در نظر گرفته می.شود نیروی مقاوم برش پانچ ( kN ) با در نظر گرفتن ابعاد مخروط گسیختگی با قطر مؤثر 'c D ( m ) در میانه مقطع رویه و ارتفاع مؤثر ch ( m ) به صورت زیر قابل محاسبه است: (6- 53 ) F c c c V 330 f D h     به منظور تعیین قطر مؤثر 'c D در میانه مقطع رویه و ارتفاع مؤثرch ، همانطور که در شکل6 - 37 ارائه شده است، این ابعاد در سیستم موقت بر اساس ابعاد صفحه باربر و ضخامت رویه و در سیستم دائم بر اساس بر اساس ابعاد و فواصل گل میخ در نظر گرفته می شوند. برای این منظور زاویه مخروط معموال برابر35 درجه لحاظ می.گردد بنابراین ابعاد مؤثر :مخروط گسیختگی باید به صورت زیر در نظر گرفته شوند - :رویه موقت (6- 55 ) c BP D L h   (6- 56 ) c h h  BP L: بعد صفحه باربر ( m ) h : ضخامت رویه موقت( m ) - :رویه دائم (6- 53 ) c HS D' (S hc) 2hc    -------- صفحهٔ بعد -------- فصل ششم- مالحظات طراحی سازه نگهبان 71 / 41 / 7044 720 (6- 51 ) c S H P h L t t    HS S: فواصل گل میخ ها ( m ) S L: طول گل میخ ( m ) Ht: ضخامت سر گل میخ( m ) Pt : ضخامت صفحه باربر( m ) با در نظر گرفتن نیروی کششی سر میخ 0 T و ظرفیت برش پانچ رویه FP R ضریب اطمینان پانچ رویه به صورت زیر قابل محاسبه است: (6- 59 ) FP FP 0 R FS T  عموما در سیستم موقت و تحت بارهای استاتیکی، ضریب اطمینان پانچ رویه حداقل75 /3 و در سیستم دائم و تحت بارهای استاتیکی، ضریب اطمینان پانچ رویه حداقل5/3 در نظر گرفته می.شود  گسیختگی گل میخ اتصال میخ ها به رویه دائمی به وسیله گل میخ ها تأمین می شود. ظرفیت کششی گل میخ ها ) HT (R به صورت زیر قابل محاسبه است: (6- 61 ) HT H SH y R N A f  H N: تعداد گل( میخ در هر اتصال معموال 3) SH A: سطح مقطع ساقه گل میخ ( 2 m ) yf: تنش تسلیم گل میخ( kPa ) با در نظر گرفتن نیروی کششی سر میخ 0 T و ظرفیت کششی گل میخ هاHT R ، ضریب اطمینان گسیختگی کششی گل میخ ها به صورت زیر قابل محاسبه است: (6- 63 ) HT HT 0 R FS T  می توان از پیچ های معمولی یا پرمقاومت به عنوان گل .میخ استفاده نمود عموما در سیستم موقت و تحت بارهای استاتیکی، ضریب اطمینان گل میخ، حداقل1/3 برای پیچ( های معمولیA307 ) و5/3 برای پیچ( های پرمقاومتA325 ) و در سیستم دائم و تحت بارهای استاتیکی، ضریب اطمینان حد اقل2 برای پیچ( های معمولیA307 ) و3/3 برای پیچ های ( پر مقاومتA325) در نظر گرفته می.شود محدودیت های ابعادی زیر در مورد گل میخ ها باید در نظر گرفته شوند: (6- 62 ) H SH A 2.5A  (6- 67 ) H H S t 0.5(D D )   -------- صفحهٔ بعد -------- 722 71 / 41 / 7044 ضوابط طراحی سازه ایستگاه های قطار شهری و حومه H A: سطح مقطع سر گل میخ ( 2 m ) SH A: سطح مقطع ساقه گل میخ ( 2 m ) Ht: ضخامت سر گل میخ ( m ) H D: قطر سر گل میخ ( m ) S D: قطر ساقه گل میخ ( m ) به منظور تأمین ،اتصال الزم ارتفاع گل میخ ها باید حداقل تا میانه ضخامت رویه ادامه یابد به طوری که طول گل می خ از .تسلیح رویه عبور کند به طورکلی ارتفاع گل میخ ها نباید از5 سانتیمتر کمتر باشد. در صورت استفاده از پیچ برای گل میخ ،ها سطح مقطع مؤثر ساقه گل میخ به صورت زیر قابل محاسبه است: (6- 63 ) 2 E E t 0.9743 A D 4 n                    E D : قطر مؤثر ساقه پیچ ( m ) tn: تعداد گام در واحد طول پیچ نکته بسیار مهم دیگر فاصله افقی میخ ها ) H (S و فاصله قائم آن ها ) V S ( است به صورت متداول، بین25 /3 تا2 متر بوده و برای میخ های کوبشی این مقدار حدود5/1 متر باشد. کاهش فاصله در میخ های کوبیدنی به علت آن است که عملیات کوبش، مقاومت پیوند را نسبت به میخ های حفاری و تزریق شده کاهش می .دهد فاصله افقی و قائم میخ ها باید به گونه ای تعیین شود که محدوده ی تأثیر ( هر میخV S × H S ) کمتر از3 متر مربع .باشد 2 - 0 - 2 - طراحی نهایی بر اساس معیار پایداری تأمین شرایط ایمن برای دیواره های گود و مستحدثات در اطراف گود مانند تأسیسات شهری و سازه ها ، از مهم ترین شرایط طراحی است. به منظور تأمین شرایط ایمن، دو مؤلفه پایداری و تغییر شکل دیواره های پایدارسازی شده و زمین اطراف باید مورد توجه قرار گیرند. کنترل مستحدثات اطراف می بایست با توجه به مالحظات فصل5 انجام گردد. ضرایب اطمینان الزم برای کنترل پایداری در جدول6 - 9 .ارائه شده است -------- صفحهٔ بعد -------- فصل ششم- مالحظات طراحی سازه نگهبان 71 / 41 / 7044 721 جدول6- 9 - حداقل ضرایب اطمینان متداول برای طراحی دیوار میخکوبی حداقل ضریب اطمینان پیشنهادی نماد مؤلفه مقاومت حالت خرابی بارهای لرزه ای (سازه)های موقت و دائم بارهای استاتیک سازه نهایی سازه نگهبان 3/3 (3 ) 5/3 75 /3 FSG )پایداری کلی (طوالنی مدت پایداری خارجی نامشخص (2 ) 7/3 – 2/3 FSG )پایداری کلی (حفاری 3/3 5/3 7/3 FSSL لغزش (5 ) 7/2 (7 ) 1/7 (7 ) 5/2 FSH ظرفیت باربری 5/3 1/2 FSP مقاومت بیرون کشیدگی پایداری داخلی 75 /3 1/3 FST مقاومت کششی میخ 3/3 5/3 75 /3 FSFF خمش رویه مقاومت رویه 3/3 5/3 75 /3 FSFP برش پانچ رویه 5/3 1/2 1/3 FSHT کشش سر گل میخ (پیچA307 ) 7/3 3/3 5/3 FSHT کشش سر گل میخ (پیچA325 ) :تذکر (3 ) برخی ممکن است طراحی برای بارهای استاتیک و شرایط طوالنی مدت با75 /3 FSG= را برای سازه های دائمی غیربحرانی، زمانی که به دلیل اطالعات کافی زمین شناسی و تجربه عمومی موفق در میخکوبی خاک عدم اطمینان کمت ری .وجود دارد، بپذیرند (2 ) سری دوم ضرایب اطمینان برای پایداری عمومی خاک برداری هایی که تا31 ساعت قبل از جایگذاری میخ ها بدون حفاظت هستند، مرتبط است. (7 ) ضرایب اطمینان برای ظرفیت باربری زمانی که از معادالت استاندارد ظرفیت باربری استفاده می شود، مورد استفا ده است . ضرایب اطمینان برای پایداری عمومی هنگامی که از برنامه های آنالیز پایداری جهت ارزیابی این حالت های گسیختگی استفاده می شود ، اعمال می.گردند 2 - 0 - 3 - بهینه سازی طرح با توجه به ضرایب اطمینان به صورت کلی اثر ضریب اطمینان کلی ژئوتکنیکی بر روی ضرایب اطمینان جزئی تک تک المان( ها به صورت مشخص مهار یا میخ و ها...) قابل حصول است و پیشنهاد می .گردد به جهت بهینه نمودن طرح پایدارسازی به این مهم پرداخته شود پارامتر ضریب متوسط افزایش نیرو در المان های سازه ای در وضعیت مرز پایداری- ضریب اطمینان یک- (که با کاهش پارامترهای ژئوتکنیکی مدل ژئوتکنیکی و بدون تغییر در المان های سازه ای قابل محاسبه است )به عنوان ضریب ا طمینان پنهان المان ها محاسبه می گردد. بر این اساس طراح می تواند ، از مقادیر نیروی کمتری در المان ها به نسبت تالش موجو د در المان ها در مدل اصلی استفاده نماید. حداکثر کاهش مجاز در طرح تحکیم برابر پارامتر ضریب متوسط افزایش نیرو خواهد بود. توضیح اینکه، طراح می تواند مقادیر نیروهای مورد استفاده در طراحی را به نسبت ضر یب متوسط افزایش نی رو -------- صفحهٔ بعد -------- 724 71 / 41 / 7044 ضوابط طراحی سازه ایستگاه های قطار شهری و حومه کاهش دهد. باتوجه به معیارهای پایداری، درنظرگیری هر دو حالت زیر جهت نیل به یک طرح بهینه پیشنهاد می گردد: الف- با در نظر گرفتن ضرایب اطمینان داخلی (بیرون کشیدگی، تسلیم میلگرد و...) برابر با3 ، الزم است حداقل ضریب اطمینان پایداری کلی مطابق مقادیر ارائه شده در جدول6 - 9 تعیین.گردد ب- در صورت در نظر گرفتن ضرایب اطمینان داخلی مطابق جدول6 - 9 کافی است تا حداقل ضریب اطمینان پایداری کلی به3 .برسد روش گام به گام جهت نیل به2 حالت فوق با توجه به نرم افزار:های موجود در کشور در ذیل آورده شده است 3) ساخت مدل دیواره میخکوبی در نرم افزار اجزا محدود با ابعاد و اندازه هایی که محدوده مدل تأثیری بر نتایج آنال یز نداشته باشد 2) تعریف المان های مهار به صورت االستوپالست یک با حد پالستیکyf s 0.6A 7) تعیین میانگین حداکثر نیروهای بدست آمده از هر میخ 3) ایجاد یک مدل ثانویه به نحوی که پارامترهای ژئوتکنیکی به نسبت ضریب اطمینان بدست آمده از مدل قبلی یا حداکثر5/3 (ضریب اطمینان مورد نیاز) کاهش داده شود ( 0 1 tan Arctan 1.5   و0 1 c c 1.5  .) 5) تعریف المان های مهار به صورت االستو پرفکت پالستیک با حد پالستیکyf s A 6) انجام آنالیز مدل ثانویه و تعیین میانگین حداکثر نیروهای بدست آمده از هر میخ 3) محاسبه نسبت میانگین نیروها در مدل اولیه به ثانویه 1) بازبینی فوالد مورد نیاز باتوجه به ضرایب بدست آمده در گام قبلی (مرحله3 ) و کاهش ضریب اطمینان مورد نیاز میخ ها در روند فوق موارد زیر می بای د مدنظر :قرار گیرد  در روند میانگین گیری از میخ هایی که در مدل اولیه به حد پالستیک رسیده اند .صرف نظر گردد  در روند میانگین گیری از میخ هایی که در مدل ثانویه نیروهایشان کاهش می ی .ابد صرف نظر گردد  مدل سازی المان محدود باید به نحوی .باشد که کنترل نیروی باند و نیروی بسیج شده در مهار در نظر گرفته شود  کنترل مجدد نیروی باند همانند فوالد با همان مقدار کاهش ضریب اطمینان می .تواند انجام پذیرد 2 - 2 - مالحظات تحلیل و طراحی سیستم مهارگذاری7 در این بخش فرایند معمول مورد استفاده برای طراحی مهارها و خالصه ای از فرایند آنالیز برای تعیین سطح لغزش بحرانی، تعیین طول درگیر و غیردرگیر انکر، مقدار مجاز کشش در المان های فوالدی و فاصله داری افقی و قائم و شیب 3 Anchorage -------- صفحهٔ بعد -------- فصل ششم- مالحظات طراحی سازه نگهبان 71 / 41 / 7044 726 مهاری ها .ارائه شده است از روش های آنالیز گوه لغزش و روش تعادل حدی می توان برای تعیین سطح لغزش بحرانی در شرایط مختلف، بارهای سطحی و الیه بندی.های متفاوت خاک استفاده کرد همچنین کلیه فاکتورهای ایمنی مورد نیاز برای طراحی دیواره مهارگذاری بر اساس جدول ارائه شده در مالحظات طراحی دیواره میخکوبی در بخش6 - 5 - 2 است. مباح ث مربوط به گسیختگ ی کلی سیستم مهارگذاری مشابه سیستم میخ کوبی است. : مهاری هایی با ظرفیت بین261 تا3361 کیلونیوتن بدون نیاز به تجهیزات سنگین و خاص قابل اجرا هستند. قطر حفاری گمانه معموال کمتر از351 میلی متر است (به جز برای انکرهای چرخشی با میله ی ته ان یم که قطر حفاری معموال 711 میلی متر است) (الزم به توضیح است که این مهم در خصوص استفاده از منوبار که در ایران متداول است، صادق نمی.)باشد طول کل مهاری معموال بین9 تا31 متر است. به دلیل نیازهای ژئوتکنیکی و هندسی، مهاری های کمی دارای طول کمتر از9 متر هستند. الزم به توضی ح است بنا بر تجربه مهندسی داخل کشور، طول مهاری بیشتر از31 متر دشواری اجرایی داشته ولی درصورت رعایت تمامی پیشنی ازها ی .طراحی و همچنین لحاظ نمودن توان اجرایی ممکن خواهد بود زاویه شیب مهاری بین31 تا35 .درجه است مهاری ها معموال با زاویه بین35 تا71 درجه ن صب می شود. همچنین زاویه بین31 تا35 درجه قابل اجرا توسط بیشتر پیمانکاران است . جدا از زاویه مهاری، بخش درگیر مهاری باید در پشت سطح لغزش بحرانی قرار گیرد و خاک یا سنگ دربرگیرنده نیز بار مورد نیاز طراحی را تأمین کند. شیب تند ممکن اس ت برای اجتناب از برخورد به تأسیسات شهری، فونداسیون های مجاور، حقوق همسایه های مجاور و یا دسترسی به خاک یا سنگ بهتر ضروری باشد. مهاری باید تا حد ممکن به صورت افقی نصب شود تا از ایجاد نیروی قائم جلوگیری شود. با این حال تزریق مهاری¬ هایی با زاویه کمتر از31 درجه معمول نیست مگر اینکه تجهیزات خاصی برای تزریق وجود داشته .باشد 2 - 2 - 7 - گسیختگی موضعی یا داخلی حالت های مختلف گسیختگی موضعی یا داخلی، مربوط به گسیختگی در مکانیزم انتقال بار بین خاک، دوغاب و م هاری یا گسیختگی خود مهاری می باشند که در شکل6- 77 .نمایش داده شده است شرح گسیختگی داخلی سیستم مهاربندی مانند بخش میخ کوبی .است -------- صفحهٔ بعد -------- 714 71 / 41 / 7044 ضوابط طراحی سازه ایستگاه های قطار شهری و حومه شکل6- 77 - انواع گسیختگی موضعی 2 - 2 - 7 - 7 - طراحی طول غیردرگیر7 بخش درگیر مهاری باید در فاصله مناسبی در پشت موقعیت سطح لغزش بحرانی قرار گیرد تا بار به محدوده تأثر م از گود یا ترانشه (محدوده بین سطح لغزش و سطح دیواره) منتقل نشود. طول بخش غیر درگیر پشت سطح لغزش ن باید کمتر از21 درصد ارتفاع دیواره و 5/3 ،متر باشد . حداقل طول غیر درگیر برای سنگ و خاک برابر5/3 متر برای استرندها و7 متر برای میلگردها است . طول زیاد ناحیه غیردرگیر ممکن است بنا به دالیل زیر مورد نیاز باشد:  قرارگیری ناحیه درگیر با فاصله مناسبی در پشت سطح لغزش محتمل  قرارگیری ناحیه درگیر در زمینی با پارامترهای مناسب تر  اطمینان از پایداری کلی سیستم مهارگذاری  کنترل جابجایی های بلند مدت شکل6- 73 - بخش های مختلف مهاری ها ی متداول 3 Unbonded Length -------- صفحهٔ بعد -------- فصل ششم- مالحظات طراحی سازه نگهبان 71 / 41 / 7044 717 2 - 2 - 7 - 2 - طراحی طول درگیر مهاری تخمین ظرفیت انتقال بار در طول درگیر مهاری معموال بر اساس تجارب قبلی در محل است . تغییر در ظرفیت به دلی ل روش نصب و تزریق بایستی مورد توجه قرار گیرد. در یک خاک مشخص، ظرفیت واقعی به روش حفاری، زمان باقی ماندن گمانه به صورت خالی، قطر گمانه حفاری شده، روش و فشار مورد استفاده در تزریق و طول ناحیه درگیر انکر وابسته ست ا . ظرفیت طراحی هر مهاری .باید قبل از قبول آن، توسط آزمایش محقق شود به منظور ،طراحی اولیه حداکثر بار منتقل شده از طول درگیر به خاک برای قطر کم و مهاری ها ی تزریق وز نی بر اساس نوع خاک و دانسیته (یا عددSPT) مطابق جدول6 - 31 است .حداکثر بار مجاز مهاری در خاک، با ضرب طول درگیر در حداکثر ظرفیت انتقال بار تقسیم بر ضریب ایمنی2 تعیین می .