پاورپوینت بررسی رده ژئوتکنیکی ساختمانها
 
برای تعیین نیازهای طراحی ژئوتکنیکی سه رده ژئوتکنیکی1، 2 و 3 تعریف می شود. طبقه بندی اولیه سازه بر اساس رده ژئوتکنیکی باید قبل از بررسی های ژئوتکنیکی انجام شود. این رده بندی را می توان در مراحل بعدی تغییر داد. در هر مرحله از طراحی و روند اجرایی رده بندی باید کنترل شود و در صورت نیاز تغییر کند.
وجوه مختلف طراحی یک پروژه ممکن است به در نظر گرفتن رده های گوناگون ژئوتکنیکی نیاز داشته باشد. نیازی نیست که تمامی پروژه بر اساس مهم ترین رده طراحی شود.
رده ژئوتکنیکی 1
تبصره: در هیچ یک از شرایط زیر رده ژئوتکنیکی1 قابل استناد نمی باشد:
1- زمین های مسئله دار از قبیل زمین های آماسی و رمبنده و مستعد روانگرایی.
2- وجود خاک دستی
3- احداث طرح، خطری برای سازه مجاور محسوب می شود.
4- گود برداری و خاک برداری به زیر سطح سفره اشباع گسترش یابد و یا اینکه تجربه های مشابه محلی نشان دهد که حفاری پیشنهادی در پایین تر از سطح سفره آب زیرزمینی با اشکال انجام خواهد شد.
5- زمین مورد نظر طرح از شیروانی با شیب تند برخوردار باشد.
6- احتمال وقوع عوامل مخاطره آمیز در ساختگاه، حوالی و مجاور سازه وجود داشته باشد. (از قبیل نشتی، قرار گرفتن سازه در مسیل و امکانات رخداد فرسایش، آب شستگی و غیره).
این رده فقط شامل انواع سازه های کوچک و غیر پیچیده می شوند. طراحی پی سازه های رده ژئوتکنیکی1 در مناطق شهری شناخته شده ژئوتکنیکی با استفاده از تجربیات مشابه و بدون انجام مطالعات گسترده ژئوتکنیکی می تواند انجام پذیرد. در زیر به نمونه هایی از این سازه ها و یا بخش هایی از ان ها اشاره می شود:
الف: ساختمان های تا 4 طبقه با شرایط زیر:
- اهمیت کم و متوسط
- حداکثر 5/2 متر گودبرداری
- عدم وجود مسایل خاص ژئوتکنیکی از قبیل لغزش، سنگ ریزش، وجود خاک دستی
- مساحت اشغال کمتر از 300 متر
ب: دیوارهای نگهبان دیواره خاکبرداری در محل هایی که اختلاف سطح زمین از 2 متر تجاوز نمی کند.
 
رده ژئوتکنیکی2
این رده شامل انواع متداول سازه ها و پی هایی می شود که در معرض مخاطره پذیری غیر عادی نبوده و دشواری ویژه ای از نظر زمین و بارگذاری ندارند. طرح پی سازه های واقع در  رده ی ژئوتکنیکی2 به اطلاعات و تحلیلکمی و کیفی ژئوتکنیکی برای حصول اطمینان از رعایت شرایط اساسی نیاز دارند. برای بررسی های ژئوتکنیکی طراحی در این رده باید از آزمایشه های صحرایی و آزمایشگاهی متداول و روش های طراحی شناخته شده و معتبر استفاده کرد.
نمونه های ذیل، سازه هایی را که با رده ژئوتکنیکی2 مطابقت دارند نشان می دهند:
ساختمان های معمول تا 25 طبقه که در معرض خطرات احتمالی غیر عادی و شرایط دشوار ژئوتکنیکی قرار ندارند.
ساختمان های با حداکثر دو طبقه زیرزمین.
خاکریزهای مهندسی و کارهای خاکی مرتبط به بنا
گودبرداری های متداول و عادی با عمق کمتر از 6 متر
دیوارها و دیگر سازه های نگهدارنده آب و خاک تا ارتفاع کمتر از 6 متر
 
رده ژئوتکنیکی3
این رده شامل سازه ها و یا بخش هایی از سازه ها می شوند که در چارچوب رده های ژئوتکنیکی1 و 2 قرار نمی گیرند. از قبیل:
-کلیه ساختما های با ابیش از 25 طبقه
- ساختمان های با بارهای غیرعادی، برج ها و ساختمان های بلند با زیرزمینیهای بیشتر از 2 طبقه
- سازه های متضمن خطرات احتمالی غیر عادی و یا شرایط غیر عادی و دشوار از نظر ساختگاه
- زمین هایی که در آن ها به دلیل پاین آندن سطح سفره آب زیرزمینی و یا زهکشی های موقت و دائم، نشست، جابجایی و حرکات قابل توجه خاک ایجاد شده و سازه های مجاور در معرض خطر ناپایداری قرار می گیرند.
- گودبرداری هایی که از نظر عمق و ساختمان های مجاور به توجه ویژه ای نیاز دارند.
مطالعات و بررسی های گسترده ژئوتکنیکی با توجه به ویژگی های ساختگاه و سازه موردنظر برای احداث در این رده باید انجام پذیرد.
 
