مروری بر دلایل وقوع نشست نامتقارن، مشکلات ناشی ازآن و روشهای اصلاح نشست نامتقارن ساختمان با استفاده از جک هیدرولیکی

f

علی کمکپناه 1* ، مجتبی میرزائی 2

1 علی کمکپناه، دانشیار گروه مهندسی ژئوتکنیک، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، – a-panah@modares.ac.ir

2 مجتبی میرزائی، دانشجوی کارشناسی ارشد ژئوتکنیک، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، – Mojtabamirzaei@modares.ac.ir

چکیده

بعضی از ساختمانها و سازه ها پس از ساخت و یا در حین اجرا، متحمل پدیده نشست می شوند، نشست در اغلب موارد متقارن نبوده و به صورت نامتقارن اتفاق میافتد و موجب برهم خوردن شاقولی ساختمان میگردد. با توجه به آسیب پذیر بودن ساختمانهای دارای نشست نامتقارن در برابر نیروی زلزله، ایجاد خطر برای ساختمانهای همسایه و همچنین کاهش چشمگیر کیفیت بهرهبرداری، اصلاح نشست نامتقارن این ساختمانها امری ضروری تلقی میگردد. از بین روشهای مختلف موجود برای رفع این پدیده، روش استفاده از جک هیدرولیکی مهندسی ترین و دقیقترین روش محسوب میشود . روش استفاده از جک هیدرولیکی به پارامترهای مختلفی از جمله نوع سازه، نوع خاک منطقه، سطح آب زیرزمینی و… وابسته است . مقاله حاضر مروری بر چند روش استفاده از جک هیدرولیکی در اصلاح نشست نامتقارن ساختمانها خواهد داشت.

واژه های کلیدی: اصلاح نشست، نشست نامتقارن، جک هیدرولیکی، ساختمان کج

1. مقدمه

ساختمانهای مختلف با هزینه های هنگفت برای رسیدن به اهداف مشخصی ساخته میشوند، وقوع بعضی اتفاقات در حین اجرای ساختمان و یا مدتها بعد از اجرای آن، بهره برداری از آن ساختمان را تحت تاثیر قرار می دهد، بطوری که اهداف اجرای آن را ناکام میگذارد. بعضی از این اتفاقات علاوه بر ساختمان آسیب دیده، ساختمان های مجاور را نیز تحت تاثیر قرارداده و برای آنها نیز مشکلات و خطراتی را ایجاد میکند. در چنین شرایطی، روش هایی که برای رفع این خطرات و مشکلات وجود دارند اهمیت یافته و برای جلوگیری از خسارات جانی و مالی قابل توجه ناشی از آنها، مورد استفاده قرار می گیرند یکی از این اتفاقات، نشست نامتقارن ساختمان ها میباشد که با توجه به مقدار آن می تواند مشکلات متعددی ایجاد کند. از بین روش های موجود برای اصلاح نشست نامتقارن ساختمان ها، روش استفاده از جک هیدرولیکی با توجه به اینکه ساختمان را دقیقا به تراز قبلی باز می گرداند، مهندسی ترین و دقیق ترین روش اصلاح نشست می باشد.

1-2  اهمیت موضوع

نمی توان نسبت به ساختمان های دارای نشست نامتقارن بی توجه بود و آنها را به حال خود رها کرد زیرا این ساختمانها دیگر مقاومت سابق (مقاومت طراحی) در برابر زلزله را ندارند، علت این کاهش مقاومت، از بین رفتن درز انقطاع درنظرگرفته شده در طراحی ساختمان و همچنین تشدید اثر p-delta در اثر کج شدن ساختمان میباشد [1] .

از بین رفتن درز انقطاع موجب می شود که در هنگام زلزله، ساختمان های مجاور به یکدیگر ضربه وارد کرده و یکدیگر را تخریب کنند. تشدید اثر p-delta نیز موجب می شود که ساختمان ها تحت یک نیروی جانبی ضعیف به گسیختگی برسند. این ساختمان ها تهدیدی برای پایداری ساختمان های مجاور محسوب میشوند، زیرا با تکیه بر آنها موجب کج شدن و ترک برداشتن آنها نیز می شوند. ساختمانهای دارای نشست نامتقارن قابل بهرهبرداری نبوده و همین امر موجب وارد شدن ضرر اقتصادی قابل توجه به مالکان می شود. با توجه به مطالب ذکر شده، ضرورت اصلاح نشست نامتقارن ساختمانها، کاملا آشکار است.

