نمودارهای طراحی برای تخمین پاسخ ساختمان بتنی مجاور گود عمیق پایدار شده به روش میخ‌کوبی

قنبری, علی; موسوی معلم, سید علیرضا

doi:10.22091/cer.2021.7217.1278

نمودارهای طراحی برای تخمین پاسخ ساختمان بتنی مجاور گود عمیق پایدار شده به روش میخ‌کوبی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

¹ گروه مهندسی عمران، دانشگاه خوارزمی، تهران، ایران

² گروه مهندسی عمران، دانشگاه خوارزمی

10.22091/cer.2021.7217.1278

چکیده

با توجه به نیاز بیش از پیش به گودبرداری در مناطق شهری، حفظ پایداری و جلوگیری از آسیب به ساختمان‌ها و تأسیسات مجاور، عملیات گودبرداری با استفاده از سیستم‌های پایدارساز جداره‌ گود ضروری است. یکی از روش‌های محبوب جهت پایداری جداره‌های گود، سیستم میخ‌کوبی است. در این روش به منظور بسیج شدن نیروی کششی در المان‌های فولادی، جابه‌جایی دیواره اجتناب‌ناپذیر است. در این پژوهش از تحلیل‌های عددی مبتنی بر روش المان محدود با استفاده از نرم‌افزار MIDAS GTS NX جهت بررسی پاسخ ساختمان بتنی مجاور گود سوده برده شده است. در ادامه، اثر شرایط مختلف ساختمان اسکلت بتنی از جمله تعداد طبقات و فاصله‌ آن از عملیات گودبرداری و گود پایدارشده به روش میخ‌کوبی با عمق‌های مختلف بر وضعیت ساختمان مجاور گود مورد مطالعه قرار گرفته است. نمودارهای ارائه شده در این مقاله، بیانگر میزان نشست فونداسیون، چرخش ساختمان، اضافه تنش محوری به‌وجود آمده در ستون‌های بتنی و کرنش برشی ناشی از گودبرداری در دیوارهای میان‌قابی از جنس مصالح بنایی هستند. این مطالعه نشان داد که اضافه تنش محوری ستون ساختمان مجاور گود در اثر عملیات گودبرداری کمتر از 5 درصد مقاومت فشاری بتن بوده و قابل صرف‌نظر است. بیشترین تغییرمکان در ساختمان‌های مجاور گود به ترتیب در شرایطی رخ می‌دهد که ساختمان در لبه‌ گود و در فاصله‌ای به اندازه‌ عمق گود قرار گرفته باشند. نشست در فاصله‌ای به اندازه‌ دو برابر عمق گود از لبه‌ آن کمتر از 10 درصد نشست حداکثر و در فاصله‌ چهار برابر عمق گود از لبه‎ آن ناچیز است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Design Charts for Estimating Response of R.C. Frame Building Adjacent to Deep Excavation Supported by Soil-Nailing Method

نویسندگان [English]

Ali Ghanbari ¹
S.Alireza Mousavi Moallem ²

¹ Department of Civil Engineering, University of Kharazmi, Tehran, Iran

² Department of Civil Engineering, , Kharazmi University

چکیده [English]

Excavation-induced displacements may cause damage to buildings and urban facilities. The displacement of walls is inevitable in soil nailing method to mobilize the tensile force in steel elements. FEM-based numerical analyses in MIDAS GTS NX were used to evaluate the response of a concrete building adjacent to deep excavation. The effect of various parameters of the concrete frame building, including the number of stories, distance to excavation, and the excavation stabilized by soil nailing at different depths was investigated in the building adjacent to the excavation. The design charts represent the foundation settlement, building rotation, excess axial stress in the concrete columns, and the excavation-induced shear strain in masonry infill walls. According to the results, the presence of a building can cause significant changes in the deformation profile of the ground surface. Results showed the adjacent buildings that are located at the excavation edge and a distance equal to the excavation depth experience the maximum displacement. The excess axial stress in the concrete columns of the building adjacent to the excavation was negligible. Furthermore, with increasing foundation depth, settlement and rotation of the building decreases. This study showed that the axial stress of the building column adjacent to the excavation due to excavation is less than 5% of the compressive strength of concrete. Most displacement in buildings adjacent to the pit occurs when the building is on the edge of the excavation. At a distance of 4 times the depth of the excavation from the edge, the settlement is insignificant.

کلیدواژه‌ها [English]

R.C. Frame Building
Deep Excavation
Soil-Nailing
Deformation
Midas

مراجع

[1] Hsiung, B. (2009). “A Case Study on the Behaviour of a Deep Excavation in Sand”, Computers and Geotechnics, 36(4), 665-675.

[2] Pak, A., Maleki, J., Aghakhani, N., & Yousefi, M. (2019). “Numerical Investigation of Stability of Deep Excavations Supported by Soil-Nailing Method”, Geomechanics and Geoengineering, 1-18.

