راهنمای طراحی دیوارهای حائل : ضابطه شماره 308 | 5-13- دیدگاه های آیین نامه FHWA در خصوص خاک مسلح

آیین نامه FHWA در نشریه 024-10-NHI ضوابط عمومی برای طراحی خـاک مسـلح ارائـه  نمـوده اسـت کـه در ایـن قسمت بیان می شود. توجه گردد که روش مذکور کلی بوده و از آن می تـوان  بـرای طراحی خـاک مسـلح بـا تسـمه هـای فولادی و خاک مسلح با مصنوعات پلیمری استفاده کرد. تمایز کلی این روش با روش ارائه شـده در فصـل دوازدهـم ایـن است که در کل بر مبنای دیدگاه های حدی (ضرایب بار و مقاومت) است.   

1-5-13- طراحی براساس روش ضرایب بار و مقاومت

روش ضرایب بار و مقاومت جدیدترین پیشرفت در طراحی سازه های مختلف می باشد. در این روش پایـداری داخلـی و خارجی سیستم دیوار خاک مسلح برای حالت حدی مقاومت و پایداری کلی و تغییر مکان جانبی و افقـی دیـوار در حالـت حدی بهره برداری بررسی می شود.   

ترکیب بارهای فوق العاده نیز جهت تحلیل و طراحی برای بارهای لرزه ای مورد استفاده قرار می گیرند. 

موارد کنترلی برای حالات حدی مقاومت و بهره برداری به شرح زیر می باشد: 

1- حالت حدی مقاومت  

- پایداري خارجی:  

• حداکثر خروج از مرکزیت (واژگونی)  

• لغزش  

• ظرفیت باربری بستر   

- پایداری داخلی: 

• مقاومت کششی مسلح کننده  

• مقاومت بیرون کشیدگی مسلح کننده  

• مقاومت سازه ای عناصر نما  

• مقاومت سازه ای اتصالات عناصر نما  

2- حالت حدی بهره برداری  

- پایداری خارجی  

• تغییر مکان قایم دیوار 

• تغییر مکان جانبی دیوار

2-5-13- مراحل طراحی   

طراحی دیوار خاک مسلح در این روش شامل یازده گام کلی می باشد که بعضی از این گام ها یک یا چند زیرمجموعه دارند:   

- گام 1: تعیین نیازهای طرح  

- گام 2: تعیین مشخصه های طراحی  

- گام 3: تعیین عمق مدفون، ارتفاع کلی دیوار و طول مسلح کننده ها  

- گام 4: تعیین بارهای اسمی (بدون ضریب)  

- گام 5: تعیین ترکیبات بارگذاری، ضرایب بار و ضرایب مقاومت  

- گام 6: بررسی پایداری خارجی  

- گام 7: بررسی پایداری داخلی  

- گام 8: طراحی عناصر نما  

- گام 9: بررسی پایداری کلی  

- گام 10: بررسی پایداری ترکیبی  

- گام 11: طراحی سیستم زهکشی 

3-5-13- گام 1: تعیین نیازهای طرح   

1-3-5-13- مبانی هندسی  

- ارتفاع دیوار  

- کجی دیوار  

- شیب خاکریز پشت دیوار  

- شیب پنجه دیوار 

2-3-5-13- شرایط بارگذاری  

- بار خاک  

- سربار زنده  

- سربار مرده (دایمی)

- بارهاي ناشی از سازه های مجاور  

- بارهاي لرزه ای  

- اثر برخورد با موانع ترافیکی

3-3-5-13- ضوابط عملکرد  

- آیین نامه طراحی  

- حداکثر میزان نشست نامتقارن قابل قبول  

- حداکثر میزان تغییرمکان افقی قابل قبول  

- عمر بهره برداری  

- محدودیت های اجرا 

4-5-13- گام 2: تعیین مشخصه های طراحی   

مشخصه های طراحی شامل وضعیت توپوگرافی محل، مشخصات بستر، سطح آب زیرزمینی و مشخصات خاکریز پشـت دیوار می باشد. 

5-5-13- گام 3: تعیین عمق مدفون، ارتفاع کلی دیوار و طول مسلح کننده ها 

حداقل عمق مدفون دیوار در خاک مطابق جدول (13-3) می باشد (H کل ارتفاع دیوار)  :

حداقل عمق مدفون دیوار باید برابر بیش ترین مقدار به دست آمده از جدول بالا، عمق یخبنـدان و عمـق آب شسـت گی انتخاب شود. در هر حال کم ترین مقدار عمق مدفون به جز برای دیوارهایی که بر روی بستر سنگی سـاخته مـی شـوند 60 سانتی متر است.   

