البيانات الاساسيه

السيره الذاتيه

عنوان رسالة الماجستير

السلوك الإزاحي للأساسات الخازوقية تحت تأثير الأحمال الرأسية

ملخص رسالة الماجستير

هذه الدراسة تختص بدارسة تأثير الأحمال الرأسية على سلوك مجموعة الخوازيق المربوطة بهامة خرسانية. وقد استخدمت طريقة العناصر المحددة في الأبعاد الثلاثة باستخدام برنامج تحليلي (Ansys 5.4) وقد استخدمت عناصر ثلاثية الأبعاد لتمثيل كل من التربة والخوازيق والهامة الرابطة واستخدام نموذج (دراكر براجر) لتحديد العلاقة بين الإجهاد والإنفعال للتربة. وقد تم دراسة تأثير المسافة بين محاور الخوازيق، طول الخازوق في المجموعة، سمك الهامة الرابطةوسمك طبقة التربة الحاملة للمجموعة على النقاط التالية: أ‌- توزيع الأحمال على الخوازيق أي حمل كل خازوق في المجموعة كنسبة من الحمل الكلي. ب‌- سمك الهامة الرابطة الذي يتوزع عنده الحمل الكلي بالتساوي على خوازيق المجموعة. ج - مشاركة التربة الملاصقة لقاع الهامة في تحمل الأحمال كنسبة من الحمل الكلي. د‌- أقل سمك للهامة الجاسئة التي تعطي هبوطا متساويا لخوازيق المجموعة. هـ -التصميم الأمثل لسمك الهامة الخازوقية. و‌- العلاقة بين هبوط خوازيق المجموعة المرتبطة بهامة جاسئة وهبوط الخازوق المفرد. ز- كفاءة مجموعة الخوازيق بالنسبة لخازوق مفرد في ظروف مماثلة. وتمت دراسة تأثير هذه العوامل لتربة طينية متجانسة ضعيفة ومتوسطة وشديدة التماسك ولتربة طينية غير متجانسة ذات معامل قص متغير خطيا مع العمق. وقد توصل البحث إلى النتائج التالية وذلك لمجموعة 3x3 من الخوازيق المربوطة بهامة: 1- يعتمد الحمل المنقول إلى الخازوق على وضعه في المجموعة وكذلك على جساءة الهامة الرابطة حيث تتركز الأحمال عند الخوازيق الركنية وتقل نسبيا عند الطرفية وتقل أكثر عند خازوق المنتصف وذلك في حالة الهامة الجاسئة وينعكس الوضع في حالة الهامة المرنة. 2- يتوزع الحمل بالتساوي تقريبا على خوازيق المجموعةعند سمك عند نهاية المرحلة المرنة ويتأثر هذا السمك كثيرا بالمسافة بين محاور الخوازيق وصلابة طبقة التربة الحاملة للمجموعة حيث يزداد هذا السمك مع زيادتهما. 3- أقل سمك للهامة الذي تصبح عنده جاسئة يزداد مع زيادة المسافة بين محاور الخوازيق وكذلك مع زيادة صلابة التربة وعند هذا السمك أو اكثر منه يكون الهبوط لخوازيق المجموعة متساويا. 4- قيمة الحمل المنتقل مباشرة إلى التربة الملاصقة للهامة يزداد نسبيا مع زيادة المسافة بين محاور الخوازيق وكذلك مع زيادة صلابة وسمك طبقة التربة أسفل الهامة ومع نقصان طول الخازوق. 5- هبوط مجموعة الخوازيق يكون أكبر بكثير من هبوط الخازوق المنفرد تحت تأثير قيمة الحمل المتوسط وذلك نتيجة التأثير المتبادل بين عناصر الأساس الخازوقي, حيث تقل نسبة هبوط المجموعة إلى هبوط الخازوق المفرد في ظروف مماثلة مع زيادة المسافة الفاصلة بين الخوازيق وتزيد مع زيادة طول الخازوق في المجموعة وسمك طبقة التربة أسفل الهامة. 6- يتسبب التحليل باستخدام نموذج التربة المتجانس المكافئ بدلا من نموذج جيبسون في ازدياد نسبة الحمل على التربة أسفل الهامة ونقص بسيط في نسبة هبوط مجموعة الخوازيق لهبوط الخازوق المنفرد.

