مشکل اصلی در اجرای سازه نگهبان خرپایی چیست؟

سازه نگهبان خرپایی  (Guardian truss structures) یکی از روش های پایدار سازی جداره گودبرداری است. سازه نگهبان خرپایی متداول ترین روش پایداری سازی در گودهای با عمق متوسط است. در این روش پروفیل های فولادی خرپایی، در فواصل معین به دیواره گود، تکیه داده می شود. خرپاها با تحمل فشار جانبی ناشی از سربار خاک، و انتقال آن به زمین، مانع از ریزش دیواره گود می شود.

قبل از آن یک نکته مهم وجود دارد: در پایدارسازی گود و اجرای سازه نگهبان، کسب تجربه بسیار مهم است. گاهی مواقع آنچه در کتاب ها نوشته است، شاید نتوان به طور کامل اجرا کرد. گاهی نیاز است، با توجه به امکانات موجود پیشنهاد میکنم اگر تجربه کافی را ندارید، حتماً در این مرحله از یک مهندس باتجربه، کمک بگیرید. خود من نیز این افتخار را داشتم که مدت های زیاد در کنار یک مهندسین با تجربه ای همچون مهندس جهانیان و مهندس نصیری این کار را انجام می دادم.

مشکل اصلی در اجرای سازه نگهبان خرپایی چیست؟

به نظر من، مهم ترین مشکل این است: بسیاری از سازندگان تجربی، اجرای آن را، خرج اضافه می دانند. در پروژه های کوچک، بکار گیری مهندس مجری اجباری نیست. اکثر حوادثی هم که در گودبرداری ها اتفاق می افتد مربوط به همین ساخت و ساز های کوچک است. حال این مهندس ناظر است که باید بر سر اجرای درست سازه نگهبان با سازنده سر و کله بزند. اکثر اوقات هم، نتیجه، خیلی رضایت بخش نیست. 

اگر حادثه ای اتفاق نیافتد، اجرای سازه نگهبان یک هزینه اضافی است. چند میلیون تومان هزینه در بر دارد. هم باعث اتلاف زمان می شود. اما کدام یک از این سازندگان محترم می توانند آینده را پیش گویی کنند؟ از کجا می توان، مطمئن بود که حادثه ای اتفاق نمی افتد. درست مثل بیمه نامه شخص ثالث خودرو. آیا همه خودرو هایی که بیمه می شوند، تصادف می کنند؟ مسلماً نه.  با این حال، انجام بیمه نامه برای همه خودروها اجباری است.

مهندس ناظر در مواجهه با این مشکل چه باید بکند؟

من دو راه کار را پیشنهاد می کنم

• در مراحل گودبرداری و اجرای سازه نگهبان، مانند یک مهندس مجری، از پروژه بازدید نمایید.

در پروژه هایی که من( مهندس علی قربانی) و مهندس جهانیان نظارت میکردیم روال کارمان به همین صورت بود. تعداد دفعات بازدیدِ ما از پروژه ها، در مراحل گودبرداری و اجرای سازه نگهبان، تقریباً با تعداد کل بازدیدها در مراحل دیگر ساخت، برابر بود. مطالعه این مقاله را نیز درخصوص نظارت گودبرداری پیشنهاد می کنم:

«چگونه برعملیات گودبرداری، به خوبی نظارت کنیم؟»

• با آگاهی دادن، سازنده و مالکین، را نسبت به اهمیت اجرای سازه نگهبان توجیه کنید.

از حوادثی که در گودبرداری ها، هر ساله اتفاق می افتد، برایشان بگویید. از غیر قابل پیش بینی بودن خاک بگویید. از این که اگر حادثه ای پیش بیاید، خسارت آن چنان سنگین خواهد بود، که باید عرصه و عیان ملکش را بفروشد و خسارت بدهد… قشرهای بسیاری هستند که این ها را نمی دانند. برای ما که زیاد با این مسائل سر و کار داشته ایم، بدیهی است، به همین خاطر فکر می کنیم آن ها خود می دانند. این آگاهی دادن و فرهنگ سازی وظیفه ماست.