حداقل طول لایه های مسلح کننده (L) مطابق جدول (13-4) تعیین می گردد. به طور معمول جـز در مـورد دیوارهـای خاک مسلح با هندسه پیچیده، طول لایه های مسلح کننده در ارتفاع دیوار یکسـان در نظـر گرفتـه مـی شـود. هـر چنـد می توان دو لایه بالایی مسلح کننده ها را به میزان 0/9 متر بلندتر از لایه های دیگر در نظر گرفـت تـا از تغییر شـکل هـای ماندگار پس از اجرا یا ایجاد ترک کششی در خاکریز در هنگام زلزله جلوگیری شود.  

6-5-13- گام 4: تعیین بارهای اسمی (بارهای بدون ضریب)   

اصلی ترین بارهای اعمالی به دیوار شامل فشار خاک و سربار می باشد. فشار افقی خاک (EH)، فشار قـایم ناشـی از بـار مرده خاکریز (EV)، سربار زنده (LS) و سربار خاك (ES) از نمونه این بارها می باشند. بارهای ناشـی از آب (WA)، زلزلـه (EQ) و نیروی برخورد وسایل نقلیه (CT) در صورت نیاز اعمال می شوند.   

چهار حالت فشار خاک برای دیوار در نظر گرفته می شود :

1- دیوار قایم و خاکریز افقی پشت دیوار 

ضریب فشار فعال به صورت زیر محاسبه می شود (شکل 13-6) :

φ'b = زاویه اصطکاك داخلی خاک

2- دیوار قایم با خاکریز شیب دار در پشت دیوار  

ضریب فشار فعال از رابطه زیر محاسبه می شود (شکل 13-7) :

β = زاویه شیب خاکریز   

δ = زاویه اصطکاک بین خاک و خاک مسلح (می توان برابر β فرض کرد)   

θ = برای دیوارهای قایم یا نزدیک قایم (اختلاف کم تر از 10 درجه با حالت قایم) 90 درجه درنظر گرفته می شود.  

3- دیوار قایم با خاکریز شیب دار شکسته :  

ضریب فشار فعال از روابط (13-1) و (13-2) محاسبه می شود، اما زاویه β و δ برابر I (مطابق شـکل 13-8) در نظـر گرفته می شود.

4- دیوار مایل با یا بدون خاکریز شیب دار  

برای دیوار مایل با زاویه کجی بیش تر از 10 درجه نسبت به حالت قایم، ضریب فشار فعـال خـاک از روابـط (13-1) و (13-2) محاسبه می شود و θ زاویه کجی نسبت به قایم در نظر گرفته می شود (شکل 13-9).   

- بار زنده   

بار زنده ناشی از عبور ترافیک با یک سربار معادل به ارتفاع مشخصی از خاک پشـت دیـوار در نظـر گرفتـه مـی شـود . حداقل ارتفاع سربار معادل بار زنده 600 میلی متر می باشد. برای کنتـرل پایـداری خـارجی و پایـداری داخلـی دیوارهـای موازی با جهت ترافیک ارتفاع سربار معادل 600 میلی متر در نظر گرفته می شود.   

برای دیوار و کوله های عمود بر جهت ترافیک مطابق جدول (13-5) براسـاس آیـین نامـه آشـتو ارتفـاع معـادل سـربار تعیین می شود.

مرحله 5: تعیین ترکیبات بارگذاری، ضرایب بار و ضرایب مقاومت ضرایب بار در ترکیب بارهای مختلف براساس جدول زیر تعیین می شود.

انتخاب ضرایب حداقل و حداکثر برای بارهای دایمی باید به نحوی صورت گیرد که بدترین اثر را در هر کدام از مـوارد کنترلی به صورت جداگانه ایجاد نماید . 

ضرایب مقاومت پایداری داخلی شامل مقاومت کششی و بیرون کشیدگی اعضای مسلح کننده براسـاس جـدول (13-8) به دست می آیند.

7-5-13- گام 6: بررسی پایداری خارجی   

چهار حالت احتمالی گسیختگی خارجی در دیوارهای خاک مسلح مورد بررسی قرار می گیرند: 

- لغزش در پی 

- واژگونی (حداکثر خروج از مرکزیت)

- ظرفیت باربری ناکافی 

- پایدرای کلی ضرایب مقاومت پایداری خارجی در جدول (13-9) آمده است : 

1-7-5-13- بررسی لغزش دیوار   

مراحل کنترل لغزش دیوار به شرح زیر می باشد:   

1- تعیین نیروی جانبی خاک و همچنین نیروی جانبی به علت سربار در عرض واحد (شکل 13-6 و 13-7).   

2- مجموع این نیروها به عنوان نیروی فعال Pd در نظر گرفته می شود.  

