مهار متقابل (استرات)

در محیط های شهری و در مواردی که به علت وجود معارض (ساختمانهای مجاور) روشهای پایدارسازی گود مرسوم امکان پذیر نباشد، روش مهار متقابل (استرات) در اولویت می باشد. در روش مهار متقابل (استرات) از المان تیر افقی به همراه شمعهای فولادی جهت انتقال بار به دیواره مقابل گود استفاده مي گردد. اصول کلي روش مهار متقابل (استرات) همانند روش خرپا استفاده از المانهای فلزی افقی و مورب برای کنترل تغییرشکلهای ناشی از گودبرداری است. با توجه به اینکه در روش مهار متقابل (استرات) احتمال بروز تغییرشکلهای قائم نسبت به سایر روشها وجود دارد به منظور کنترل بیشتر تغییرشکلها و یکپارچه سازی بهتر سیستم توصیه می گردد از شمعهای فولادی به همراه مهاربندی های افقی استفاده گردد.

پایدارسازی گود به روش مهار متقابل-پروژه ظفر شرکت ابرند

مبانی طراحی روش مهار متقابل یا استرات

جهت طراحی گود به روش مهارمتقابل می بایست با شبیه سازی شرایط پروژه در نرم افزارهای ۲ بعدی یا ۳ بعدی، نیروی ایجاد شده در اعضای افقی و عمودی محاسبه گردیده و سپس با کنترل حالات حدی نهایی و بهره برداری، عضو مناسبی جهت این اعضا طراحی گردد. اعضای عمودی و افقی عموماً فولادی بوده و مطابق آئین نامه سازه های فولادی طراحی می شوند.

در نظر گرفتن پدیده کمانش در طراحی اعضای مهاری از مباحث مهم روش مهارمتقابل می باشد.

گوه گسیختگی محتمل در روش مهار متقابل

اجزای تشکیل دهنده مهار متقابل یا استرات

در این روش از اعضای فشاری (مهارهای فشاری) جهت انتقال فشار خاک استفاده می گردد. اجزای تشکیل دهنده این روش به صورت زیر می باشد:

۱) دیوار: در حقیقت دیوارها علاوه بر مقاومت در مقابل فشار خاک، حکم تکیه گاه اعضای فشاری را نیز بازی می کنند. دیوارها انواع مختلفی دارند مانند:

  • سپر (Sheet Pile)
  • دیوار دیافراگمی
  • شمع های نگهبان فلزی
  • شمع های نگهبان بتنی

۲) اعضای فشاری (Strut یا Brace): اعضای فشاری یا مهارهای فشاری نقش انتقال فشار خاک را از یک دیوار به دیوار دیگر دارند که دارای انواع مختلفی هستند. مانند:

  • نیمرخ زوج IPE
  • نیمرخ زوج IPB
  • لوله
  • قوطی
  • مقطع بتنی

۳) اعضای واسط (Wale): همان طور که از اسم این اعضا مشخص است، وظیفه انتقال نیرو از دیوار به اعضای فشاری را دارند. اعضای واسط، فشار خاک اعمال شده از دیوار را گرفته و به اعضای فشاری (استرات ها) منتقل می کنند. بنابراین استرات ها و اتصال آنها بر اساس نیروی فشاری، اعضای واسط بر اساس نیروی برشی و خمشی و دیوار نیز بر اساس نیروهای ترکیبی طراحی می گردد.

روش مهار متقابل به عنوان یک روش جهت پایدارسازی گود

روش اجرای مهار متقابل (استرات)

۱.حفر چاه اعضای قائم در روش مهارمتقابل

همانند اجرای شمع فلزی در روش های میخکوبی (نیلینگ)، مهارگذاری (انکراژ) و سازه نگهبان خرپایی، در روش مهارمتقابل نیز ابتدا در دو طرف گود، در فواصلی معین از یکدیگر چاهک هایی به قطر 80 الی 100 سانتی متر حفر می شود. طول این چاهک ها برابر با عمق گود به اضافه مقداری اضافه تر به میزان 35-25% عمق گود، پایین تر از تراز فونداسیون است. این عمق اضافه به منظور تامین گیرداری انتهای تحتانی پروفیلهایی است که در چاهک قرارداده می شوند. جانمایی این چاه ها به وسیله نقشه برداری و با توجه به نقشه های اجرایی انجام می گردد.