طراحی سازه نگهبان خرپایی:

برای طراحی سازه نگهبان، کتاب های زیادی نگارش شده است. برای سادگی کار طراحی، جدول هایی، تنظیم شده است. با توجه به شرایط خاک  و گودبرداری، مقاطع مورد نیاز سازه نگهبان و سایر اجزا، از این جدول ها قابل استخراج است. یکی از بهترین منابع، برای طراحی سازه نگهبان، کتابی است که دفتر امور مقررات ملی ساختمان منتشر کرده است.

دوستان تهرانی، احتمالاً نگارش جدید این کتاب را بتوانند از انتشارات سازمان نظام مهندسی تهیه کنند. برای اطلاعات بیشتر به این لینک مراجعه کنید: سازمان نظام مهندسی استان تهران

علاقمندان برای دسترسی به منابع بیشتر، می توانند به این وبسایت مراجعه نمایند:  cstore.ir

روال کار سازمان نظام مهندسی استان  در گودبرداری ها:

مهندس ناظر باید، شروع گودبرداری را به اطلاع سازمان نظام مهندسی استان برساند. این کار از طریق کارتابل مهندس در سایت سازمان، انجام می شود. در آن قسمت فرمی وجود دارد که باید تکمیل شود. در آن مشخصات پروژه و مجاورین و … باید تکمیل شود. بازرسان سازمان با هماهنگی قبلی با ناظر از پروژه بازدید خواهند کرد. معمولاً بازرسان گودبرداری، مهندسین با تجربه ای هستند. اکثراً نکات ارزنده ای را با مهندس ناظر به اشتراک می گذارند.

طراحی سازه نگهبان، در گود های با خطر زیاد:

در گودهای عمیق و با خطر زیاد، باید شرکت ژئوتکنیکی دارای صلاحیت، مسئولیت طراحی و اجرای گود را بر عهده بگیرد. (منبع :مبحث هفتم مقررات ملی ساختمان)که این کار به نظر من بسیار عاقلانه است. وقتی عمق گودبرداری زیاد می شود، شرایط، حساس تر می شود. نیاز به کنترل ها و طراحی های دقیق تری نیز هست.  بخشی از این کنترل ها در حیطه تخصص، یک مهندس ژئوتکنیک است. ( مهندس ژئوتکینک: کارشناس ارشد عمران- خاک و پی) . در عمق های با عمق خیلی زیاد ممکن است، اجرای نوع دیگری از سازه نگهبان مثل نیلینگ، تشخیص داده شود.

زمانِ شروعِ اجرای سازه نگهبان خرپایی:

خیلی ها تصور میکنند که اجرای سازه نگهبان، باید بعد از گودبرداری آغاز شود. این یک اشتباه است. شروع اجرای سازه نگهبان خرپایی، قبل از گودبرداری است. در بعضی از مواقع، ممکن است این کار حتی قبل از تخریب سازه قدیمی آغاز شود. شروع سازه نگهبان با حفر چاهک آغاز میشود. حُسنِ این کار این است که قبل از گودبرداری خاک از تراکم خوبی برخوردار است . به همین دلیل امکان ریزش دیواره چاهک کمتر است.

مراحل اجرای سازه نگهبان خرپایی:

حَفر چاهک:

محل های  اجرای سازه نگهبان خرپایی در نقشه تعیین شده است. در آن محل ها و چسبیده به دیوار همسایه چاهک هایی را حفر می کنیم. در این چاهک ها، عصو عمودی سازه نگهبان قرار خواهد گرفت. عمق چاهک باید به گونه ای باشد که، کف آن، به میزانی که در نقشه مشخص شده است، پایین تر از کف اصلی گود باشد. این مقدرا معمولاً یک متر است.

اجرای ستون عمودی سازه نگهبان خرپایی: 

مقطع این ستون معمولا به صورت IPE دوبل یا نبشی دوبل است. این عضو به صورت قائم داخل چاهک می اندازند. ارتفاع آن باید مناسب عمق چاهک باشد.  مقطع را کامل به دیوار می چسبانند. پای این ستون را بتن ریزی انجام می دهند. برای گیرداری بهتر با بتن، قطعات نبشی را مانند برش گیر، در انتهای ستون، حداقل سه ردیف، جوش می دهند.