γEH و γLS ضرایب بار به دست آمده از جدول های (13-6) و (13-7) می باشند.  

3- تعیین زاویه اصطکاک بحرانی که یکی از سه حالت زیر می تواند باشد:  

الف - در صورتی که مقاومت برشی پی (یعنی c'f+tanφ'f و یا cu برای خاک های چسبنده) کم تر از مقاومـت برشـی مصالح خاکریز مسلح (tanφ'r) باشد، لغزش در پی رخ می دهد. 

ب- لغزش در طول خاکریز مسلح(φ'r).   

ج- برای مسلح کننده هایی که به صورت ورق هستند، لغزش در جهت ضـعیف تـر محـل انـدرکنش صـفحه در بـالا و پایین با خاک رخ می دهد. زاویه اصطکاک بین مسلح کننده ها و خاک ρ، براساس آزمـایش تعیـین مـی شـود . در صورت عدم انجام آزمایش می توان از رابطه (13-6) این مقدار را محاسبه کرد . 

4- محاسبه نیروهای مقاوم قایم برای عرض واحد، اثر نیروي مقاوم ناشی از بـار زنـده در ایـن محاسـبات لحـاظ نمی شود.

φ = حداقل زاویه اصطکاک داخلی خاک (مطابق مرحله 3) 

5- مقایسه نیروی مقاوم ضریب دار با فشار فعال ضریب دار 

6- محاسبه نسبت ظرفیت به تقاضا برای لغـزش (CDR=Rr/Pd)، اگـر ایـن نسـبت کـم  تـر از یـک باشـد طـول مسلح کننده ها باید افزایش یافته و مراحل بالا تکرار گردد. 

2-7-5-13- بررسی حداکثر خروج از مرکزیت بار (کنترل واژگونی)   

برای بررسی حداکثر خروج از مرکزیت یا واژگونی سیستم باید نسبت اختلاف لنگرهای مقـاوم بـا لنگرهـای فعـال بـه نیروی قایم کل محاسبه شود. از اثر سربار زنده در محاسبه نیروهای مقاوم صرف نظر می شود.

برای دیوارهای با خاکریز افقی در پشت دیوار و سرباز یکنواخت (شکل 13-10)، خروج از مرکزیت با توجـه بـه رابطـه (13-11) قابل محاسبه است.

برای دیوارهای با خاکریز شیب دار در پشت دیوار و بدون سربار (شکل 13-11)، خروج از مرکزیـت از رابطـه (13-12) محاسبه می شود. 

براي بسترهای خاکی حداکثر خروج از مرکزیت یک چهارم طول خاك مسلح (emax=¼ L) و برای بسترهای سـنگی حداکثر خروج از مرکزیت 3/8 (سه هشتم) طول خاک مسلح (emax=3/8 L) است. اگر مقـدار خـروج از مرکزیـت از مقـادیر گفتـه شـده بیش تر باشد، طول مسلح کننده ها باید افزایش یابد . 

3-7-5-13- کنترل ظرفیت باربری بستر   

کنترل ظرفیت باربری بستر برای دو حالت مقاومت و بهره برداری انجام می شود. ترکیب بارهای مقاومتی براي بررسـی کفایت تنش های قابل تحمل خاک استفاده می شود و ترکیب بارهای حالت بهره برداری برای کنتـرل نشسـت مجـاز مـورد استفاده قرار می گیرند. مراحل کنترل ظرفیت باربری بستر به شرح زیر می باشد:   

1- محاسبه خروج از مرکزیت بار، برای دیوار با خاکریز افقی و سربار زنده یکنواخـت (در اینجـا اثـر سـربار زنـده لحاظ می گردد) :

برای دیوار با خاکریز شیب دار از معادله (13-12) استفاده گردد. توجه شود که نمی توان از خروج از مرکزیت محاسـبه شده در کنترل واژگونی استفاده نمود و در هنگام استفاده از معادله 13-12 ضرایب بار باید به نحـوي انتخـاب شـوند کـه بدترین اثر را در کنترل ظرفیت باربری بستر داشته باشند . 

2- محاسبه تنش قایم ضریب دار σV-F با در نظر گرفتن خروج از مرکزیت بار :

3- تعیین باربری اسمی (بدون ضریب) بستر  

ظرفیت باربری بدون ضریب بستر مطابق روش های گفته شده در فصل 5 محاسبه می شود.  

4- باربری اسمی بستر با اعمال ضرایب کاهش مقاومت به باربری ضریب دار تبدیل می شود و این باربری با تـنش قایم ضریب دار محاسباتی مقایسه می شود.  

باربری ضریب دار بستر (qR) :

qn باربری اسمی بستر به دست آمده در بند 3 و φ ضریب کاهش مقاومت برگرفته از جدول (13-9)، هستند.

