مهار متقابل یا استرات چیست؟

سازه نگهبان مهار متقابل یا استرات چیست؟
یکی از روش‌های اجرای سازه نگهبان، روش سازه نگهبان مهار متقابل یا استرات است که برای گودهای کم‌عمق در مناطق شهری مناسب است. این روش را می‌توان ترکیبی از دو راه‌حل دیگر طراحی و ساخت سازه نگهبان خرپایی و سپرکوبی دانست.
روش پشت ‌بندهای افقی و مایل، نام دیگری است که برای روش مهار متقابل به کار می‌ رود. سازه نگهبان روش متقابل بسیار شبیه سازه نگهبان روش خرپایی می باشد. استفاده از این نوع سازه نگهبان، امروزه کمتر رایج بوده ولی در بعضی موارد خاص بسیار با صرفه ‌تر از سازه خرپایی است.
در این روش، همانند روش سازه نگهبان خرپایی، اعضای عمودی در فواصل معین نصب می گردد و سپس با قراردادن عضو افقی بین این اعضای عمودی، جلوی تغییرشکل دیواره ها گرفته می شود.
در گودهای با عرض کم، به علت کمبود فضا جهت اجرای عضو مایل خرپایی، عملا روش سازه نگهبان خرپایی منتفی است و روش مهارمتقابل جایگزین مناسبی می باشد.

اجزای سازه نگهبان مهار متقابل
در این روش از اعضای فشاری (مهارهای فشاری) جهت انتقال فشار خاک استفاده می گردد. اجزای تشکیل دهنده این روش به صورت زیر می باشد:
۱) دیوار: در حقیقت دیوارها علاوه بر مقاومت در مقابل فشار خاک، حکم تکیه گاه اعضای فشاری را نیز بازی می کنند. دیوارها انواع مختلفی دارند مانند:
    سپر (Sheet Pile)
    دیوار دیافراگمی
    شمع های نگهبان فلزی
    شمع های نگهبان بتنی
۲) اعضای فشاری (Strut یا Brace): اعضای فشاری یا مهارهای فشاری نقش انتقال فشار خاک را از یک دیوار به دیوار دیگر دارند که دارای انواع مختلفی هستند. مانند:
    نیمرخ زوج IPE
    نیمرخ زوج IPB
    لوله
    قوطی
    مقطع بتنی
۳) اعضای واسط (Wale): همان طور که از اسم این اعضا مشخص است، وظیفه انتقال نیرو از دیوار به اعضای فشاری را دارند. اعضای واسط فشار خاک اعمال شده از دیوار را گرفته و به اعضای فشاری (استرات ها) منتقل می کنند. بنابراین استرات ها و اتصال آنها بر اساس نیروی فشاری، اعضای واسط بر اساس نیروی برشی و خمشی و دیوار نیز بر اساس نیروهای ترکیبی طراحی می گردد.