برداشتن مرحله ای ترانشه های خاکی:

بعد ار اجرای ستون سازه نگهبان، گودبرداری با حفظ شانه خاکی، انجام می شود. ترانشه های خاکی در قسمتی که ستون سازه نگهبان اجرا شده است، برداشته می شود. البته نه به صورت یک جا.

اجرای عضو مورب سازه نگهبان خرپایی

این عضو نیز معمو لاً به صورت یک مقطع دوبل IPE یا نبشی طراحی می شود. این عضو با استفاده از ورق میانی باید به ستون عموی اتصال یابد. عضو موَرَّب در نقش تکیه گاه اصلی ستون عمودی سازه نگهبان می باشد. 

با اتصال این عضو، بدنه اصلی سازه نگهبان خرپایی تکمیل شده است. خود این عضو نیز باید اتکای مناسبی به زمین داشته باشد. معمولاً این اِتِکّا با اجرای یک فونداسیون پای عضو مورب یا میخ کوبی پشت آن، تامین می شود. برای عملکرد بهتر و یکپارچگی اعضای سازه نگهبان، باید این عضو های مورب را به یکدیگر اتصال داد. این کار با اجرای شناژ بندی، در کف گود بین انجام می شود.

تکمیل سازه نگهبان:

سایر اعضای خرپا نیز در این مرحله تکمیل می شود. 

نکاتی در خصوص اجرای سازه نگهبان خرپایی:

پر کردن پشت سازه نگهبان:

پشت سازه نگهبان باید با مصالح مناسب و ملات تکمیل گردد. در غیر این صورت، اجرای سازه نگهبان خرپایی، در صورتی که این کار را انجام ندهیم، هیچ فایده ای ندارد.

اتصال اعضای خرپای سازه نگهبان:

برای اتصالات سازه نگهبان حتماً از ورق به شکل صحیح استفاده شود . به طوری که طول جوش در راستای طول عضو قرار بگیرد. تا بهترین عملکرد را داشته باشد.

مانند تصویر زیر:

اما در تصاویر زیر طول جوش در راستای طولی عضو مورب نیست . در این حالت اتصال ضعیف ترین عملکرد را از خود نشان می دهد. و کارایی لازم را ندارد.

البته در تصویر دوم طول جوش بیشتری در راستای عضو قرار دارد. اما این نوع جوش نیز مورد تایید نیست، مگر اینکه محاسبات لازم برای آن انجام شده باشد. حتماً کلیپ هایی را دیده اید که با وجود اجرای سازه نگهبان قوی، گود فرو ریخته است. زیرا عامل تعیین کننده در پایداری گود و سازه نگهبان، ضعیف ترین قسمت است. در اکثر سازه نگهبان های خرپایی با وجود مقطع قوی، اتصال فوق العاده ضعیف است. در نتیجه، سازه نگهبان نمی تواند عملکرد مناسب را از خود نشان دهد.

ایجاد برش در خاک، یکی یکی یا دو به دو انجام شود:

ترانشه های خاکی باید یکی یکی برداشته شود و خرپای سازه نگهبان اجرا شود.  هر کدام که تکمیل شد بعد سراغ بعدی برویم. برای سرعت بیشتر می توان ترانشه های خاکی رو به روی هم را به صورت همزمان برداشت کرد.

استفاده جانبی از سازه نگهبان:

از خرپای سازه نگهبان باید صرفاً برای ایمن سازی جداره گود استفاده کرد. مثلاًدر بعضی از پروژه ها، مسیر عبوری به دلیل گودبرداری مسدود می شود. از سازه نگهبان، به عنوان تکیه گاه مسیر عبوری موقت استفاده می کنند. این کار مجاز نیست، مگر این که در طراحی سازه نگهبان این مورد دیده شده باشد.