شود طول درگیر مهاری برای مهاری ها ی تزریق وزنی، تزریق با فشار و پس تزریق در خاک معموال بین5/3 تا32 متر است . افزایش ظرفیت در طول درگیر بیشتر از32 متر قابل دستیابی نیست . برای مهاری ها یی که تحت کشش قرار می گیرد ابت دا خاک نزدیک به باالی بخش درگیر در مقابل کشش مقاومت می کند (شکل6 - 75 ) . با افزایش بار، بار افزایش یافته به دیگر بخش های محدوده در گیر منتقل می شود. جدول6- 31 - مقدار نیروی منتقل شده مفروض برای طراحی اولیه مهاری با روش تزریق وزنی در خاک نوع خاک چگالی/ روانی نسبی (محدودهSPT 7) ( بار منتقل شده نهایی حدودیKN/m ) شن و ماسه ( غیر متراکم3 - 31 ) ( تراکم متوسط33 - 71 ) (متراکم73 - 51 ) 335 221 291 ماسه ( غیر متراکم3 - 31 ) ( تراکم متوسط33 - 71 ) (متراکم73 - 51 ) 311 335 391 )ماسه و سیلت (الی ( غیر متراکم3 - 31 ) ( تراکم متوسط33 - 71 ) (متراکم73 - 51 ) 31 311 371 مخلوط سیلت-رس با انعطاف پذ یری کم یا مخلوط ماسه ریز میکادار یا ترکیب های سیلت ی ( سفت31 - 21 ) ( سخت23 - 31 ) 71 61 ( :تذکر3 ) مقادیرSPT برای فشار روباره اصالح شده.اند -------- صفحهٔ بعد -------- 712 71 / 41 / 7044 ضوابط طراحی سازه ایستگاه های قطار شهری و حومه شکل6- 75 - بسیج تنش ها در بخش درگیر در مهاری تحت کشش برای مهاری های نصب شده در سنگ، طول بخش درگیر بین7 تا31 متر است . حداکثر بار منتقل شده از طول درگیر به سنگ در برگیرنده بر اساس نوع سنگ در جدول6 - 33 .ارائه شده است درصورتی که مقاومت توده سنگ توسط ناپیوستگی ها کنترل می شود، پیشنهاد می شود مقادیر پائین تر مورد استفاده ق رار گیرد. حداکثر بار طراحی مجاز از ضرب طول بخش درگیر در مقدار انتقال بار، تقسیم بر ضریب ایمنی7 بدست می آید. این مقدار زیاد ضریب ایمنی به دلیل عدم قطعیت های موجود در ناپیوستگی های سنگ از قبیل درزه ها، شکستگی ها و پرشدگی های رسی است . در سنگ های ضع یف از قبلی شیل های رسی، انتقال تنش بسیار یکنواخت تر از سنگ های خوب است .این گونه سنگ های ضعیف معموال د ارای مقاومت فشاری تک محوره5/1 تا5 .مگاپاسکال هستند ضریب ایمنی مورد استفاده در چنین سنگ هایی برابر2 است. جدول6- 33 - بار انتقالی مفروض برای طراحی اولیه مهاری در سنگ ( بار انتقالی نهایی تقریبیkN/m ) نوع سنگ 371 گرانیت یا باسالت 511 سنگ آهک دولومیتی 331 سنگ آهک نرم 331 ماسه سنگ 761 تخته سنگ و سنگ های )رس (شیل سخت 351 سنگ های رس (شیل) نرم تزریق تحت فشار در خاک های غیرچسبنده باعث افزایش قابل توجه تنش نرمال اعمال شده بر روی ماده تزریق می شود (یعنی افزایش نیروی محصور کننده). افزایش کمی نیز در قطر گمانه ممکن است ایجاد شود ولی تخمین ظرفیت باید ب ر اساس قطر حفاری شده انجام شود. محدوده تنش نهایی با ند که در مهاری ها ی تزریق وزنی و تزریق تحت فشار اندازه گی ری شده است در جدول6 - 32 .ارائه شده است -------- صفحهٔ بعد -------- و9 5 ۱ خاک ۱« میانگین (۸102) ۰/۹۸ ۸ ۰/۱۱ ۶ ۰/۱۷۷ - ۱ ۳۰ _ ۰/۵۲ ۰/۲۱ - ۸ ۸ - ۰/۲۸ ۳-۱-۶-۶ فاصله برای مهاری‌های وباره حداقل برای < وزنی» حداقل روباره لراحی سازه نگهیان عدول ۱۲-۶- تنش باند انه‌ای نوع مهاری مهاری‌های تزریق وزنی مهاری‌های تزریق ماسه نیمه ریزدانه. نیمه متراکم. متراکم ماسه نیمه درشت‌دانه ماسه نیمه دشت دانه متراکم. بسیار متراکم ماسه‌های سیلتی بخرفت متراکم شن ماسه‌ای, نیمه متراکم. متراکم شن ماسه‌ای. متراکم. بسیار متراکم مهاری‌های تزریق تحت داری مورد نیاز برای سلوگیری از نشت دو برای ایجاد فشار خا؟ ۷۱/۷ میانگین (۱102) ۷ ۰/۰۳۲ /‏ -- ۰/۰۳ /‏ ۰/۰۳ ۰. ۱۰ -- ۰/۰۳ ۷ - ۰/۰۱۷ ۵ - ۰/۱۰۹ ۰۱۲۸۸ فشار به توانایی توسعه فشا مهاری حداقل روباره ۴/۵ غاب و بالازدگی زمی برای ایجاد ظرفی" ۳( 33333333333 س رمین با ماده تزریقی نوع مهاری مهاری‌های تزریق وزنی مهاری‌های تزریق رس سیلتی نرم رس سیلتی زیاد زیاد متوسط رها در هرانوع خاک بستگ ن در حین تزریق با پاربری مهاری مور ۱۷۳۳ بر مهاری سنک گرانیت و باسالت تخته سنکگ و سنگ‌های رس سنگ‌های رس نرم ماسه سنگ‌ها ماسه سنگ هواخورده ست (شکل ۳۶-۶ الف). این ست. برای مهاری‌های تزریق -------- صفحهٔ بعد -------- 710 71 / 41 / 7044 ضوابط طراحی سازه ایستگاه های قطار شهری و حومه شکل6- 76 - فاصله داری افقی و قائم مورد نیاز برای مهاری بیشترین فاصله افقی بین مهاری ها بر اساس ظرفیت مجاز یک مهاری و ظرفیت خمشی المان های نصب شده در دیواره تعیین می .شود 2 - 2 - 7 - 0 - انتخاب المان فوالدی المان فوالدی مورد استفاده (استرند یا میلگرد) باید قادر به انتقال نیرو به صورت مطمئن از بخش درگیر به سازه بد ون تسلیم و شکست باشد. برای بار طراحی و بار قفل کردن3، فاکتور ایمنی متفا وتی با توجه به مکانیزم تسلیم تاندون ها اس تفاده می شود. بار طراحی نباید بیشتر از61 درصد مقاومت کششی حداقل تاندون ها باشد. بار قفل کردن نباید بیشتر از31 درصد مقاومت کششی حداقل تاندون و حداکثر بار آزمایش نباید بیشتر از11 .درصد مقاومت کششی حداقل تاندون باشد ابعاد و مقاومت استرندهای معمول مورد استفاده در جدول6 - 37 ارائه شده است. تاندون های با استرند بیشتر از آنچه که در جدول6 - 37 ارائه شده است، نیز قابل استفاده است . اطالعات مورد نیاز برای استرند های37 میلیمتری یاGrade 250 ( metric 1725 ) در استانداردASTM A416 موجود است . 3 Lock-off Load -------- صفحهٔ بعد -------- فصل ششم- مالحظات طراحی سازه نگهبان 71 / 41 / 7044 710 جدول6- 37 - مشخصات استرندهای35 ( میلیمتریASTM A416, Grade 270 (metric 1860) ) نیروی پیش تنیدگی مقاوت نهایی سطح مقطع عرضی تعداد استرندهای 70 میلیمتری ) ps A pu 0.6( f ) ps A pu 0.7( f ) ps A pu 0.8( f (kN) (kN) (kN) (kN) (mm2) 356 312 219 3/ 261 331 3 369 533 626 3/ 312 321 7 626 371 173 3137 561 3 312 932 3137 3713 311 5 3195 3233 3361 3125 911 3 3311 3632 3133 2736 3261 9 3133 2391 2517 7321 3611 32 2736 2373 7321 7933 2311 35 2932 7363 7967 3957 2661 39 نوع و اندازه مهاری ها باید قبل از طراحی بخش درگیر مهاری تعیین شود زیرا قطر گمانه مورد نیاز بر اساس اندازه تاندون ها تغییر می کند. در جدول6 - 33 .حداقل اندازه شیپوری برای استرند و میلگردهای تاندون ارائه شده است جدول6- 33 - راهنمای رابطه بین اندازه تاندون و بازشدگی شیپوری نوع تاندون ( حداقل بازشدگی پیشنهادی شیپوری میلی متر) حفاظت در برابر خوردگی سطح 7 حفاظت در برابر خوردگی سطح 2 تعداد استرندهای35 میلیمتری 3 3 9 33 37 33 312 335 323 331 357 365 351 365 331 393 217 236 ( قطر میلگرد میلی متر) 26 72 76 63 31 36 19 95 312 -------- صفحهٔ بعد -------- 712 71 / 41 / 7044 ضوابط طراحی سازه ایستگاه های قطار شهری و حومه 2 - 2 - 2 - طراحی اتصاالت سیستم مهارگذاری 2 - 2 - 2 - 7 - محاسبات هد انکر سیستم مهارگذاری ابعاد ورق هد انکر از حاصل تقسیم نیروی قفل شدگی بر سطح ورق پایه، صورت می.گیرد (6- 65 ) p T f w w   w : ابعاد ورق هد انکر ( m ) T :نیروی قفل شوندگی انکر ( kN ) pf :تنش مجاز فشاری تماسی بتن یا شاتکریت ( kPa ) ضخامت ورق هد انکر با توجه به ابعاد واشر هدانکر (قطر معادل k سانتی متر) به روش زیر محاسبه می:شود (6- 66 ) p y 3f t m 0.75F  m: طول آزاد مابین لبه ورق تا واشر هد انکر( w k m 2   ) k :قطر خارجی واشر ( m ) عموما ضخامت محاسباتی ورق هد انکر در انکرهای تناژ باال بیش از21 میلی متر خواهد بود لذا به لحاظ رفع دشواری اجرایی ورق مذکور، از دو ورق جایگزین با اساس مقطع معادل ورق محاسباتی اولیه نیز می توان .استفاده نمود ضخامت ورق بر اساس برش پانچ از رابطه زیر کنترل می شود: (6- 63 ) out y T t D 0.4F   .عالوه بر محسابات فوق، الزم است مقاومت برشی پانچ بلوک هدنیل نیز کنترل گردد 2 - 2 - 2 - 2 - پوشش بتن پاشی طراحی پوشش موقت بتن پاشی باید بر مبنای کنترل رفتار خمشی و نیز رفتار تحت اثر برش پانچ در محل تمرکز تنش صورت گیرد اما از آنجایی که در این پروژه انکرها بر روی پدهای بتنی قفل می شوند، کنترل برش پانچ برای پوسته شاتک ریت معموال نیاز نمی.باشد شکل6 - 73 شماتیکی از کنترل رفتار پوشش بتن پاشی، تحت خمش و برش پانچ را نمایش می .دهد -------- صفحهٔ بعد -------- فصل ششم- مالحظات طراحی سازه نگهبان 71 / 41 / 7044 711 شکل6- 73 - شماتیکی از گسیختگی خمشی و رفتار برش پانچ پوشش بتن پاشی موقت نیروهای حاصل از فشار جانبی خاک و عکس العمل های انکرها، ممان های خمشی در پوشش بتن پاشی ایجاد می .نمایند ممان های مثبت (الیه بیرونی پوشش بتن پاشی در کشش) در میان دهانه بین هر دو انکر ایجاد می شوند. ممان های منفی (الیه داخلی پوشش بتن پاشی در کشش) در اطراف انکرها ایجاد می شوند. اگر مقدار هر کدام از این ممان ها از حد مجاز تجاوز نماید گسیختگی خمشی در پوشش ایجاد می شود. گسیختگی خمشی به صورت تدریجی با تشکیل مفاصل پالستیک در پوسته (مشابه آنچه در شکل6 - 71 نشان داده شده است) و نه به صورت آنی روی می دهد. پس از ایجاد نخستین ی جار شدگ ی در مقطع عرضی پوشش بتن پاشی، ترک ها تدریجا گسترش می یابند و با به هم پیوستن ریزترک ،های مستقل گسیختگی خمشی ک امل اتفاق می افتد. الگوی ترک خوردگی پوشش بتن ،پاشی به عوامل بسیاری از جمله فشار جانبی خاک فواصل محور به محور افقی و قائم انکرها از یکدیگر، ضخامت الیه بتن پاشی، مشخصات مش فوالدی استفاده شده، ابعاد صفحه انتهایی انکرها و مقاومت فشاری بتن استفاده شده در فرآیند بتن .پاشی بستگی دارد -------- صفحهٔ بعد -------- 714 71 / 41 / 7044 ضوابط طراحی سازه ایستگاه های قطار شهری و حومه شکل6- 71 - الگوی تغییر شکل و ترک خوردگی الیه بتن پاشی 2 - 2 - 3 - محافظت از انکر در برابر خوردگی محافظت از انکر ها در برابر خوردگی با استفاده از الیه های نفوذناپذیر و محافظ ضرور ی است .به طورکلی سیستم های محافظت کننده :باید شرایط زیر را برآورده کنند  اطمینان از اینکه طول دوره محافظت حداقل برابر با زمان پیش.بینی شده برای عمر مفید انکر باشد  .سیستم محافظت کننده موجب کاهش ظرفیت انکر نشده و آثار مخرب زیست محیطی نداشته باشد  سیستم محافظت کننده به طول غیر درگیر انکر امکان جابه جایی .مناسب و انتقال بار به طول درگیر بدهد  )سیستم محافظت کننده از ترکیباتی ساخته شده باشد که میل به ترکیب با مواد مجاور خود (انکر یا دیواره .نداشته باشد  سیستم محافظت کننده در مدت عملکرد انکر نباید نیاز به .تعمیر و نگهداری و یا تعویض داشته باشد  باید به مقدار کافی قوی و انعطاف پذیر باشد تا بتواند در مقابل تغییر شکل های ناشی از انتقال تنش به انک ر .مقاومت کند  حداقل میزان محافظت در برابر خوردگی برای انکرها باید بر اساس طول عمر انکر، شدت خوردگی محیط، پیامد شکست و تسلیم شدن انکر و هزینه تعیین می شود. فلوچارت انتخاب میزان محافظت در برابر خوردگی در ش کل 6 - 79 .نشان داده شده است -------- صفحهٔ بعد -------- فصل ششم- مالحظات طراحی سازه نگهبان 71 / 41 / 7044 716  طول عمر انکرها برای تفکیک بین نگهداری های موقت و دائم بکار می .رود درصورتی که زمان مورد استفاده از انکرهای موقتی به دلیل تأخیر روند ساخت طوالنی شود، ارزیابی اینکه به محافظت انکر نیاز می باشد ی ا نه امری مهم و ضروری است، مخصوصا درصورتی که .زمین شرایط خورندگی باالیی داشته باشد شکل6- 79 - نمودار تصمیم گیری برای انتخاب سطح حفاظت در مقابل خوردگی (اصالح شده توسطPTI, 1996 ) 2 - 2 - 3 - 7 - شدت خورندگی محیط انکرهای قرارگرفته در خاک مهاجم و یا شرایط نامشخص نیاز به بیشترین محافظت در مقابل خوردگی را در هر دو حالت موقت و دائم دارا می .باشند به طورکلی محیطی با شرایط زیر که در حال ساخت و یا در طول عمر انکر ممکن است ،ایجاد شود به عنوان محیط مهاجم در نظر گرفته می:شود 3) خاک یا آب زیرزمینی باPh کمتر از5/3 2) خاک با مقاومت الکتریکی کمتر از2111 اهم- سانتیمتر 7) خاک دارای سولفید 3) خاک دارای جریان الکتریکی سرگردان 5) سازه .های مدفون بتنی در نزدیکی انکرها که متحمل فرسایش یا حمالت شیمیایی (اسیدی) شده است 6) خاک شور 3) محل پرشدگی با خاکسترهای گیاهی، حیوانی و آتش فشانی -------- صفحهٔ بعد -------- 744 71 / 41 / 7044 ضوابط طراحی سازه ایستگاه های قطار شهری و حومه 1) محل انباشته شدن فاضالب در صورتی آزمایش های مورد نظر برای سنجش موارد باال در محل مورد استفاده قرار نگیرد، در این صورت در طراحی انکرها زمین به عنوان فرساینده شدید مدنظر قرار می .گیرد در تقسیم بندی زمین بر اساس شدت خورندگی باید تغییرات به وجود آمده در طول عمر انکرها مانند امکان ایجاد کارخانه.های جدید یا معدن کاری و نظایر آن را نیز در نظر گرفت 2 - 2 - 3 - 2 - طراحی سیستم محافظت از خوردگی برای انکر ها هدف از طراحی این سیستم ها محافظت مغزه های فوالدی انکر ها در مقابل خوردگی است. سیستم محافظت از خوردگی شامل مؤلفه هایی است که با ترکیب آن ها پوسته محافظتی برای اجزای مختلف انکر فراهم می شود. اجزای فوالدی انکر شامل سر انکر، صفحه گیرنده، شیپوری، فوالد پیش تنیده، و کوپلر ها بسته به نوع کاربرد هستند. اجزای سیستم محافظت از خوردگی عبارت اند :از  برای محافظت تکیه گاه ها از بتن تقویت شده و برای شیپوری مواد ضدخوردگی یا پوشش دوغابی بکار می ر.ود  طول غیر درگیر: دوغاب و غالف همراه با مواد ضد خوردگی یا پوشش دوغابی بکار می.رود  طول درگیر: دوغاب و غالف همراه با متمرکزکننده3 یا پوشش اپوکسی محافظت می.شود موارد ذیل اطالعات الزم برای نصب اجزای مختلف سیستم حفاظت از خوردگی را بیان می:کند  پوشش تکیه گاه (کالهک): این محافظ از جنس فوالد یا پالستیک بوده و از سر بیرونی و قسمت خارجی مغزه فوالدی پیش تنیده، در مقابل خردگی و آسیب های محیطی محافظت می.کند  شیپوری: این بخش عموما از جنس فوالد یاPVC بوده و از قسمت داخلی صفحه پوششی و فوالد پیش تنیده که در بخش مابین تکیه گاه و طول غیر درگیر قرار دارد، محافظت می.کند  ترکیبات ضد خوردگی: این بخش از قطعات فوالدی تکیه گاه و طول غیر درگیر محافظت کرده که نرم شونده و .شامل ترکیبات گریس و موم است  :دوغاب عموما از طول درگیر و غیر درگیر فوالد پیش تنیده محافظت می کند و غالبا از جنس سیمان یا رزین پلی استر ساخته می شود. این گروه نقش محافظت کننده نداشته و برای پرکردن فضاهای خالی کاربرد دارند. از دوغاب رزینی پلی استر برای پر کردن غالف ها، محفظه ها، پوشش ها و شیپورها استفاده می.