2- عوامل وقوع نشست (متقارن- نامتقارن)

عوامل مختلفی موجب وقوع نشست می شوند، نشست حاصل از عوامل ذکر شده در این قسمت هم میتواند بصورت متقارن و

هم بصورت نامتقارن اتفاق بیافتد. به این نکته باید توجه شود که همه دلایل وقوع نشست، ژئوتکنیکی نیستند و گاهی عوامل

سازه ای نظیر از بین رفتن مقطع ستون در اثر زنگ زدگی نیز موجب وقوع نشست می شوند [2] ، عوامل مذکور بدین شرح است:

1-2  عدم کفایت ظرفیت باربری خاک زیر پی

لایه های خاک ضعیف موجود در نیمرخ خاک زیر پی، در اثر تنش حاصل از وزن سازه، متحمل تغییرشکل و نشست می شوند. استفاده از خاک دستی برای جبران پایین افتادگی تراز کف گود و همچنین خاکریزی بدون ایجاد تراکم کافی، موجب کاهش ظرفیت باربری خاک زیر پی و در نتیجه وقوع نشست میشود. [3]

2-2  ضعف طراحی

اگر ابعاد پی طراحی شده برای انتقال بار ساختمان به خاک زیر آن مناسب نباشد تنش در نقاطی از پی از ظرفیت باربری خاک زیر آن تجاوز کرده و در نتیجه پدیده نشست اتفاق خواهد افتاد.

3-2  خطا در مطالعات ژئوتکنیکی

مطالعات و آزمایشات ژئوتکنیکی، قبل از طراحی و با هدف شناخت مشخصات خاک موجود انجام میگیرد اگر نتایج مطالعات ژئوتکنیکی انجام شده با خطا همراه باشد، طراحی صورت گرفته براساس آن اطلاعات نیز دارای خطا بوده و همین امر در مواقعی که موجب طراحی ضعیفتر سازه شود، میتواند موجب وقوع نشست شود.

4-2  گودبرداری در زمینهای مجاور

انجام عملیات گودبرداری بدون استفاده از سازه نگهبان مناسب، میتواند موجب وقوع مشکلاتی از جمله نشست نامتقارن برای ساختمانهای اطراف گود شود. حرکت گوه های خاک اطراف گود موجب وقوع نشست و ترک برای ساختمانهای مجاور خواهد شد، این شرایط معمولا هنگامی که از روش نیلینگ در مناطق شهری استفاده شود اتفاق میافتد زیرا نیل ها برای فعال شدن نیاز به حرکت گوه های خاک دارند. [4]

5-2  افزایش تنش موثر

افزایش تنش موثر مخصوصا در خاکهای ریزدانه اشباع، موجب تغییر شکل خاک در اثر تحکیم و در نتیجه نشست پی می شود، عوامل مختلفی موجب افزایش تنش موثر میشوند که عبارتند از:

1-5-2  اعمال بار روی سطح خاک

بارگذاری روی سطح خاک میتواند به صورت گسترده و در یک سطح وسیع باشد و یا از طریق یک پی با ابعاد مشخص و در یک سطح محدود انجام شود. در هر صورت این بارگذاری ها در خاک اضافه تنش ایجاد کرده و این اضافه تنش در نهایت به تنش مؤثر تبدیل شده و در صورت وجود لایه رس اشباع باعث نشست تحکیم میشود. [3]

2-5-2  پایین آمدن سطح سفره آب زیرزمینی

اگر سطح سفره آب زیرزمینی در یک محل در اثر عواملی چون خشکسالی منطقه یا پمپاژ آب پایین برود، در آن صورت تنش مؤثر خاک در لایههای پایینی افزایش مییابد. حال اگر در پروفیل منطقه، خاک رس اشباع داشته باشیم، این افزایش تنش مؤثر باعث ایجاد نشست تحکیم در رس میگردد.

