ورکشاپ سازه نگهبان خرپایی
برگزاری ورکشاپ سازه نگهبان خرپایی با حضور مهندس معزی کارشناس ارشد ژئوتکنیک و هیات علمی دانشگاه قم و سید حمید لاجوردی، دکترای ژئوتکنیک و هیات علمی دانشگاه آزاد اسلامی اراک
و جمعی از مهندسین شرکت نشاط سازان و مهندسین عضو نظام مهندسی استان قم در محل احداث پروژه نشاط ۷ واقع در خیابان فراشاهی نبش کوچه ۲۰
مقدمه
سازه نگهبان دانش نوین و جدیدی است که سابقه آن در ایران به بیش از سه دهه نمی رسد و اکثر مهندسان عمران نسبت به آن اشراف کامل ندارند. کم توجهی به گودهای با عمق کم باعث شده که آمار خرابی ایجاد شده در این گودها نسبت به گودهای عمیق بیشتر باشد. اجباری شدن اجرای سازه نگهبان برای ساختمان هایی که کلمه «زیرزمین» در دستور تهیه نقشه آن قید شده است، یک پیشرفت برای سازمان نظام مهندسی ساختمان استان قم محسوب می شود. با وجود اینکه نزدیک به ۲۴ سال از انتشار کتاب «طراحی و اجرای سازه نگهبانی خرپایی» توسط مهندسین مشاور اینترکان به سفارش شهرداری تهران می گذرد، اما دیده می شود که این نوع سازه نگهبان نیز به درستی اجرا نمی شود. این نقص حکایت از این دارد که مهندسان طراح، مجری و ناظر فقط با کلیات این روش آشنایی دارند، اما عدم رعایت جزئیات و ریزه کاری های فنی اجرای این روش، کماکان باعث ایجاد خسارات جبران ناپذیری می شود. در این نوشتار سعی شده است که ابتدا به ابهامات و نکات اجرایی موجود در این روش اشاره گردد و سپس کلیات مراحل اجرای سازه نگهبان خرپایی مرور گردد تا شاهد اجرای صحیح این نوع سازه نگهبان باشیم.
سازه نگهبان خرپایی
سازه نگهبان خرپایی یکی از مناسب ترین و متداول ترین روش های اجرایی سازه نگهبان در مناطق شهری است. اجرای آن ساده بوده و نیاز به تجهیزات و تخصص بالایی ندارد. از معایت این روش می توان چنین گفت که سرعت اجرا نسبتاً کند است، بخشی از خاک بایستی به روش دستی برداشته شود، خرپاها جاگیراند و اتلاف مصالح نیز در این روش وجود دارد. اگر عرض زمین کمتر از ۱۰ متر باشد می توان به جای عضو مایل و اعضای داخل خرپاها، از روش مهار متقابل استفاده نمود تا فضای کف گود اشغال نشود.
نکات مهم مربوط به اجرای سازه نگهبان خرپایی:
۱ـ قبل از شروع به حفر چاه ها بایستی سطح دیوارهای ضعیف یا فرسوده ساختمان های مجاور گود را با شبکه سیم توری بافته شده و ملات ماسه سیمان به پایداری نسبی رساند
۲- سازه نگهبان باید چهار وجه سطوح گود را بپوشاند، چرا که در هر چهارطرف فشار جانبی خاک وجود دارد. طبیعی است که وجود ساختمان های مجاور گود، علاوه بر سربار، حساسیت و خطرات بیشتری را نیز به همراه دارد. می دانیم که سربار معبر و خیابان تقریباً معادل یک ساختمان دوطبقه است و در مورد زمین کنار گود هم نمی توان مطمئن بود که سرباری روی آن قرار نمی گیرد. زیرا در بیشتر موارد، این فضا به محل دپوی مصالحی نظیر میلگرد و آهن آلات یا قرارگیری ماشین آلاتی چون جرثقیل، پمپ بتن و غیره تبدیل می شود.
۳- عبارت بعضاً مصطلح کارگاهی «اول خاکبرداری، سپس سازه نگهبان» را شنیده ایم، هیچ گاه به آن عمل نکنید. دیده شده است که ابتدا خاکبرداری شیب دار یا پلکانی تحت عنوان سپر خاکی انجام شده و سپس کانال هایی به صورت دستی یا توسط بیل مکانیکی که محل قرار گیری ستون قائم خرپا هستند ایجاد شده است. این روش بسیار خطرناک است. زیرا خطر ریزش جداره از یک وجه، تبدیل به سه وجه می شود. همچنین چاه کن بایستی در این قسمت سپر خاکی، برای حفر چاه به طول شمع زیر ستون قائم خرپا اقدام نماید که کاری بسیار خطرناک و غیر ایمن است. بنابراین، اکیداً تصویه می گردد که قبل از هرگونه خاکبرداری اقدام به حفر چاه گردد.
۴- از جمله دلایلی که ممکن است سازه نگهبان خرپایی دچار مشکل و ناپایداری شود:
۱-۴- در جزئیات نقشه های ارائه شده در کتب مرتبط با طراحی سازه نگهبان خرپایی، ستون قائم خرپا به اشتباه در مرکز چاه ترسیم شده است. این به معنای ایجاد فاصله بین این المان قائم و جداره خاکی همسایه می باشد و این موضوع باعث خطای آشکار در اجرا می گردد. لذا تمامی مهندسان مرتبط با سازه نگهبان خرپایی، باید در ترسیم نقشه ها و همچنین در اجرا، به این نکته مهم توجه داشته باشند که ستون قائم خرپا فقط به اندازه ضخامت المان افقی موضوع بند ۴-۳ از جداره خاک گود فاصله داشته باشد.
