شمعها عناصر لاغر و ستونی هستند که به صورت قائم و یا کمی مایل هستند که برای انتقال بارها لایه‌های عمیق‌تر و محکم‌تر مورد استفاده قرار می‌گیرند
دانلود پایان نامه مهندسی عمران با عنوان شمع
(بصورت جامع و کامل)
مقدمه
شاید به جرات بتوان گفت یک سازه نمی‌تواند قولی باشد مگر آنکه اتصالاتش قوی باشد. اگر چه این بیان شاید اطلاق به اجزای تشکیل دهنده یک سازه بشود لیکن می‌تواند به اتصال سازه و خاکی که آن را تحمل می‌کند نیز تصمیم داده شود. اگر به بناهای قدیمی و تاریخی بنگریم، می‌بینیم که سازندگان بخوبی دریافته بودهند که شالوده‌ها از اهمیت ویژه‌ای برخوردارند و عدم کفایت مقاومت آنها می‌تواند منجر به خرابی ساختمانها شود.
امروزه این اهمیت بیش از پیش عظمت یافته و با توجه به :
الف- توسعه کشورها در زمینه صنایع، حمل و نقل، .... و در نتیجه نیاز به سازه‌های سنگین‌تر و ظریف‌تر .
ب- کمبود زمین مساعد و مرغوب از نظر فنی و مقاومت
پ- افزایش نیازهای طبیعی بشر
ت- وجود دانش فنی در زمینه شناخت حوادث نیز مترقبه از جمله زلزله
و...
لازم است در انتقال بارها به زمین توجه خاص‌تری مبذول شود.
نخستین گام در طرح یک پی عمیق، انتخاب نوع آن بر حسب اهداف معین می‌باشد در این انتخاب مسائل اقتصادی، فنی، اجرایی، محیطی و بطور کلی توجیه پذیری موثر هستند.
هدف این پایان نامه آشنایی هر چه بیشتر با انواع شمعها و مباحث و مسائل مهم در رابطه با آنها می‌باشد که ممکن است در کمتر کتابی مطرح شده باشند. ضمناً سعی شده از تلاش سایر دانشجویان عمران در این زمینه، استفاده شود و نیز برای پرهیز از تحقیق موازی (تکراری) و هدر رفتن زحمات ایشان، از مقالات منتشر شده در نشریات و فصلنامه‌های معتبر داخلی و نیزاز مقاله‌های خارجی علاوه بر کتاب مهندسی پی: در جمع‌آوری اطلاعات این مقاله استفاده شده است.
1-1- تعریف پی و اهمیت آن
پی عبارت است از سازه زیرین و بخشی از خاک مجاور آن که تحت تاثیر این سازه و بارهای وارد بر آن می‌باشد. وظیفه پی انتقال بارهای بخشهای فوقانی به خاک زیر پی می‌باشد، به خوبی که تنشهای بیش از حد و نیز نشست‌های اضافی ایجاد نگردد.
1-2- انواع پی
پی‌ها براساس عمق و نوع عملکرد طبقه بندی میشوند. به طور کلی می‌توان پی را به چهار دسته تقسیم کرد:
الف- پی‌های سطحی
ب- پی‌های نیمه عمیق
پ- پی‌های عمیق
ت- پی‌های ویژه
1-3- تعریف شمع
شمعها عناصر لاغر و ستونی هستند که به صورت قائم و یا کمی مایل هستند که برای انتقال بارها لایه‌های عمیق‌تر و محکم‌تر مورد استفاده قرار می‌گیرند. در شمعها معمولاً 610 (D/B) عمق کف شمع و B عرض مقطع شمع می‌باشد. در مبحث مقررات طی ساختمان،هر گاه نسبت عرض به ارتفاع پی کمتر از 6/1 و عمق آن نیز از 3 متر تجاوز کند پی عمیق نامگذاری شده است. مهمترین اجزای پی‌های شمعلی کلاهک شمع و شمع می‌باشند.
مصالح اصلی مورد استفاده در شمعها چوب، فولاد و بتن می‌باشد.
شمعهای درست شده از این مواد کوبیده شده، حفاری یا با جک به داخل زمین رانده میشوند.
1-4- تاریخچه شمع
پی‌های شمعی به عنوان سیستم‌های حامل بار و انتقال دهنده بار در طی سالهای زیادی استفاده شده‌اند. از روزهای ابتدایی تمدن، از زمان تشکیل جوامع، از نقطه نظر؟؟ یا استراتژیک روستاها و شمعهای کوچک در نزدیکی رودخانه‌ها و دریاچه‌ها مستقر شده‌اند. بنابراین مقاوم‌سازی باربری زمین به وسیله اشکالی از شمع زنی حائز اهمیت بوده است.
در سال 1740 کریستوفر بولهمم1 تجهیزات شمعهای کوبشی را اختراع کرد که به مکانیزم شمعهای کوبشی امروزی شباهت داشت. شمعهای فولادی از 1800 و شمعهای بتنی از 1900 مورد استفاده قرار گرفته‌اند.
انقلاب صنعتی تغییرات مهمی را برای سیستم شمعهای کوبشی در طی اختراع ماشین بخار و دیزل، به وجود آورده است.
اخیراً رشد نیاز به مسکن و ساخت و ساز، مالکان و بنگاههای سازنده را مجبور به بهره‌برداری از زمینهای با خاک‌های دارای شخصه‌های ضعیف کرده است. این امر منجر به توسعه و پیشرفت سیستم‌های شمع کوبشی شده است. امروزه تکنیک‌های پیشرفته بسیاری برای نصب شمعها وجود دارد.