3-5-2  صعود مویینگی

در خاکهایی از جنس لای و ماسه ریز)خاکهای مستعد مویینگی(، حفرات به هم پیوسته خاک مانند لولههای مویین عمل می کنند و باعث صعود آب در خاک و مرطوب شدن آن در ناحیه صعود مویینگی میشوند. در این شرایط اتفاق جالب آن است که خاک می تواند در بالای سطح سفره آب زیرزمینی اشباع شود، بدون آنکه سطح آب زیرزمینی )محل فشار صفر( بالا برود. میزان ارتفاع صعود مویینگی در خاکها با استفاده از رابطه تجربی زیر قابل محاسبه است:

e: نسبت تخلخل

D₁₀: اندازه موثر (میلیمتر)

c: بسته به نوع خاک از 10 تا 50 میلیمتر مربع متغییر است.

6-2  پدیده های مختلف طبیعی

پدیده های مختلف طبیعی موجب وارد شدن خسارت های زیاد به ساختمانها میشوند، از جمله این پدیده ها که میتوانند موجب نشست نیز شوند زلزله، روانگرایی و زمین لغزش میباشد. زمین لغزشها با سرعتهای مختلفی به وقوع میپیوندند و به همین دلیل، متناسب با سرعتشان میتوانند در طول زمان موجب نشست نامتقارن ساختمانها شوند. [6]

7-2  چاه های فاضلاب قدیمی

ریزش خاک اطراف و دیواره چاه های فاضلاب قدیمی و همچنین قنات های موجود، موجب خالی شدن زیر پی در یک سمت آن شده و در نتیجه نشست نامتقارن به وقوع میپیوندد. عوامل متعددی میتوانند موجب ریزش خاک به داخل چاه شوند از جمله نفوذ آب به خاک اطراف چاه، اعمال تنش زیاد و….

8-2  تورم خاک زیر پی

یکی از ویژگیهای آب، انبساط غیر عادی آن هنگام یخ زدن میباشد. در شرایطی که خاک زیر پی رطوبت قابل توجهی داشته باشد، در فصلهای سرد سال و در ساختمانهای سبک، یخ زدن آن میتواند موجب کج شدن و اصطلاحا نشست نامتقارن ساختمان شود.

9-2  نفوذ آب به زیر پی

عوامل متعددی از جمله ترکیدگی لوله های آب شهری موجب نفوذ آب به زیر پی ساختمان میشود. نفوذ آب موجب افزایش رطوبت و کاهش ظرفیت باربری خاک زیر پی شده و در نتیجه موجب نشست ساختمان در اثر وزن خود میشود. اگر حجم آب نفوذی زیاد باشد به نحوی که جریان آب در زیر پی شکل گیرد، خاک زیر پی شسته شده و نشست نامتقارن به وقوع می پیوندد. بسته به میزان آب نفوذ کرده، وزن ساختمان و نوع خاک، میزان نشست مشاهده شده میتواند مقادیر متفاوتی داشته باشد.

10-2  ریشه قوی درختان

در مناطق جنگلی که درختان عظیم الجثه در کنار ساختمانهای معمولا سبک قرار گرفتهاند، تنیده شدن ریشه های درختان به پی ساختمان ها میتواند موجب کج شدن و اصطلاحا نشست نامتقارن آنها شود زیرا در هنگام وزش باد، نیروی جانبی بسیار زیادی به درختان وارد شده و این درختان جهت حفظ تعادل خود این نیروی زیاد را از طریق ریشه های خود به خاک و پی ساختمانها منتقل میکنند. از طرفی ثابت بودن جهت وزش بادهای موسمی به وقوع این اتفاق کمک میکند.

11-2  عوامل سازه ای

گاهی ساختمانها به دلایل سازه ای دچار نشست و کج شدگی میشوند، از این دلایل میتوان به از بین رفتن مقطع ستونهای ساختمان در اثر خوردگی و در نتیجه کمانش آنها اشاره کرد.