شود  غالف ها: غالف ها قطعات پالستیکی مواج لوله مانندی هستند و غالبا در محافظت از بخش غیر درگیر فوالدهای ش پی تنیده استفاده می شوند. غالف های مخصوص حاوی مواد ضد خوردگی هستند. پوشش های غالفی تمام اجزای پیش تنیده انکر را پوشش داده و قسمت های باقی مانده آن توسط دوغاب پر می .شود  محفظه ها: محفظه ها بخش هایی لوله مانند هستند که از خوردگی بخش درگیر انکر فوالدی جلوگیری می کنن .د 3 centralizers -------- صفحهٔ بعد -------- فصل ششم- مالحظات طراحی سازه نگهبان 71 / 41 / 7044 747  متمرکز کننده ها : این بخش عموما از فوالد یا پالستیک ساخته شده و به منظور حفاظت از انکر در چال حفاری شده و یا در محفظه ها، برای اطمینان از وجود الیه هرچند نازک اطراف انکر بکار می.روند در عملیات اجرایی2 سطح مختلف حفاظت از انکر های تزریقی در مقابل خوردگی وجود دارد. بر اساس شدت حفاظت به ترتیب از کم به زیاد، این روش ها به دو سطح3 و2 تقسیم می .شوند به صورت ساده در سطح3 از میله های پوشش دار و در سطح2 از دوغاب تزریق شده جهت حفاظت استفاده می .گردد برای تکیه گاه و قسمت غیر درگیر با فرض وجود شرایط محیطی مهاجم از الیه های چندگانه محافظت از انکر در هر دو سطح3 و2 استفاده می شوند. برای بخش درگیر با فرض وجود شرایط محیطی مهاجم در سطح3 از الیه های چندگانه محافظ و در سطح2 ی از ک الیه محافظ استفاده می .گردد در شرایط پایدارتر و برای سیستم های نگهداری موقت عموما از هیچ گونه محافظ خوردگی استفاده نمی شود. در جدول 6 - 35 کلیات سیستم.های محافظت در برابر خوردگی ارائه شده است جدول6- 35 - کلیات سیستم های محافظت در برابر خوردگی نیازهای حفاظتی سطح حفاظت طول درگیر طول غیر درگیر انکر 3 - غالف پر شده با تزریق 2 - اپوکسی 3 - غالف پرشده با گریس بر روی یک غالف بافته شده 2 - غالف پرشده با گریس با غالف پرشده با تزریق 7 - استفاده از جداکننده بر روی میله تزریق شده 3 - شیپوری 2 - پوشش در صورت رخنمون داشتن 3 (میله پوشش دار) تزریق دوغاب 3 - غالف پرشده با گریس 2 - روکش منقبض شونده با گرما 3 - شیپوری 2 - پوشش در صورت رخنمون داشتن 2 (دوغاب تزریق شده) جهت تصمیم گیری در مورد سطح حفاظت می توان از نمودار تصمیم گیری نشان داده شده در شکل79 - 5 استفاده نمود. در شکل های6 - 31 الی 6 - 32 اجزای مختلف سیستم محافظت کننده در برابر خوردگی به ترتیب برای انکرهای میلگردی و رشته.ای نشان داده شده است -------- صفحهٔ بعد -------- ۰ ۰ ۰ ری ما م۱۳( ضوابط طراحی سازه ایستگاه‌های قطار شهری و حومه چچج+<جچجچزخجمجمجمجزجگهگهگهگهگهگهدگدگدهگج<-<«-<جچجچچدرردرززز<چ<_<_<<<چ<چ<جچجچجچچچچچچچشگگگ>>»><«+گ+گ<گ<«<«<گححححححتح ۱ ۷ زر 1 ۱ 1۱ / ج ببس / ۱ / > ً ۱ ۰ شیپوری ۱ را 7 نس ۱ ۰ ۱ یچ - رشته‌های پیش تشده بر | امرم چا رم مه اً 7 صفحه گره ۳ ۱ 0 ۱ ح وا ۶ چا هد ۱ 1 ۱ 0 واه وه دازا ای که ور یس وی ۰ ۱ یر ۱ ۹۳۸ تر تا یاهو یا او ام پس و یی و مد در ۸ .. < ست وا | 2 1 ۵ خ. چا ی ۹9 اّ 9 ۱ ] سر بر ی مج ید ا هت را ار ۱ ۱ : جر یک ۹ رصان ۱ اً ث ۳ 1 دوغاب الفک) مغره 9 شته‌ا / ف دیوار حائل فولادی ۱ ار نومه 6 سطح بت دوغاب با مواد ضد / ۳ :‌ یماس خوردگی ۷ / یا 3 ء ۱ شیپوری 7 با ۱ ا ۱ ۷م هم 4 میله‌های پیش تنیده غلاف پر شده با دوغاب رم اللجچ 1 از را ی 11 از و هس : هه رو 5 تس 2 ۱ 1 ۵ 8 ۰ ۱ ۱ شکل ۴۰-۶- نمونه‌هایی از حالت‌های مختلف محافظت از خوردگی بر حسب نوع انکر -------- صفحهٔ بعد -------- قفصل ششم- ملاحظات طراحی سازه نگهبان ۳( ۸۳ بو مس و ی رگه‌ای پر شد» با گریس وا و مواج : ۱ رگه‌های پیش‌ننیده اوه نرریق (در صورت نبار) +۳ سر 22 : و نمرکر دهنده دلعلی غلاف (پر شده» با دوغاب) ماوت 0 وی دوغاب هه را شیک ی ۹ 6 2 ار 1 ۹ ام ۰ ۰ اسر وروی هر مد ۰ 6 ی و مر او نرر (در صورت نیار) یوار ۸ ۶ ایو ۱ ۸ ی مقطع ذا ات غلاف رکه‌ای(پر شده با گرسسی) منسرکر کنده داش معمرگر کنده پیرونی ی - رشمههای پیشی تنبده دوغف و ده اوله آزریق (در صورت نباز) و 1 ۰ 2 ۹ وله دزی /در رورت بار ۹ را رایخ هط ۰ اوله ثزریی (در صورت نناز) ۳ غف یه ۳ ۰ ۹ 1 اد ی 5 ره ( 2 # غلاف رشهه‌ای پر شده با گرس هد 2 ی ی ۱ 2 ۹ : ی یه و ۱ که ۱ بش ۵ منطم ۸ 1 ۱ سم ای وخم ح رشق ۹ ی ۰ غلوی رشنه‌ای(پر ده‌با گرسی) ل یی 9 ۳ ها ناسمه مه 4۰۰ سس ی ۹ رد / 4 ۱ 2 ۳ ۹ ۰ ۰ ۰ و ان ی ,۰ دک رو ۰ شکل ۴۱-۶- نمونه‌هایی از محافظت خوردگی انکرهای رشته‌ای برای محافظ‌های سطح ۱ و ۲ -------- صفحهٔ بعد -------- 740 71 / 41 / 7044 ضوابط طراحی سازه ایستگاه های قطار شهری و حومه شکل6- 32 - نمونه هایی از محافظت خوردگی انکر های میله ای برای محافظ های سطح3 و2 شکستگی انکر ها در بخش مغزه فوالدی پیش تنیده یا تکیه گاه، در اثر خوردگی به ندرت اتفاق می .افتد درحال که ی بیشتر شکست های اتفاق افتاده در فاصله2 متری از تکیه گاه رخ داده اند. بر این اساس باید هنگام نصب مراقبت های ویژه ای در این بخش از انکر به عمل آید. در همین راستا شیپوری باید به طور کامل به صفحه گیرنده متصل باشد تا از نفوذ آب جلوگیری شود. این سیستم آب بند ، عموما با جوش کردن شیپوری به صفحه گیرنده ایجاد می شود. شیپوری باید به م قدار کافی طویل باشد به گونه ای که حداقل311 میلی متر با محافظ خوردگی بخش غیر درگیر همپوشانی داشته و با دوغاب پر .شده باشد -------- صفحهٔ بعد -------- فصل ششم- مالحظات طراحی سازه نگهبان 71 / 41 / 7044 740 صفحه گیرنده را می توان با اندود کردن طرفین آن با استفاده از مواد قیری یا سایر الیه های محافظ در برابر خوردگی مقاوم ساخت. مواد محافظت کنند مورد استفاده برای صفحه گیرنده باید با سایر مواد محافظت کننده که در اجزای باالتر یا پایین تر از صفحه گیرنده قرار دارند، سازگار باشد. استفاده از بتن تقویت شده برای پوشش صفحه گیرنده، محافظت مورد نیاز را تأمین می.کند ،به منظور حفاظت از مقطع بیرونی انکر و بخش خارجی در معرض دید عموما از مواد پالست یکی یا فوالدی و یا مدفون کردن مقطع بیرونی با بتن پاشی به ضخامت51 میلی متر استفاده می .شود هنگامی که از یک پوشش (کالهک) استفاده می.شود، فضای خالی درون پوشش باید با تزریق دوغاب پر شود پس از تکیه گاه، فوالد پیش تنیده بکار رفته در طول غیر درگیر به شدت در معر ض خوردگی قرار دارد. غالف های ب کار رفته در محافظت از بخش غیر درگیر باید به اندازه کافی بلند بوده و به بخش شیپوری برسند. غالف ها باید توس ط مواد ضد خوردگی یا دوغاب پر شده و از پر شدن تمام فضای داخلی آن ها اطمینان حاصل شود. در مورد مغزه های رشته ای باید مواد ض د خوردگی به گونه ای که فضای بین رشته ها را به طور کامل پوشش دهند، به داخل انکر تزریق گردند. به طورکلی در شرایطی که مغزه به خوبی ،با تزریق دوغاب احاطه شود هیچ گونه .شکستی در اثر خوردگی رخ نخواهد داد در سنگ ها هنگام نشت آب های ،زیرزمینی به اطراف انکر آب بند نمودن چال نیازمند اطمینان از حضور دوغاب است. 2 - 2 - 0 - آزمایش های کنترلی سیستم انکر آزمایش کشش انکر به منظور بررس ی بارها ی طراح ی و همچنین کنترل تحمل بار طراحی بدون داشتن تغییر مکان بیش از حد و با ضریب اطمینان مناسب انجام می گیرد. همچنین آزمایش کشش به منظور بررس ی شرایط حفار ی، نص ب و تزریق انکر قبل و در طول عملیات اجرایی مورد استفاده قرار می گیرد . اگر وضعیت ژئوتکنیکی نی زم ای و ر وش نص ب و اجرا ،در حین کار تغییر کند ممکن است برا ی بررس ی تأثیر تغییرات بر عملکرد خاک آزمایش اضاف ی .الزم باشد اگر نتا جی آزما یش نشان دهد که ب ه دلیل پارامترهای خاک نادرست ،یا روش اجرا تی ظرف انکر کمتر از مقدار مورد ن از ی ،است بازبینی طرح و یا ر یی تغ روش ن صب و اجرا باید مد نظر قرار گیرد . پس از اتمام نصب انکرها و قبل از آنکه به طور کامل مورد بهره برداری قرار گیرد، انکرها تحت آزمایش قرار می گیرند. پس از تائید نهایی و گذر از تمامی آزمایش ها، انکر ها تحت بارگذاری قرار گرفته و به آستانه قفل شدگ ی می .رسند روش ی ها آزمون و مع ی ارها ی رش ی پذ انکر بر اساس توص ه نام هی FHWA-IF-99-015 .در ادامه بیان شده است درصورتی که طراح تشخیص دهد می تواند از ویرایش های جدیدتر توصیه نامهFHWA .نیز استفاده کند 2 - 2 - 0 - 7 - انواع آزمایش ویژگی منحصر بفرد در انکرها در مقایسه با سایر سیستم های سازه ای این است که هر انکر به عنوان بخشی از یک سیستم کامل است که قبل از بهره برداری باید مورد آزمایش قرار گیرد. قبول یا رد انکر ها بر اساس نتایج آز مایش ها شامل -------- صفحهٔ بعد -------- 742 71 / 41 / 7044 ضوابط طراحی سازه ایستگاه های قطار شهری و حومه آزمایش کارایی3، تائید2 و خزش7 مشخص می گردد. عالوه بر این آزمایش خزش کوتاه مدت نیز به عنوان بخشی از آزمایش های کارایی و تائید انجام می شود. آزمایش تائید به عنوان یک آزمایش اصلی در اغلب پروژه ها بر روی اکثر انکرها انجام می شود. تعداد آزمایش های .تائید و خزش در هر پروژه به موقت یا دائمی بودن انکرها و نوع زمین بستگی دارد هر انکری با استفاده از یکی از روش های گفته شده در باال آزمایش می شود. نتایج این آزمایش با معیارهای مشخصی مقایسه می شود تا بتوان در مورد کیفیت آن ها تصمیم .گیری نمود پنج نوع آز مایش برای ارزیابی عملکرد انکرها و یک آزمایش جهت کنترل بار نهایی انکر وجود دارد که در ادامه هر یک از این آزمایش .ها تشریح شده است الف) آزمایش کارایی مطابق شکل6 - 37 در این آزمایش مهاری تحت بارگذاری و باربرداری افزایشی قرار می .گیرد این آزمایش برای تائید ظرفیت انکر، بررسی رفتار بار- تغییر مکان و بررسی اندازه واقعی ناحیه بدون تزریق نسبت به فرض طراحی (باید زرگ ب تر یا مساوی فرض طراحی باشد) انجام می شود . چنانچه انکر مورد آزمایش معیارهای پذیرش را ارضا کند، در بار طراحی مورد نظر قفل می،شود ولی در صورت عدم ارضای برخی از معیارهای موجود بسته به نتایج آزمایش ممکن است آزمایش ها دیگری الزم شود و یا اینکه در بار طراحی انکر و یا نحوه اجرای آن تجدید نظر شود. این آزمایش عموما روی2 تا7 انکر اولیه و سپس روی حداقل2 درصد بقیه انکرها بر اساس توصیهFHWA-IF-99-015 پیرامون سیستم انکراژ انجام می شود (بسته به نتایج و شرایط ژئوتکنیکی این تعداد تغییر می.)کند شکل6- 37 - نحوه اعمال بار در آزمایش عملکرد 3 Performance Tests 2 Proof Tests 7 Extended Creep Tests -------- صفحهٔ بعد -------- فصل ششم- مالحظات طراحی سازه نگهبان 71 / 41 / 7044 741 ب) آزمایش تائید همانند شکل6 - 33 این آزمایش به صورت یک بارگذاری تدریجی و افزاینده است که در صورت نیاز، در انتهای آزما یش باربرداری نیز انجام می گردد. بزرگی بار اعمال شده توسط گیج فشار اندازه گیری می شود. این آزمایش به منظور ارزیابی کفایت آن دسته از انکرهایی انجام می شود که تحت آزمایش کارایی قرار نگرفته .اند اگر نتایج این آزمایش انحراف زیادی ر ا نسبت به نتایج آزمایش های کارایی انجام شده نشان دهد، آزمایش کارایی مازادی برای انکر مجاور توصیه می.شود شکل6- 33 - نحوه اعمال بار در آزمایش تائید ج) آزمایش خزش طبق جدول6 - 36 آزمون خزش به عنوان بخش ی از آزمایش بار نها یی و یا آزمایش تائید انجام می .گیرد آزمون خزش شامل اندازه یریگ جابه جایی انکر تحت بار ثابت در کی دوره مشخص زمان ی است نی . ا آزمون انجام می شود تا اطم نان ی حاصل شود که بارها ی طراح ی انکر در سراسر دوره بهره .برداری گود در مقدار مد نظر طراحی باقی خواهند بود در آزمایش خزش بار ثابت در بازه زمانی خاص به مهار اعمال شده و جابجایی ها در بازه های زمانی ثبت می شود. سپس منحنی تغییرشکل در مقابل لگاریتم زمان ترسیم می شود و برای مقایسه با شاخص قابل قبول خزش استفاده می شو.د جدول6- 36 - نحوه اعمال بار در آزمایش خزش جابجایی ها در زمان های ز یر اندازه)گیری شدند (دقیقه )دوره بررسی کل (دقیقه حداکثر بار چرخه چرخه بارگذاری 3،2،7،3،5،6،31 31 DL 25 /1 3 3،2،7،3،5،6،31،35،21،25،71 71 DL 51 /1 2 3،2،7،3،5،6،31،35،21،25،71 71 DL 35 /1 7 3،2،7،3،5،6،31،35،21،25،71،35 35 DL 11 /3 3 3،2،7،3،5،6،31،35،21،25،71،35،61 61 DL 21 /3 5 3،2،7،3،5،6،31،35،21،25،71،35،61،711 711 DL 77 /3 6 -------- صفحهٔ بعد -------- 744 71 / 41 / 7044 ضوابط طراحی سازه ایستگاه های قطار شهری و حومه د) آزمایش برکَنش7 هدف از انجام این آزمایش کنترل میزان بار موجود در انکرهای نصب شده پس از گذشت زمان کافی است . در این آزمایش، جک کشش انکر بر روی صفحه انکر مستقر شده و با بارگذاری جک، رشته های انکر کشیده می شوند تا زمان ی که گوه های قفل کننده استرندها از صفحه گوه جدا شوند. الزم به ذکر است که جداشدگی گوه از صفحه در زمانی اتفاق می ا فتد که نرخ بارگذاری جک پس از جهش های اولیه دچار کاهش می شود. میزان نیروی اندازه گیری شده در زمانی که گوه از صفحه جدا می شود می بایست اختالف بیش از5 درصد با نیروی قفل .شدگی نداشته باشد )ه آزمایش بیرون کشیدگی انکر این آزمایش برای دو انکر انجام می شود. البته درصورتی که محدودیت های مورد نظر ارضا نشود باید بر روی تعداد بیشتری انکر صورت پذیرد. این آزمایش به منظور ارزیابی نحوه عملکرد انکرها و بررسی ضریب اطمینان ناحیه تزریق انجام می .شود در این آزمایش انکرها به صورت مرحله ای تحت بارهای مشخصی کشیده می شوند تا به11 درصد مقاومت مشخصه حداقل .برسند یا گسیخته شوند 2 - 2 - 0 - 2 - آزمایش عملکرد الف- انجام آزمایش پس از نصب جک بر روی انکر مطابق مشخصات فنی، بار الزم برای نصب و تنظیم جابجایی ها اعمال می شود و میزان این بار قرائت می شود. میزان این بار باید کمتر از5 درصد بار طراحی باشد. بعد از اعمال بار تنظیم (بار اعمال شده به )منظور جایگیری صحیح لوازم آزمایش ، الزم است تا زمان تثبیت جابجایی بار نگه داشته شده و پس از آن گیج های نصب شده صفر شوند. سپس بارگذاری و قرائت جابه جایی ها به ترت یب زیر انجام می.