۲-۴- توصیه می شود فاصله محور به محور خرپاها خداکثر ۷۰/۳ متر انتخاب شود. در صورتی که در اکثر مراجع و کتب مربوطه این فاصله تا ۵ متر هم توصیه شده است. در آن صورت، با احتساب قطر چاه های حفر شده به اندازه تقریبی ۱ متر، عملاً این فاصله ۵ متری به ۶ متر تبدیل شده که سطحی ناپایدار و غیرقابل اطمینان را در جداره خاکی همسایه برای اجرای مرحله ۴-۳ ایجاد می کند.
۳-۴- اگر در کف گود ایستاده و به سمت جداره نگاه کنیم خاک دیوار همسایه نباید نمایان باشد. این مفهوم به درستی توسط سیستم نیلینگ و آنکراژ با استفاده از شبکه میلگرد و پاشش بتن رعایت می شود. در سیستم خرپایی فاصله بین خرپاها را بایستی از بالا به سمت پایین و مرحله به مرحله همزمان با برداشت دستی سپر خاکی، توسط المان های افقی جهت جلوگیری از ریزش دیواره مهار کرد. بسته به خاک محل و میزان تراکم و مقاومت آن، این المان های افقی می توانند به هم چسبیده و یای یکی درمیان اجرا شوند، به طوری که ابتدا و انتهای آنها به ستون قائم خرپا مهار شوند. حدفاصل بین المان های افقی با خاک پشت بایستی با مصالحی نظیر دوغاب گچ عسلی یا ملات ماسه سیمان پر شود. پیشنهاد می شود که از مصالح زیر به عنوان المان افقی جهت مقاومت در برابر فشار جانبی جداره خاکی همسایه استفاده شود؛
الف- چوب چهار تراش ۱۰ در ۱۰ سانتی متر
تذکر: استفاده از تخته بنایی بدلیل نسبت عرض به ضخامت زیاد، توصیه نمی شود.
ب- تیرچه کامل همراه با میلگرد های فوقانی و زیگزاگ
نکته: در این تیرچه ها بایستی میلگرد ها در سرتاسر طول تیرچه در بتن مدفون باشند و از دو سر َآن بیرون نزنند و بتن ابتدا و انتهای آن کاملاً گونیا باشد. صفحه قرارگیری تیرچه ها عمود بر صفحه قرارگیری آنها در سقف ها می باشد به عبارتی پاشنه تیرچه به جداره خاکی همسایه می چسبد.
ج- شبکه میلگرد و پاشش بتن
نکته: المان های فلزی قطری یا بادبندی که به جهت عملکرد فضایی خرپا در حدفاصل بین دوخرپا و در مجاورت جداره خاکی همسایه اجرا می شوند، نمی توانند جایگزین المان های افقی شوند.
مراحل اجرای سازه نگهبان خرپایی
گام اول: بررسی کامل نقشه های سازه نگهبان خرپایی و جزئیات اجرایی
گام دوم: تعیین موقعیت اجرای خرپا با توجه به پلان ستون گذاری سازه اصلی به طوری که برای اجرای سازه اصلی، مشکل جدی ایجاد نکند. به منظور اجرای ستون سازه اصلی، اولین خرپا می تواند با فاصله کمی از گوشه اجرا شود.
گام سوم: حفاری چاه در محل ستون قائم خرپا به قطر ۸۰ تا ۱۰۰ سانتی متر و به طول عمق گود به علاوه طول شمع
گام چهارم: قراردادن ستون قائم خرپا در قفسه میلگرد های شمع و نصب برشگیرها در سطح زمین
گام پنجم: قراردادن کل مجموعه موضوع گام قبلی در چاه و بتن ریزی قسمت شمع.
گام ششم: اتصال بالای ستونهای قائم خرپا به یکدیگر، با یک پروفیل فولادی افقی به منظور جلوگیری از جابجایی ستون ها.
گام هفتم: خاکبرداری با رعایت شیب پایدار یا پلکانی و ایجاد سپر خاکی، این شیب پایدار می تواند شیب المان مایل خرپا باشد.
گام هشتم: اجرای فونداسیون مربع شکل در کف گود. باید توجه داشت که سطح فوقانی این فونداسیون هم تراز با سطح فوقانی شمع و هر دو زیر تراز مگر فونداسیون اصلی ساختمان باشند.
گام نهم: اجرای المان مایل در حد فاصل فونداسیون مربع شکل و بالای ستون قائم خرپا
گام دهم: برداشت خاک قسمت شیبدار از بالای گود به صورت مرحله به مرحله و دستی و اجرای المان افقی بین دو خرپا از بالا به پایین و تکمیل اعضای داخلی خرپا
تذکر: دو دهانه متوالی خرپا به هیچ وجه همزمان خاکبرداری نشود به عبارتی دهانه ها به صورت یکی در میان خاکبرداری شده و المان افقی نصب گردد.
گام یازدهم: نصب اعضای بادبندی و قطری جهت عملکرد فضایی خرپا.