3 – مشکلات ناشی از نشست نامتقارن

وقوع نشست نامتقارن، مشکلات و خطرات متعددی برای ساختمان و ساکنین آن و همچنین ساختمان های مجاور ایجاد میکند، بعضی از این مشکلات مانع بهرهبرداری از ساختمان میشوند و بعضی در زمان وقوع زلزله خود را نشان میدهند. در این بخش تعدادی از این مشکلات ذکر شده است:

1-3  کاهش مقاومت ساختمان در برابر زلزله

نشست نامتقارن موجب از بین رفتن درز انقطاع در نظر گرفته شده در طراحی ساختمان و همچنین تشدید اثر p-delta در اثر کج شدن ساختمان میشود. از بین رفتن درز انقطاع موجب میشود که در هنگام زلزله، ساختمانهای مجاور به یکدیگر ضربه وارد کرده و یکدیگر را تخریب کنند. تشدید اثر p-delta نیز موجب میشود که ساختمان تحت یک نیروی جانبی ضعیف به گسیختگی برسد. [1]

2-3  کج شدن ساختمان

کج شدن ساختمان باعث ایجاد رعب و وحشت برای ساکنین ساختمان و همسایگان میشود، این کج شدگی اگر به سمت ساختمانهای مجاور باشد موجب میشود، ساختمان به ساختمانهای مجاور تکیه داده و به آنها نیرو وارد کرده و باعث ایجاد ترک در آنها و حتی کج شدن آنها شود. اگر این کج شدگی به سمت خیابان یا کوچه باشد، نمای ساختمان نسبت به ساختمانهای مجاور بیرون زده و صحنه زشت و رعب آوری را ایجاد میکند.

3-3 – ایجاد ترک در کف و دیوار [7]

هر ترک خوردگی در ساختمان مربوط به نشست نمیباشد، انقباض و انبساط ملاتها، آجرها و بلوکهای بتنی یکی از علل پیدایش ترک خوردگی است. لایه گچ و خاکی که رویه داخلی دیوارهای ساختمان را میپوشاند، ضریب انبساط دمایی متفاوتی نسبت به مصالح زیرین خود داشته و همین اختلاف در ضریب انبساط دمایی مصالح مختلف سبب ترک خوردگی در سطح میشود. از نشانه های بارز ترک خوردگی ناشی از انقباض مصالح آن است که این ترک خوردگی ها یا بصورت قایم و یا بصورت افقی است .درحالیکه ترک خوردگی های ناشی از نشست معمولاً با زاویه حدود ۴۵ درجه در گوشه ها و کنار پنجره هاست، بعلاوه ترک خوردگی های ناشی از انقباض مصالح معمولاً دارای عرض یکنواخت است که در دو انتها باریک میشوند.

4-3  بهم خوردن شیب بندی

لوله های فاضلاب برای عملکرد تحت نیروی ثقل طراحی می شوند، هر عاملی که موجب بهم خوردن شیب بندی این لوله ها شود

در عملکرد آنها اختلال ایجاد کرده و مشکلاتی را برای ساکنین ایجاد میکند. علاوه بر لوله های فاضلاب، کف سرویس ها و همچنین بام ساختمان با شیب مشخصی ساخته میشوند تا آب ناشی از بارندگی در بام و آب جاری شده در کف سرویس ها، تحت اثر نیروی وزن خود به سمت مشخصی حرکت کرده و دفع شود، نشست نامتقارن باعث بهم خوردن این شیب بندی شده و موجب میشود آب در نقاط مختلفی از بام جمع شده و حوضچه های کوچکی تشکیل شود. باقیماندن آب در این حوضچه ها برای مدت طولانی میتواند موجب نفوذ آب به بخش های مختلف شده و در نتیجه مشکلات دیگری برای ساختمان ایجاد کند.