شود 3) صفر کردن گیج های اندازه گیری تغییرمکان 2) اعمال بار تا25 درصد بار طراحی 7) قرائت تغییر مکان کلی به وجود آمده بر اثر بارگذاری 3) باربرداری تا برگشت به بار تنظیم 5) قرائت تغییرشکل پالستیک پس از باربرداری 6) تکرار مراحل7 تا6 برای بارگذاری و باربرداری تا51 ، 35 ، 311 و321 و377 درصد بار طراحی (شکل6 - 35 ) 3) در مرحله آخر و پس از بارگذاری تا بار نهایی، بار به مدت31 دقیقه ثابت نگهداری می شود و تغییر شکل های به وجود آمده در هر دقیقه قرائت می .شود 1) باربرداری تا برگشت به بار تنظیم 3 Lift-off Test -------- صفحهٔ بعد -------- فصل ششم- مالحظات طراحی سازه نگهبان 71 / 41 / 7044 746 9) قرائت تغییرشکل پالستی ک پس از باربرداری 31 ) بارگذاری مجدد تا رسیدن به پیش تنیدگی مورد نظر و قفل کردن انکر 33 ) نتایج آزمایش می تواند به صورت گراف تغییرات تغییرشکل االستیک و پالستیک در مقابل بار وارده رسم می شود (شکل6 - 36 .) شکل6- 35 - نحوه بارگذاری برای آزمایش کارایی شکل6- 36 - تغییرات تغییرشکل االستیک و پالستیک در مقابل بار وارده برای آزمایش کارایی -------- صفحهٔ بعد -------- 764 71 / 41 / 7044 ضوابط طراحی سازه ایستگاه های قطار شهری و حومه ب- معیارهای پذیرش آزمایش کارایی انکر وقتی قابل پذیرش است که در آزمایش ها فوق معیارهای خزش و تغییرشکل های االستیک ارضا شوند . در غیر اینصورت باید در یک بار کمتر (که عموما در حدود51 درصد بار طراحی انتخاب می شود) قفل شود. در این حالت راهکارهایی مثل افزایش تعداد انکرها می .تواند به کار گرفته شود  معیار پذیرش بر حسب خزش تغییر شکل به وجود آمده بین دقایق3 تا31 در مرحله آخر بارگذاری باید از3 میلی متر کمتر باشد. در غیر این صورت بارگذاری تا61 دقیقه باید ادامه پیدا کند و آنگاه تغییر شکل به وجود آمده بین6 تا61 دقیقه باید از2 میلی متر کمتر .باشد  معیار پذیرش برحسب تغییر شکل االستیک بر اساس ا ین معیار، مقدار طول آزاد ظاهری3 بر اساس نتیجه آزمایش باید از یک مقدار حداقل بیشتر باشد. مقدار طول آزاد ظاهری به صورت زیر تعریف می:شود (6- 61 ) t s e a A E L 109P   a L : طول آزاد ظاهری ( m ) t A: مساحت تاندون ( 2 m ) s E :مدول االستیسیته تاندون ( kPa ) e: تغییر شکل االستیک بر اثر بار آزمایش ( m ) P : اختالف نیروی بین بار آزمایش و بار تنظیم ( kN ) مقدار حداقل طول آزاد ظاهری برابر با طول جک مورد استفاده به اضافه11 درصد طول غیردرگیر طراحی است . اگر معیار فوق جواب ندهد، دو بار از بار تنظیم تا بار آزمایش بارگذاری و باربرداری شده و آنگاه معیار فوق مجددا چک می ش.ود 2 - 1 - مالحظات طراحی شاتکریت در فضاهای تونلی ش اتکر یت )(بتن پاشیده می را توان به عنوان بتن ای ی مالت که از طر قی لنگ یش ی ها الست یکی و با استفاده از هوا ی فشرده و با سرعت ز اد ی به سطح مورد نظر پاش ده ی یم شود، تعر یف .کرد بسته به مواد اول هی و نحوه اجرا، شاتکر تی به دو روش خشک و تر اجرا م ی گردد. در روش خشک مصالح به صورت خش ک با یکدیگر مخلوط شده و در هنگام پاشیدن روی سطح کار توسط نازل آب اضافه می شود. در روش تر ، ابتدا سنگدانه ،ها مان یس و آب را باهم مخلوط م ی کنند تا مالت ای بتن با اسالمپ پا ن یی بدست آ ید . سپس بتن با اسال مپ پایین ب ه داخل 3 Apparent Free Length -------- صفحهٔ بعد -------- فصل ششم- مالحظات طراحی سازه نگهبان 71 / 41 / 7044 767 پمپ شاتکریت ریخته می شود و پس از عبور لوله انتقال به سرنازل رسیده و از آنجا به سطح کار پاشیده می.شود 2 - 1 - 7 - تحلیل و طراحی شاتکریت مهم ترین مسئله در طراحی سیستم نگهداری و خصوصا پوشش شاتکریتی، تعیین بار زمین، زمان نصب سیستم نگهداری و نحوه اندرکنش بین سازه- زمین است .هنر تونل ساز ی نیا است که تا حد ممکن است از مقاومت خود زم نی ی برا نگهدار ی تونل استفاده نمود تا م زان ی بار تحمل شده.توسط سازه به حداقل برسد بنابرا ین طراحان موظف اند تجز هی و تحل ی ها لی ی کاف را انجام دهند تا درک جامعی از اندرکنش زم ین- سازه را بدست .آورند طراحان در ا نی فرایند از روش ی ها مختلف طراح ی استفاده می کنند. روش ها ی طراحی شامل روش ،های تجربی تحلیلی و عددی است. روش های تجربی بر اساس تجربه های متعدد حاصل از پروژه های مختلف و تعیین پارامترهای مؤثر پایه گذاری شده .اند به منظور استفاده از این روش ها می توان به آیین نامه های معتبر مراجعه کرد. استفاده از این روش به ها عنوان تخمین اولی ه .مجاز است روش های عددی عموما به صورت مدل سازی در محیط های پیوسته با نرم افزارهای مدل سازی است . به منظور به دست آوردن مقدار جابه جایی ها و تنش های موجود در اطراف یک فضای زیرزمینی، الزم است تا ،تغییرات هندسی در جبهه کار مراحل حفاری و روند نصب سیستم.های نگهداری در یک مدل عددی در نظر گرفته شود همچنین با استفاده از روش های عددی و برداشت های ابزار دقیق نیز می توان منحنی پاسخ زمین و سیستم نگهداری را برای فضایی با هر شکل سطح مقطع ، به دست آورد. اگر از مدل سازی دوبعدی برای شبیه سازی ساخت تونل استفاده شود، بایستی پیش از نصب سیستم نگهداری، ضریب ترخیص تن ش متناظر با گام پیشروی در مدل سازی اعمال شود. بعد از اعمال ترخیص تنش، بایستی سیستم نگهداری پیشنهادی را در مدل سازی .اعمال نمود در صورت نیاز به تدقیق نشست های سطحی زمین و مالحظات پایداری در طراحی شاتکریت تونل ها، می توان از مقاومت وابسته به زمان شاتکریت استفاده گردد. شاتکریت در لحظات اولیه نصب، از سن و مقاومت پایین تری نسبت به م قاومت نهایی طراحی خود برخوردار است، لذا در مدل های دو بعدی بایستی بعد از اعمال ترخیص تنش، از مقاومت اولیه شاتکریت در مدل سازی استفاده نمود. اساسا با توجه به تقریبی بودن ضریب ترخیص تنش پیشنهاد می گردد مقاومت وابسته به زمان شاتکریت در مدل سازی سه بعدی اعمال گردد. در مدل سازی سه بعدی هنگامی که جبهه کار پیشروی می کند، مقاومت شاتکریت نصب شده نیز افزایش می یابد و با دور شدن جبهه کار، شاتکریت به طور کامل تحت بار زمین قرار می گیرد. لذا مدول االستیسیته استفاده شده برای مدل سازی عددی سه بعدی شاتکریت، می تواند متناسب با میزان پیشروی جبهه کار .باشد -------- صفحهٔ بعد -------- 762 71 / 41 / 7044 ضوابط طراحی سازه ایستگاه های قطار شهری و حومه روش های تحلیلی اگرچه دارای محدودیت هایی (از قبیل فرض کرنش صفحه،ای شرایط بارگذاری خاص ، دایر ها ی ...بودن تونل و ) هستند، با این وجود دارای مشخصه های جالبی از قبیل ساده بودن و توانایی ارائه مکانیزم اندرکنش زمین- سیستم نگهداری هستند. همچنین ی کی از مزیت های این روش این است که یک دید ی کل را برای طراحی بدست می.دهند روش ها و روابط تحلیلی متعددی جهت حل مسئله تعادل ب نی زمین حفاری شده و سیستم نگهداری وجود دارند که از میان آن ها ، روش همگرایی- محدود یت3 (CCM) یک ابزار تئور ی مناسب و ساده شده برا ی حل مسائل سه بعدی اندرکنش م یان زمین و س یستم نگهدار ی است . 2 - 1 - 7 - 7 - روش همگرای-محدودیت مبنا ی این روش بر اساس ر یی تغ شکل مح یط پس از حفر تونل است . بر اساس روابط موجود در دو بخش االست یک و پالست ی،ک می توان پاسخ زم نی نسبت به حفر تونل را به کمک ا نی روش سنج ید . در روش همگرایی- محدود یت از س ه نمودار اساس ی شامل منحن ی پاسخ زم ین2 ) GRC ( ،پروف یل تغ ییر شکل طول ی تونل7 ) LDP ( و منحن ی خصوص یت س یستم نگهدار ی3 ) SCC ( استفاده می.شود دو منحنی ابتدایی در روش های عددی نیز کاربرد داشته و بر اساس روش های عددی نیز قابل محاسبه.هستند  ( منحنی پاسخ زمینGRC ) منحن ی پاسخ نی زم در واقع کی مفهوم برا ی نشان دادن ارتباط ب نی نی زم ی و س ستم نگهدار ی است. فرض شود ک ه فشار نگهدار ی )i (p ، معادل با فشار برجا ) 0 (p بالفاصله پس از حفر تونل به د ی واره ها وارد شود. در ا نی مورد وضع یت تنش در اطراف تونل همانند حالت قبل از حفر تونل است، لذا چیه ر یی تغ ی شکل رخ نم دهد ی . حال با کم کردن مقدار ا نی فش ار به صورت پلکان ی، جابه جایی متناسب با هر فشار جد دی در هر مرحله رخ می دهد. اگر میزان فشار شعاعی وارد بر دیواره تونل که توسط سیستم نگهداری تأمین می شود، بیشتر از فشار بحرانی باشد ) cr (p ، رفتار محیط در برگ یرنده تونل، االست یک .است ی زمان که cr < p ip باشد، محیط وارد بخش پالستیک خود خواهد شد و زمین اطراف تونل تا شعاع مشخص ی که شعاع پالست یک ) p (r نام یده می شود، دچار شکست می شود . بیشترین جابه جایی و شعاع ناحیه پالستیک، زمانی رخ می د هد .که میزان فشار شعاعی وارد بر دیواره تونل، برابر با صفر باشد 3 Convergence-Confinement Method 2 Ground Reaction Curve 7 Longitudinal Deformation Profile 3 Support Characteristic Curve -------- صفحهٔ بعد -------- فصل ششم- مالحظات طراحی سازه نگهبان 71 / 41 / 7044 763 شکل6- 33 - منحن ی پاسخ ین زم ( GRC و ارتباط آن با فشار سیستم نگهداریPi .) شکل6- 31 - ناحیه پالست یک اطراف تونل دایروی و تحت تأثیر تنش برجای ه یدرواستاتیک.  پروف لی ر یی تغ شکل طول ی تونل (LDP) نقطه شروع در روش اندرکنش سازه-زمین، تشریح تغییر شکل های رخ داده در نزدیکی جبهه کار تونل هنگام پیشروی ، برای یک تونل بدون نگهداری است .اگر نقطه ای ی رو سقف تونل در حال حفار ی در نظر گرفته شود، کامال واضح است که جابجا یی ی ها شعاع ی آن هنگامی که جبهه کار به آن نزد یک می شود ، افزایش می یابد. این جابه جایی از فاصله ای حدود نص ف قطر تونل جلوتر از جبهه کار شروع می شود. با پیشروی جبهه کار و نزدیک شدن آن به نقطه اندازه ،گیری جابه جایی ب ه تدریج افزایش می یابد و هنگامی که جبهه کار تونل منطبق بر نقطه اندازه ،گیری باشد جابه جایی شعاعی حدود یک س وم .حداکثر مقدار آن است جابه ی جای حداکثر زمانی رخ می دهد که جبهه کار حدود یک و نیم برابر قطر از نقطه اندازه گیری گذشته باشد. -------- صفحهٔ بعد -------- 760 71 / 41 / 7044 ضوابط طراحی سازه ایستگاه های قطار شهری و حومه شکل6- 39 - الگوی جابه جایی شعاعی برای یک تونل در حال پیشروی جابه جایی شعاع ی از جلو ی جبهه کار شروع شده و تا زمان ی که فاصله از جبهه کار ز اد ی نشود، بیشینه آن رخ نمی د.هد در واقعیت در نزدیکی جبهه کار و درست بر روی مرز تونل، فشار شعاعی در حالت بدون نگهداری، برابر با صفر بوده، اما مقدار جابه جایی .هنوز به بیشینه خود نرسیده است در واقع برای تونل بدون نگهداری، جبهه کار تونل به عنوان یک نگهدارنده ظاهری عمل نموده و فشار نگهدارنده ظاهری، زمان پایداری کافی را تا زمان نصب سیستم نگهدارنده واقعی در تونل ایجاد می نماید .وقتی جبهه ،کار به حد کافی دور شده و این اثر حذف شود جابه جایی .بیشینه رخ خواهد داد شکل6- 51 - مقطع طولی از توزیع فشار شعاعی و جابجایی ها در داخل تونل در جدول6 - 33 روابط تحلیلی پیشنهادی برای تعیین منحنیLDP ارائه شده است. الزم به توضیح است عمده روابط ارائه شده در محیط های سنگی اعتبار داشته و توصیه می گردد برای محیط های خا کی از مدل سازی های عددی با قضاوت .مهندسی استفاده گردد -------- صفحهٔ بعد -------- فصل ششم- مالحظات طراحی سازه نگهبان 71 / 41 / 7044 760 جدول6- 33 - روابط تحلیلی برای بدست آوردن منحنی LDP مدل رفتاری رابطه تحلیلی مرجع االستو پالستیک 2 r max u 0.84 0.28 0.72 1 x u 0.84 R                            Panet and Guenot (1982) االستیک 0.7 r max u x 0.29 0.71 1 1.5 u R                        Corbeta et al. (1991) االستیک 2 r max u 0.75 0.25 0.75 1 x u 0.25 R                            Panet (1993,1995) االستو پالستیک 1.7 r max x u R 1 exp u 1.1                             Chern et al. (1998) االستیک   x Ba 0 r R a max max x R 0 u u A 1 e , u u               2 0 r b b max max u u 0 x A 1 B , R x u u R           0 max 0 u 1 x 0.2 2 0 . 9 R , u    a a b b A 0.22 0.19 B 0.73 0.81 A 0.22 0.81 B 0.39 0.65         Unlu and Gercek (2003) االستو پالستیک T x R 0 r max max T x R 0 u u e , u u   P T T 2R 2x / R R 0 r max max T u u 0 1 x u 1 e , u R                      P T R 0.15 R 0 max T u 0 x , R 1e u 3          Vlachopoulos and Diederichs (2009) 2 - 4 - مالحظات طراحی فورپول در فضاهای تونلی فورپلینگ از جمله روش ها و اقدامات مؤثر جهت کنترل نشست ناش ی از حفار ی تونل و کمک به پایدارسازی زمین است. در م ان ی روش ی ها متعدد پا ی دارساز ی تونل، روش فورپول نگ ی به منظور افزا شی ی دار ی پا تونل ، کنترل نشست و ت غییر -------- صفحهٔ بعد -------- 762 71 / 41 / 7044 ضوابط طراحی سازه ایستگاه های قطار شهری و حومه شکل ها و جلوگ یری از آس ی ها بی وارده به سازه ی ها مجاور در سطح نی زم کاربرد و موفق تی چشمگ یری داشته است . از فورپولینگ ی برا تأمین اهداف ز ری استفاده می:شود  شی افزا زمان خود ا ی یی ستا نی زم به وسیله جلوگ یری از سست شدگ ی ی آن خاک و ناپا ی دار ی ناگهان ی آن در بهه ج .کار و اطراف تونل  کنترل و محدود کردن ی گس ی ها ی ختگ پیرامون تونل  کاهش ن ی روها ی وارده در جبهه کار تونل و افزا شی زان یم ی دار ی پا آن  کاهش جابجا یی ی ها نی زم و نشست ی ها سطح ی ،در این روش قبل از آغاز عمل ات ی حفار ی تونل، تعداد ی لوله (با قطر کمتر از211 میلی متر) با یاهی زاو مشخص نسبت به راستا ی ی طول تونل در باال ی تاج آن نصب م ی گردند (شکل6 - 53 ). پس از نصب لوله ها، ات ی عمل قی تزر آغاز شده که در اثر تزر قی دوغاب س مان ی درون لوله ها و نفوذ آن از طریق منافذ ایجاد شده بر روی لوله به داخل خاک مجاور تونل، ناح یه یا تی تقو افته ی با مشخصات ژئوتکن یکی باال متشکل از دوغاب و خاک به ن ام لکر ی سو تی3 تشک یل می شود. پس از گ رش ی دوغاب، عمل ات ی حفار ی تونل آغاز شده و با نصب س ی ستم نگهدارنده اول هی تونل پس از هر گام حفار ی، حفار ی تا محل ش روع همپوشان ی لوله ها ادامه ی افته و با نصب گام بعد ی لوله ها مجددا حفار ی ادامه م یی ابد؛ نی بد بی ترت ات ی عمل حفار ی ی ر ا د ن حالت به دل لی وجود چتر مسلح باال ی تاج تونل با افزا شی ی دار ی پا خاک اطراف آن و کاهش م زان ی نشست ی ها ی ناش ا ز حفار ی تونل همراه خواهد شد که اجازه حفار ی من یا را ی حت در شرا طی نامساعد زم نی یم.