مقایسه ظرفیت باربري و تنش قایم ضریب دار :

5- در صورت عدم کفایت باربری بستر با افزایش طول قسمت مسـلح خـاک مـی تـوان  تـنش قـایم ضـریب دار را کاهش داد . 

6- برای خاک هایی که امکان گسیختگی موضعی در آن ها وجود دارد، این احتمال باید مطابق ضوابط فصل پنجم کنترل شود. همچنین در مورد خاک بستر تشکیل شده از رس نرم که بر روی یک لایه سخت قرار گرفته احتمـال رخـداد پدیده فشردگی جانبی وجود دارد. برای جلوگیری از این پدیده لازم است  رابطه زیر برقرار باشد :

4-7-5-13 تحلیل و کنترل نشست   

برای تعیین نشست آنی، نشست تحکیم و نشست ثانویه دیوار از روش های معمول بیان شده در فصـل پـنجم اسـتفاده می شود. سپس بررسی می شود که این نشست از مقدار مجـاز بـیش تـر  نباشـد. برای تحلیـل نشسـت از ترکیـب بارهـای بهره برداری استفاده می شود. 

8-5-13- گام 7: بررسی پایداری داخلی 

1-8-5-13- انتخاب نوع مسلح کننده خاک

مسلح کننده ها به دو نوع فلزی و پلیمری تقسیم می شوند. طراحی این مسلح کننده ها در سه مورد با یکدیگر متفاوت است:   

1- عمر مسلح کننده ها که در مسلح کننده های فلزی با توجه به خوردگی تعیین می شـود  و در مسـلح کننـده هـای پلیمری با توجه به افت مقاومت آن ها.  

2- هندسه سطح گسیختگی بحرانی مفروض برای طراحی.  

3- فشار جانبی استفاده شده برای طراحی مسلح کننده.  

2-8-5-13- تعیین سطح گسیختگی بحرانی   

سطح گسیختگی بحرانی در یک دیوار خاک مسلح با هندسه سـاده منطبـق بـر مکـان هندسـی نقـاطی کـه دارای بیش ترین کشش در هر لایه می باشند، فرض می شود. سطح گسیختگی برای هر دو حالـت مسـلح کننـده هـای ناکشسـان (شکل 13-12) و برای مسلح کننده های کشسان (شکل 13-13) از پاشنه دیوار عبور می کند.

3-8-5-13- تعیین بارهای وارده بدون ضریب   

بارهای وارده شامل اثرات فشار قایم خاک، سربار زنده، سربار خاک، اثر آب، زلزله و اثر ضربه وسایل نقلیه می شود.   

شکل (13-14) رابطه بین تنش ناشی از سربار خاک و نوع مسلح کننده را در خـاک مسـلح براسـاس نتـایج حاصـل از پژوهش های صورت گرفته بر روی دیوارهای ساخته شده نشان می دهد. با توجه به این شکل، ضریب Kr به عنـوان ضـریب فشار جانبی در تعیین نیروهای وارد به دیوار با اعمال ضریبی به فشار فعال خاک تعیین می گردد. 

برای خاکریزهای شیب دار با توجه به شـکل (13-15) ارتفـاع معـادل خـاک (S) بـر اسـاس هندسـه شـیب محاسـبه می گردد. در این شکل با توجه به تاثیر کم افزایش طول مسلح کننده ها در محاسبات تـنش، طـول مسـلح کننـده هـا برابـر 0.7H در نظر گرفته شده است. 

4-8-5-13- تعیین محل قرارگیری لایه های مسلح کننده در ارتفاع   

فاصله قایم ژئوگریدها نباید از 800 میلی متر بیش تر شود. برای مسلح کننده های تسمه ای، شبکه ای و گسـترده کـه بـا بلوک های بتنی نما به کار می روند، فاصله قایم ثابت نگه داشته می شود و چگالی مسلح کننده ها با افزایش عمق بـه صـورت افزایش تعداد یا ابعاد آن ها افزایش می یابد. برای مسلح کننده های ژئوتکستایل یا ژئوگرید کـه نمـای آن هـا بـا برگردانـدن مسلح کننده ها به سمت داخل شکل می گیرند، برای تغییر در چگالی مسلح کننـده هـا از تغییـر در فاصـله قـایم آن هـا  نیـز می توان استفاده کرد . 

