معرفی و بررسی آپلیفت در فونداسیون (Uplift)
آپلیفت در فونداسیون : در طراحی تا اجرای سازه های بزرگ و یکپارچه نیاز است تا نگاهی دقیق و موشکافانه
بر طراحی تا اجرای فونداسیون بنا داشته باشیم. به هر صورت بدیهی است که
تمام بار سازه بر فونداسیون بنا سوار شود و در چنین حالتی اگر نتوان آن
پیش بینی های لازم را فراهم آورد، قطعاً در آینده اجرایی سازه با مشکلات
بزرگی مواجه خواهیم شد. یکی از عمده رفتار های چالش برانگیزدر مسیر اجرای
فونداسیون ها در سازه های عظیم ساختمانی، پدیده Uplift (آپلیفت) می باشد.
معرفی و بررسی آپلیفت در فونداسیون
بسیاری از مهندسین در طراحی فونداسیون ها، رخداد uplift را در نظر نمی گیرند.
این رفتار غیرحرفه ای یا از جانب کم اهمیت دانستن موضوع می آید و یا آنکه هنوز نگرش
کاملی بر این پدیده در نزد مهندسین وجود ندارد. به هر حال دلیل هر نوع کم توجهی هر
چیز که باشد، در ساخت سازه های بزرگ عمرانی چشم پوشی کردن از پدیده
uplift (آپلیفت) و انجام محاسبات آن غیرقابل قبول است. اهمیت درک آپلیفت در
ساخت و ساز های امروزی ما را بر آن داشته تا سعی در تشریح کامل این پدیده نماییم.
پدیده uplift در فونداسیون چیست؟ و چه زمانی اتفاق می افتد؟
در طراحی سازه ها، خصوصاً سازه های عظیم عمرانی، لازم است تا به ترتیبی مهندسی شده
نیرو های سازه به سمت فونداسیون هدایت شوند. برای این منظور اجزای باربر در سطح ساخت
بنا ها تعریف می شوند. اجزایی که قرار است به نحوی یکنواخت نیرو های محوری بنا را در
سطح فونداسیون بنا توضیح نمایند. در این بین باید همواره یک تعادل مهندسی شده میان
نیرو های محوری توزیع شده در سطح فونداسیون همراه با نیرو های مقاوم آمده از
جانب فونداسیون حضور داشته باشد. تعادلی که در نهایت می تواند تمام بار سازه
را به شکل یکنواخت در سطح فونداسیون توزیع نموده و طراحی یکپارچه از آینده سازه ارائه کند.
پدیده uplift زمانی رخ می دهد که به ترتیبی این تعادل به هم خورده باشد.
پدیده uplift در فونداسیون چیست؟ و چه زمانی اتفاق می افتد؟
در چنین حالتی شاهد توزیع نیرو های محوری توسط اجزای باربر خارج از مرکز سطح فونداسیون
هستیم. به این ترتیب این عدم تعادل انتقال نیرو ها توسط اجزای باربر به سمت فونداسیون
می تواند آنچنان زیاد و تاثیرگذار شود که بر نیرو های مقاوم یا همان نیرو های ثقلی غلبه
کرده و در نهایت منجر به ایجاد لنگر در اجزای فونداسیون شود. این لنگر ها را می توان
همراه با بلند شدن پی بنا از روی خاک متکی شاهد بود. این بلند شدگی که قاعدتاً در
سمت مخالف نقطه اثر برآیند شکل خواهد گرفت،
به اصطلاح علم مهندسی به عنوان پدیده uplift شناخته می شود.
راه های مقابله با پدیده آپلیفت در فونداسیون
uplift از معضلات در ساختمان های عظیم است. فضا هایی که در آنها تعداد قابل توجهی
از اعضای باربر حضور دارند. در چنین حالتی گاها همراه با رویکرد ضعیف مهندسی نمی توان
تعادل لازم در انتقال یکنواخت بار بنا از طریق اجزای باربر را حاصل آورد و در نهایت سازندگان
بنا با رخداد خطرناکی مانند uplift مواجه خواهند شد. لذا در نگرش ساخت سازه های
عظیم لازم است تا به شکل مهندسی شده همراه با عوامل تاثیرگذار در پیدایش این
پدیده باشیم.
راه های مقابله با پدیده آپلیفتدر فونداسیون تنها از یک رویکرد مهندسی شده در ساخت
سازه های بزرگ حاصل می شود.
نکته اول در مسیر مقابله با پدیده uplift آن است که بتوانیم به نوعی تعادلی ساختار
یافته همراه با اجزای باربر سازه برقرار سازیم. اگر با بنایی مواجه باشیم که در پلان ساخت
آن بار های ثقلی به شکل یکنواخت توزیع شده اند، قاعدتاً شاهد بلند شدن پی ساختمان
در اثر نیرو های نامتعادل از جانب بار های ثقلی نخواهیم بود.
