پی سازه وظیفه انتقال بارهای ساختمان به زمین را عهده دار است. بنابراین وضعیت آن نقش مهمی در ایمنی ساختمان دارد. مواردی مانند زلزله، پدیده روانگرایی، نشست غیرمجاز در خاک پی، کاهش ظرفیت باربری و… از جمله مواردی هستند که ایمنی پی را تهدید می کنند. مقاوم‌سازی با میکروپایل یکی از راه های بهبود خواص مکانیکی خاک می باشد که احتمال آسیب دیدن پی در اثر وزن سازه و حرکت مخرب زمین را کاهش می دهد. در روش اجرای میکرو پایل نسبت به بهسازی خاک اقدام می شود. میکرو پایل ها یا ریزشمع ها شمع هایی با قطر کمتر از 300 میلی متر هستند که باربر و مقاوم هستند. با افزودن این ماده به خاک با استفاده از دوغاب سیمان، خواص مکانیکی (مقاومتی و رفتاری) خاک اطراف را بهبود می بخشد.
شرکت مقاوم سازی آشیان پی یکی از معتبرترین شرکت های ارائه دهنده خدمات مقاوم سازی سازه است. آشیان پی دارای سابقه ای بیش از چند دهه در زمینه مقاوم سازی با FRP و… است. برای دریافت مشاوره در زمینه خدمات مهندسی و روش های مختلف مقاوم سازی ساختمان با واحد مهندسی آشیان پی تماس بگیرید.
میکروپایل چیست؟
میکروپایل یکی از بهترین راه های بهبود خاک است که به عنوان یک عنصر باربر و مقاوم به خاک اضافه می شود که باعث افزایش مقاومت خاک و بهبود رفتار آن می گردد. میکروپایل ها به شمع‌هایی با قطر کوچک گفته می‌شود که با تزریق گروت اصطکاکی عمل کرده و از باربری انتهای شمع، به دلیل ناچیز بودن آن، نادیده گرفته می شود. در بسیاری از شرایط، مانند وجود خاک‌های سست و شکننده، محدودیت‌های دسترسی و وجود سازه‌ها، از ریزشمع ها به عنوان جایگزینی برای شمع های بتنی درجا برای ایجاد عناصر باربر فشاری و کششی و همچنین برای اصلاح پارامترهای خاک و متعاقبا افزایش ظرفیت باربری آن و جلوگیری از روان شدن استفاده می شود. همان طور که در مقدمه هم به آن اشاره شد میکروپایل ها به ریزشمع هایی می گویند که قطرهایی کم تر از 30cm دارند.
روش طراحی میکروپایل
محاسبات مهندسی ریزشمع با توجه به نوع کاربری و نحوه رفتار آن انجام می شود. محاسبات فنی این روش مشابه محاسبات شمع های معمولی انجام می شود، اگر هدف بهبود شالوده ساختمان و پایدار سازی گود باشد. محاسبات با استفاده از این روش بر اساس سه قسمت طرح سازه ای، کنترل بر پانج و طرح ژئوتکنیکی انجام می پذیرد. هنگام طراحی سازه بر اساس ظرفیت باربری ریز شمع ها بر دیوار فولادی، دوغاب و آرماتور ضریب ایمنی این ظرفیت باید بیشتر از بار ریزشمع ها باشد. در طرح ژئوتکنیکی مقدار مقاومت اطراف ریز شمع در برابر خاک اطراف محاسبه می شود و ضریب مقاومت باید بیشتر از بار اعمال شده باشد. در نهایت یک چک روی پانچ وجود دارد که بر اساس بررسی مقاومت میکروپایل در برابر برش پانچ محاسبه می شود.
نرم‌افزارهای طراحی و محاسبه مقاوم‌سازی سازه: ابزارهای حیاتی برای مهندسان سازه
بسته به کاربرد مورد نظر میکروپایل و نگاه عملکردی آن، تست های کنترل کیفی مختلفی را می توان برای این روش تعریف کرد که برخی از آنها عبارتند از:
- تست بارگذاری فشاری میکروپایل
- تست بارگذاری کششی میکروپایل
- تست بارگذاری جانبی میکروپایل
کاربردهای ریزشمع ها
- استفاده به عنوان یک عنصر باربر در زیر پی سازه ها
- به عنوان یک عنصر باربر برای بهبود پی های ساختمان های قدیمی استفاده می شود.