در دیوارهایی که نمای آن ها از ژئوتکستایل های برگشته تشکیل شده است، حداکثر فاصله قایم مسـلح کننـده هـا برابـر 400 میلی متر در نظر گرفته می شود. در دیوارهای با نمای بلوک بتنی مدولار حداکثر فاصله 2 برابر عمق بلوک ها یـا 800 میلی متر انتخاب می شود. در این حالت برای اطمینان از پایداری دراز مدت در ردیف بالایی مسلح کننـده هـا  فاصـله قـایم باید محدود به 1/5 برابر عمق بلوک ها باشد. در دیوارهاي با نماي گابیونی 0/9mx0/9m، فاصله قایم مسلح کننده هـا برابـر  عمق گابیون استفاده می شود. 

5-8-5-13- تعیین نیروی کششی ضریب دار در لایه های مسلح کننده

الف) محاسبه تنش افقی:  

تنش  افقی در هر لایه با عمق  z با استفاده از روابط زیر محاسبه می شود:  

در این روابط kr از شکل (13-15)، γEV.maz  از جدول (13-6) و Seq از شکل (13-15) محاسبه می شوند.   

همچنین γr وزن مخصوص توده خاک مسلح و heq ارتفاع خاک معادل سربار زنده می باشد.   

ب) محاسبه حداکثر نیروی کششی Tmax  

حداکثر نیروی کششی در هر لایه مسلح کننده از رابطه زیر به دست می آید:

Sv در این رابطه فاصله قایم لایه های مسلح کننده است.   

برای مسلح کننده های غیریکپارچه (تسمه فلزی، سـفره آرمـاتور، ژئوگریـد و...) نیـروی حـداکثر بـه ازای عـرض واحـد مسلح کننده ها در هر لایه مطابق رابطه زیر تعیین می شود: 

PTmax-UWR= نیروی واحد عرض مسلح کننده

RC= ضریب پوشش، نسبت عرض مسلح کننده به فاصله افقی مرکز به مرکز هر مسلح کننده می باشد (شکل 13- 17).

برای دیوار با نمای بتنی پیش ساخته نیروی کششی حداکثر را می توان برای هر المان مسلح کننده محاسبه کرد .

PTmax-D = حداکثر نیروی کششی ضریب دار در قطعه مسلح کننده های غیریکپارچه
Wp = عرض قطعه نما
Np = تعداد مسلح کننده های منفرد در عرض نما در لایه موردنظر

6-8-5-13- محاسبه مقاومت ضریب دار مسلح کننده ها
مقاومت ضریب دار مسلح کننده ها از رابطه زیر به دست می آید:

در این رابطه Φ ضریب کاهش مقاومت برگرفته از جدول (13-8) می باشد. همچنین Tal مقاومت اسمی مسـلح کننـده است. روش محاسبه مقاومت اسمی مسلح کننده های فلزی و ژئوسنتتیک در ادامه به تفکیک بیان شده است. 

الف - مقاومت اسمی مسلح کننده های فلزی  

ضخامت مسلح کننده با گذر زمان در اثر خوردگی کاهش می یابد، با توجه به عمر مفیـد مـوردنظر در طـرح، ضـخامت مسلح کننده ها در پایان عمر مفید تعیین می گردد. 

En= ضخامت اسمی هنگام ساخت (ضخامت اولیه)  

ER= ضخامت خورده شده مسلح کننده

Ec= ضخامت مسلح کننده در پایان عمر طراحی برای خاکریزهایی که سطح خورندگی متوسط دارند می توان از مقادیر زیـر بـرای محاسـبه ضـخامت خـورده شـده مسلح کننده (ER) استفاده کرد.   

- هر وجه روکش گالوانیزه: براي دو سال اول 0/015mm/year، براي سال هاي بعد 0/004mm/year  

- هر وجه فولاد کربن دار: 0/012mm/year

توجه شود این میزان خوردگی در تسمه ها در هر وجه و در آرماتورها در شعاع در نظر گرفته می شود.   

به این ترتیب، مقاومت دراز مدت مسلح کننده ها با استفاده از رابطه زیر به دست می آید: 

Tal= مقاومت واحد عرض مسلح کننده

Ptal= مقاومت هر  مسلح کننده

b= عرض مسلح کننده

Fy= تنش تسلیم فولاد

Ac= سطح مقطع طرح مسلح کننده ها پس از کسر ضخامت خوردگی (شکل 13-17 و 13-18) .

ب - مقاومت اسمی مسلح کننده های ژئوسنتتیک 

Tal: مقاومت اسمی بلندمدت مسلح کننده   

Tult: مقاومت کششی نهایی در واحد عرض

RF: ضریب کاهش

RFID : ضریب کاهش خسارت ناشی از اجرا، حداقل برابر 1/1 در نظر گرفته می شود.   

RFCR: ضریب کاهش ناشی از خزش

RFD : ضریب کاهش دوام (اثر واکنش های شیمیایی در طول زمان بر مصالح ژئوسنتتیک)

در شکل زیر کاهش مقاومت ژئوسنتتیک ها در اثر گذشت زمان نشان داده شده است. 