ملاحظات طراحی
الف: ملاحظات مربوط به شرایط زمین:
- در طراحی ژئوتکنیکی، موارد زیر باید مورد توجه قرار گیرد:
- مناسبت بودن کلی زمینی که سازه بر روی آن قرار می گیرد.
- لایه بندی و طبقه بندی مناطق مختلف خاک، سنگ و اجزای ساختمانی که در مدل محاسباتی دخالت دارند.
- تعیین مقاومت لایه های نرم و سخت و سطوح لایه بندی شیب دار
- تعیین وجود حفره ها، قنوات و گالری های طبیعی و یا ساخته دست انسان و یا حفره های انحلالی و شکافهایی که با مصالح نرم پر شده اند و فرآیندهای انحلالی پیوسته در سنگ ها
- وجود گسل ها و نزدیکی به آن ها
- درزه ها و شکاف ها در سنگ ها
- تعیین کنش ها، ترکیب ان ها و انواع بارگذاری ها
ب: مواردی که بر حسب نوع محیطی که طراحی در آن انجام می شود مد نظر قرار می گیرند عبارتند از:
اثرات آب شستگی، فرسایش و حفاری که به تغییرات در هندسه سطح زمین می انجامد.
اثرات خورندگی شیمیایی
اثرات هوازدگی
اثرات یخ زدگی
تغییرات در سطوح آب زیرزمینی
فراگیری در زمین های با احتمال وقوع لغزش و روانگرایی
فراگیری در مناطق با پتانسیل سیلگیری
سایر اثرات زمان و محیط بر مقاومت
زمین لرزه ها
فرونشست ناشی از فعالیت های طبیعی یا انسانی
رواسازی سازه در برابر تغییر شکل های نسبی
اثر سازه جدید بر سازه ها یا تأسیسات موجود.
ملاحظات زیست محیطی.
پ: به موارد ذیل باید توجه جدی مبذول گردد:
برآمدگی . نشست های حاصل از فعالیت های انسانی، آب و هوا یا تغییرات رطوبت.
حرکات ناشی از خزش یا لغزش توده های خاک
حرکات ناشی از فرسایش درونی، تجزیه، خودتراکمی و حل شدن
حرکات و شتاب های حاصل از زمین لرزه، انفجارها، ارتعاشها و بارهای دینامیکی
 
ملاحظات بارگذاری در طراحی ژئوتکنیکی
در تحلیل های ژئوتکنیکی، موارد زیر درنظر گرفته می شوند:
- وزن خاک، سنگ و آب
 
حدود
- مندرجات این فصل در سازه هایی کاربرد دارد که نگهدارنده زمین، مصالح مشابه با آب هستند.
- سازه های نگهبان، شاید بهتر آن باشد که سه نوع سازه نگهبان زیرین از یکدیگر متمایز گردند:
- دوار های نگهبان .زنی: دیوارهایی از سنگ پایین ساده پایین مسلح  هستند با شالدوه قاعده ای و یا بدون پاشنه، لبه پا پشت بند. وزن خود دیوار، که گاهی شامل توده های خاک یا سنگ پایدار کننده نیز می شود. نقش مهمی در نگهداری تز مصالح نگهداشته شده ایفا می کند. نمونه های این دیوارها عبارتند از دیو.ارهای سنگی و بتنی وزنی با ضخامت ثابت یا متغیر، دیوار های بتن مسلح یا شالوده گسترده، دیوارهای پشت بند دار و ...
دیوارهای توکار: معمولاً دیوارهای نسبتاً نازکی از فلز بتن مسلح یا الوار هستند که به وسیله مهاربند، دستک و یا رانش مقاوم خاک نگه داشته می شوند. ظرفیت خمشی چنین دیوارهایی، نقش مهمی در نگهداری از مصالح نگه داشته شده با زمانی که وزن خود دیوار قابل توجه نیست ایفا می نماید.
نمونه های این گونه دیوارها عبارتند از دیوارهای سپی فلزی در انتها گیردار، دیوارهای مهار شدهیا دستک دار فلزی با دیوار های سپری بین مسلح، دیوارهای دیافراگمی و ...
- سازه های نگهبانر ترکیبی: شامل دیوارهایی متشکل از عناصر به کار برده شده در دو نوع دیوار بالا می شوند. تعداد بسیار زیادی از چنین دیوارهایی وجود دارند. نمونه های این گونه دیوارها عبارتند از فرآیندهای سپری دو جداره، سازه های خاکی تقویت شده یا فولاد پیش تنیده. پارچه گونه ها یا تزریق، سازه های دارای چندین ردیف مهار زمینی یا میخ کوبیده شده در خاک و ...
 