این رویکرد تقریباً در طراحی تا اجرای عمده سازه های عمرانی وجود دارد.
راه های مقابله با پدیده آپلیفت در فونداسیون
لکن در رخداد uplift عوامل دیگری نیز وجود دارند. مانند نقش تاثیرگذار بار های جانبی
بر سازه را تجسم کنید که در آن اجزای باربر جانبی به صورت کاملاً متقارن در سطح
فونداسیون سازه توزیع شده اند. حال اگر این سازه از سمتی همراه با یک بار جانبی
غیرمتعارف باشد، تعریف تعادل حاصل شده بر فونداسیون سازه مختل خواهد شد.
گاها این بار های جانبی قادر به آشفتگی در تعادل نهایی سازه نیستند؛ اما در برخی
از موارد آنچنان نقش پررنگی پیدا می کنند که می توانند تمام شرایط مقاوم اجزای باربر
جانبی بنا را تحت تاثیر گذاشته و در نهایت باعث به هم خوردن تعادل نیرو های وارد شده
بر فونداسیون شوند. در چنین حالتی است که پدیده uplift یا بلند شدن پی رخ خواهد داد.
راه های مقابله با پدیده آپلیفت در فونداسیون
از دیگر دلایلی که می تواند در رخداد پدیده آپلیفت در فونداسیون نقش داشته باشد، ملاحظات
خارج از عرف و یا مهندسی نشده معماری است. گاها معماران بنا بدون در نظر داشتن نیاز بنا در
خلق یک تعادل همیشگی، انتظارات معماری خود را دنبال می کنند. ملاحظات معماری گاها
همراه با ساخت سازه های نامتقارن می شود. سازه هایی که نیاز است ملاحظات متعدد بر
فونداسیون آنها مورد توجه قرار گیرند. در غیر این صورت ممکن است با بنایی مواجه باشید که
در عین زیبایی و یا تامین هدفی خاص، نمی تواند استقرار مطمئن خود بر سطح خاک را حاصل آورد.
روش ها در کنترل uplift
بهتر است تا قبل از هر گونه عملیات اجرایی در ساخت و ساز ها، محاسبات uplift را همراه
با نرم افزار های شبیه ساز مانند ایتبس و یا سیف انجام داده باشید. در این نرم افزار ها، ایده های
کاملی در محاسبات فونداسیون وجود دارند. یکی از جریانات حاکم در شبیه سازی این نرم افزار ها
نیز متوجه پدیده آپلیفت در فونداسیون می باشد. البته عمده ایده های کاربردی در مهار پدیده
آپلیفت در فونداسیون را می توان همراه با راهکار های زیر انجام داد.
تحلیل دقیق مهاربند ها:
در این راهکار نیاز است تا اجزای باربر با توان حمل بار بالاتر در سازه شناسایی شده و
مهاربند ها در جوار این اجزا قرار گیرند.
سعی در داشتن دهانه های مهاربندی شده بیشتر:
این ایده بیشتر در زمان زلزله کارایی خود را نشان خواهد داد.
مادامیکه همراه با مهاربند های بیشتر می توان نیرو های جانبی زلزله را بهتر و موثرتر تحت کنترل داشت.
در طراحی دهانه های بزرگ، از بادبند ها استفاده شود:
این ایده با هدف حذف مولفه قائم نیروی مهاربند ها
می باشد. هر چه بتوان تاثیر مولفه قائم نیروی مهاربند ها را کاهش داد، در نتیجه می توان اثرات جانبی بر فونداسیون
را کمتر کرد. برای این منظور می توان همراه با نصب بادبند ها در دهانه های بزرگ بنا، به نوعی مولفه های افقی سازه را تقویت نمود.
افزایش ضخامت صفحه ستون همراه با افزایش تعداد بولت ها:
در ایده های مهندسی لازم است تا پدیده آپلیفت
را همراه با طراحی هوشمندانه بنا مرتفع نمود؛ اما اگر بتوان خطر این پدیده مخرب را از طریق ایده های مهندسی از میان
برداشت، لاجرم نیاز است تا همراه با تقویت عناصر باربر سازه اقدام به مقابله با uplift نماییم. مانند افزایش ضخامت صفحه
ستون و یا افزایش تعداد بولت ها که شاید باعث افزایش هزینه ساخت و یا وزن سازه خواهد شد؛ لکن همراه با ضریب ایمنی
بالاتری می تواند خطر رخداد مخرب uplift را دور سازد.
