ارزيابي اثر پيش تنيدگي مهارهاي فولادي بر جابه جايي ديوار ديافراگمي و خاك

Assessment of the Effect of Pre-stressing Steel Strut on Displacement of the Diaphragm Wall and the Soil

آرايش استرات ها در ارتفاع ديوارهاي ديافراگمي در گودبرداري هاي عميق، داراي محدوديت هايي براي تامين فضاي اجرايي مناسب است. به منظور كاهش تغيير مكان افقي ديوار، از اعمال پيش تنيدگي به مهارها مي توان استفاده كرد. در اين مقاله اثر اعمال پيش تنيدگي به مهارهاي فولادي بر رفتار ديوار ديافراگمي به منظور كاهش نشست خاك پشت ديوار ارزيابي گرديده است. تعدادي ديوار ديافراگمي با ارتفاع 20 متر و ضخامت 80 سانتي متر با عمق نهايي گود 12 متر به روش عددي تفاضل محدود مورد بررسي قرار گرفته است. ديوار ديافراگمي در سه نوع خاك ماسه اي، در سه تراز آب مختلف، تحت 3 حالت بدون پيش تنيدگي، 200 و 400 كيلونيوتن پيش تنيدگي مهار، مدل سازي گرديده كه نتايج حاصل از 27 مدل ساخته شده بيان گر آن است كه اعمال پيش تنيدگي به مهارها موجب تغيير مكان افقي ديوار در ناحيه غير مدفون ديوار مي گردد؛ اما بر جابه جايي افقي ديوار در نواحي عميق ديوار چندان اثرگذار نيست. بررسي هاي پژوهش حاضر مشخص نمود كه با افزايش مدول الاستيك خاك و بالا بودن تراز آب زيرزميني، حداكثر تغيير مكان افقي ديوار از پاي ديوار به اواسط ديوار منتقل مي گردد و از همين رو در خاك هاي با مدول الاستيك بالا و اشباع، مهارها توانايي بهتري براي كاهش حداكثر تغيير مكان افقي ديوار دارند. از آنجا كه كاهش حداكثر تغيير مكان افقي ديوار منجر به كاهش حداكثر نشست خاك مي گردد؛ با افزايش مدول الاستيك خاك و تراز آب زيرزميني اثرگذاري پيش تنيدگي مهارها بر كاهش حداكثر ميزان نشست خاك تشديد مي گردد. از اين رو، روش اعمال پيش تنيدگي به مهارها به منظور كاهش نشست خاك پشت ديوار، مناسب خاك هاي با مدول الاستيك و تراز آب زيرزميني بالاست.

In this research, the effects of pre-stressing steel struts on horizontal displacement of the diaphragm wall and settlement of the soil behind the wall are investigated utilizing the FLAC software through implementing the finite difference method and Mohr-Coulomb behavior model. A 20m diaphragm wall with 80 cm thickness and the Young's Modulus of 22000 MPa and the Poisson ratio of 0.15 is modeled. The final depth of excavation is 12 m and the properties corresponding to the concrete stiffness of the diaphragm wall, depth of excavation and arrangement of the struts are taken from (Freiseder and Schweiger, 1998). Modeling is done for 3 types of soils with different modulus of elasticity values including 3 pre-stressing forces and 3 different water levels, so totally 27 models were designed and analyzed. For this purpose 3 types of sandy soils with a Poisson ratio of 0.30 are used for modeling. The soils properties are taken from Chowdhury et al. (2013) and are given in Table 1. In this table 'φ denotes the internal friction angle and C 'denotes the soil's cohesion. This research is conducted for 3 water levels; at the ground level and for depths of 4 and 8 m below the ground level. The models are analyzed for three cases namely non-pre-stressing and pre-stressing forces of 200 and 400 KN.