حالت های حدی
فهرستی از حالت های حدی که لازم است در نظر گرفته شوند باید در نظر گرفته شوند، باید تهیه گردد. به عنوان حد اقل، حالت های حدی زیر باید برای کلیه انواع سازه های نگهبان در نظر گرفته شوند:
فقدان پایداری کلی
گسیختگی یکی از عناصر سازه ای مانند یک دیوار، مهار، تبر، پشت بند، یا گسیختگی پیوند این گونه عناصر.
گسیختگی توام در زمین و عناصر سازه ای
حرکات سازه نگهبان که ممکن است موجب فرو ریختن شود یا در شکل ظاهری یا عملکرد سازه، سازه های مجاور یا تاسیساتی که بر روی آن قرار دارند، موثر واقع شود.
نشت غیر قابل قبول از پشت یا زیر دیوار
تغییر غیر قابل قبول در جریان آب های زیر زمینی
اضافه بر آن، حالت های جدی زیرین باید برای سازه های نگهبانی وزنی و سازه های نگهبان ترکیبی درنظر گرفته شوند:
گسیختگی بر اثر فرورفتگی حاصل از کمبود مقاومت باربری خاک
گسیختگی بر اثر لغزش در قاعده دیوار
گسیختگی بر اثر واژگونی دیوار
و برای سلزه های نگهبان توکار:
گسیختگی بر اثر چرخش یا انتقال دیوار یا بخش هایی از آن و گسیختگی بر اثر عدم تعادل عمودی دیوار
 
 
- تراز تنس در مسئله مورد نظر
- دستخوردگی در حین نمونه برداری
مقادیر C و Q را تنها می توان در محدوده تنشهایی که مقادیر آن مورد ارزیابی قرار گرفته است، ثابت فرض کرد.
- چانچه پارامترهای مقاومت موثر C و Q از آزمایش های زهکشی نشده یا اندازیه گیری فشار آب حفره ای به دست آید، باید دقت نمود که نمونه ها کاملاً اشباع شده باشند.
- به طور کلی مقادیر Q خاک ها در آزمایش تغییر شکل نسبی صفحه ای (ASTM)، اندکی بیشتر از مقادیر بدست آمده در شرایط آزمایش سه- محوری است.
 
سختی خاک
در این بخش به مدولهای تغییرشکل حجمی (Kb) برشی (G)، مدول ارتجاعی خاک (E) . مدول عکس العمل بسته (Ks) پرداخته می شود.
در ارزیابی سختی خاک نکات زیر باید مورد توجه قرار گیرد:
-       شرایط زهکشی
-       سطح تنش موثر میانگین
-  سطح تغییر شکل برشی اعمال شده یا تنش برشی وارده، که این تنش غالباً نسبت به مقاومت برشی در گسیختگی نرمالیزه می شود.
در ارزیابی سختی خاک نکات زیر باید مورد توجه قرا گیرد:
- شرایط زهکشی
- سطح تنش موثر میانگین
- سطع تغییر شکل برشی اعمال شده یا تنش برشی وارده، که این تنش غالباً نسبت به مقاوت برشی در گسیختگی نرمالیزه می شود.
- تاریخچه تنش و تغییر شکل
سایر عوامل موثر بر مدولهای تغییر شکل خاک ها عبارتند از:
امتداد تنش وارد بر خاک نسبت به جهت تنش اصلی تحکیم
اثر زمان و آهنگ تغییر شکل
اندازه ابزار آزمایش در ارتباط با اندازه دانه ها و ویژگی های بافت خاک
تعیین سختی خاک به نحو اطمینان بخش از آزمایش های صحرایی و آزمایشگاهی بسیار مشکل است. به ویژه به سبب دستخوردگی نمونه و سایر تاثیرات در آزمایش های آزمایشگاهی، اندازه گیری روی نمونه های آزمایشگاهی غالباً مقداری کمتر از سختی بر جا را به دست می دهد. لذا تحلیل مشاهده ای رفتار ساختمان های پیشین توصیه می شود. گاهی بهتر است برای دامنه تغییرات محدودی از تنش رابطه بین تنش و تغییر شکل نسبی خطی با لگاریتمی- خطی فرض شود. ولی، این امر همواره باید با احتیاط صورت گیرد زیرا رفتار واقعی خاک غالباً به روشنی غیر خطی است.
تراوایی خاک
در ارزیابی تراوایی خاک، موارد زیر باید مورد نظر قرار گیرند:
- اثر شرایط ناهمگونی زمین
- اثر ناهمسانی هیدرولیکی در زمین
- اثر ترک ها یا گسله ها در زمین، به ویژه در سنگ
- اثر تغیرات تنش تحت بارگذاری پیشنهادی
اندازه بدست آمده از روی نمونه های کوچک آزمایشگاهی ممکن است معرف شرایط برجا نباشد. بنابراین در موارد ممکن، آزمایش های برجا که خواص میانگین را برای حجم بزرگی از زمین اندازه گیری می کند، ارجحیت خواهد داشت. ولی به هر حال، باید تغییرات احتمالی در تراوایی در اثر افزایش تنش موثر، مورد توجه قرار گیرد.
 