ضریب کـاهش خسـارت ناشـی از اجـرا بـه مشخصـات  مسـلح کننـده و خـاکریز بسـتگی دارد. بـرای محاسـبه RFID آزمایش های مناسبی در منابع معتبر ارائه شده است. در صورتی که نتایج آزمایش RFID بـیش تـر  از 1/7 را نشـان دهـد، استفاده از ترکیب خاکریز و ژئوسنتتیک مورد آزمایش مجاز نمی باشد. در غیاب آزمایش جـدول (13-10) مقـدار ضـریب کاهش اجرا را برای شرایط مختلف پیشنهاد می کند.

ضریب کاهش ناشی از خزش با استفاده از آزمایش خزش مطابق روش های ارائه شده در مراجع معتبر انجام مـی شـود. در غیاب این آزمایش ها برای به دست آوردن ضریب کاهش ناشی از خزش RFCR می توان از مقادیر ارائه شـده در جـدول (13-11) استفاده کرد .

ضریب کاهش دوام RFD به احتمال حمله شیمیایی به ژئوسنتتیک ها، اکسیده شدن در اثر دمـا، واکـنش هیـدرولیز و حمله میکروارگانیسم ها بستگی دارد. این ضریب بین 2 تا 1/1 متغیر است. جدول (13-12) نشان می دهد کـه هـر نـوع پلیمر در برابر چه محیطی بیش تر آسیب پذیر است . 

با استفاده از جدول های (13-13) و (13-14) مقادیر RFD به دست می آید. 

اگر شرایط بیان شده در جدول (13-14) برآورده شوند می توان ضریب کاهش دوام را برابر مقـدار پـیش فـرض 1/3 در نظر گرفت. باید توجه داشت اگر دمای خاکریز در محل بیش از 30 درجه سانتی گـراد  باشـد، مقـدار پـیش فـرض  ضـریب کاهش دوام باید بیش تر از 1/3 انتخاب شود .

ضریب کاهش (RF) در طرح اولیه :   

در طراحی اولیه سازه های خاک مسلح یا در شرایطی که عملکرد ضعیف یا خرابی این سازه ها منجر بـه خسـارت هـای شدید و بزرگی نباشد، می توان ضریب کاهش (RF) را برابر 7 در نظر گرفت در صورتی که شرایط زیر برقرار باشد:   

- خاکریز دانه ای (ماسه یا شن)  

-  pH بین 4/5 تا 9

- دمای محل (میانگین دمای متوسط سالیانه و دمای معمول در گرم ترین ماه سال) کم تر از 30 درجه  

- حداکثر اندازه دانه ها در خاکریز 19 میلی متر  

- حداکثر ارتفاع دیوار خاک مسلح 10 متر  

- شرایط جدول 13-14 در مورد مصالح ژئوسنتیک برقرار باشد.

7-8-5-13- تعیین نوع (مقاومت) یا تعداد مسلح کننده ها در هر لایه   

براساس مطالب گفته شده پس از تعیین حداکثر نیروی کششی هر لایه Tmax و مقاومت مسلح کننده Tr و مقایسه ایـن دو، تعداد (برای تسمه های مسلح کننده) یا نوع (مقاومت) مسلح کننده در هر تراز باید به شکلی تعیین شود که :

با مشخص شدن چینش مسلح کننده ها در ارتفاع، پایداری داخلی نسبت به بیرون کشیدگی و پایداری در شرایط حدی 1 یا 2 کنترل شده در صورت نیاز مقاومت یا تعداد مسلح کننده ها در هر تراز اصلاح می شود. 

8-8-5-13- بررسی پایداری داخلی در برابر بیرون کشیدگی مسلح کننده   

مقاومت بیرون کشیدگی نیروی نهایی موردنیاز برای لغزش مسلح کننده به خارج از توده خاک اسـت. رابطـه 13-30 برای تعیین Pr، مقاومت بیرون کشیدگی به ازای واحد عرض مسلح کننده به کار می رود :

*F = ضریب مقاومت بیرون کشیدگی 

α = ضـریب اصـلاح تنش غیرخطـی در مسـلح کننـده براسـاس نتـایج آزمایشـگاهی، ضـریب مـذکور برابـر 1 بـرای مسلح کننده های فلزی و 0/6 تا 1/0 برای مسلح کننده های پلیمری می باشد.   

σ'v = تنش موثر قایم خاک در تراز مسلح کننده (شکل 13-20)

Le= طول مسلح کننده در ناحیه مقاوم خاکریز پشت سطح گسیختگی

C= محیط موثر مسلح کننده که برای تسمه ها، شبکه ها و صفحات مسلح کننده برابر 2 می باشد.   