کلمات کلیدی:
شمع
پایل
پی
سازه
کیسون‌ها (Caissons)
فهرست مطالب
مقدمه4
1-1- تعریف پی و اهمیت آن5
1-2- انواع پی6
1-3- تعریف شمع6
1-4- تاریخچه شمع7
1-5- دوران عمر شمع8
1-6- موارد استفاده از شمع8
1-7- تقسیم‌بندی شمعها10
1-7-1- تقسیم‌بندی شمعها از نظر نصب11
1-7-2- تقسیم بندی شمعها از نظر تعداد12
1-7-3- تقسیم‌بندی شمعها از نظر بارگذاری13
1-7-4- تقسیم بندی شمع‌هااز نظر شکل و مقاطع14
1-7-5- تقسیم بندی شمعها با توجه به انتقال بار و رفتار عملکردی18
1- شمعهای انتهاباربر18
2- شمعهای اصطکاکی یا چسبنده19
2-الف- شمعهای چسبنده19
2- ب- شمعهای اصطکاکی20
3- ترکیب شمعهای اصطکاکی و شمعهای چسبنده20
1-7-6- تقسیم بندی شمعها با توجه به نوع مصالح21
الف- شمعهای چوبی Wood piles21
ب- شمعهای بتنی23
ب-1- شمعهای بتنی پیش ریخته یا شمعهای بتنی پیش ساخته:23
ب-2 – شمعهای بتنی ریخته شده در محل24
ب- شمعهای فولادی28
ت- شمعهای مرکب29
1-7-7- تقسیم بندی شمعها با توجه به تاثیر آنها برخاک30
شمعهای کوبشی30
شمعهای حفاری شده30
شمعهای کوچک32
1-8- مزایا و معایب مصالح مختلف شمع32
شمعهای فولادی (مقطع فولادی نورد شده):38
فصل2- روشهای اجرای شالوده‌های عمیق40
2-1- مقدمه40
2-2- راهکارهای علمی طراحی شمعها40
2-3- انواع پی‌های عمیق از نظر اجرایی42
(شمعهای با جابه جایی کم) شامل انواع زیر هستند:44
2-3- سیستم‌های مورد استفاده در نصب شمع45
2-3-2- شمعهای نصب شوند درون حفره خود (Drilled shaft=DS)47
2-3-3- کیسون‌ها (Caissons)50
2-3-4- شالوده‌های پوسته‌ای کوبشی و پر شده با بتن51
2-4- آسیب پذیری شمعها در حین نصب51
2-5- مطالعات موردی مشکلات ایجاد شده در بعضی ساختگاه‌های مسئله ساز در حین اجرا53
فصل سوم55
مفاهیم پایه: طراحی پی‌های شمعی Design of pile foundations55
2- کلاهک شمع59
3- پی‌های ستونی Pier foundations59
شمعهای میله باز open shafts62
شمعهای ستونی صندوقی: Caissons63
شمع صندوقی:63
فصل 469
بار روی شمع69
فصل 574
طراحی سازه‌ای شمع و سر شمع74
5-1- کلیات74
جدول 1- استراتژی طراحی و اجرای پی‌های عمیق75
5-2- طراحی سازه‌ای عنصر شمع77
5-3- طراحی سازه‌ای سر شمع83
فصل 687
بسیج مقاومت در اطراف شمع، ابزار گذاری در شمع87
فصل790
ضریب اطمینان90
روشهای تحلیل شمع تحت بار جانبی92
چکیده92
1- مقدمه92
2- طبقه بندی روش‌ها94
2-1- شمع و خاک هر دو محیط پیوسته الاستیک94
2-2- شمع با رفتار الاستیک و خاک به صورت اجزا محدود94
2-3- شمع به صورت صلب و خاک بصورت پلاستیک96
2-3-1- برینچ هانسن96
2-3-2- روش برومز97
2-3-3- روش داویسون و رابینسون (1965)98
2-4- روش بار مشخصه (CLM)99
2-5- روش منحنی‌های p-y100
2-6- روش شبه سه بعدی (کوجیمن)102
3- مدل وینکلر و اصلاح آن106
3-1- اصلاح مدل وینکلر107
مدل Filnoeko – borodich :108
مدل هیتنی:108
4- مقایسه روش p-y و روش سه بعدی اجزا محدود109
5- نتیجه‌گیری116
فصل9118
شمع تحت بار کششی118
فصل10121
استفاده از نتایج آزمایش درجا در تعیین توان باربری شمعها121
فصل11127
1-بررسی دینامیکی ظرفیت شمع- فرمول‌های شمع127
آزمایش بارگذاری131
نشست شمع منفرد133
شمعهای کششی133
مقاومت افقی134
2- گروه‌های شمع134
ظرفیت باربری گروهی134
فاصله شمع135
نشست گروه136
فصل12139
نحوه عملکرد سیستم‌های مورداستفاده در نصب شمع139
12-1 مقدمه139
12-2 روشهای کوبیدن شمعها (شمعهای با جابجایی)140
12-2-1- چکش‌های افتان140
12-2-2- چکش‌های دیزلی142
12-2-3- کوبیدن شمع توسط ارتعاش143
12-3-1- مته‌های سلسله ممتد (CFA)143
12-3-2- عریض کردن حفره در اعماق145
12-3-3- C.H.D.P146
فصل13148
فضابندی و چینش شمعها148
فصل14150
طراحی پی‌های شمعی150
14-1-1- CRP (سرعت نفوذ ثابت)152
14-1-2- MLT و آزمایش بار ممتد افزایشی154
فصل15157
طراحی حالت حدسی157
15-1 رسته ژئوتکنیکی 1 (GC1)158
15-2- رسته ژئوتکنیکی 2. (GC2)158
15-3 رسته ژئوتکنیکی 3(GC3)159
15-4 – شرایط طبقه‌بندی شده در آیین نامه یوروکد 7160