۲.اجرای اعضای عمودی در روش مهارمتقابل

در درون این چاهک ها پروفیل های فولادی H یا I (معمولا زوج نیمرخ IPE)، بصورت قائم و مطابق با محاسبات و نقشه های اجرایی قرار داده می شود. طول این پروفیل ها معمولا به گونه ای در نظر گرفته می شود که انتهای فوقانی آنها تا حدی بالاتر از تراز بالایی گود قرار گیرند سپس ریشه شمع فلزی بتن ریزی می گردد. جهت گیرداری بهتر عضو قائم در بتن ریشه (زیر تراز فونداسیون)، قطعات نبشی یا ناودانی را به عنوان برش گیر به عضو قائم جوش می دهند.

همانطور که شمع های فلزی در روش­های میخکوبی، مهارگذاری، سازه نگهبان خرپایی و … می بایست به طور کامل به دیواره گود تکیه داده شوند، جهت عملکرد مناسب روش مهارمتقابل نیز عضو قائم باید کاملاً چسبیده به دیوار باشد تا تغییرشکل ها به حداقل برسد. جهت چسبیدن کامل عضو قائم، پشت آن با مصالح مناسبی که حداقل مقاومت فشاری خاک آن قسمت را دارا باشد، پر می شود تا هیچ گونه فضای خالی بین عضو قائم و دیوار باقی نماند.

با توجه به اینکه اعضای افقی می بایست از دو طرف به اعضای قائم متصل گردند، بنابراین اعضای قائم حتی الامکان در دو دیواره مقابل کاملاً روبه‌روی یکدیگر اجرا می گردند تا از تمام ظرفیت آنها استفاده گردد.

۳.اجرای اعضای افقی در روش مهارمتقابل

بعد از اجرای اعضای قائم، می بایست ردیف اول اعضای افقی اجرا گردد. اعضای افقی به شکل زوج نیمرخ یا لوله و یا باکس می باشند. همانند اتصال تیر به ستون در سازه ها، اعضای افقی توسط جوش و با استفاده از ورق های فولادی به اعضای قائم متصل می گردند.

جهت جلوگیری از ریزش های موضعی، بین اعضای عمودی از الوارهای چوبی یا شبکه فولادی (مش) و شاتکریت و یا اعضای مناسب دیگر می توان استفاده کرد.

همچنین جهت کاهش طول مؤثر اعضای افقی، می توان از کش (عضوی عمود بر عضو افقی) استفاده کرد. با این کار از کمانش اعضای افقی جلوگیری می گردد.

اعضای افقی بتنی در روش مهارمتقابل یا استرات

۴.تکمیل اعضای افقی در روش مهارمتقابل

بعد از اجرای ردیف اول اعضای افقی، تا رسیدن به تراز ردیف دوم اعضای افقی، خاکبرداری انجام گردیده و شبکه فولادی (مش) و شاتکریت نیز اجرا می گردد. این روند تا انتهای گود ادامه می یابد.

در بعضی از پروژه ها به علل مختلف نظیر طول زیاد دهانه، ممکن است نیاز به مهارمتقابل مورب باشد تا با کم کردن طول مهارهای متقابل، طرح بهینه تری به دست آید. بدین منظور جهت پایدارسازی چنین پروژه هایی به جای دیواره های مقابل، دیواره های مجاور به یکدیگر متصل می گردند.

پایدارسازی دیواره تونل آرش خیابان جردن به روش مهار متقابل

مزایا و معایب روش مهار متقابل یا استرات

از مهمترین برتری های این روش به موارد زیر میتوان اشاره کرد:

  • محدودسازی تغییرشکل ها
  • مناسب گودهای عمیق واقع در مناطق شهری
  • مناسب برای گودبرداری ها با عرض کم
  • امکان بازیافت بخشی از مصالح (اعضای افقی)
  • عدم ورود به زمین های مجاور
  • قابلیت انطباق با روش های زهکشی
  • انعطاف پذیری و امکان تقویت طرح در حین و پس از اجرا
  • عدم وابستگی کارآیی روش به جنس خاک
  • عدم نیاز به اجازه همسایه ها

مهمترین محدودیت هایی که روش مهار متقابل یا استرات دارد عبارت است از:

  • غیراقتصادی بودن در زمین های با عرض زیاد
  • اشغال فضای داخل گود و صعوبت خاکبرداری و اجرای سازه اصلی
  • سرعت نسبتا پائین اجرای عملیات
  • محدودیت اجرا در پروژه های با هندسه نامنظم
  • عدم امکان استفاده برای افزایش عمق گود در زمان اجرا یا پس از اتمام گودبرداری
  • نیاز به تجهیزات و ماشین آلات خاص
  • نیازمند افراد مجرب و کنترل کیفی دقیق جهت اجرای مهارها به ویژه اتصالات

پایدارسازی گود به روش مهار متقابل