C.Le= سطح تماس مسلح کننده به ازای عرض واحد در ناحیه مقاوم

ضریب *F براساس نتایج آزمایشگاهی تعیین می شود، در صورت عدم دسترسی به نتایج آزمایشگاهی با توجه به روابط زیر می توان این ضریب را تعیین کرد. برای هر نوع مسلح کننده *F با استفاده از معادله عمومی (13-31) تعیین می شود.  

Fq ضریب مقاومتی ناشی از مدفون بودن مسلح کننده است.αB ضریب ظرفیت مقاوم مسـلح کننـده مـی باشـد کـه بـه ضخامت واحد عرض مسلح کننده بستگی دارد.

- برای مسلح کننده های فولادی دندانه دار این ضریب به صورت زیر تعیین می شود :

 Cu ضریب یکنواختی مصالح خاکریز (D60/D10) است. در صورت عدم اطلاع از این نسـبت در زمـان طراحـی مـی تـوان  مقدار Cu را برابر 4 در نظر گرفت.   

- برای شبکه های فولادی که فاصله عرضی بیش تر از 150 میلی متر دارند (شکل 13-17،F* ،(St≥150mm  به ترتیب زیر محاسبه می شود.

در این روابط t ضخامت آرماتور عرضی شبکه است . 

- برای مسلح کننده های صفحه ای پلیمری (ژئوگرید و ژئوتکستایل) در غیاب نتایج آزمایش، ضریب *F به صـورت زیر تعیین می شود.   

در این رابطه φ زاویه اصطکاک داخلی خاکریز است که حداکثر برابر 34 درجه در نظر گرفته می شود.   

خلاصه مشخصه های موثر در طراحی بیرون کشیدگی مسلح کننده ها در جدول (13-15) آمده است. 

براساس مطالب گفته شده حداقل طول موثر موردنیاز بیرون کشیدگی برای هر لایه از رابطه زیر تعیین می شود :

در صورت وجود سربار زنده اثر این بار برای افزایش مقـدار Tmax لحـاظ مـی گـردد  امـا در مقاومـت بیـرون کشـیدگی مسلح کننده ها این اثر در نظر گرفته نمی شود.   

طول کل مسلح کننده ها (L) شامل دو بخش La و Le می باشـد  کـه La بیـانگر طـول مسـلح کننـده در ناحیـه بحرانـی می باشد (شکل های 13-12 و 13-13 و 13-20).   طول La برای مسلح کننده های کشسان در دیوار با نمای قایم و خاکریز افقی با استفاده از رابطه زیر محاسبه می شود: 

z بیانگر عمق هر لایه مسلح کننده می باشد.   

همچنین این طول برای مسلح کننده های ناکشسان در دیوار با نمای قایم و خاکریز افقی به صورت زیر تعیین می شود:   

الف - La برای نیمه پایینی دیوار z<H/2 از رابطه زیر تعیین می شود: 

Sopt در این جدول فاصله بهینه آرماتورهاd عرضی است که بیش ترین مقاومت در برابر بیرون کشـیدگی را نتیجـه خواهد داد. مشخصه های هندسی موجود در جدول در شکل (13-21) تعریف شده اند.

9-8-5-13- کنترل اتصال مسلح کننده ها به عناصر نما   

اتصال مسلح کننده ها با عناصر نما باید برای تحمل Tmax برای تمام حالات حدی طرح شود. ضـریب مقاومـت Φ بـرای اتصال براساس جدول (13-8) تعیین می گردد.  

10-8-5-13- کنترل تغییرمکان جانبی   

برای تعیین تغییر مکان های جانبی دیوار می توان از روابط و نمودارهای تجربـی ماننـد آنچـه در شـکل (13-22) ارائـه  شده، استفاده کرد. باید توجه داشت نمودار حاضر، صرفا به عنوان یک راهنما استفاده شده و در حال حاضر روش دقیقـی برای محاسبه تغییرمکان جانبی وجود ندارد.

مقدار تغییر مکان جانبی به روش های خاکریزی، اثر تراکم، جزییات اتصال مسلح کننده به نمـا، طـول مسـلح کننـده و نوع آن و جزییات نمای دیوار بستگی دارد. همانگونه که در نمودار بالا نشان می دهد با افزایش طول مسلح کننده از 0.5H به 0.7H مقدار تغییرمکان جانبی تا 50 درصد کاهش می یابد.

11-8-5-13- کنترل تغییر مکان قایم   

تغییرمکان قایم دیوار به دو صورت داخلی و خارجی می باشـد . معمـولا از تغییرمکـان هـای داخلـی بـرای خاکریزهـای دانه ای خوب دانه بندی شده صرف نظر می شود اما برای خاکریز ماسه یا خاکریزهایی که میزان قابل توجهی ریزدانـه دارنـد این تغییر مکان غیرقابل صرف نظر است.

