انواع دسته بندی شمع ها
دسته بندی شمع ها
Load transmitting. مکانیسم انتقال بار
Pile material. مصالح شمع
Effect on the soil تغییر تنش بر خاک
مکانیسم انتقال بار:
1.End bearing piles – شمع های اتکایی
2.Friction piles – شمع های اصطکاکی
3.Combination of friction and end bearing piles- شمع های مکانیسم ترکیبی اتکایی-اصطکاکی
مصالح شمع.
1.Timber – چوب 2.Concrete – بتن
3.Steel – فولاد 4.Composite piles – شمع های مرکب(مختلط)
تغییر تنش بر خاک.
1.Driven piles – (پیش ساخته) شمع های کوبیده
2.Bored piles – شمع های درجا
دسته بندی انواع شمع بر اساس مصالح
انواع شمع ها ( نمای بالا)
(الف)شمع های پیش ساخته (کوبیده)
شمع های پیش ساخته را می توان با استفاده از میلگرد های معمولی ساخت . مقطع آنها به صورت مربع یا هشت ضلعی است) . میلگرد ها به منظور مقاوم نمودن شمع در مقابل خمش تولید شده در هنگام حمل و نقل ، بلند کردن و اعمال نیروی جانبی به شمع و همچنین افزایش مقاومت فشاری ، مورد استفاده قرار می گیرند . شمع های پیش ساخته در طول مورد نظر ساخته شده و تحت شرایط مرطوب به عمل می آیند تا به مقاومت مورد نظر برسند . پس از آن به محل کوبیدن حمل می شوند . شمع های پیش ساخته را می توان با استفاده از کابل های پیش تنیدگی پر مقاومت ، به صورت پیش تنیده در آورد . شمع های بتنی در جاریز بدین صورت اجرا می شوند که ابتدا چاهی در زمین به وسیله دست یا ماشین حفر می شود و سپس قفس آرماتور ها درون چاه قرار داده شده و داخل آن با بتن پر می شود . امروزه شمع های درجا به روش ها و انواع مختلف اجرا می شوند و اکثر آنها در انحصار شرکت خاصی که ابداع کننده اولیه آنها می باشد ، قرار دارند .
Precast Concrete Plies
(ب) شمع های در جا
شمع های درجاریز (در جا) در دو گروه اصلی جای می گیرند: (الف) با غلاف (ب) بدون غلاف .
هر دو گروه میتوانند دارای نوک پهن شده (پداستال) باشند . شمع های درجاریز غلافدار بدین صورت اجرا می شوند که ابتدا یک لوله فولادی به زمین کوبیده شده و پس از رسیدن به عمق مورد نظر ، مصالح داخلی آن خالی شده و داخل لوله پر از بتن می شود . لوله را می توان با قرار دادن یک سنبه در داخل آن کوبید و پس از رسیدن به عمق مورد نظر ، سنبه را خارج کرد . برای سر پهن کردن شمع (ایجاد پداستال) ، پس ریختن مقداری بتن در نوک شمع ، با رها کردن وزنه از ارتفاع ، آن را می کوبند تا از طرفین پهن شود . برای اجرای شمع بدون غلاف ، ابتدا غلاف در زمین کوبیده شده و سپس همزمان با بتن ریزی در داخل غلاف ، غلاف به تدریج به بیرون کشیده می شود
1.حفاری اولیه همراه با تزریق گل بنتونیت
2.کیسینگ گذاری تا عمق عبوری از لایه ریزشی
3.از سرگیری حفاری از درون کیسنگ
4.ایجاد انباره در انتهای شمع (ویژه شمع های پداستالی)
5.جاگذاری قفسه آرماتور
6.جاگذاری ترمی و قیف و انجام بتن ریزی
7.بیرون کشیدن کیسینگ
8 .اتمام اجرای شمع
شمع های فولادی
انواع معمول شمع های فولادی ، شمع های لوله ای و شمع های می باشند . شمع های لوله ای نیز در دو حالت انتهای بسته و انتهای باز به زمین کوبیده می شوند . هر چند که از تیرآهن های و بال پهن نیز می توان برای شمع کوبی استفاده کرد ، لیکن تیرآهن ها با نیمرخ به علت مساوی بودن ضخامت بال و جان معمولا ترجیح داده می شوند . در نیم رخ های بال پهن و نیم رخ های ، ضخامت جان معمولا کوچکتر از ضخامت بال می باشد . در خیلی از حالات ، شمع های لوله ای بعد از کوبیده شدن با بتن پر می شوند .
