بررسی عددی آسیب ساختمان با پی سطحی واقع بر خاک متورم شونده ناشی از تغییرات مکش بافتی

به طور کلی هرگونه آسیب و شکستگی در پی ساختمان، سبب نشست آن و در نتیجه خرابی فونداسیون و آسیب به سازه می شود. از نظر مهندسی ژئوتکنیک، خاک های متورم شونده از مهم ترین گروه های خاکی هستند که باید قبل از مطالعات طراحی، مشخصات آن ها به طور دقیق مشخص شود. این گونه خاک ها آسیب قابل توجهی به سازه ها وارد می کنند. پی های سطحی از قبیل پی منفرد و نواری ممکن است تحت تآثیر نشست نامتقارن، دوران و لنگر ناشی از تورم خاک، دچار آسیب شوند. یکی از عواملی که منجر به نشست نامتقارن و دوران در پی ها می شود، نفوذ آب در زیر پی است. اغلب لایه های خاک نزدیک به سطوح زمین که رفتار مهندسی آن ها حائز اهمیت است در حالت غیراشباع قرار دارند، بنابراین درک رفتار دقیق خاک، مستلزم بهره گیری از قوانین پیچیده مکانیک خاک غیر اشباع است. در خاک متورم شونده، نفوذ آب باعث کاهش مکش بافتی و درنتیجه کاهش مقاومت برشی و نیز افزایش حجم خاک می شود. در این مقاله، بررسی عددی رفتار پی سطحی در دو مدل پی منفرد و نواری، تحت عوامل تغییردهنده مکش بافتی مانند ترکیدگی لوله و چاه جذبی، صورت گرفته است. با استفاده از نرم افزار ژئواستودیو SIGMA/W و آنالیز کوپل، تاثیر هم زمان تغییر در مکش بافتی و تغییر در تنش و کرنش مورد بررسی قرارگرفته است. هم چنین اثر تعداد طبقات ساختمان و تغییر در موقعیت ترکیدگی لوله و یا چاه جذبی بر روی نتایج بررسی شده است. تحلیل نتایج نشان می دهد که ترکیدگی لوله و چاه جذبی با گذشت زمان باعث افزایش فشار آب حفره ای در خاک شده و به دلیل ویژگی های خاک متورم شونده، هرچه شدت بار وارد بر خاک یا تعداد طبقات ساختمان کمتر باشد، مقادیر تورم خاک بیشتر خواهد بود. در مجموع رده آسیب به سازه برای پی منفرد بیشتر از پی نواری می باشد و در بسیاری موارد، ساختمان آسیب بسیار شدید را تجربه خواهد کرد و لذا استفاده از پی نواری با رعایت ضخامت مناسب برای ساختمان واقع بر خاک متورم شونده توصیه می شود.