[3] Finno, R., & Bryson, L. (2002). “Response of Building Adjacent to Stiff Excavation Support System in Soft Clay”, Journal of Performance of Constructed Facilities, 16(1), 10-20.

[4] Halim, D., & Wong, K. (2012). “Prediction of Frame Structure Damage Resulting From Deep Excavation”, Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, 138(12), 1530-1536.

[5] Tan, Y., Huang, R., Kang, Z., & Bin, W. (2016). “Covered Semi-Top-Down Excavation of Subway Station Surrounded by Closely Spaced Buildings in Downtown Shanghai: Building Response”, Journal of Performance of Constructed Facilities, 30(6), 04016040.

[6] Wang, H., Cheng, J.-h., Guo, Y.-c., & Gao, X.-j. (2016). “Failure Mechanism of Soil Nail—Prestressed Anchor Composite Retaining Structure”, Geotechnical and Geological Engineering, 34(6), 1889-1898.

[7] Laefer, D., Ceribasi, S., H. Long, J., & J. Cording, E. (2009). “Predicting RC Frame Response to Excavation-Induced Settlement”, Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, 135(11), 1605-1619.

[8] Seok, J., Kim, O., Chung, C., & Kim, M. (2001). “Evaluation of Ground and Building Settlement Near Braced Excavation Sites by Model Testing”, Canadian Geotechnical Journal, 38(5), 1127-1133.

[9] Abdollahi, M., & Bolouri Bazaz, J. (2018). “Experimental Study of the Excavation Using Pile-Anchorage System”, Journal of Civil Engineering Office, Ferdowsi University of Mashhad, 31(4), 79-96.

[10] Bryson, L., & Kotheimer, M. (2011). “Cracking in Walls of a Building Adjacent to a Deep Excavation”, Journal of Performance of Constructed Facilities, 25(6), 491-503.

[11] Dong, Y. (2014). Advanced Finite Element Analysis of Deep Excavation Case Histories. PhD Thesis, University of Oxford.

[12] Lazarte, C., Elias, V., Espinoza, R., & Sabatini, P. (2003). Soil Nail Walls, Geotechnical Engineering Circular No. 7. Report No FWHA0-IF-03-017.

13] Mair, R. (1978). Centrifugal Modelling of Tunnel Construction in Soft Clay. PhD Thesis, University of Cambrigde.

[14] Ghanbari, A. (2009). “Study of Elastic Modulus of Alluvium Deposits in Southern Tehran”, Journal of Geoscience, 18(71), 3-8.

[15] Maatkamp, T. (2016). The Capabilities of the Plaxis Shotcrete Material Model for Designing Laterally Loaded Reinforced Concrete Structures in the Subsurface, Master Thesis, T. U. Delft.

[16] Karimi, A., Karimi, M., Kheyroddin, A., & Amirshahkarami, A. (2017). “Nonlinear Modeling of Unreinforced Masonry Wall Under in-Plane Load and Investigation of the Effect of Various Parameters”, Journal of Structural and Construction Engineering, 3(4), 21-34.

[17] Loli, M., Anastasopoulos, I., Gazetas, G., Cattari, S., Degli Abbati, S., & Lagomarsino, S. (2012). “Response of Historic Masonry Structures to Tectonic Ground Displacements”, In Proceedings of 15th World Conference on Earthquake Engineering, 24-28.

[18] MIDAS, I. (n.d.). MIDAS GTS NX Analysis reference. MIDAS Information Technology Co., Ltd.

19] Ou, C. Y., Hsieh, P. G., & Chiou, D. C. (1993). “Characteristics of Ground Surface Settlement During Excavation”, Canadian Geotechnical Journal, 30(5), 758-767.

[20] Clough, G. W. (1990). “Construction induced movements of in situ walls”, Design and performance of earth retaining structures, 439-470.

[21] Hsieh, P.-G., & Ou, C.-Y. (1998). “Shape of Ground Surface Settlement Profiles Caused by Excavation”, Canadian Geotechnical Journal, 35(6), 1004-1017.

[22] Zhang, Y.-Q., Wang, J.-H., & Li, M.-G. (2018). “Effect of Dewatering in a Confined Aquifer on Ground Settlement in Deep Excavations”, International Journal of Geomechanics, 18(10), 04018120.

[23] Naeimifar, I., Yasrobi, S., & Fakher, A. (2016). “Allowable Limit of Soil Nail Wall Deflection Based on Damage Level of Adjacent Structures”, Modares Civil Engineering Journal, 16(2), 257-271.

[24] Terzaghi, K., Peck, R., & Mesri, G. (1996). Soil Mechanics in Engineering Practice. John Wiley & Sons.

[25] Bjerrum, L. (1963). “Discussion on Proceedings of European Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering vol III”, Norwegian Geotechnical Institute Publ, 98, 1-3.

[26] Boone, S. (1996). “Ground Movement Related Building Damage”, Journal of Geotechnical Engineering, 122(11), 886-896.