 پاسخ به سوالاتی در خصوص اجرای سازه نگهبان خرپایی:

آیا نگه داشتن شانه خاکی بدون اجرای سازه نگهبان خرپایی، به تنهایی کفایت می کند؟

اگر اطمینان کامل داشته باشیم که تمام دیواره خاکی از استحکام کافی برخوردار است، بله کفایت می کند. اما هیچ کس، نمیداند زیر خاک چه خبر است. نکته اینجاست که خاک ها به هم پیوستگی و دیافراگم دارند. حتی اگر قسمتی از آن سست باشد و فرو بریزد، ممکن است باعث ریزش کل دیواره شود. با برش خاک و تقسیم آن بین سازه های نگهبان، هر قطعه از شانه خاکی به صورت مجزا عمل می کند. با اجرای سازه نگهبان خرپایی، وظیفه نگهداری جداره گود برداری به عهده سازه نگهبان است. به هیچ وجه ما نباید روی خاک حسابی باز کنیم. این تصویر به خوبی گویای این موضوع است:

آیا اجرای سازه نگهبان خرپایی در همه جا، ضرورت دارد؟

در مورد این مساله هیچگاه نمی توان نظر قطعی داد. در هر پروژه شرایط یونیک و خاصی حکم فرماست. در حالت کلی در پروژه هایی که شرایط زیر وجود داشته باشد، می توان در مورد اجرا نکردن سازه نگهبان خرپایی، تصمیم گرفت. البته با در نظر گرفتن سایر شرایط و جلب موافقت بازرسان سازمان.

• گودبرداری فاقد سربار باشد.

اگر جداره گودبرداری سربار نداشته باشد. ( منظور از سربار، وجود ساختمان، در مجاورت گود می باشد.) و از طریق دیگری بتوان پایداری دیواره گودبرداری را تامین نمود، می توان سازه نگهبان اجرا نکرد. یکی از روش های متداول در این مواقع اجرای گود به صورت پله ای است. ارتفاع هر پله حداکثر ۸ متر باشد. 

• عمق گودبرداری از زیر فونداسیون ساختمان مجاور، کمتر از سه متر باشد.

در این مواقع، اگر خاک شرایط مناسبی را داشته باشد، نگه داشتن شانه خاکی، کفایت می کند. حتماً قبل از گودبرداری باید خاک پروژه را بررسی نمود. مطالعه این مقاله را در این خصوص پیشنهاد می کنم:  «ارزیابی و بررسی گودبرداری» . البته در این مواقع نیز حتماً باید شانه خاکی نگه داشته شود و ملات پاشی روی آن صورت پذیرد.

سازه نگهبان خرپایی متقابل چیست و کجا کاربرد دارد؟ 

در بعضی پروژه ها، عرض زمین کم است و عمق گود زیاد است. درنتیجه، اجرای خرپای سازه نگهبان به شیوه معمول، مانع حرکت و عملیات اجرایی برای کارگران و  ماشین آلات می شود. در این حالت، دیگر برای ستون سازه نگهبان، تکیه گاه مورب طراحی نمی کنند. با اجریای یک خرپای افقی، ستون های سازه نگهبان را در دو ضلع مقابل هم، به یکدیگر مرتبط می سازند. نیرویی که به هر یک از ستون های سازه های مقابل هم وارد می شود، سبب استحکام سازه و جداره گود می شود.  با اجرای سازه نگهبان متقابل، فضای کافی برای ادامه عملیات در کف گود، فراهم می گردد. در تصاویر زیر، یک سازه نگهبان که به همین شیوه اجرا شده است را می بینیم. مجری این پروژه جناب آقای مهندس میرفلاح هستند. 

ضمن تشکر از مهندس میرفلاح عزیز، بابت ارسال عکس ها، به زودی در مقاله ای اختصاصی به شیوه اجرای این نوع سازه نگهبان خواهیم پرداخت.

آیا بعد از اجرای سازه نگهبان خرپایی، می توان شانه خاکی را برداشت؟

با انجام اقدامات زیر می توان شانه خاکی را برداشت:

۱- تکمیل سازه نگهبان.

۲- برداشتن شانه خاکی به صورت مرحله ای ( یک متر- یک متر یا دو متر- دو متر)

۳- اجرای مش بندی و ملات پاشی، برای جداره ترانشه برداری شده.

۴- اجرای پُشت بند برای مش بندی ها و اتصال پشت بند ها به ستون های عمودی سازه نگهبان.

شما نیز سوالی اگر دارید می توانید در بخش نظرات مطرح کنید. حتماً پاسخ خواهیم داد.

در پایان پیشنهاد می کنم ، برای دریافت مطالب مفید در زمینه مهندسی و ساختمان، فرم زیر را تکمیل نمایید.

منبع : http://neginomran.com/سازه-نگهبان-خرپایی-چیست-روش-های-اجرای