5-3  باز و بسته نشدن درب ها و پنجره ها

قاب (چارچوب) دور درب ها و پنجره ها به صورت مستطیل یا مربع با زوایای گوشهای، 90 درجه میباشند هر عاملی که موجب تغییر در یکی از این زوایا شود، باعث ایجاد اختلال در باز و بسته شدن دربها و پنجرهها میشود. نشست نامتقارن موجب پایین افتادگی یک سمت قاب دور پنجره و دربها میشود و این امر موجب تغییر در زوایای قاب شده و در باز و بسته شدن درب ها و پنجره ها اختلال ایجاد میکند. [7]

6-3  تبله کردن کاشی ها

در اثر وقوع نشست نامتقارن کاشیهای کف در پایین ترین طبقه، تبله میکند، این امر موجب میشود سطح از حالت صاف و یکدست ، خارج شده و مشکلاتی را در کیفیت بهره برداری ایجاد کند، همچنین این امر موجب کاهش عمر کاشیها شده و موجب میشود آنها در اثر نیروهای کم وارده در طی بهره برداری شکسته شوند.

4  مطالعات موردی استفاده از جک هیدرولیکی برای اصلاح نشست نامتقارن

در مقاله ای با عنوان، تکنیک های جدید استفاده شده برای شاغولی کردن دو ساختمان بتنی کج شده به اندازه 8.3% و 3.1%

به ارتفاع 57 m  نوشته شده توسط کارلوس ای. ام. مافعی و هلویسا اچ.اس.گونکالوس در سال 2016 از جک هیدرولیکی برای اصلاح نشست نامتقارن استفاده شده است. [8] در این مقاله عملیات اصلاحی انجام شده بر روی دو برج A و B در شهر سانتوس برزیل بیان شده است. شهر سانتوس در فاصله 68 کیلومتری مرکز سائوپائولو واقع شده است، ساخت برجهای بلند مرتبه از سال 1940 در این شهر آغاز شده و مشکلات متعددی را برای شهر به وجود آورده است.

در طول ساحل این شهر، نزدیک به 100 ساختمان وجود دارد که به علت نشست نامتقارن کج شدهاند. علت نشست این ساختمان ها، وجود یک لایه ضخیم از رس نرم زیر یک لایه از ماسه متراکم میباشد. این دو ساختمان در سال 1976 روی یک پی نواری که در عمق 2 متری قرار دارد ساخته شده اند، و علت نشست نامتقارن آنها همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است، تداخل پیاز تنش حاصل از وزن آنها در لایه رس نرم میباشد که موجب نشست لایه رس نرم و در نتیجه کج شدگی دو ساختمان به سمت یکدیگر شده است. سرعت نشست این دو ساختمان در بیست سال گذشته در بازه بین 0.5 تا 1.5 سانتی متر بر سال، روندی افزایشی داشته است.

شکل 2 : نیمرخ خاک زیر دو ساختمان و تداخل پیاز تنش حاصل از وزن آنها

با استفاده از نرم افزاری به اسم پرکا 1 هر دو سازه مدل شده و اجازه دادند تا با سرعت نشست بیست سال گذشته، به نشست خود ادامه دهند در نهایت ساختمان A سریعتر به حالت گسیختگی رسیده و شرایط بحرانی تری نسبت به ساختمان B از خود نشان داد. این نرم افزار رفتار غیر خطی بتن مسلح و مفصل پلاستیکهای به وجود آمده را نشان میدهد. در شکل زیر خروجی این نرمافزار برای ساختمان A نشان داده شده است.

شکل 3 : خروجی نرم افزار پرکا برای ساختمان A

1-4 مطالعه موردی اول

عملیات اصلاح نشست برج A در سال 2000 انجام شده است، این برج  2.08 متر خارج از شاغول بود، 2.2 درجه در نمای شمالی و 0.6 درجه در نمای جنوبی. شکل زیر نمودار نشست در برابر زمان را برای 4 ستون موجود در گوشه پلان ساختمان نشان میدهد. پلان زیر مربوط به ساختمان A بوده و موقعیت سنونهای آن را نشان میدهد

شکل 4 : نمودار نشست در مقابل زمان برای ساختمانA

شکل 5 : پلان ساختمان A

1-1-4  عملیات اجرایی ساختمان A

عملیات اجرایی شامل 3 مرحله میباشد:

• مرحله اول آماده سازی 16 عدد شمع درجا با قطرهای مختلف بین 1 تا 1.4 متر و بطول 55 متر.
• در مرحله دوم 7 عدد تیر توخالی به ارتفاع 4.3 متر به عنوان تیرهای اصلی منتقل کننده بار و تعدادی تیر هم برای انتقال بار ستونهایی که با تیر اصلی هم تراز نبودند، به تیر اصلی ساخته شد.
• در مرحله سوم 14 جک هیدرولیکی با ظرفیتهای بین 400 تا 900 تن، بین سر شمعهای درجا و تیرهای انتقالی اصلی قرارگرفت.