شمع های چوبی
شمعهای چوبی تنه های درخت های سالم،صاف و بلند می باشندکه شاخ وبرگ ان زرد شده و سطح آن پساز کندن پوست،به دقت تراشیده شده است. حداکثر طول اغلب شمع های چوبی بین 10 تا 20 متر میباشد.چوبی که از ان به عنوان شمع استفاده می شود باید مستقیم،بدون درز و ترک و سالم باشد. انجمن امریکا یی مهندسان عمران در دستورالعمل اجرایی شماره ی17(1959)،شمعهای چوبی را به سه کلاس زیر تقسیم می کنند: 1. شمعهای کلاسA :
این شمعها بارهای سنگین را حمل می کنند. حداقل قطر سر چنین شمعهایی 350 میلیمتر(14 اینچ) می باشد. 2. شمعهای کلاس B:
این شمعها بارهای سبک را حمل می کنند. حداقل قطر سر این شمعها بین 305 تا330 میلیمتر ( 12 تا 13 اینچ) می باشد. 3. شمعهای کلاس C :
از این شمعها برای کارهای ساختمانی موقت استفاده می شود. وقتی که تمام طول شمع در داخل سفره ی آب زیرزمینی قرار داشته باشد،از این شمعها می توان برای حمل بارهای دائمی استفاده کرد.حداقل قطر سر این شمعها 305 میلیمتر (12 اینچ) می باشد.در هیچ حالتی قطر نوک شمع نباید کمتر از 150 میلیمتر (6 اینچ) باشد.
اگر شمع چوبی در خاک کاملاً اشباع کوبیده شود،عمر آن تقریباً بی نهایت خواهد بود. لیکن در آب و هوای دریایی،شمعهای چوبی تحت حملات ارگانیسمهای مختلف قرار گرفته و ظرف چند ماه صدمات جدی در آنها ظاهر می شود. شمع چوبی در بالای سطح آب زیرزمینی،تحت حملات حشرات قرار می گیرند. با انجام بعضی اصطلاحات،مثلاً محافظت آنها توسط روغن کروزوت،می توان عمر آنها را افزایش داد.
شمع های مرکب (مختلط)
در شمعهای مرکب،قسمتهای فوقانی و تحتانی شمع از دو مصالح مختلف ساخته می شوند. به عنوان مثال شمعهای مرکب ممکن است از فولاد و بتن و یا چوب و بتن ساخته شوند. شمعهای مختلط فولاد و بتن مرکب از قسمت تحتانی فولاد و قسمت فوقانی بتن درجا می باشند.این نوع شمع وقتی مورد استفاده قرار می گیرد که طول شمع لازم برای تامین ظرفیت باربری از ظرفیت شمع بتنی در جای ساده تجاوز کند. شمعهای مختلط چوب و بتن دارای قسمت تحتانی چوبی می باشند که به طور دائم در سفره ی آب زیرزمینی قرار دارد و قسمت فوقانی آنها از بتن است.در هر صورت ایجاد وصله در محل تلاقی دو مصالح مشکل بوده و به همین علت است که شمعهای مختلط دارای کاربرد وسیعی نمی باشند.