مراحل اجرای پایدار سازی گود به روش مهار متقابل
به طور کلی روش اجرای سازه نگهبان مهار متقابل به شرح زیر است:
    حفر چاه‌هایی روبه‌روی هم در حاشیه زمین
    قرار دادن قفسه‌های آرماتور در داخل چاهک‌ها
    اتصال شاخک‌هایی مانند ناودانی و نبشی به پروفیل‌ها جهت درگیری بیشتر با بتن چاه
    قرار دادن پروفیل‌های مناسب بسته به عمق گود و مشخصات در درون چاه‌ها
    بتن‌ریزی درون چاه
    اتصال قسمت فوقانی هر دو سولجر متقابل به یکدیگر با کمک تیرها یا خرپاها
    پس از اجرای مراحل فوق عملیات گودبرداری به صورت مرحله به مرحله اجرا می‌گردد.
در ادامه مراحل و روش اجرای مهار متقابل را بررسی میکنیم.
۱.حفر چاه اعضای قائم در روش مهارمتقابل
همانند اجرای شمع فلزی در روش­های میخ­کوبی (نیلینگ)، مهارگذاری انکراژ و سازه نگهبان خرپایی، در روش مهارمتقابل نیز، می بایست حفر چاه اعضای قائم، قبل از شروع خاکبرداری، انجام گردد. جانمایی این چاه ها به وسیله نقشه برداری و با توجه به نقشه­ های اجرایی انجام می گردد.
جهت بتن­ ریزی ریشه اعضای قائم، کف این چاه­ها از تراز کف شالوده پایین­ تر می باشد.
۲.اجرای اعضای عمودی در روش مهارمتقابل
غالباً مقطع اعضای قائم به صورت زوج نیمرخ IPE می باشد. اعضای قائم را به صورت عمودی در چاه قرار داده و به طور کامل به دیوار می چسبانند و سپس ریشه شمع فلزی بتن ریزی می گردد.
ریشه شمع فلزی حدود ۲۵ درصد عمق گود بوده و قطر چاه­ها حدود ۸۰ تا ۱۰۰ سانتیمتر می­ باشد. جهت گیرداری بهتر عضو قائم در بتن ریشه، قطعات نبشی یا ناودانی را به عنوان برش گیر به عضو قائم جوش می دهند.
همان­طور که شمع های فلزی در روش ­های میخ­کوبی یا نیلینگ ، مهارگذاری، سازه نگهبان خرپایی و … می بایست به طور کامل به دیواره گود تکیه داده شوند، جهت عملکرد مناسب روش مهارمتقابل نیز عضو قائم باید کاملاً چسبیده به دیوار باشد تا تغییرشکل ها به حداقل برسد.
جهت چسبیدن کامل عضو قائم، پشت آن با مصالح مناسبی که حداقل مقاومت فشاری خاک آن قسمت را دارا باشد، پر می شود تا هیچ گونه فضای خالی بین عضو قائم و دیوار باقی نماند.
با توجه به اینکه اعضای افقی می بایست از دو طرف به اعضای قائم متصل گردند، بنابراین اعضای قائم حتی الامکان در دو دیواره مقابل کاملاً رو به روی یکدیگر اجرا می گردند تا از تمام ظرفیت آنها استفاده گردد.
۳.اجرای اعضای افقی در روش مهارمتقابل
بعد از اجرای اعضای قائم، می­ بایست ردیف اول اعضای افقی اجرا گردد. اعضای افقی به شکل زوج نیمرخ یا لوله یا … می باشند.
همانند اتصال تیر به ستون در سازه ها، اعضای افقی توسط جوش و با استفاده از ورق های فولادی به اعضای قائم متصل می گردند.
جهت جلوگیری از ریزش های موضعی، بین اعضای عمودی از الوارهای چوبی یا شبکه فولادی (مش) و بتن پاشی (شاتکریت) و یا اعضای مناسب دیگر می توان استفاده کرد.
جهت کاهش طول مؤثر اعضای افقی، می توان از کش (عضوی عمود بر عضو افقی) استفاده کرد. با این کار از کمانش اعضای افقی جلوگیری می گردد.
۴. تکمیل اعضای افقی در روش مهارمتقابل
بعد از اجرای ردیف اول اعضای افقی، تا رسیدن به تراز ردیف دوم اعضای افقی، خاکبرداری انجام گردیده و شبکه فولادی (مش) و بتن پاشی (شاتکریت) نیز اجرا می گردد. این روند تا انتهای گود ادامه می یابد.


نکات مهم اجرای استرات
    در صورت وجود احتمال ریزش خاک در محدوده فاصله آزاد بین دو سازه نگهبان مجاور باید در بین سولجرها از شاتکریت یا انواع پانل‌ها استفاده کنیم.
    سیستم مهار متقابل گفته شده باید در جهت عمود بر سیستم قابی آن، یعنی در جهت طول گود نیز به صورتی مناسب مهاربندی شود. این عمل موجب تأمین صلبیت جانبی و پایداری سازه می‌شود.
    طول دستک‌های فشاری در صورتی که زیاد باشد، از حالت فعال به مقاوم در آمده و به دو طرف فشار وارد می‌کند. اگر طول دستک کم باشد، موجب کشش سولجر خواهد شد، لذا باید در اندازه‌گیری طول دستک‌های فشاری دقت کرد.
دستک‌ها مثل المان‌های واسط هستند و نیروی فشاری که از دو طرف خاک به آن‌ها وارد می‌کند را خنثی می‌کنند.