9-5-13- گام 8: طراحی عناصر نما   

1-9-5-13- طراحی عناصر بتنی، فولادی و چوبی   

عناصر نما می بایست برای حداکثر نیروی هر لایه از مسلح کننده ها طراحی شـوند. بـرای قطعـات پـیش سـاخته بتنـی حداقل آرماتور افت و حرارت می بایست تامین گردد. در نماهای بلوک بتنی (MBW) ظرفیت برشی کافی بـین بلـوک هـا  باید وجود داشته باشد و فاصله قایم حداکثر لایه های مسلح کننده ها بایـد بـه دو برابـر عـرض بلـوک هـای نمـا یـا 800 میلی متر هر کدام که کوچک ترند، محدود شود. همچنین حداکثر عمق بلوک های عناصر نما زیر اولیـه لایـه مسـلح کننـده برابر عرض بلوک بوده و محل بالاترین لایه مسلح کننده می تواند حداکثر در فاصله 1/5 برابر عمق بلـوک (یـک بلـوک و یک عنصر انتهایی) از بالای دیوار قرار گیرد . 

در مناطق لرزه خیز در مورد اتصال هایی که تمام یا بخشی از ظرفیت آن ها از اصطکاک ناشی می شود، مقاومـت اسـمی اتصال باید 80 درصد مقدار استاتیکی آن انتخاب شود.

2-9-5-13- طراحی عناصر نمای انعطاف پذیر 

مفتول های جوش شده یا پوشش های مشابه دیگر باید برای حالتی طراحی شـوند کـه از شـکم دادگـی در اثـر نیـروی جانبی جلوگیری کنند. حداکثر مقدار تورم و شکم دادگی محدود به 25 تا 50 میلی متر می باشد. برای این منظـور ممکـن است ارتفاع عناصر نما به 460 میلی متر محدود شود. عناصر نما از مصـنوعات پلیمـری نبایـد در معـرض تـابش مستقیم خورشید قرار گیرند.

10-5-13- گام 9: بررسی پایداری کلی   

در بررسی پایداری کلی ناحیه خاک مسلح به صورت یک ناحیه یکپارچه صلب در نظر گرفته می شود. که هـیچ سـطح گسیختگی از آن عبور نمی کند. این بررسـی در حالـت حـد بهـره بـرداری انجـام مـی شـود. ضـریب بـار در حالـت حـدی بهره برداری برای بارهای دایمی برابر 1 است. ضریب مقاومت برشی خاک (φ) مطابق جدول (13-9) تعیین می شود.

بررسی پایداری کلی باید براساس تخمین مناسبی از شرایط زهکشی کوتاه مدت و بلند مدت انجام گیرد.

11-5-13- گام 10: بررسی پایداری ترکیبی   

تحلیل پایداری ترکیبی به منظور شناسایی صفحه گسیختگی ترکیبـی بایـد صـورت گیـرد. صـفحه هـای گسـیختگی ترکیبی، صفحه هایی هستند که از زیر، پشت یـا میـان قسـمتی از ناحیـه مسـلح شـده عبـور کننـد (شـکل 13-23). در دیوارهای خاک مسلح ساده ای که هندسه مستطیلی شکل دارند، فاصله قایم مسلح کننده ها در آن ها یکنواخت است و زاویه نمای آن ها تقریبا قایم است، سطح گسیختگی ترکیبی معمولا بحرانی نخواهد بود. اما اگر شـرایط پیچیـده ای ماننـد تغییر نوع خاک مسلح شده، تغییر طول مسلح کننده ها، سربار بزرگ، بار لرزه ای، نماي شـیب دار، شـیب قابـل ملاحظـه در پنجه یا خاکریز یا نمای پلکانی وجود داشته باشد بررسی پایداری ترکیبی الزامی خواهد بود.

12-5-13- گام 11: طراحی سیستم زهکشی دیوار 

آب های زیرسطحی تاثیر عمیقی بر رفتار خاک دارد، به طوری که می تواند موجب کاهش مقاومت برشی خاک و افزایش نیروهای ناپایدار کننده گردد. به منظور اطمینان از عملکرد صحیح دیوار، زهکشی آب های سطحی به نحوی که اطمینـان حاصل شود آب سطحی وارد توده خاک نخواهد شد، ضروری است. برای دیوارهایی که خطر آب شستگی آن ها را تهدیـد می کند، عمق مدفون دیوار می بایست پایین تر از عمق آب شکستگی قرار گیرد. به منظور محافظت از پایه دیوار می تـوان از سنگچین نیز استفاده نمود.