دهد نیا روش با نام ی ها ی گر ید از قب لی لوله ران ی ی چتر2 زین شناخته م ی شود . شکل6- 53 - حفاری مرحله ای به همراه اجرای فورپولینگ. 3 - Soilcrete 2 Pipe Umbrella ) Pipe Roof( -------- صفحهٔ بعد -------- فصل ششم- مالحظات طراحی سازه نگهبان 71 / 41 / 7044 761 مکانیزم نگهداری با تکنیک فورپولینگ به دلیل به وجود آوردن زون مسلح قوسی در دو راستا ی ی طول و عرض ی، توانایی پایدار سازی و کاهش جابجایی ها را دارد . در جهت طولی بار قسمتی که به تازگی حفاری شده توسط یک تیر که یک سر آن در زمین و سر دیگر بر روی سیستم نگهداری قرار گرفته، وارد می ،شود و در جهت عرضی، ناحیه مسلح قوسی شکل بار زمین را تحمل می.نماید اندازه یریگ ها و تجرب ات ی مختلف نیز ب ی انگر آن بوده اند که این روش، جابجایی را د ر تا ج و همچنین بارهای پو شش را کاهش داده و در نتیجه پایداری جبهه کار افزایش یافته و از صدمه به سازه های مجاور جلوگیری می.کند شکل6- 52 - :ایجاد و تقویت قوس شدگی با استفاده از سیستم پیش نگهداری فورپولینگa ) قوس شدگی موضعی مابین لوله ،های فورپولینگ b) قوس شدگی طولی و شعاعی به ترتیب در پیش روی جبهه کار حفاری و در مقطع عرضی. 2 - 4 - 7 - پارامترهای طراحی فورپولینگ در شکل6 - 57 .پارامترهای طراحی فورپولینگ نشان داده شده است -------- صفحهٔ بعد -------- 764 71 / 41 / 7044 ضوابط طراحی سازه ایستگاه های قطار شهری و حومه شکل6- 57 - ( جزئیات مربوط به سیستم فورپولینگ: الف) طرح کلی سیستم نگهداری و پیش نگهداری فورپولینگfp L ،طول فورپولینگfpo L طول همپوشانی فورپولینگ)، ب) بزرگنمایی تصویر (دcfp S فاصله مرکز تا مرکز لوله های ،فورپولینگ fp t ،ضخامت لوله فورپولینگfp D قطر خارجی لوله های فور پولینگ)، ج )مقطع طولی تونل ( fp α زاویه نصب لوله های ،فورپولینگ US L طول دهانه بدون نگهداری)، د) مقطع عرضی ( تونلt D قطر تونل وfpa α )زاویه پوشش سیستم فورپولینگ. این پارامترها به شرح ذیل است:  ( طول فورپولینگfp L :) طول فورپول نگ ی ی ست ی با به گونه یا باشد تا پا ی دار ی جبهه کار را تأمین نموده و زرگ ب تر از ،ارتفاع حفاری قاعده زون ر ی زش ی بالقوه در محدوده جبهه کار هی ناح و پالست کی ی جلو جبهه کا ر باشد. این طول را نمی توان فقط با استفاده از روش های عددی بدست آورد، زیرا عوامل متعدد ژئومکانیکی دیگری به همراه مالحظات اقتصادی، دقت حفاری و تجهیزات بر انتخاب طول لوله فورپولینگ مؤثر است. شکل6- 53 - .نمایی از زون بالقوه ریزشی و ناحیه پالستیک در جلوی جبهه کار و ارتباط آن با طول فورپولینگ -------- صفحهٔ بعد -------- فصل ششم- مالحظات طراحی سازه نگهبان 71 / 41 / 7044 766  ( طول همپوشانی فورپولینگfpo L :) ایجاد همپوشانی جهت انتقال مؤثرتر تنش ها و تضمین پایداری سیستم .فورپولینگ و زمین ضروری است به طور معمول همپوشان ی فورپول نگ ی از صفر تا نصف طول فورپول نگ ی ری متغ است. نتایج تحلیل های عددی به همراه بررسی سازه ای از ظرفیت باربری لوله های فورپول تحت بار زمین، این طول را تعیین می کند.  فاصله داری لوله( های فورپولینگcfp S :)تعیین فاصله بهینه مابین لوله های فورپولینگ از منظر ایجاد قوس .شدگی موضعی دارای اهمیت است به طور معمول فاصله داری مرکز به مرکز برا ی فورپول نگ ی نیب 711 ی ال 611 میلی متر است. م زان ی نیا فاصله بسته به م زان ی از ین به ا جاد ی اثر قوس شدگ ی موضع ی نیب لوله ها تع نیی یم.شود این فاصله با توجه به مالحظات اجرایی و نتایج تحلیل.ها مشخص خواهد شد  ( قطر و ضخامت لوله فورپولینگfp D وfp t :) قطر خارج ی لوله های فورپول نگ ی از61 تا211 میلی متر ری متغ است ،درحالی که ضخامت لوله ها از3 ی ال 25 میلی متر است و با استفاده از مدل سازی عددی و تحلیل های سازه ،ای می توان ابعاد بهینه لوله .های فورپولینگ را تعیین نمود  ( زاویه نصب فورپولینگfp α و طول دهانه بدون نگهداریUS L :) تا آنجا که از نظر اجرایی امکان پذیر ،است لوله های فورپولینگ با ح .داقل زاویه نصب خواهند شد هی زاو نصب فورپول نگ ی به طور معمول ب ین 7 تا1 درجه نسب به محور تونل است .در صورت نصب لوله های فورپولینگ با زاویه زیاد و نیز در صورت وقوع ریزش زمین زیر لوله فورپولینگ، پروفیل حفاری به صورت دندان اره ای درآمده که این امر موجب افزایش مقطع حفاری و نیز افزایش حجم سیستم نگهداری اولیه و هزینه های مربوط به آن خواهد شد. پارامترUS L نیز بر اساس فاصله ی دار قاب های فوالدی در سیستم نگهداری و پایداری جبهه کار حفاری تعیین می.شود  ( زاویه پوشش سیستم فورپولینگfpa α :) در صورتی که هدف از اجرای فورپولینگ منحصرا جلوگیری از ریزش های ثقلی و ایجاد محیط امن در جبهه کار حفاری باشد، سیستم فورپولینگ در محدوده تاج تونل ( α ≈120°) اجرا خواهد شد. در شرایطی که هدف کنترل نشست های سطحی باشد، سیستم فورپولینگ با زاویه پوشش311 درجه در باالی جبهه .کار حفاری اجرا خواهد شد به طور معمول زاویه321 درجه به عنوان زاویه بهینه برای سنگ هوازده و زاویه311 درجه را برای خاک پیشنهاد می شود. هرچند ممکن است تحلیل های عددی کفایت زاویه321 درجه در خاک را نشان دهد. بررسی های به عمل آمده حاکی از آن است که با افزایش زاویه پوشش سیستم فورپولینگ، تمرکز تنش در دیواره های تونل به زیر تونل انتقال داده شده که این امر کاهش همگرایی و جابجایی ها را به دنبال خواهد داشت. تعیین زاویه بهینه برای پوشش فورپولینگ، بستگی به نتایج تحلیل.های عددی دارد -------- صفحهٔ بعد -------- 244 71 / 41 / 7044 ضوابط طراحی سازه ایستگاه های قطار شهری و حومه 2 - 4 - 2 - طراحی فورپولینگ 2 - 4 - 2 - 7 - روش تحلیلی فورپول نگ ی بر رو ی دو تک گاه هی ،یکی در داخل زم نی و جلو ی جبهه کار و د ی گر ی بر رو ی س یستم نگهداری و در پشت جبهه کار ، قرار می .گیرد لوله( های فورپول بایستی بار زمینq) را در بخش بدون نگهداری، تحمل کنند .از دیدگاه طراحی سازه ای بر و مبنا ی طی شرا گاه هی تک،ی ی برا طراح ی لوله ها بحرانی ترین حاالت زیر را:باید در نظر گرفت 3) طراح ی در حالت لحاظ شدن تک گاه هی های دو سر ساده 2) طراح ی در حالت لحاظ شدن تک هی گاه.گیردار شکل6- 55 - طراحی سازه.ای سیستم فورپولینگ 2 - 4 - 2 - 2 - روش عددی  مدل سازی عددی دوبعدی ( 2D ) : در مدل سازی عددی دوبعدی ،دو استراتژی وجود دارد. در استراتژی اول زون فورپولینگ به صورت همگن و با خواص معادل مدل سازی می شود . در استراتژی دوم، لوله های فورپولینگ به طور صریح در مدل در نظر گرفته می شود . در مدل های نوع اول، اثر قوس شدگی شعاعی تنش در اطراف و خارج از محدوده معادل سازی شده فورپولینگ نشان داده می شود، در حالی که نمی توان اثر قوس شدگی موضعی مابین لوله های فورپولینگ را نشان داد. در حالیکه در مدل های دوبعدی نوع دوم می توان اثر قوس شدگی موضعی ما بین لوله .های فورپولینگ را مشاهده کرد به طورکل ی در مدل های عددی دوبعدی نمی توان اثر قوس شدگی طولی .را در نظر گرفت -------- صفحهٔ بعد -------- فصل ششم- مالحظات طراحی سازه نگهبان 71 / 41 / 7044 247 شکل6- 56 - ناحیه تأثیر هر میله به منظور محاسبه خواص معادل زون فورپولینگ شکل6- 53 - مدل سازی فورپولینگ در مدل سازی دوبعدی A ) زون معادل فورپولینگB وC )مدل سازی مستقیم لوله.های فورپولینگ پیشنهاد می شود مطابق شکل6 - 56 از یک میانگین گیری وزنی برای خصوصیات ن احیه معادل (مانند مدول االستیسی ت ،ه )...وزن و استفاده شده و اثر قوس شدگی بین فورپول .ها را با روابط و مالحظات دیگری در نظر گرفت  مدل سازی عددی سه بعدی ( 3D ): برخالف محدودیت های مدل سازی عددی دوبعدی ، در مدل سازی های عددی سه بعدی می توان اثر قوس شدگی طولی، اثر جبهه کار حفاری و شبیه سازی کامل المان های سازه ای سیستم .فورپولینگ را در نظر گرفت به منظور سهولت در مدل سازی و تحلیل در مدل سه بعدی نیز به جای مدل سازی تک تک فورپول ،ها مدل سازی زون فورپولینگ به صورت همگن و با خواص معادل .مجاز است -------- صفحهٔ بعد -------- 242 71 / 41 / 7044 ضوابط طراحی سازه ایستگاه های قطار شهری و حومه شکل6- 51 - مدل سازی سه بعدی فورپولینگ با استفاده از المان های سازه ای 2 - 6 - مالحظات طراحی ریب استفاده از سیستم شمع و ریب به عنوان سازه نگهبان، در ساخت سازه .های زیرزمینی (ایستگاه و تونل) مجاز است طراحی شمع می بایست با توجه به مالحظات بخش6 - 7 انجام گردد. مالحظات زیر نیز در طراحی ریب می بایست رعایت :گردد  ابعاد ریب می .بایست با توجه به ابعاد انسانی و حفاری انتخاب گردد  .استفاده از پاشنه ریب ضروری است  به تشخیص طراح می توان از اتصال پاشنه های ریب در طول ایستگاه خودداری کرد. هر چند در خاک های سست و ریزشی پیشنهاد می شود کلیه پاشنه .های ریب به یکدیگر متصل گردند  در طراحی ریب، الزم به رعایت حداقل آرماتور اعضای بتنی (اعم از تیر و یا ستون) نی ست و تعبیه میلگرد بر مبنای نیرو های بدست آمده از مدل سازی عددی و یا تجربی کفایت می کند. اما میلگردگذاری باید به ترتیبی باشد که در تمام طول ریب میلگر.د باال و پایین تعبیه شده باشد  بررسی پایداری حفاری خود ریب می بایست توسط طراح انجام گردد و در صورت نیاز برای حفر ریب پایدارسازی .موقت انجام شود  تعبیه آرماتور گونه طبق ضوابط آیین )نامه بتن ایران (آبا .در ریب الزامی است  اطمینان از بتن ریزی صحیح ریب ها الز امی است. در صورت عدم بتن( ریزی صحیح معموال بعد از خاک برداری مشخص می .شود) ترمیم بتن ریب الزامی است -------- صفحهٔ بعد -------- فصل ششم- مالحظات طراحی سازه نگهبان 71 / 41 / 7044 243  طراحی برشی ریب الزامی است. پیشنهاد می شود حداقل آرماتور برشی با قطر32 میلی متر و در فواصل311 میلی متر .در کل طول ریب استفاده گردد  طراحی شاتکریت بین ریب ها، می تواند با توجه به مالحظات بخش6 - 7 - 3 انجام گردد. همچنین بار طراحی می تواند از مدل سازی عددی تعیین گردد. به جای استفاده از روابط بخش6 - 7 - 3 طراح مجاز است با مدل سازی عددی حداقل دو ریب در جه( ت عرضی ایستگاه با المان مناسب مانند کالستر) و شاتکریت بین دو ر یب با ال مان صفحه ای .نیروهای طراحی را تعیین و میلگرد مناسب در شاتکریت تعبیه نماید -------- صفحهٔ بعد -------- فصل ۷ ملاحغلات طراحی سازه اصلی -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- 242 71 / 41 / 7044 ضوابط طراحی سازه ایستگاه های قطار شهری و حومه 1 - 7 - مقدمه در این فصل مالحظات عمومی مربوط به سازه اصلی ایستگاه های قطار شهری ارائه می .گردد جهت طراحی و کنترل پایداری سازه دیوارهای حائل به نشریه711 .مراجعه شود بارگذاری سازه می بایست بر اساس مبانی فصل سوم و چهارم .انجام گردد به منظور کنترل اثر زلزله در راستای طولی ایستگاه و یا تونل استفاده از درز سازه ای در فاصله های متناسب پیش نهاد می گردد. اگرچه با نظر طراح می توان تحلیل های دقیق لرزه ای در راستای طولی نیز انجام داد. تحلیل لرزه ای در راستای طولی نیز می تواند به وسیله روش های پیچیده چون تحلیل دینامیکی تاریخچه زمانی غیرخطی، یا هر روش ساده شده ب ر اساس مراجع معتبر انجام گردد. همچنین نوع مدل سازی نیز می تواند شامل مدل سازی پیچیده7 بعدی و با در نظر گرفتن کلیه ویژگی های سازه و خاک و یا مدل سازی بر اساس تونل بر بستر ارتجاعی و یا هر روش ساده شده بر اساس مراجع معتبر باشد. جزئیات آب بندی درزها می بایست بر اساس .نشریه مرتبط سازمان برنامه و بودجه کشور در نظر گرفته شود سازه های زیر زمینی ایستگاه مترو عمدتا به صورت بتنی طرح و اجرا می ،شوند. لذا مبنای اصلی طراحی سازه اصلی آخرین ویرایش آیین نامه بتن ایران (آبا) است. در هر حال استفاده از آیین نامهACI (آخرین ویرایش ) نیز مجاز است. برای بخش فوالدی نیز آخرین ویرایش مبحث دهم مقررات ملی ساختمان به عنوان مرجع اصلی طراحی است. در این بخش نیز استفاده از آیین نامهAISC (از ویرایش2131 .به بعد) مجاز است هدف از ارائه این بخش تعیین حداقل ضوابط برای ایستگا ه های مترو است و باید در هماهنگی با سایر آیین نامه های موجود و به خصوص آیین نامه بتن ایران (آبا) .در نظر گرفته شود -------- صفحهٔ بعد -------- فصل هفتم- مالحظات طراحی سازه اصلی 71 / 41 / 7044 241 پارامترها عالئمی که در این قسمت مورد استفاده قرار می گیرند به تبع آیین نامه بتن ایران :به شرح زیر هستند عالمت اختصاری تعریف واحد cv A مساحت کل مقطع بتن احاطه شده در ضخامت جان و طول مقطع در راستای نیروی برشی در دیوارها، و مساحت کل مقطع بتن در دیافراگم ها که نباید از حاصل ضرب .ضخامت دیافراگم در عرض آن فراتر رود 2 mm g A سطح مقطع ناخالص یک عضو بتنی. در یک مقطع مجوف فضای خالی منظور نمی.شود 2 mm ,min s A حداقل مساحت آرماتور کششی در خمش 2 mm st A مساحت کل آرماتور طولی 2 mm v A مساحت آرماتور برشی در فاصلهs 2 mm ,min vA حداقل مساحت آرماتور برشی در فاصله آرماتورگذاری عرضیs 2 mm fb عرض مؤثر بال مقطعT شکل mm o b محیط مقطع بحرانی برای برش دو طرفه در دال ها و شالوده ها mm slab b عرض مؤثر دال مقاوم در برابر لنگر خمشی mm w b عرض جان تیر یا قطر در مقطع دایره ای mm 1 b بُعد مقطع بحرانی در راستای دهانه ای که در آن لنگرها تعیین می شوند mm 2 b بُعد مقطع بحرانی در راستای عمود بر mm d فاصله دورترین تار فشاری بتن از مرکز ثقل آرماتور کششی طولی mm b d قطر اسمی میلگرد یا مفتول mm ' cf مقاومت فشاری مشخصه بتن MPa r f مدول گسیختگی بتن MPa yf مقاومت مشخصه تسلیم آرماتور MPa yt f مقاومت مشخصه تسلیم آرماتورهای عرضی MPa h ضخامت، ارتفاع یا عمق کلی یک عضو mm w h ارتفاع کل دیوار از پای آن تا باال، یا ارتفاع آزاد قطعه دیواری یا دیوار پایه مورد نظر mm gI ممان اینرسی مقطع کل بتن حول محور ثقل بدون در نظر گرفتن آرماتورها 4 mm f sc M  0b 0b 1b -------- صفحهٔ بعد -------- 244 71 / 41 / 7044 ضوابط طراحی سازه ایستگاه های قطار شهری و حومه k ضریب طول مؤثر در اعضای فشاری - l طول دهانه تیر یا دال یک طرفه. طول آزاد طره mm al طول مهار اضافی میلگرد فراتر از محور تکیه گاه یا نقطه عطف mm cl طولی عض و فشاری از مرکز به مرکز گره های انتهایی mm dl طول گیرایی کششی میلگرد آجدار، مفتول آجدار و مفتول های جوش شده آجدار یا ساده mm n l طول دهانه آزاد، اندازه گیری شده بر تا بر تکیه گاه ها mm ul طول مهار نشده ستون یا دیوار mm wl طول کل دیوار یا طول قطعه دیواری یا دیوار پایه در راستای نیروی برشی mm 1l طول دهانه در راستایی که لنگرها تعیین می شود، اندازه گیری شده از فاصله مرکز تا مرکز تکیه گاه ها mm طول دهانه در راستای عمود بر ، اندازه گیری شده از فاصله مرکز تا مرکز تکیه گاه ها mm n M مقاومت خمشی اسمی مقطع . N mm sc M لنگر ضریب دار دال که ستون در گره اتصال در برابر آن مقاومت می کند . N mm u M لنگر ضریب دار در مقطع یک عضو . N mm u N نیروی محوری ضریب دار عمود بر مقطع که هم زمان با یا بر آن وارد می شود و در اعضای فشاری مثبت و در اعضای کششی منفی در نظر گرفته می.