 
- انحراف از مفروضات طراحی برای نوع و خواص زمین باید بدون تاخیر به فرد مسئول پروژه گزارش شود.
- باید اطمینان حاصل شود که اصول بکار رفته در طراحی با مشخصات ژئوتکنیکی زمین واقعی تناسب و همخوانی دارند.
آب زیرزمینی
-ترازهای آب زیرزمینی، فشارهای حفره ای و ترکیبات شیمیایی آب زیرزمینی برخورد شده در حین اجرا باید کنترل شود و با انچه در طراحی فرض شده است، مقایسه شود. در ساختگاههایی که از نظر نوع زمین و نفوذپذیری، چندگونگی چشمگیری شناسایی شده است یا احتمال می رود که وجود داشته باشد، آزمایش کاملتری لازم خواهد بود.
- برای رده ژئوتکنیکی1، کنترل ها معمولاً بر اساس مقایسه تجربیات ثبت شده قبلی در منطقه و یا شواهد غیر مستقیم انجام می شود. در صورت مشاهده هر گونه مغایرت با فرضیات طراحی و عوارض پیش بینی نشده و شرایط غیر معمول باید فرد مسئول پروژه در مورد تغییر رده ژئوتکنیکی تصمیم گیری نموده و در صورت لزوم با کارشناس ژوتکنیک مشورت کند.
- برای رده های ژئوتکنیکی 2 و 3، در صورتی که شرایط آب زیر زمینی تاثر مهمی بر روش ساختمانی یا عملکرد سازه بگذارد معمولاً باید مشاهدات مستقیم به عمل آید.
مشخصه های جریان آب زیرزمینی و رژیم فشار حفره ای را می توان توسط پیزومتر بدست آورد که ترجیحاً باید قبل از شروع عملیات ساختمانی نصب شود. برخی اوقات ضرورت دارد پیزومترها را به فاصله زیادی از ساختگاه به عنوان بخشی از شبکه رفتار سنجی نصب کرد.
چنانچه تغییرات فشار حفره ای در جریان اجرا رخ دهد و در عملکرد سازه موثرواقع شود، فشارهای آب حفره ای باید تا زمان تکمیل ساختمان و یا کاهش فشارهای آب حفره ای تا مقادیر ایمنی کنترل شود.
در مورد سازه های واقع در پایین تر از آب های زیرزمینی که ممکن است شناور گردند، فشارهای آب حفره ای باید کنترل شود تا زمانی که  بخشی از کارهای موقت یا دائمی به طور چشم گیری در معرض خوردگی شیمیایی قرار می گیرد، انجام شود.
- اثر عملیات ساختمانی چون آبکشی، تزرق و حفر گالری بر رژیم آب زیرزمینی باید کنترل شود.
هرگونه مغایرت در مختصات آبزیرزمینی که در طراحی فرض شده است باید بدون تاخیر به اطلاع فرد مسئول پروژه برسد. باید اطمینان حاصل شود که اصول به کار برده شده در طراحی با مختصات آب زیرزمینی مواجه شده همخوانی دارد.
در بررسی های ؤئوتکنیکی رده3 بررسی توزیع فشار آب حفره ای باید به طور عادی شامل موار زیر باشد:
- مشاهده سطح آب در گمانه ها و لوله های عمودی و نوسان آن در خلال زمان.
- ارزیابی هیدروژئولوژیکی ساختگاه شامل عوارضی نظیر سفره های آب آرتزین یا معلق یا تغییرات جزر و مدی (زمین شناسی ساحلی)
به منظور کنترل ارزیابی پایداری گودبرداری ها در مقابل زیر فشار، فشارهای حفره ای  باید تا عمقی حداقل برابر عمق گودبرداری در زیر سطح آب زیرزمینی شناخته شوند. در مواردی که لایه های فوقانی دارای وزن مخصوص اندکی هستند، اکتشاف تا اعماق بیشتر نیز ممکن است ضرورت یابد.
- موقعیت و ظرفیت های هرگونه آبکشی یا چاه های آب حفر شده در مجاورت محدوده ساختگاه باید روشن شود.و...