براساس مطالعات قبلی، عملیات اجرایی طوری درنظر گرفته شد که به نشست نامتقارن شتاب ندهد. به همین دلیل و به منظور محافظت از باربری پی گسترده ساختمان در خاک ماسه ای منطقه، در انجام عملیات حفاری برای اجرای شمع، از یک غلاف فولادی به ارتفاع 6 متر برای سمت راست و یک غلاف 12 متری فولادی برای سمت چپ استفاده شد، دلیل تفاوت طول لوله ها، مقابله با نشست نامتقارن بود. بعد از اتمام عملیات حفاری، عملیات اجرای شمع به کمک گل بنتونیت انجام شد. تیرهای انتقالی اصلی دارای ارتفاع 4.3 متر بوده است که در بخشهایی 2.5 متر از ارتفاع آنها خالی بوده و بخش فوقانی آن به ارتفاع 1.3 متر برای تحمل خمش و فشار و بخش تحتانی با ارتفاع 0.5 متر برای تحمل کشش طراحی شده اند. شکل زیر، پی جدید در نظرگرفته شده برای ساختمان را نشان میدهد که شامل 7 تیر انتقالی اصلی و 16 عدد شمع درجا است. در تصویر زیر مشاهده میشود که شمعها در خارج از پلان ساختمان و در امتداد ستونهای کناری اجرا شدهاند، بر روی شمعها سرشمع هایی اجرا شده و تیرهای انتقالی روی آنها قرار گرفته اند.

شکل 6 : تصویر پی جدید ساختمانA

شکل 7 : پلان شمعها و سرشمع های آنها

تصویر زیر جزئیات اجرایی تیر انتقالی و نحوه عبور آن از ستونها را نشان میدهد، همانطور که مشاهده میشود بعد از اجرای

عملیات شاغولی کردن و انتقال به پی جدید، ستونهای وسطی ساختمان بدلیل غیرباربر بودن، حذف میشوند.

شکل 8 : جزئیات تیر انتقالی

شکل 9 : تصویر تیر انتقالی اجرا شده

تصاویر زیر جزئیات قبل و بعد از انجام عملیات جک زنی را نشان میدهد.

شکل 10 : تصویر تکیه گاه تیر انتقالی

شکل 11 : جزئیات قبل از عملیات جک زنی

شکل 12 : جزئیات بعد از عملیات جک زنی

همانطور که در تصاویر زیر نشان داده شده است، فاصله بین کپ و تکیه گاه تیر انتقالی با حلقه فولادی پر از گروت و ماسه پر شده است.

شکل 13 : جزئیات پر کردن فاصله بین جک و پی انتقالی

با وجود اینکه خیلی از شمع ها باری بیش از آنچه که نرم افزار مشخص کرده بود، دریافت کردند، بیشترین مقدار نشست شمع ها 0.6  سانتیمتر مشاهده شد. دلیل وجود اختلاف بین بار محاسبه شده در نرم افزار و بار تحمل شده توسط شمعها در اجرا، اختلاف بین رفتار مدل ساخته شده از ساختمان با رفتار واقعی آن و همچنین وجود اختلاف در روش جک زنی میباشد. گامهای اولیه جکزنی به منظور کالیبره کردن و پیدا کردن بهترین آرایش جکها بود و همچنین بارگزاری جکها به صورت کاملا همزمان و پیوسته نبود .

شکل زیر نشستهای اندازه گیری شده در طول انجام عملیات را نشان میدهد.