شود N n P مقاومت اسمی فشاری محوری عضو N o P مقاومت اسمی محوری عضو، بدون برون محور ی N S فاصله مرکز به مرکز میلگردهای طولی یا عرضی و مهارها mm w S فاصله آزاد بین جان های مجاور mm n S مقاومت اسمی خمشی، برشی، محوری، پیچشی یا اتکایی مقطع - n T مقاومت اسمی پیچشی مقطع . N mm u T لنگر ضریب دار پیچشی در مقطع . N mm U مقاومت مورد نیاز عضو یا مقطع جهت مقابله با بارهای ضریب دار یا آثار ناشی از آن ها - c v تنش متناظر با مقاومت اسمی برش دو طرفه که با بتن ایجاد شده است MPa n v تنش معادل بتن متناظر با مقاومت اسمی برش دو طرفه دال یا شالوده MPa u V حداکثر تنش ضریب دار برش دو طرفه که حول پیرامون مقطع بحرانی مورد نظر محاسبه می.شود N 2l 1 u V u T -------- صفحهٔ بعد -------- فصل هفتم- مالحظات طراحی سازه اصلی 71 / 41 / 7044 246 c V .مقاومت اسمی برشی که با بتن ایجاد شده است N n V مقاومت اسمی برشی N نیروی برشی ضریب دار در مقطع N c w چگالی یا واحد وزن بتن معمولی یا چگالی معادل بتن سبک 3 / kg m c  ضریب معرف سهم نسبی مقاومت بتن در مقاومت اسمی برشی دیوار - f  نسبت سختی خمشی مقطع تیر به سختی خمشی عرضی از دال محاط به خطوط مرکزی پانل های مجاور در هر طرف تیر، در صورت وجود - fm  مقدار متوسط برای تمام تیرهای اطراف یک پانل - s  ضریب استفاده شده بار تعیین در دال ها و شالوده ها -  نسبت ابعاد بزرگ به کوچک: دهانه های آزاد در دال ،های دو طرفه، اضالع مقطع ستون سطح وارد شدن بار متمرکز یا عکس العمل و یا اضالع یک شالوده - b  نسبت مساحت آرماتور قطع شده به کل مساحت آرماتور کششی در مقطع - ds  نسبت حداکثر برش ضریب دار ناشی از بارهای دائمی در یک طبقه به حداکثر برش ضریب دار در آن طبقه، در یک ترکیب بار - f ضریب استفاده شده جهت تعیین نسبتی از در اتصال دال به ستون که با خمش دال منتقل می.شود - s  ضریب استفاده شده جهت تعیین بخشی از آرماتور که باید در نوار مرکزی شالوده قرار .داده شود - v  ضریب استفاده شده جهت تعیین بخشی از در اتصال دال به ستون که با برون محوری برش منتقل می.شود - t کرنش خالص کششی در آخرین ردیف آرماتورهای کششی طولی در مقاومت اسمی، بدون کرنش.های ناشی از وارفتگی، جمع شدگی و دما - tv  مقدار کرنش خالص کششی در آخرین ردیف آرماتورهای طولی که برای تعریف یک مقطع کنترل شده با فشار استفاده می.شود -  ضریب تصحیح جهت انعکاس مشخصات مکانیکی کاهش یافته بتن سبک نسبت به بتن .معمولی با مقاومت فشاری یکسان -  نسبت به - u V f  c V sc M sc M s A bd -------- صفحهٔ بعد -------- 274 71 / 41 / 7044 ضوابط طراحی سازه ایستگاه های قطار شهری و حومه l  نسبت مساحت آرماتور طولی قائم توزیع شده در دیوارها به مساحت سطح مقطع کل بتن عمود بر آن ها. - t نسبت مساحت آرماتور ،عرضی توزیع شده آرماتور افقی، به مساحت سطح مقطع کل بتن عمود بر آن ها. -  ضریب کاهش مقاومت - 1 - 7 - 7 - مالحظات کلی  برای سازه و جزئیات آن ها از جمله مشخصات مصالح، ضرایب کاهش مقاومت، ارزیابی مقاومت اعضا، طراحی دال ها، طراحی تیر و ستون و دیوارها، طراحی فونداسیون، اتصاالت اعضا، مهار در بتن، قطع و خم آرماتور می توان به آیین نامه بتن ایران (آبا) مراجعه کرد. با این حال ممکن است در بخش های بعدی مواردی به آیین نامه بتن ایران (آبا) .اضافه شده باشد  ک لیه مالح ظات مربوط به بارگذاری و مالحظات لرزه ای در فصل سوم و چ ه ارم این دستورالعمل ارائه شده است که می ی با ست در تحلیل و طراحی در نظر گرفته شود. مالحظات لرز ه ای ایستگاه های روزمینی نیز مطابق فصل چهارم می .بایست در نظر گرفته شود  در خصوص طراحی روسازه هایی که بر روی ایستگاه های مترو زیرزمینی ساخته می شوند نکات زیر حائز اهمیت .است الف- تحلیل این سازه ها مطابق بند7 - 7 - 5 - 9 استاندارد2111 ویرایش چهارم باید صورت گیر.د عموما حالت خاص بند7 - 7 - 5 - 9 - 2 استاندارد2111 .حاکم است ب- در صورت حاکم بودن بند7 - 7 - 5 - 9 - 2 استاندارد2111روسازه به صورت مجزا و با پایه های گیردار در نظر گرفته می شود و مطابق با روال عادی استاندارد2111 تحلیل می شود و در تعیین نیروها تمامی پارامترهای مربوط به بخش رو سازه مورد استفاده قرار می.گیرد سازه ای ستگاه زیرزمینی نیز به صورت مجزا و با در نظر گرفتن پارامتره ای طراحی مربوط به ایستگاه مترو ت حلیل می شود با این تفاوت که عکس العمل روسازه نیز به سازه ای ستگاه مترو زیرزمینی اثر داده می شوند. انتقال ن یروه ای زلزله از روسازه به زیرسازه باید در نسبت/ρ u R روسازه به ز یرسازه ضرب شوند که این ضریب نباید کمتر از یک .در نظر گرفته شودu R ضریب رفتار وρ ضریب نامعینی هر یک از سازه هاست که مطابق استاندارد2111 تعریف شده اند. در انتقال نیرو به سازه زیرزمینی مفاد مربوط به ضریب رفتار سازه زیرزمینی مطابق بخش3 - 7 - 1 د استاندارد2111 .باید رعایت گردد -------- صفحهٔ بعد -------- فصل هفتم- مالحظات طراحی سازه اصلی 71 / 41 / 7044 277 1 - 7 - 2 - اجزا ی سی ستم ی ها سازه ای سی ستم ی ها سازه یا به مجموعه یا از اجزا ی به هم پ ی وسته سازه یا اطالق م ی شود که به طور مشترک برا ی عملکرد ی خاص طراح ی می گردند . ضوابط ا نی فصل الزامات ی را پوشش م دهد ی که باید در طراح ی این سی ستم ها تی رعا .شوند اجزا ی سی ستم ی ها سازه ای شامل کی ای چند مورد از موارد ز یر :هستند الف- کف ها و سقف ها شامل دال ی ها کی طرفه و دو طرفه؛ ب- رها یت ی و ت رچه ها؛ پ- ستون ها؛ ت- دی وارها؛ ث- دی افراگم ها؛ ج- شالوده ها؛ چ- اتصاالت و مهارها (ی برا انتقال بار از کی عضو به د ی گر ی الزم)هستند. مجددا تأکید می گردد طراحی اجزا در سیستم های سازه ای باید بر اساس ضوابط این دستورالعمل صورت گیرد و در موارد ی که دستورالعمل حاضر مسکوت است، می توان به آیین نامه هایی همچون آیین نامه بتن ایران و ACI در خصوص سازه های بتنی و نیز مبحث دهم مقررات ملی ساختمان وAISC در خصوص سازه های .فوالدی مراجعه کرد اجزا سی ستم ی ها سازه یا دی با ی طور تنظ می و طراح ی شوند که بارها ی دار بی ضر را در ترک های بی طراحی ، بدون تجاوز از مقاومت طراح ی مربوطه ،عضو از ق طری کی ای چند مس یر پی وسته تا تک گاه هی ها تی هدا .کنند 1 - 7 - 3 - درز های سازه ای اطالعات و توضیحات درباره انواع درزها در نشریه مرتبط سازمان برنامه و بودجه کشور، با عنوان ساخت سازه های قطار شهری با بتن آب بند و بادوام ارائه شده است. مهندس طراح موظف به رعایت الزامات مربوط به درزها از نشریه مربوطه .است 1 - 7 - 0 - مالحظات تحلیل و مدل سازی ایستگاه های قطار شهری  استفاده از روش های تحلیل ارائه شده در آیین نامه بتن ایران شامل تحلیل خطی االستیک مرتبه اول، تحلیل خطی االستیک مرتبه دوم، تحلیل غیر االستیک و تحلیل به روش اجزا محدود، با در نظر گرفتن محدودیت و شرایط هر یک آن ها .مجاز است -------- صفحهٔ بعد -------- 272 71 / 41 / 7044 ضوابط طراحی سازه ایستگاه های قطار شهری و حومه  با توجه به اینکه در ایستگاه های زیرز مینی دال ها عالوه بر بار ثقلی، در معرض بارهای جانبی خاک و زلزله نیز قرار دارند استفاده از روش های خاص ارائه شده برای تحلیل دال ها تحت بار ثقلی شامل طراحی مستقیم، طراحی .قاب معادل و روش پالستیک مجاز نیستند 1 - 7 - 0 - 7 - مدل سازی  ی برا لی تحل سازه می ها توان آن ها را به مدل ی ها ساده شده یا مرکب از اعضا ی یا له یم، اعضا ی صفحه یا و اعضا ی سه بعدی، مطابق موارد (الف) تا (پ) ز ری لی تبد .کرد الف- اعضای میله ای اعضایی هستند که در آن ها یکی از ابعاد به طور قابل مالحظه از دو بعد دیگر بزرگ تر باشد؛ و دو بعد اخیر اختالف چندانی با هم نداشته باشند. در این اعضا فاصله ی بین دو مقطع با لنگرهای خمشی صفر باید حداقل دو برابر ارتفاع عضو باشد. تیرها، ستون ها، مهار بندها، و قوس ها از جمله اعضای میله ای می.باشند ب- اعضای صفحه ای  اعضایی هستند که در آن ها یکی از ابعاد (ضخامت) به طور قابل مالحظه کوچک تر از دو بعد دیگر باشد. دال ه ،ا دیافراگم ها، تیر تیغه ها، شالوده های غیر ضخیم، و پوسته ها از جمله اعضای صفحه ای می.باشند پ- اعضای سه بعدی اعضایی هستند که در آن ها هیچ یک از ابعاد اختالف قابل مالحظه ای با دو بعد دیگر نداشته باشد. شالوده های ض ،خیم پوسته های ضخیم و اعضای با بتن حجیم از جمله اعضای سه بعدی می.باشند  سخت ی نسب ی اعضا در مدل های یس ستم های سازه ای دی با مبتن ی بر فرض ات ی منطق ی و منسجم تع ن یی ش وند؛ و در آن ها اثرات ترک خوردگ ی در طول عضو، و نیز سخت های ی خمش ی ی چش ی و پ .عضو منظور گردد  در مدل تحل یلی دی با یی تغ رات در مقطع ت رها ی و ستون،ها مانند ماهی چه ها و دستک،ها منظور شود.  تیر عضوی میله ای است که عمدتا تحت خمش و برش بوده و مقدار نیروی محوری در آن ها کمتر ازg A cf 3/1 .باشد  ستون عضوی میله ای است که عموما به صورت قائم بوده و عالوه بر نیروی فشاری می تواند تحت خمش، برش و .پیچش نیز قرار گیرد عموما مدل های دوبعدی پاسخگوی نیازهای طراحی هستند. اما مدل تحلیلی سه بعدی ،اجزا محدود یا تفاضل محدود هنگامی که ا ستفاده از فر ضیات دوبعدی مجاز نی ست، الزامی ا ست. ا ستفاده از مدل های سه بعدی در محل سه راهی های تونل ها، تقاطع رمپ و ایستتگاه ها، پرتال ها، محل بازشتوهای دیوار و یا کف های ایستتگاه ها، دیوار برگشتتی و محل تقاطع سازه با مقاطع متفاوت پیشنهاد می .شود -------- صفحهٔ بعد -------- فصل هفتم- مالحظات طراحی سازه اصلی 71 / 41 / 7044 273 1 - 7 - 0 - 2 - مشخصات مقطع اعضا برای بارهای ضریب دار مشخصات مقطع شامل ممان اینرسی و سطح مقطع اعضا باید بر اساس جدول3 - 3 و یا جدول3 - 2 محاسبه شوند؛ مگر آن که بتوان آن ها را از تحلیل های دقیق تری به دست آورد. در صورت وجود بارهای جانبی دائمی، در جدول3 - 2 ممان اینرسی ستون ها و دیوارها را باید بر ضریب) ds β (1+ .تقسیم نمودds β برابر با نسبت برش دائمی در کل طبقه به حداکثر برش کل طبقه در همان ترکیب بار است . ممان اینرسی ناخالص تیرهایT شکل با منظور کردن عرض مؤثر بال محاسبه می شود؛ و یا دو برابر ممان اینرسی ناخالص مقطع مستطیلی جان منظور می.گردد جدول3- 3 - ممان ا نرس ی ی و سطح مقطع مجاز اعضا در تحل لی االست کی ی برا بارها ی ر دا بی ضر بر اساس نیروی محوری عضو ضریب ترک خوردگی خمشی نیروی محوری المان 75 /1 کمتر ازg A cf 3/1 5/1 بینg A cf 3/1 وg A cf 5/1 3/1 بیشتر ازg A cf 5/1 جدول3- 2 - مقاد ری تر قی دق ممان ا نرس ی ی اعضا در تحل لی االست کی ی برا بارها ی ر دا بی ضر عضو مقادیر ممان اینرسی حداقل I حداکثر ستون ها و دیوارها gI 75 /1 st u u g u 0 A M P 0.8 25 1 0.5 A P h P                 gI 135 /1 تیرها، دال های تخت و دال های قارچی gI 25 /1   w g b 0.10 25 1.2 0.2 I d          gI 5/1 تبصره: در اعضای خمشی ممتد می توان برای I مقدار متوسط آن را در مقاطع با لنگرهای خمشی مثبت و منفی بحرانی در نظر گرفت .هم چنین برای u P وu M باید مقادیر متعلق به ترکیب بار مورد ،نظر و یا ترکیبی که حداقل مقدار را به دست می،دهد منظور .نمود  در استفاده از جداول3 - 3 و3 - 2 :توجه به نکات زیر ضروری است الف) کاهش سختی محوری و برشی در اعضا بتن آرمه موضوعیت ندارد. )ب در محاسبه ضر بی ترک خوردگی ستون و د وار ی بر اساس جدول3 - 3 مقاد یر u P وu M کی از بی ترک بار بارگذار ی مشخص بدست م ند یآی ای و یبی ترک نی از ا دو پارامتر که کوچک ترین مقدار ممان ا نرس ی ی .را به دست دهد )ت ی برا اعضا خمش ی سراسر ی مقدار ممان ا نرس ی ی می را توان برابر متوسط مقاد یر بدست آ مده از رابطه مربوط ممان نرس یا ی به ت یر .و دال در نظر گرفت I -------- صفحهٔ بعد -------- 270 71 / 41 / 7044 ضوابط طراحی سازه ایستگاه های قطار شهری و حومه  در تحلیل برای بارهای زلزله می توان ممان اینرسی کلیه اعضا را برابر gI5/1 در نظر گرفت؛ یا می توان ممان اینرسی اعضا را با استفاده از روش های دقیق تری که سختی مؤثر همه اعضا تحت بار را منظور می نماید، محاسبه .نمود  درصورتی که اعضای صفحه ای مانند دال ها، عالوه بر بار خمشی تحت نیروی فشاری نیز قرار گیرند، ضریب ترک خوردگی آن ها طبق جدول3 - 7 .محاسبه گردد 1 - 7 - 0 - 3 - مشخصات مقطع اعضا برای بارهای بهره برداری  برای محاسبه خیزهای آنی و دراز مدت اعضا تحت اثر بارهای قائم، باید آنالیز ترک خوردگی صورت گیرد و در این صورت هیچ گونه کاهش سختی در اعضا لحاظ نمی شود. محاسبه و کنترل خیز اعضا طبق ضوابط فصل39 آیین))نامه بتن ایران (آبا محاسبه می د گرد. 1 - 7 - 0 - 0 - ضرایب کاهش مقاومت  ضریب،های کاهش مقاومت⏀ ،بر اساس جدول3 - 7 تعیین می.شود جدول3- 7 - ضریب های کاهش مقاومت ⏀ بر اساس وضعیت مورد نظر در طراحی مقطع وضعیت مورد نظر در طراحی مقطع ⏀ 3) لنگر، نیروی محوری، و یا ترکیب لنگر و نیروی محوری )الف مقاطع کشش- کنترل 91 /1 ب) مقاطع فشار- کنترل - اعضای با دورپیچ 35 /1 - سایر اعضا 65 /1 پ) مقاطع در ناحیه انتقال 91 /1 - 65 /1 2) برش 35 /1 7) پیچش 35 /1 3 )) مقاومت اتکایی (لهیدگی 65 /1 5) نواحی مهاری پس کشیده 15 /1 6) نشیمن ها (براکت ها و کوربل)ها 35 /1 3) نواحی مختلف در مدل های بست و بند 35 /1 1 ) اجزای اتصاالت اعضای یش پ ساخته ای که با تسلیم عناصر فوالدی در کشش کنترل می.