- قابلیت استفاده به عنوان عضو باربر در زیر پی سایر رو سازه ها
- از آن برای بهبود خاک، افزایش مقاومت و ویژگی های رفتاری آن استفاده می شود.
- استفاده برای بهسازی زمین و واکنش به پدیده روانگرایی
- و…
انواع میکروپایل
2 گروه از انواع میکروپایل ها میکروپایل پیش ساخته و میکروپایل درجا هستند. ریزشمع های پیش ساخته، همانطور که از نام آن پیداست، از پیش ساخته شده و با اعمال نیروی ارتعاشی یا ضربه وارد زمین می شوند. ریزشمع های پیش ساخته، خاک اطراف را تا حدی حرکت می دهند زمانی که به داخل زمین می روند. نوع دیگری از ریزشمع ها، ریزشمع ها درجا هستند که در آن چاه ها برای نصب از قبل حفاری شده و سپس ریزشمع ها نصب می شوند. ریزشمع‌های درجا نیز می‌توانند در هر مکانی ساخته و اعمال شوند، سپس در مناطق از پیش تعیین‌شده تعبیه کرد.
مزایای استفاده از روش میکروپایل
از مزایای میکروپایل می توان به موارد زیر اشاره کرد:
- در این روش به علت استفاده از آرماتور و پایداری آن نشست زمین کنترل شده و بار موجود به لایه های مقاوم زیرین انتقال می یابد.
- این روش تزریق دوغاب خواص مکانیکی خاک مانند سختی، تراکم پذیری، ظرفیت بارگذاری، اصطکاک و ضرایب چسبندگی را بهبود می بخشد.
- کوبش ریزشمع ها منجر به فشرده شدن و تحکیم توده خاک اطراف می شود.
- اثرات جانبی و لرزش در سازه‌های مجاور به دلیل انرژی پایین کوبش و قطر ناچیز حفاری، به حداقل می رسد.
- اجرای این روش در مجاورت آب زیرزمینی بسیار آسان است. در مناطقی که سطح آب زیرزمینی زیاد است، اجرای ریزشمع ها از سطح زمین و تزریق دوغاب سیمان از داخل بسیار سریع انجام می شود و به دلیل چگالی و ویسکوزیته زیاد دوغاب سیمان، آب در اثر فشار دوغاب سیمان تخلیه می شود و دوغاب سیمان جایگزین آن می شود. تست های بار را می توان با استفاده از جک های سبک، با قدرت واکنش پشتیبانی کافی، با دقت و سادگی بالا برای این روش انجام داد.
- به دلیل استفاده از مصالح کم از جمله فولاد و سیمان روشی اقتصادی برای تجهیز کارگاه می باشد.
- با توجه به ابعاد کوچک ماشین‌آلات اجرای میکروپایل نسبت به سایر دستگاه ها، علاوه بر سهولت حمل و نقل و جابجایی در کارگاه، امکان عملیات در جبهه های کاری مختلف، بدون ایجاد مانع در کار را فراهم می کند.
نتیجه گیری
اگرچه مقاوم‌سازی با ریزشمع‌ها برای فونداسیون‌ها در خاک‌های ضعیف مزایای زیادی دارد، اما قبل از انجام این کار باید عواملی مانند بودجه و اثربخشی این روش را در محیط پروژه در نظر گرفت. نوع خاک، عمق نفوذ، تعداد ریزشمع ها، ماشین آلات و مواد مورد نیاز و غیره عواملی هستند که بر هزینه اجرای میکروپایل ها تأثیر می گذارند. همچنین برای ارزیابی عملکرد این عناصر، بررسی نتایج بار فشاری، بار کششی و بار جانبی ضروری است.