شکل 14 : گوههای بکار رفته برای پر کردن فاصله بین سطح جک و زیر تکیهگاه

شکل 15 : نشستهای اندازه گیری شده در طول انجام عملیات اصلاح نشست ساختمان A

2-4  مطالعه موردی دوم

تحلیل و طراحی عملیات اجرایی ساختمان B بلافاصله بعد از ساختمان A آغاز شد. مهمترین تفاوت ساختمان B با ساختمان A، نبود فضای کافی جهت اجرای شمع و تیرهای انتقالی مثل ساختمان A بود به همین دلیل شمعهای پی جدید، برخلاف ساختمان A در داخل پلان ساختمان اجرا شدند . شمعها به قطر 40 سانتیمتر و طول 55 متر درنظرگرفته شدند. تصویر زیر پلان شمع های اجرا شده را نشان میدهد: عملیات اجرای شمع در سال 1999 انجام شد و سپس پروژه بدلیل مشکلات مالی کارفرما تا سال 2010 تعطیل شد، در طول این 11 سال سرعت نشست نامتقارن ساختمان بدلیل حضور شمعها و عملکرد اصطکاکی آنها کاهش یافت. تصویر زیر نمودار نشست در مقابل زمان را تا سال 2003 برای ساختمان B نشان میدهد، همانطور که مشاهده میشود، بین سالهای 1999 تا 2003 ، سرعت نشست کاهش یافته است.

شکل 16 : پلان شمعها و گپهای اجرا شده در ساختمان B

1-2-4  عملیات اجرایی ساختمان B

در سال 2010 ، طرح در نظرگرفته شده در سال 1999 با یک طرح جدیدتر، سریعتر و ارزانتر جایگزین شد. در این روش با توجه به اینکه شمع های اجرا شده در سال 1999 سرعت نشست را کنترل کرده بودند، از پی خود سازه به عنوان تکیه گاه جکها استفاده شد و دیگر تیر انتقالی ساخته نشد. این روش در شش گام به ترتیب زیر نشست نامتقارن را اصلاح کرد. مرحله اول: دو پایه بتنی در دو طرف ستون به کمک میلگردهای پسکشیده به ستون دوخته میشود و روی پی برای قراردادن جک با استفاده از بتن به سطحی صاف تبدیل میشود. جزئیات در شکل زیر نشانداده شده است. [8]

شکل 17 : نمودار نشست در مقابل زمان ساختمانB

شکل 18 : مرحله اول عملیات اجرایی ساختمان B

مرحله دوم: دو عدد جک کمکی زیر پایههای نصب شده در طرفین ستون، قرار گرفته و بار ستون را بصورت موقت تحمل میکنند. سپس مقطع ستون در فاصله بین پایههای نصب شده تا پی حذف میشود تا فضا برای قرار دادن جک اصلی در مرکز ستون ایجاد شود. مرحله سوم: جک اصلی در مرکز ستون قرار داده شده و جکهای کمکی خارج میشود، سپس عملیات جکزنی انجام میشود.

شکل 19 : مرحله دوم عملیات اجرایی ساختمانB

شکل 20 : مرحله سوم عملیات اجرایی ساختمان B

مرحله چهارم: بعد از انجام عملیات جکزنی و بازگشت ساختمان به تراز اولیه، جکهای کمکی سر جای خود برگشته و بار ستون را به پی منتقل میکنند تا جک اصلی از زیر ستون خارج شود. مرحله پنجم: مقطع حذف شده ستون، مجدد ساخته شده و بعد از رسیدن آن به مقاومت مشخص، جکهای کمکی از زیر بار خارج میشود. مرحله ششم: بعد از خارج کردن جکهای کمکی، مقطع ستون در قسمت حذف شده، به مقداری بیش از اندازه اولیه آن افزایش داده میشود.