شوند 91 /1 9 )) عناصر بتنی ساده (بدون فوالد 61 /1 31) مهار در عناصر بتنی 35 /1 - 35 /1 مقاطعی که تحت لنگر خمشی، نیروی محوری، و یا ترکیب لنگر و نیروی محوری قرار گرفته اند، در حالتی یک مقطع کشش- کنترل تلقی می شوند که در آن ها هم زمان با لحظه گسیختگی مقطع و وقتی که کرنش حداکثر در دورترین تار ،فشاری بتنcu e ، به مرز117 /1 می ،رسد، کرنش خالص کششی در دورترین فوالد کششی مقطعte ،بزرگ تر یا مساوی -------- صفحهٔ بعد -------- فصل هفتم- مالحظات طراحی سازه اصلی 71 / 41 / 7044 270 +0.003 ty e .باشدty e کرنش تسلیم دورترین ردیف آرماتورهای کششی است ؛ و برای میلگردهای آجدار از تقسیم تنش تسلیم بر مدول االستیسیته فوالد تعیین می شود. برای محاسبه te باید از روابط تعادل نیروی های کششی و فشاری در مقطع و توزیع خطی کرنش بین ن ا حیه فشاری و کششی استفاده .کرد مقاطعی که تحت لنگر خمشی، نیروی محوری، و یا ترکیب لنگر و نیروی محوری قرار گرفته اند، در حالتی یک مقطع فشار-کنترل تلقی می شوند که در آن ها هم زمان با لحظه گسیختگی مقطع و وقتی که cu e به مرز117 /1 می رسد، کرنش ،خالص کششی در دورترین فوالد کششی مقطعte، کو چک تر یا مساوی باty e باشد. برای آرماتور S420 ، اجازه داده می شود که این حد کرنش برابر با112 /1 در نظر گرفته شود. برای محاسبه te باید از روابط تعادل نیروی های کششی و فشاری در مقطع و توزیع خطی کرنش بین ن ا.حیه فشاری و کششی استفاده کرد ،اگر در مقطع تحت لنگر خمشی، نیروی محوری، و یا ترکیب لنگر و نیروی محوری هم زمان با لحظه گسیختگی، کرنش خالص کششی در دورترین فوالد کششی بین حد کرنش فشار- ،کنترلty e، و حد کرنش کشش- ،کنترل+0.003 ty e ، قرار گیرد، مقطع در ناحیه انتقال منظور می شود. برای مقطع انتقالی، ضریب کاهش مقاومت با درون یابی خطی بین حالت ه ای ،قبلی بر اساس رابطه های3 - 23 و3 - 25 محاسبه می شود. برای این مقطع همچنین اجازه داده می شود که از ⏀ مربوط به مقطع فشار- .کنترل استفاده گردد (3- 3) t ty 0.75 0.15 0.003    (3- 2) t ty 0.65 0.25 0.003    1 - 7 - 0 - 0 - ارزیابی مقاومت مقطع  مقاومت اسمی مقاطع تحت اثر نیرو های :مختلف داخلی اختصاص داشته و شامل موارد زیر است الف- مقاومت خمشی؛ ب- مقاومت محوری و یا مقاومت توأم خمشی- محوری؛ پ- مقاومت برشی یک طرفه؛ ت- مقاومت برشی دو طرفه؛ ث- مقاومت پیچشی؛ ج- مقاومت اتکایی؛ چ- مقاومت برش اصطکاکی روش طراحی اعضای بتن آرمه، روش "طرح مقاومت" است؛ و مقاومت طراحی یک مقطع برابر با حاصل ضرب مقاومت ،اسمی n S، در ضریب کاهش مقاومت ،مرتبط ⏀ ، است. طراح ی مقاطع در روش "طرح مقاومت" برمبنا ی تأمین رابطه ی U ≥ n S ⏀ صورت رد یگ می . -------- صفحهٔ بعد -------- 272 71 / 41 / 7044 ضوابط طراحی سازه ایستگاه های قطار شهری و حومه طرح مقطع بتن آرمه طوری انجام می شود مقاومت ،طراحی n S ⏀ ، از مقاومت مورد ،نیاز U ، کمتر نباشد .این رابطه ی برا طراح ی مقاطع بتن آرمه به صورت تفصیلی برای کنترل لنگر ،خمشی نیروی ،برشی لنگر پیچشی و نیروی مح وری ،فشاری به ترتیب در رابطه های زیر بیان می:شوند (3- 7) n u M M   (3- 3) n u V V   (3- 5) n u T T   (3-6) n u P P   در رابطه های فوق، n M ، n V ، n T و n P به ترتیب مقاومت ،خمشی اسمی مقاومت برشی ،اسمی مقاومت پیچشی اسمی و مقاومت فشاری اسمی مقطع هستند که بر اساس فرضیات و معادالت مبتنی بر روش طرح مقاومت که در آیین نامه ب تن ایران (آبا) ارائه یم،شود محاسبه می گردند .همچنین مقاومت ی ها مورد از ینu M ، u V ، u T وu P به ترتیب لنگر ،خمشی نیروی ،برشی لنگر پیچشی، و نیروی محوری نهایی هستند که با تحلیل االستیک سازه تحت بارهای ضریب دار به دست می آیند. برای تعیین روابط و جزئیات هر یک پارامتر های فوق می توان به فصل هشتم آیین نامه بتن ایران (آبا) (تجدید ن )ظر اول .مراجعه نمود 1 - 7 - 0 - دال های یک طرفه و دو طرفه از آنجا اعضای به کار رفته در سازه ای ستگاه قطار شهری عمدتا دال هستند در این بخش ضوابط حداقل مربوط به طراحی دال ی ها بتن آرمه ارائه می گردد . رعایت کلیه ضوابط این بخش در کنار ضوابط آیین نامه بتن ایران (آبا) ضرو ری .است دال یک طرفه ی در ک امتداد برا ی تحمل خمش طراح ی و آرماتورگذاری می.شود که شامل موارد ریز است:  الف- دال ی ها کی پارچه ؛  ب- دال ی ها ریغ مرکب درجاریز ی رو عرشه ی فوالد ی؛  ت- دال ی ها مرکب بتن ی، که اجزا ی آن به طور جداگانه ری خته شده، و ی طور گر ی کد ی به متصل شده اند که به صورت یک واحد بارها را تحمل می کنند ؛ دال های دو طرفه در دو امتداد تحت اثر خمش قرار می گیرد ؛ و در این دو امتداد آرماتورگذاری می شود. سیستم دال می تواند دارای تیرهای قرار گرفته بین تکیه گاه ها باشد ؛ و یا به طور مستقیم روی دیوارها یا ستون ه ا بدون سرست ون ( دال )تخت ی ا با سرستون (دال قارچی) .تکیه داشته باشد نسبت ابعادی چشمه دال های دو طرفه کمتر از2 است . این سیستم دال دو طرفه شامل موارد :زیراست -------- صفحهٔ بعد -------- فصل هفتم- مالحظات طراحی سازه اصلی 71 / 41 / 7044 271  الف- دال های یک پارچه؛  ب- دال های مرکب بتنی؛ که در آن قطعات ترکیب شونده در محل ،های مختلف ساخته شده ولی چنان به یکدی گر متصل می شوند که به صورت یک پارچه بارها را تحمل می کنند؛  پ- دال های اجرا شده روی کف فوالدی درجا به صورت یر غ مرکب .با آن  ت- سیستم دال با تیرچه های دو طرفه (دال مشبک) با و یا بدون قطعات پرکننده بین تیرچه ها، ب ه شرط آن که تیرچه ها طبق بخش تیرچه های دو طرفه این فصل .در دو امتداد وجود داشته باشند  ث- سیستم های دال تخت یا دال قارچی که به طور مستق یم ی رو ستون تک یه دارند . این سیستم دال با رع ایت همه شرایط زیر می تواند مشمول ضوابط این بخش قرار گیرد: - آ ن قسمت از سرستون که خارج از بزرگ ترین مخروط یا هرم ناقص سرستون قرار ،دارد از نظر سازه ای در نظر گرفته نشود. - یه زاو یال ها یا وجوه مخروط یا هرم ناقص سرستون با محور ستون، کم تر از35 درجه باشد. - ابعاد مقطع ستون ، c1 وc2 ، ابعاد سطح تقاطع مخروط یا هرم با دال یا کتیبه سرستون ، محسوب می.شود 1 - 7 - 0 - 7 - ضوابط کلی طراحی دال یک طرفه الف- حداقل ضخامت در دال های یک طرفه  یا بر دال ی ها توپُر که به جدا کننده ها (ت غه ی ها )یا دیگر اجزایی که احتمال دارد در اثر زیخ اد یز بی آس ی بب،نند متصل ین،ستند ضخامت کل دال ، h ،نباید از مقاد یر جدول3 - 3 (بر اساس ،نسبتی از طول دهانهL )که ی برا بتن معمولی و فوالد با تنش تسل یم MPa 321 تنظ می شده است، کمتر باشد ؛ مگر آن که محاسب ه خیز آن ها بر اساس بند 3 - 3 - 5 - 3 ب .انجام شود برای سایر مقادیر تنش تسلیم، مقادیر جدول3 - 3 باید در) yf 0.4 700  ( .ضرب شود -------- صفحهٔ بعد -------- 274 71 / 41 / 7044 ضوابط طراحی سازه ایستگاه های قطار شهری و حومه جدول3- 3 - حداقل ضخامت دال های کی طرفه ر توپ ّ طر)ه (کنسولی دو انتهای ممتد یک انتهای ممتد گاه سادهتکیه طی شرا هی تک ی گاه L 10 L 28 L 24 L 20 حداقل ضخامت  برای دال های بتن آرمه ساخته شده با بتن سبک (با جرم مخصوص، c w ، در محدوده3331 تا3131 لو یک گرم بر )مترمکعب، مقادیر جدول3 - 6 ب اید در بزرگ ترین مقدار(الف) و(ب )، ضریب اصالح بتن سبک .ضرب گردد - الف- c 0.03w - 1. 65 - ب- 19 /3  برای دال یی ها که از ترک یب بتن معمول ی و بتن سبک و با استفاده از شمع ساخته م ی شوند و بتن سبک در ف شار قرار م ی،گیرد مقاد یر جدول3 - 3 ید با مطابق بند قبل .اصالح شوند  اگر کف ی ساز بتنی با دال ب ه صورت یک پارچه ،اجرا شود یا اگر کف پوش ب ه صورت مرکب با دال کف طراح ی ،شود ضخامت کل ی دال، h، یم تواند شامل ضخامت کف پوش یز ن .باشد ب- محدود ی ها تی زیخ دال  در دال ها یی که بار سربار ناشی بارهای مرده و زنده در آن ها کمتر از5 کیلونیوتن بر مترمربع بوده و محدود ی ها تی حداقل ضخامت مندرج در بند 3 - 7 - 5 - 2 الف برآورده نشود دی ، با زیخ ی آن و خ یز دراز مدت مطابق با ضوابط مربوط به حالت حد ی بهره بردار ی (فصل39 آیین نامه بتن ایران (آبا)) محاسبه د گرد .و کنترل گردد  در دال ی ها ی بتن مرکب با سربار ناشی بار های مرده و زنده کمتر از5 کیلونیوتن بر مترمربع ،که ضوابط بند 3 - 7 - 5 - 2 الف تأمین می شود، ی از ین به محاسبه خ یز پس از مرکب شدن عضو نیست ؛ اما الزم است خیزی که شیپ از مرکب شدن عضو رخ م ی دهد، بررس ی گردد؛ مگر آن که ضخامت دال پ شی از مرکب شدن، ضوابط بند 3 - 7 - 5 - 2 الف ر ا تأمین دی نما.  در دال های با سربار بیش از5 کیلوپاسکال مقادیر خیز باید به صورت دقیق بر اساس فصل39 آیین نامه بتن ایران (آبا) .محاسبه و کنترل گردد  تعبیه خیز اولیه برای دال های با دهانه بزرگ به گونه ای که بتواند تغییر شکل دراز مدت ناشی از بار مرده را جبران .نماید الزامی است پ- بازشو در دال یک طرفه  در طراحی دال های یک طرفه باید اثر بازشوهای احتمالی در نظر گرفته شود. وجود بازشو می تواند در مقاومت خمشی و برشی دال و همچنین ارزیابی مقطع بحرانی مؤثر باشد. وجود بازشو همچنین می تواند رفتار دال را ا ز .یک طرفه به دو طرفه تغییر دهد -------- صفحهٔ بعد -------- فصل هفتم- مالحظات طراحی سازه اصلی 71 / 41 / 7044 276 ت- مقاومت مورد ن از ی  مقاومت مورد ن از ی دی با بر اساس بی ترک بارها ی دار بی ضر مطابق فصل سوم و چهارم .محاسبه شود  ی برا هر ترک بی بار ضر بی،دار باید شرایط زیر در تمام مقاطع با در نظر گرفتن اندرکنش آثار بار در نظر گ رفته شود. - الف- u ≥ M n ΦM در همه مقاطع در طول دهانه ؛ - ب- u ≥ V n ΦV در همه مقاطع در طول دهانه .  ،ضریب کاهش مقاومتΦ ،دی با مطابق با این فصل.محاسبه شود  مقدار n M وn V مطابق با فصل نهم آیین نامه بتن ایران (آبا) محاسبه شود .در صورت رعایت ترکیب بارهای طراحی در خصوص نحوه در نظر گرفتن بار خاک در ترکیب بارها، میزان نیروی محوری هر ترکیب بار می تواند .در محاسبه ظرفیت برشی برای مقابله با برش ضریب دار در همان ترکیب بار مورد استفاده قرار گیرد  درصورت وجود نیروی محوری قابل توجه در دال ، مقاومت دال برای اثر اندرکنش نیروی محوری و لنگر خمشی نیز می بایست .کنترل گردد  ی برا دال یی ها که با گاه هی تک ب ه صورت ی کپارچه ساخته شده ،باشند u M در َرب گاه هی تک محاسبه می د شو.  در صورت برقرار ی هر سه شرط زیر، مقطع بحران ی در برش در فاصلهd از بَر تکیه گاه بوده، می و توان طراح ی در برش را در فاصله نیب َرب گاه هی تک تا مقطع ،بحرانی بر اساس برش در مقطع بحران ی انجام داد: - الف- ی رو ین عکس العمل تکیه گاهی در جهت برش اعمال ی، موجب اعمال فشار به ناحیه انتها یی دال شود. - ب- بارها بر رو ی سطح فوقانی دال ی ا در تراز نزد کی به نآ اعمال گردد. - پ- بار متمرکز و یا گسترده خطی در فاصله بَر تکیه.گاه تا مقطع بحرانی وجود نداشته باشد  درصورتی که هر یک از شرایط"الف" تا"پ" ،بند فوق برقرار نباشد برش دار بی ضر، u V، را باید در َرب تکیه گاه محاسبه نمود. شکل3- 3 - مقطع بحرانی در برش وقتی که بار در قسمت باالیی تیر وارد شود  در دال ی که بخش ی از آن مانند بال تیرT شکل در نظر گرفته م ی شود، اگر م ی لگردها ی خمشی اصل ی دال موازی با محور طولی تیر باشد، باید م ی لگردها یی بر اساس موارد ز ری در باالی دال در جهت عمود ب ر محور طولی تیر در -------- صفحهٔ بعد -------- 224 71 / 41 / 7044 ضوابط طراحی سازه ایستگاه های قطار شهری و حومه .دال اضافه شوند نیا ضوابط در مورد یت رچه ها اعمال ی نم شود. در این حالت فاصله این میلگردها دی با کمتر از h 5 و351 میلی متر باشد که در آن h .ضخامت دال است - می لگردها ی عمود بر محور ی طول تیر باید ی برا مقاومت در برابر بار ضریب دار وارد بر بخش ی از عرض دال که مانند کنسول فرض یم،شود طراح ی گردد. - عرض مؤثر قسمت کنسول ی دال را با دی مطابق جدول3 - 5 .در نظر گرفت  ی رها ی در ت T شکل که دارا ی دال ی کپارچه ای و مرکب م ی،باشند عرض مؤثر ،بالfbدی ، با برابر با عرض جان ت ی،ر w b ، به اضافه قسمت ی از بال در هر طرف ت ری مطابق جدول3 - 5 در نظر گرفته شود. در ا نی جدول h ضخامت دال و w s فاصله آزاد ب نی جان ت ری مورد نظر و جان ت ری مجاور آن است. جدول3- 5 - محدودیت ابعاد برای عرض مؤثر بال از بر جان تیرT شکل وضعیت عرض مؤثر بال، از بر جان تیر بال در دو طرف جان :کمترین از 8h w 0.5s /8 nl بال در یک طرف جان :کمترین از 6h w 0.5s /12 nl  حداقل آرماتور خمشی، smin A، باید برابر باg A 1131 /1 در نظر گرفته شود. این آرماتور حداقل باید در وجه .کششی قرار گیرد درصورتی که در ترکیب بارهای مختلف وجه کششی تغییر می کند حداقل آرماتور باید در هر .دو وجه قرار گیرد .درصورت وجود نیروی محوری در دال، تعیین وجه کششی با احتساب این نیرو انجام پذیرد  میزان حداقل آرماتور در جهت عمود ی بر اساس آرماتور حداقل حرارت و جمع شدگی نیز برابرg A 1131 /1 است که می.تواند در دو وجه تقسیم شود  در همه مقاطع ی که شرطc V ⏀ > u V برقرار ،باشد الزم است حداقل مساحت آرماتور برشی ، 𝐴𝑣min ، تأمین .شود در صورت نیاز به آرماتور ،برشی𝐴𝑣min دی با مطابق آرماتور برشی حداقل دال ها مطابق آیین نامه بتن ایران (آبا) محاس ب.ه شود  اگر با انجام آزما شی مشخص شود که مقاد یر n M وn V بدون استفاده از آرماتور برش ی قابل تأمین هستند، ن ی از ی به رعا یت بند قبل ست ین . در ا نی آزما شی دی با آثار نشست نامتقارن، انقباض، خزش، و تغ یی رات درجه حرارت ب ه طور واقع ب نانه ی .منظور گردد  در دال های یک طرفه درجاریز حداقل یک چهارم آرماتورهای مربوط به حداکثر لنگر مثبت، باید به عنوان آرماتورهای طولی یک پارچگی سازه،ای .