طبقه بندی انواع شمع ها بر اساس مکانیسم انتقال بار به خاک
End Bearing Pile: شمع اتکایی Friction Pile: شمع اصطکاکی
شمع اتکایی
اگر بستر سنگی و یا لایه ی شبیه سنگ ( خیلی متراکم) درعمق منطقی قرار داشته باشد،شمع را می توان تا آن لایه ادامه داد در این حالت ظرفیت باربری شمع کاملاً بستگی به ظرفیت باربری بستر سنگی در مقابل نوک شمع خواهد داشت. به همین علت به این شمعها،اتکایی می گویند. در چنین حالتی با توجه به معلوم بودن عمق بستر سنگی از روی گمانه های حفر شده،تعیین طول شمع کار چندان مشکلی نخواهد بود.اگر به عوض بستر سنگی،یک لایه ی سخت و نسبتاً متراکم درعمق منطقی قرار داشته باشد،شمع را می توان چند متر در لایه سخت ادامه دارد
End bearing piles
Load
Firm
Soil
Pile
Ground Reaction
Soft
Soil
شمع اصطکاکی ( شمع شناور)
در صورتی که عمق بستر سنگی یا لایه ی شبیه به سنگ زیاد باشد،طول لازم برای شمع اتکایی غیراقتصادی خواهد شد.در چنین شرایطی مطابق شکل 8-6-پ شمع به عمق مناسبی در لایه ی نرم فوقانی بدون اینکه به لایه ی سخت برسد،کوبیده می شود.انتخاب نام اصطکاکی برای این شمعها،ازآنجا ناشی می شود که اکثر مقاومت آنها به وسیله ی اصطکاک جدار تامین می شود.البته این اسم بعضی مواقع می تواند گمراه کننده باشد،زیرا مقاومت شمعهایی که در لایه ی رسی کوبیده می شوند،بستگی به چسبندگی بین جدار شمع و رس دارد. طول لازم برای شمع اصطکاکی بستگی به مقاومت برشی خاک،بار وارده،و اندازه ی شمع دارد.برای تعیین طول لازم شمع،احتیاج به درک خوبی از اندرکنش خاک – شمع، قضاوت مهندسی،و تجربه است.
Friction piles.
Load
Pile
ترکیب شمع های اصطکاکی و اتکایی
Combination end-bearing and friction piles. Many piles carry loads by a combination of friction and end bearing. For example, a pile may pass through a fairly soft soil that provides frictional resistance and then into a form layer which develops a load-carrying capacity by both end bearing and friction over a rather short length of embedment
بسیاری از شمع ها بار را با مکانیسم ترکیبیِ اصطکاکی و اتکایی تحمل می کنند. برای مثال، یک شمع ممکن است از یک لایه خاک نسبتا نرم که مقاومت اصطکاکی ایجاد می کند بگذرد و به درون لایه ای برود که ظرفیت بابری را هم با مکانیسم اتکایی و هم اصطکاکی ، در عمق کوتاه تری بسط دهد.
Combination end-bearing and friction piles
شمع تراکمی
در بعضی موارد خاص،شمعها بدین منظور در لایه های دانه ای سست کوبیده می شوند که تراکم خوبی در لایه ی سطحی خاک به وجود آید.این شمعها به شمعهای تراکمی موسوم هستند.طول شمعهای تراکمی به عوامل زیر بستگی دارد: الف: تراکم نسبی خاک قبل از تراکم ب: تراکم نسبی مورد نیاز بعد از تراکم پ: عمق لازم برای تراکم شمعهای تراکمی معمولاً کوتاه هستند،لیکن برای تعیین طول مناسبی برای آنها،بعضی آزمایشهای صحرایی لازم است.
منابع:
سایت ها:
http://civiltect.com/forum/showthread.php?tid=21
http://www.tpub.com/eqopbas/165.htm
http://www.omranmagale.com/post/27/%D9%BE%D8%A7%D9%88%D8%B1-%D9%BE%D9%88%DB%8C%D9%86%D8%AA-%D8%A7%D9%86%D9%88%D8%A7%D8%B9-%D8%B4%D9%85%D8%B9-%D9%87%D8%A7-%D9%88-%D8%A7%D8%AC%D8%B1%D8%A7%DB%8C-%D8%A2%D9%86-.html
www.pile.ir
http://www.engg.uaeu.ac.ae/departments/units/gra/presentation/nd_04_05/female/CEF1_4/Final_Presentation.ppt
کتاب:
اصول مهندسی پی _دکتر رضا ضیایی موید