تاثیر خاک بر ابعاد ستون

تاثیر خاک بر ابعاد ستون: راهنمای جامع برای مهندسان عمران

تاثیر خاک بر ابعاد ستون: راهنمای جامع برای مهندسان عمران

خاک خوب ستون کوچیک ، خاک بد ستون بزرگ

همین جور که میدونیم ستون یک عضو فوق العاده مهم در سازه می باشد و این عضو عمودی وظیفه انتقال بار های وارده از تیر و سقف ها به فنداسیون یا پی دارد . خب حالا بهم بگو توهم مثل من اینو دیدی که ابعاد ستون در هر ساختمون با یه ساختمون دیگه متفاوت میشه .

حتما میپرسی چرا؟ یکی از دلایل مهم که روی ابعاد ستون تاثیر گذار میتونه باشه جنس خاک زیر ساختمون هستش و خاک یکسری ویژگی های متفاوت داره که تاثیر مستقیم روی ظرفیت باربری ستون و همین طور ابعاد ستون داره
اما چیزی که میخوایم اینجا باهم بررسی کنیم رابطه بین خاک و ابعاد ستون هستش .
صبر کن صبر کن . خلاصه به همینا نمیشه علاوه بر اون ، قراره با هم مفاهیم کلیدی مانند : ظرفیت باربری خاک ، مدول الاستیسیته ، زاویه اصطکاک داخلی و چسبندگی هم بررسی کنیم .
البته . نیم نگاهی هم به بارهای وارده ، نوع سازه و عمق آب زیر زمینی خواهیم داشت

خواص خاک و تاثیر آن بر ابعاد ستون

خب … نوع خاک و خواص فیزیکی و میکانیکی اون تاثیر بسزایی روی ابعاد ستون میتونه داشته باشه . خاک به دو دسته ی ریزدانه (مانند رس و سیلت) و درشت دانه ( مانند شن و ماسه ) تقسیم میشه . هر کدوم از این دسته بندی ها تاثیر خودشو بر ظرفیت باربری خاک و در نتیجه ابعاد ستون میزاره

خاک های ریز دانه : همون طور که از اسمش مشخصه ذراتش ریزه و به دلیل همین ریز بودن چسبندگی بیشتری داره . و به راحتی تغییر شکل پیدا نمیکنه . اما احتمال نشست در برابر بارهای وارده داره که اونم به دلیل نفوذ پذیری کمش هستش

خاک های درشت دانه : اینم از اسمش مشخصه که ذرات درشتی داره و در نتیجه نفوذ پذیری بالایی داره که همین امر باعث میشه ظرفیت باربریش بالاتر باشه . اما چسبندگی پایین داره و در مقابل برش هم حساس تره

نوع خاک که همه چیز نیست !!!!! ظرفیت باربری ، مدول الاستیسیته ، زاویه اصطحکاک داخلی و چسبندگی هم عوامل مهمی محسوب میشه

ظرفیت باربری : این ویژگی نشون میده که خاک مد نظر پروژه چقدر بار میتونه تحمل کنه و بیشتر مشخص میکنه که فنداسیون نواری یا گسترده میشه

زاویه اصطحکاک داخلی : این ویژگی مقاومت خاک در برابر لغزش نشون میده و هر چی زاویه اصطحکاک داخلی بیشتر باشه خاک پایدارتره

چسبندگی : نیرویی که ذرات خاک رو به هم دیگه چسبونده .خاک ریزدانه چسبندگی بیشتری نسبت به خاک درشت دانه داره

عوامل موثر بر ابعاد ستون علاوه بر خاک

به جز خاک ، عوامل دیگری هم بر ابعاد ستون تاثیر گذار هستن:

بارهای وارده : مثل بار های مرده و زنده و جانبی بر ابعاد ستون تاثیر چشمگیری داره . هر چی بیشتر بشه ابعاد ستون هم بیشتر میشه

نوع سازه : مطمئنا نوع سازه هم تاثیر ویژه ای روی ابعاد ستون داره مثلا سازه فولادی به طور کلی از ستون های کوچک تری نسبت به سازه بتنی تشکیل میشه

عمق آب های زیر زمینی :هر چی سطح آب زیر زمینی بالاتر باشه بر ظرفیت باربری خاک تاثیر بیشتری میزاره

منطقه لرزه خیزی : هر منطقه نسبت به منطقه دیگر از نظر زلزله متفاوته . مثلا اصفهان با تهران تفاوت زیادی داره