در دال ادامه داده شوند -------- صفحهٔ بعد -------- فصل هفتم- مالحظات طراحی سازه اصلی 71 / 41 / 7044 227  در دال های یک طرفه درجاریز آرماتورهای طولی یک پارچگی سازه ای که به تکیه گاه های ناپیوسته می رسند، بای د به گونه ای مهار شوند تا در بر تکیه گاه، تنش کششی تسلیم آن ها تأمین .شود  اگر در ادامه دادن آرماتورهای یک پارچگی سازه ای نیاز به وصله باشد، باید وصله را در نزدیکی بر تکیه ه گاه ا به کار برد. وصله ها می توانند به صورت مکانیکی، جوشی، و یا پوششی کششی (کالسB ) مطابق فصل23 آیین نامه بتن ایران (آبا) .باشند ث- جزئیات آرماتورگذار ی در دال یک طرفه  پوشش بتن برای میلگردها باید مطابق فصل چهارم آیین نامه( بتن ایران آبا) .در نظر گرفته شود  طول گیرایی و وصله میلگردهای آجدار و میلگردهای گروه شده باید مطابق فصل23 آیین نامه بتن ایران (آبا) .تعیین شود  حداقل فاصله بین آرماتورها ی دال نباید از مقادیر قطر بزرگ ترین ،میلگرد77 /3 برابر قطر بزرگ ترین سنگدانه و 25 میلی متر .کمتر باشد  برای دال های توپر ،حداکثر فاصله میلگردهای طولی ،آجدار، در مقاطع بحران ی کم ترین مقدار از h 2 و 1 5 7 میلی متر، و در بق یه مقاطع کم تر ین مقدار از h 7 و 751 میلی متر باشد.  نیروی کششی یا فشاری محاسبه شده در آرماتورها در هر مقطع ی از دال، با ید در هر طرف آن مقطع ب ا طول یی را یگ الزم تأمین شود.  مقطع بحرانی برا ی کنترل طول یی را یگ شامل موارد ز یر :است - در محل تنش حداکثر ؛ - در محل یی ها در طول دهانه که ن ی از ی به یم لگرد کششی ی برا مقاومت در برابر خمش ست ین و در آن محل یم لگردها قطع یا خم می.شوند  می لگردها باید به طول بزرگ ترین از d و b d 32 ، بعد از مقطع ی که نیاز ی به مقاومت در برابر خمش نباشد، ادامه داده دن شو .ادامه ی آرماتور در تکیه گاه های دهانه های ساده و در انتهای آزاد طره.ها ضرورت نداردd عمق مؤثر مقطع وb d قطر آرماتور .مقطع شده است  آرماتور ی ها خمشی کشش ی ادامه داده شده باید حداقل به اندازه طول ی برابر با al بعد از نقطه خم یا قطع م ی لگرد کششی که در آن ن ی از ی به مقاومت در برابر خمش ن ی،ست .ادامه یابد  آرماتور خمشی کشش ی را نبا دی در ناحیه ی کششی قطع کرد ؛ مگر ا ین که یکی از موارد زیر تأمین شده باش. د - در نقطه قطع یم لگرد شرط u n 2 V V 3         برقرار باشد. s -------- صفحهٔ بعد -------- 222 71 / 41 / 7044 ضوابط طراحی سازه ایستگاه های قطار شهری و حومه - برای آرماتورها ی با قطر 76 میلی متر و کمتر، م ی لگرد ادامه داده شده در نقطه قطع با دی مساحت ی دو برابر سطح الزم برای خمش تأمین کند و شرطu n 3 V V 4         .برقرار باشد - مقطع خاموت اضاف ی، عالوه بر آن چه برا ی مقاومت در برابر برش الزم است، در طولی برابر باd 35 /1 از انتها ی می لگرد قطع شده تأمین شود .مساحت خاموت اضافه نباید کمتر از w yt 0.41sb f باشد ؛ و فاصلهs دی نبا بیش از b d 8 باشد ( b  نسبت مساحت میلگردهای قطع شده به مساحت کل میلگردهای کششی .)مقطع است  ی برا آرماتور خمش ی در محل یی ها که تنش آن مستقیما متناسب با لنگر خمش ی ن،یست مانند دال ی ها شیب ،دار پلکانی یا ماه یچه ا،ی و یا در جا یی که آرماتور کششی موازی با وجه فشاری نیست، مهار کاف ی ید با تأمین ش.ود  در دال های با دهانه ی کم تر از7 متر می توان از شبکه سی می جوش شده که قطر آن کم تر از36 میلی متر ،بوده و ب ه صورت منحن ی از نقطه ای نزدیک به باالی دال در روی تکیه گاه تا نقطه ای نزدیک به پایین دال در وسط دهانه عبور می کند، استفاده شود. چن ین شبکه یا ید با ب ه صورت ممتد از روی تکیه گاه (منحن ی شکل) گذشته و یا در تک یه.گاه مهار شود  در تکیه گاه های ساده، باید حداقل ی ک سوم آرماتور مربوط به حداکثر لنگر مثبت در پایین دال، ب ه داخل تکیه گاه ادامه یابد. برای دال های پیش ساخته، ا متداد این آرماتورها باید حداقل تا وسط طول تکیه.گاه ادامه یابد  برای سایر تکیه گاه ها، باید حداقل ی ک چهارم آرماتور محاسبه شده برای حداکثر لنگر مثبت در پایین دال، حداقل به اندازه351 میلی متر ب ه داخل تکیه.گاه، ادامه یابد  در تکیه گاه های ساده و نقاط عطف، قطر آرماتور کششی مربوط به لنگر مثبت، باید ب ه صورتی محدود گردد که طول مهاری آن ، dl، شرایط زیر را تأمین نماید .درصورتی که انتهای آرماتور بعد از مرکز تکیه گاه ه ها ب قالب ،)استاندارد یا مهار مکانیکی (حداقل معادل با قالب استاندار متصل باشد، نیازی به تأمین شرایط زیر نی.ست - درصورتی که انتهای میلگرد توسط نیروی عکس العمل فشاری محصور شده باشد: n d a u M l 1.3 l V           - درصورتی که انتهای میلگرد توسط نیروی عکس العمل فشاری محصور نشده باشد: n d a u M l l V           در رابطه های فوق، n M با فرض تسلیم تمام میلگردها در مقطع، و u V نیز در همان مقطع محاسبه می.شود همچنین al در تکیه گاه عبارت است از طول ادامه یافته بعد از مرکز تکیه گاه ؛ وal در نقطه عطف عبارت است از طول بعد از نقطه عطف که باید حداقل معادل با بزرگ ترین از مقاد ی رd وb d 32 .باشد -------- صفحهٔ بعد -------- فصل هفتم- مالحظات طراحی سازه اصلی 71 / 41 / 7044 223  حداقل یک سوم آرماتوره ای مربوط به لنگر منفی تکیه گاهی، باید به اندازه بزرگ ترین مقدارd ، b d 32 یا 𝑙𝑛/16 .بعد از نقطه عطف ادامه داده شوند 1 - 7 - 0 - 2 - ضوابط کلی طراحی دال دو طرفه الف- حداقل ضخامت در دال های دو طرفه  برای دال های دو طرفه و بدون تیرهای داخلی که در تمامی لبه ها دارای تکیه گاه هستند و حداکثر نسبت دهانه بزرگ به دهانه کوچک آن ها برابر با 2 است، حداقل ضخامت دال برای بارهای متعارف (سربار مرده و زنده کمتر از5 کیلونیوتن بر مترمربع ) باید مطابق موارد زیر کنترل شود؛ مگر این که دال محدودیت های مربوط به یز خ را مطابق بند 3 - 7 - 5 - 7 ب تأمین کرده .باشد - الف- ضخامت دال از مقادیر جدول3 - 1 تر کم نباشد. - ب- برای دال بدون )کتیبه (پهنه برابر با 325 میلی متر اخت یار .شود - پ- برای دال دارای )کتیبه (پهنه با رعایت شرایط مربوط به کتیبه دال،ها برابر با 311 میلی متر اخت یار .شود در حالتی که تنش تسلیم آرماتور بیش از551 مگاپاسکال باشد، حد خیز محاسبه شده بر طبق بند 3 - 7 - 5 - 7 ب ، باید با فرض یک مدول گسیختگی کاهش یافته برابر با' r c f 0.42 f  ،تأمین .شود جدول3-6 - حداقل ضخامت دال های دو طرفه بدون تیرهای داخلی] 3[ fy (MPa) ] 2 [ بدون کتیبه با کتیبه چشمه های بیرونی چشمه های داخلی چشمه های بیرونی چشمه های داخلی بدون تیر لبه با تیر لبه] 3 [ - بدون تیر لبه با تیر لبه] 3 [ - 211 /33 nl /36 nl /36 nl /36 nl /40 nl /40 nl 321 /30 nl /33 nl /33 nl /33 nl /36 nl /36 nl 551 /27 nl /30 nl /30 nl /30 nl /33 nl /33 nl ] 3 [ nl دهانه آزاد در جهت بلند است که از بَر تا بَر تکیه گاه ها اندازه گیری می شود ( mm .) ] 2 [ برای fy بین مقادیر ارائه شده در ،جدول ضخامت حداقل باید با درون یابی محاسبه شود. ] 7 [ دال های با ت یرهایی ین ب ستون ها در طول لبه ی ها ب یرونی . اگرfα کمتر از1/1 باشد، چشمه ی ها ب یرونی ید با بدون ت یر لبه در نظر گرفته .شوندfα .نسبت سختی خمشی تیر به دال است  ضخامت کلی ،دالh، برای دال های با تیرهایی در تمامی کناره ها بین تکیه گاه،ها باید حدود جدول3 - 3 را تأمین نماید؛ مگر این که محدودیت های خیز محاسبه شده در بند 3 - 3 - 5 - 2 ب برآورده شود. -------- صفحهٔ بعد -------- 220 71 / 41 / 7044 ضوابط طراحی سازه ایستگاه های قطار شهری و حومه جدول3- 3 - حداقل ضخامت دال های دو طرفه با تیرهای بین تکیه گاه ها در همه لبه ها [3] fm α حداقل مقدار h ( mm ) حالت 2/1 ≥ fm α دال بدون تیر است و جدول7 - 6 - باید کنترل شود (الف) 2 ≥ fm α > 2/1 بزرگ ترین مقدار از: 0.8 1400 36 5 ( 0. 2) y n fm f l           (ب 2 )و (7) 325 )(پ 2 < fm α بزرگ ترین مقدار از: 0.8 1400 36 9 y n f l          (ت 2 )و (7) 91 )(ث ] 3 [ fm α مقدار میانگین fα برای همه ت یرهای .لبه چشمه است ] 2 [ nl دهانه آزاد در جهت بلند و بر حسب میلی متر است که از بَر تا بَر تیرها اندازه گیری می شود. ] 7 [ β نسبت دهانه ی ها آزاد در جهت بلند به کوتاه دال است.  در لبه های غیر ممتد ،دال یک تیر لبه با 11 /1 ≥ fα دی با تأمین ؛ شود ا و ی حداقل ضخامت مورد از ین در قسمت ها ی (ب )یا (ت) جدول3 - 3 ،دی با حداقل 31 درصد در چشمه با لبه یغ رممتد شی افزا ابد ی.  اگر کف سازی ی بتن با دال ب ه صورت ی کپارچه اجرا ،شود ای اگر کف پوش ب ه صورت مرکب با دال کف طراح ی ش،ود ضخامت ی کل دال، ، یم تواند شامل ضخامت کف پوش هم بشود.  اگر از خاموت ی ها کی ای چند شاخه به عنوان یم لگرد برش ی استفاده ،شود ضخامت دال نباید از351 میلی متر و یا36 .برابر قطر خاموت کمتر باشد ب- محدود ی ها تی زیخ دال دو طرفه  خیز آنی و دراز مدت دال های دو طرفه باید مطابق با ضوابط مربوط به حاالت حدی بهره برداری (فصل39 آیین نامه بتن ایران (آبا)) محاسبه و کنترل شوند مگر اینکه محدودیت های بند قبلی را تأمین .کنند  زیخ پس از مرکب شدن دال ی ها ی بتن مرکب ی که ضوابط بند 3 - 3 - 5 - 2 الف را تأمین یم کنند، الزم ست ین .محاسبه شود یزیخ که پ یش از مرکب شدن دال رخ یم دهد، با ید مورد بررس ی قرار گیر ؛د مگر آن که ضخامت دال پ شی از مرکب شدن، ضوابط بند 3 - 3 - 5 - 2 الف را برآورده د کن.  درصورتی که سربار وارد بر دال از5 کیلوپاسکال بیشتر باشد محاسبات خیز دال باید به صورت دقیق بر اساس ضوابط فصل39 آیین نامه بتن ایران (آبا) .محاسبه و کنترل گردد  تعبیه خیز اولیه برای دال های با دهانه بزرگ به گونه ای که بتواند تغییر شکل دراز مدت ناشی از بار مرده را جبران .نماید الزامی است h -------- صفحهٔ بعد -------- فصل هفتم- مالحظات طراحی سازه اصلی 71 / 41 / 7044 220 پ- طراحی خمشی در دال دو طرفه  مقاومت مورد ن از ی دی با بر اساس بی ترک بارها ی دار بی ضر فصل سوم و فرایندهای تحلیل مشخص شده در این فصل .محاسبه شود  درصورت وجود نیروی محوری قابل توجه در دال ، مقاومت دال برای اثر اندرکنش نیروی محوری و لنگر خمشی نیز می بایست .کنترل گردد  برای دال هایی که با تکیه گاه به صورت یک پارچه ساخته می،شوند می توان u M در تکیه گاه را در بَر تکیه گاه محاسبه .نمود  در محاسبه میزانu M الزم است اثر لنگر تابیدگی دال در طراحی مقدار لنگر طراحی در هر امتداد مد نظر قرار گیرد. در صورت طراحی با استفاده از نرم افزار های عددی این لنگر در طراحی در نظر گرفته می شود. به صورت ساده شده می توان میزان لنگر تابیدگیxy M را با هر یک از لنگر های x M و یا y M جمع کرد تا به میزان لنگر نهایی طراحی در هر یک جهت هایx وy .رسید  در مواردی که بارهای ثقل،ی باد یا زلزله موجب م ی شوند که در اتصال دال به ستون بدون ت،یر لنگر ضریب ار د نامتعادل، sc M ، ایجاد ،شود باید بخشی از این لنگر معادل sc M fγ با عملکرد خمش،ی و باق یمانده آن از طر یق اثر ن یروی برش ی که توسط خروج از مرکز یت اطراف ستون در دال ایجاد یم.شود، به ستون منتقل گردد مقدارfγ از رابطه 3 - 3 محاسبه می:شود (3- 3) f 1 2 1 b 2 1 3 b        1 b : بعد مقطع بحرانی برش منگه ای در جهت دهانه ای که لنگر نامتعادل برای آن محاسبه شده b2 : بعد مقطع بحرانی برش منگه ای در جهت عمود بر1 b :در این حالت باید موارد زیر مد نظر قرار گیرد - عرض مؤثر ،دال 1 b و2 b ،دیاب برابر عرض ستون ای سرستون به اضافه فاصله ای در هر طرف و به اندازه 5/3برابر ضخامت دال ای به ی کت .باشد در جایی که کتیبه یا سرستون :وجود دارد، فاصله در هر طرف باید کمترین دو مقدار زیر باشد  5/3 برابر عمق کتیبه یا عمق سرستون ( h 5/3)؛  فاصله لبه کتیبه یا سرستون به عالوه ی5/3 ( برابر ضخامت دالh 5/3)؛ - در موارد ی که محدود یت ی ها u V و t e در جدول3 - 1 تأمین شود، مجاز است که مقدارfγ به حداکثر مقدار اصالح ی ارائه شده در جدول3 - 1 شی افزا ؛ ابد ی به که ی طور 𝑉𝑐 می تواند بر اساس مقاومت برشی دو طرفه بدون آرماتور طبق فصل هشتم آیین نامه بتن ایران (آبا) محاس به یم.شود u V نیروی برش ی -------- صفحهٔ بعد -------- 222 71 / 41 / 7044 ضوابط طراحی سازه ایستگاه های قطار شهری و حومه دار بی ضر در مقطع بحران ی دال است که در عملکرد دو طرفه (ناش ی از بارها ی ی ثقل ) بدون انتقال لنگر حاصل شو یم. د - طراحی برای آن قسمت از لنگر ضر یب دار نام تعادلsc) M ( که با خمش منتقل نم ی شود، و با اثر نیروی برشی خارج از محور در اطراف ستون در دال یا کتیبه دال منتقل می شودsc M vγ ، باید بر اساس ضوابط بند 3 - 3 - 5 - 2 ث .صورت گیرد - تراکم میلگردها در باالی ،ستون باید با کم تر کردن فاصله میلگردها و یا با م یلگردهای اضاف ی ت أمین ؛ شود تا لنگر در عرض مؤثر دال را تحمل نماید. جدول3- 1 - حداکثرfγ اصالح شده برا ی دال ی ها دو طرفه موقع تی ستون جهت دهانه u V εt (در عرض 1 b ) حداکثر𝜸𝒇 اصالح شده ستون گوشه در هر جهت c 0.5 V   t 0.003  3 ستون کنار ی عمود بر کناره c 0.75 V   t 0.003  3 مواز ی کناره c 0.4 V   t 0.008  1 2 1.25 1 2 1 3 b b        ستون ی ان یم در هر جهت c 0.4 V   t 0.008  1 2 1.25 1 2 1 3 b b        ت- برش یک طرفه ر دا ب ضری در دال دو طرفه  در صورت برقرار ی هر سه شرط زیر، مقطع بحران ی در برش در فاصلهd از بَر تکیه گاه بوده، می و توان طراح ی در برش را در فاصله نیب َرب گاه هی تک تا مقطع ،بحرانی بر اساس برش در مقطع بحران ی انجام داد: - الف- ی رو ین عکس العمل تکیه گاهی در جهت برش اعمال ی، موجب اعمال فشار به ناحیه انتها یی دال شود. - ب- بارها بر رو ی سطح فوقانی دال ی ا در تراز نزد کی به نآ اعمال گردد. - پ- بار متمرکز و یا گسترده خطی در فاصله بَر تکیه.گاه تا مقطع بحرانی وجود نداشته باشد  درصورتی که هر یک از شرایط"الف" تا"پ" ،بند فوق برقرار نباشد برش دار بی ضر، u V، را باید در َرب تکیه گاه محاسبه نمود. ث- برش دو طرفه ضریب دار  دال ها باید برای برش دو طرفه در مجاورت ستون ها، بارهای متمرکز و نواحی تکیه گاه ها در مقاط ع بحرانی مطابق با فصل هشتم آیین نامه بتن ایران (آبا) .ارزیابی شوند درصورتی که ظرفیت بتن دال برای این برش کافی نباشد