مبانی نظری طراحی مهار متقابل (استرات)
تبیین مبانی روش مهارمتقابل به شناخت ما از فشار جانبی خاک ها و مفاهیم آن باز می گردد. هنگامی که اولین مرحله خاکبرداری انجام می­ شود، فشار خاک به شکل تقریباً مثلثی به دیواره گود وارد می شود. در ادامه با نصب اولین استرات، با تغییر شکل در محل نصب، مقدار فشار جانبی در این محل افزایش می یابد. این امر سبب می شود تا توزیع تنش تا مقدار زیادی نامنظم باشد. اما همانند مسائل دیگر در علم مهندسی، در این موضوع نیز برای ساده سازی محاسبات نحوه توزیع فشار جانبی خاک ها مطابق شکل زیر به شکل ذوزنقه فرض می شود.
برای تعیین مقدار فشار جانبی، دانشمندان مختلف نظریه های گوناگونی را مطرح کرده اند که از رایج ترین آنها می توان به نظریه پک اشاره نمود. پک با بررسی برخی از مطالعات موردی در شیکاگو، اسلو و مکزیک، فشار جانبی خاک را در پروژه های پایدارسازی گودهای عمیق با روش مهارمتقابل ارزیابی کرد. این روش ده ها سال است که توسط مهندسان مورد استفاده قرار می گیرد و کاربردهای زیادی در طراحی مهندسی دارد. شکل زیر نمودارهایی از فشار ظاهری خاک تعیین شده توسط پک را نشان می دهد.


مزایا و معایب روش مهار متقابل
مزایای روش استرات
    سازه نگهبان مهار متقابل نه تنها موجب افزایش ظرفیت باربری سولجر می‌شود، بلکه موجب کاهش میزان تغییر شکل سولجر و در نتیجه کاهش میزان تغییر شکل و نشست احتمالی خاک پشت دیوار می‌شود.
این امر، به ویژه هنگامی که در مجاورت گود ساختمان‌هایی وجود داشته باشند، از اهمیت بسیار زیادی برخوردار است.
    سرعت بالایی در اجرا دارد.
    نسبت به روش‌های دیگر هزینه آن کمتر است.
    نسبت به سازه نگهبان خرپایی، جاگیری کمتری دارد.
    اتصالات در مهار متقابل نسبت به سازه نگهبان خرپایی کمتر است.
    مهار متقابل با دیگر روش‌‌های پایدارسازی گود قابل ترکیب است.
    این روش، به ویژه در بسیاری از عملیات حفاری ترانشه‌ها و کانال‌ها می‌تواند بسیار مناسب باشد.
    سهولت روش اجرای مهار متقابل باعث می‌شود به تخصص بالای نیروی انسانی، مصالح و دستگاه‌های خاص نیازی نباشد.
معایب روش مهار متقابل
    اگر عرض گود زیاد باشد (مثلا بیش از 10 متر) ممکن است هزینه و زمان اجرای کار افزایش یافته و کار با سختی بیشتر انجام شود. در یک پروژه خاص باید این امر مورد مطالعه قرار گرفته و با دقت مشخص شود.
    اگر عمق گود زیاد باشد، ممکن است هزینه و زمان اجرای کار افزایش یابد. همچنین مهاربندی‌های تراز‌های مختلف می‌توانند دست و پا گیر باشند و موجب بروز مشکل شوند.
    مهار متقابل ممکن است برای ماشین آلات سرگیر باشد و در صورت خوردن ضربه به دستک‌ها ممکن است گود فرو بریزد.

مشاوره انجام پایان نامه عمران ارشد و دکترا تمامی گرایش ها

خرید کتابهای دست دوم مهندسی عمران

خرید کتاب دست دوم معماری

خدمات گروه معماری هفت:
گروه معماری هفت متشکل از مهندسان معمار خبره در زمینه های زیر در خدمت شما عزیزان است:
طراحی ساختمان مسکونی
طراحی ساختمان اداری
طراحی ویلا
طراحی نما
اصلاح پلان
انجام پایان نامه معماری
انجام پروپوزال معماری
شیت بندی

با ما تماس بگیرید... 09122257213

مقالات دیگر

_______________________________________________________