 روش‌های تعیین ابعاد ستون با توجه به نوع خاک

برای اینکه خاک بتونه بر ابعاد ستون تاثیر مثبتی بزاره و کاهشش بده ، نیاز به آزمایش خاک داریم تا مشخص بشه که خاک از چه تیپی هستش
آیین نامه 2800 که مربوط به زلزله میباشد دسته بندی خاص خودشو داره . اول انواع آزمایش خاک با هم بررسی میکنیم

 آزمایش‌های خاک:

آزمایش SPT (Standard Penetration Test):
برای اینکه مقاومت خاک در برابر نفوذ مته استاندارد بسنجیم از این آزمایش استفاده میکنیم . اما نتایج آزمایش به ما در ارزیابی ظرفیت باربری خاک بسیار کمک میکنه

آزمایش CPT (Cone Penetration Test):
این آزمایش به این صورته که ، یک مخروط مخروطی شکل با سرعت ثابت به داخل خاک فرو رفته و مقاومت خاک در برابر نفوذ اندازه گیری میکنه . نتایج این آزمایش به مدول الاستیسیته و زاویه اصطحکاک داخلی میده

آزمایش سه محوری :
برای تعیین مقاومت برشی خاک در شرایط مختلف تنش از این آزمایش استفاده میکنن . نتایج این آزمایش در طراحی پی تاثیر گذار است

نرم‌افزارهای تحلیل سازه:
نرم افزار های ETABS , SAFE , SAP2000 , ABAQUS امکان مدلسازی دقیق سازه و تحلیل سازه را به میدن و با کمک این نرم افزار ها میتونیمتنش ها و تغییر شکل های ایجاد شده در سازه را تحت بارهای مختلف محاسبه کنیم و ابعاد بهینه ستون ها را مشخص کنیم

آیین نامه 2800

آیین نامه 2800 ایران دستور العمل های مشخصی برای طراحی سازه در برابر زلزله داره و این آیین نامه بر اساس آخرین دستاورد های علمی و تجربی در چند سال اخیر نوشته شده اند و حاصل بررسی چندین زلزله بزرگ در سرتاسر دنیا هستن
آیین نامه 2800 از خاک به عنوان یک عامل فوق العاده تاثیر گذار در زلزله نام برده

نکات طراحی مهم در ستون با توجه به خاک

اهمیت بررسی دقیق خاک:

قبل از اینکه طراح سازه بخواد کار خودشو شروع کنه بسیار مهمه که آزمایش خاک انجام شده باشه . چون این اطلاعات به طراح سازه کمک میکنه تا دقیق تر طراحی سازه بکنه
خب …اگه نباشه چی میشه ؟
باید مراجعه کنم به آیین نامه 2800

حالا این بند یعنی چی ؟
میگه اگه در اون آزمایشی وجود نداشت که نشون بده خاک اون منطقه از نوع 4 هستش در اون صورت میتونی خاک از نوع 3 انتخاب کنی
اما در صورتی میتونی از خاک نوع 2 یا 1 استفاده کنی که حتما از زمین خودت آزمایش انجام شده باشه نه منطقه !!!!!!
حالا حتما میگی نوع 2 باشه چی میشه مگه ؟؟؟؟؟؟؟؟؟
خب باید عرض کنم حداقل یک سایز از ابعاد ستون و میلگرد در یک ساختمون 5 طبقه رو کاهش میده . مثلا اگه ستون 55 * 55 با میلگرد 22 داشته باشی میتونی به 50 * 50 با میلگرد 20 تبدیلش کنی و همینطور در طبقات بالاتر هم کاهش میده و مجموع این ها صرفه جویی زیادی برات به همراه داره

هر چه تیپ خاک به 1 نزدیک بشه ابعاد ستون کوچیک تر میشه

طراحی پی مناسب :
نوع خاک حتی بر نوع فنداسیون هم تاثیر میزاره ، میتونه دلیلی باشه بر اینکه ،از فنداسیون گسترده به نواری تبدیل بشه

 

نتیجه گیری :

همان طور که در مقاله مشاهده کردید یک رابطه نزدیکی بین خاک و ابعاد ستون وجود دارد هر چه خاک به تیپ 1 نزدیک بشه ستون ها کوچیک تر میشن و هر چه به تیپ 4 نزدیک بشه ستون ها بزرگ تر میشن و این هم گفته شد که برای مشخص شدن تیپ خاک نیاز به آزمایش خاک هست و اگر نبود هم طراح سازه مجور میشه بدترین نوع خاک رو که یعنی نوع 4 می باشد را در نظر بگیره

 

لطفا نظر خود را در مورد این بخش بیان کنید و در صورت نیاز، اصلاحات لازم را پیشنهاد دهید.
تیم ما آماده مشاوره رایگان به پروژه شما می باشد
سپاسگزارم از همراهی شما
بنای سبز

---