شکل 21 : مرحله چهارم عملیات اجرایی ساختمانB

شکل 22 : مرحله پنجم عملیات اجرایی ساختمانB

شکل 23 : مرحله ششم عملیات اجرایی ساختمانB

تصاویر مراحل اجرایی:

شکل 24 : مقطع حذف شده ستون بعد از قرار دادن جکهای کمکی

شکل 25 : قرار گرفتن جک هیدرولیکی اصلی در مرکز ستون و بین جکهای فرعی

شکل 26 : خارج کردن جکهای کمکی بعد از قرارگیری جک اصلی

بعد از انجام عملیات اصلاح نشست، کاملا به شرایط اولیه بازگشت. تصاویر قبل و بعد از اجرای عملیات در شکل B ساختمان قرار A که در پشت ساختمان آبی رنگ B زیر نشان داده شده است، همانگونه که از تصویر پیداست، بیرون زدگی ساختمان دارد، بعد اجرای عملیات در ارتفاع ساختمان، کاملا یکسان است.

شکل 27 : انجام عملیات جکزنی قبل و بعد از اجرای عملیاتB

شکل 28 : تصاویر ساختمان

هر دو روش استفاده شده برای انجام عملیات اصلاح نشست، موفقیت آمیز بوده اند زیرا تاکنون برای هیچیک از این ساختمانها مشکلی به وجود نیامده و نشست در هر دو ساختمان کنترل و اصلاح شده است. از مزیتهای این دو روش، آسیب نرسیدن به سیستم تاسیسات ساختمان و برقرار بودن آنها در حین اجرای عملیات و همچنین عدم نیاز به تخلیه ساختمانها میباشد . با توجه به گامهای مختلف جکزنی، انجام مدلسازی دقیق نرمافزاری برای کاهش خطرات و اجرای دقیق پروژه ضروری میباشد [9] .

5  نتیجه گیری

این روش کاملا مبتنی برتحلیلهای نرمافزاری بوده و جهت انجام عملیات اصلاح نشست با این روش، نیاز به مدلسازی دقیق مراحل مختلف جکزنی پروژه میباشد. روش استفاده از جکهیدرولیکی متناسب با شرایط هر پروژه میتواند تغییر کند و تعیین روش ثابتی برای همه ساختمانها امری نشدنی به نظر میرسد، نبوغ مهندسی و داشتن تجهیزات لازم در انتخاب روش استفاده از جکهیدرولیکی بسیار تاثیرگذار است. نکات مهمی که در همه روشهای اصلاح نشست باید در نظر داشت عبارتند از: عدم ایجاد خرابی در مراحل مختلف جکزنی، حفظ سیستم تاسیسات ساختمان، عدم نیاز به تخلیه ساختمان برای مدت طولانی و…

مراجع

[1], Pettinga JD, Priestley MN. Accounting for p-delta effects in structures when using direct displacement-based design: IUSS Press Pavia, Italy; 2007.

[2]. Sorochan EA, Zotov MV. Interaction between Foundation and Soil Bed when Buildings Are Leveled with Jacks. Soil Mechanics and Foundation Engineering. 2004;41(3):89-93.

[3]. Ashrafi SA, Davey L, Abruzzo J. Jacking Columns of Existing Structures under Existing Loads. Forensic Engineering 2015.

[4], Ozakgul K, Caglayan O, Tezer O, Uzgider E. Remediation of settlements in a steel structure due to adjacent excavations. Engineering Failure Analysis. 2012;20:156-65.

[5]. Yokoyama G. RESTORATION WORK OF NIIGATA J.N.R. HOSPITAL. SOILS AND FOUNDATIONS. 1966;6(2):78-85.

[6]. Chuai MZ, Zhao BD, editors. The Causes and Preventive Measures of the Differential Settlement is in Buildings Foundation. Applied Mechanics and Materials; 2011: Trans Tech Publ.

[7], Wroth C, Burland J, editors. Settlement of buildings and associated damage. SOA Review, Conf Settlement of structures, Cambridge; 1974.

[8]. Maffei CEM, Goncalves HHS. Innovative techniques used to plumb two 57 m height

concrete buildings leaning 3.8 and 3.1 %. Innovative Infrastructure Solutions. 2016.

[9], Zotov V, Panasyuk L, Bolotov YK, Zotov M, Sorochan E. Experience with Jack-Assisted Leveling of Buildings. Soil Mechanics and Foundation Engineering. 2002;39(5):180-5.__