عنوان رسالة الدكتوراه

سلوك المباني أثناء حفر الأنفاق وطرق مقترحة لتحسين الأداء

ملخص رسالة الدكتوراه

تعتبر دراسة سلوك التربة والمباني أثناء تنفيذ الأنفاق من النقاط الهامة التي تعنى بدراستها الكثير من الأبحاث وتكمن هذه الأهمية في أن تنفيذ هذه الأنفاق يتسبب في حدوث هبوط للتربة المحيطة قد تكون سببا في انهيار المباني المتصلة بالتربة في هذه المناطق. ومع التقدم السريع في مجال الحاسبات تمكنا من حل المشكلة كوحدة واحدة لأخذ التأثير المتبادل بين الأنفاق والمباني وفي ما بلي نبذة مختصرة عن البحث. في هذا البحث تمت أولا دراسة سلوك هبوط التربة غير المتصلة بأية منشآت فوقها (Greenfield condition) وذلك في الإتجاهين الطولي والعرضي في جميع مراحل إنشاء النفق وذلك تحت تأثير عدة عوامل وهي نوع التربة و قطر النفق وعمق تنفيذه وثانيا تمت دراسة كيفية تغير سلوك هبوط التربة أثناء تنفيذ الأنفاق عند وجود مبنى أعلاها وتم ذلك باستخدام نماذج ثلاثية الأبعاد بمساعدة برنامج (PLAXIS 3D TUNNEL V2.1) والذي يعمل بنظرية العناصر المحددة وتم تعريف التربة ومادة تبطين النفق والمبنى بأدواره بعناصر حجمية.(15-node) وقد حددت العلاقة بين مستوى الإجهاد والإنفعال في التربة وذلك باستخدام (Hardening Soil Model). وتمت نمذجة تنفيذ النفق باستخدام الإزالة التقدمية للعناصر (progressive removal of element).مع استخدام (Interface Elements) بين التربة ومادة تبطين النفق وكذلك بين التربة والمبنى. في هذه الدراسة أيضا تم تعريف المبنى بطريقتين الأولى بشكله الحقيقي باستخدام العناصر الحجمية والأخرى بطريقة السمك المكافئ (equivalent plate thickness) وقد استخدمت الطريقة الثانية في محاولة لتسهيل تعريف المبنى وكذلك لتقليل زمن الحل المطلوب للمشكلة وقد أعطت هذه الطريقة نتائج قريبة جدا بمقارنتها بنتائج الطريقة الأولى وقد استخدمت هذه الطريقة في عمل منحنيات تصميمية للحصول منها على عوامل مصححة عند الاستغناء عن تعريف المبنى في النموذج لمعرفة الهبوط الحقيقي أسفل المباني وهذه العوامل المصححة تتضمن التفاعل بين التربة والمباني. في هذا البحث قسمت مناطق الهبوط في التربة إلى منطقة شد ذات انفعالات موجبة و منطقة ضغط ذات انفعالات سالبة حيث أن هبوط المبنى يختلف باختلاف المنطقة المتواجد بها. تم أيضا دراسة طريقتين لتقليل تأثير تنفيذ الأنفاق على هبوط المباني أولها طريقة الحوائط الحاجزة (diaphragm wall) منفذه مباشرة بجوار المبنى وقد أعطت هذه الطريقة نتائج جيدة لتحسين الهبوط أسفل المباني المتواجدة بمنطقة الضغط. أما الطريقة الثانية هي استخدام الخوازيق الرفيعة (Micro piles) متصلة مباشرة بأسفل المبنى في الجانب القريب فقط من تنفيذ النفق وقد أعطت هذه الطريقة تحسنا كبيرا في الهبوط أسفل المبنى وذلك في منطقتي الشد والضغط. وفي مقدمة البحث تم عرض للأبحاث السابقة المتعلقة بموضوع الدراسة وتم تصنيف هذه الأبحاث على أساس الطرق المختلفة في الأسلوب المستخدم في التحليل ويمكن تلخيص أهم النتائج في النقاط التالية: 1- الهبوط الراسي في الاتجاه الطولي للأنفاق العميقة عند أي نقطه على سطح التربة فوق محور النفق يزيد مع تقدم تنفيذ النفق حتى الوصول إلى حاله الهبوط الثابتة. أما بالنسبة للأنفاق الضحلة فان أقصى هبوط راسي عند أي نقطه على سطح التربة يحدث عندما تكون ماكينة الحفر أسفل هذه النقطة ومع تقدم ماكينة الحفر فإن الهبوط عند هذه النقطة يقل حتى الوصول إلى حالة الهبوط الثابتة. 2- تبين من الدراسة أن حالة الهبوط الثابتة تتأثر بعمق تنفيذ النفق. في حالة الأنفاق العميقة والمتوسطة العمق فإن حالة الهبوط الثابتة عند أي نقطة تكون بعد مسافة تتراوح مابين 0.3 إلى 0.65 من عمق تنفيذ النفق وبالنسبة للأنفاق الضحلة فإن هذه المسافة تكون في حدود 2.5 عمق تنفيذ النفق. 3- الهبوط الراسي في اتجاه طول النفق يتناسب عكسيا مع عمق تنفيذ النفق وطرديا مع قطر النفق ومع التربة اللينة. 4- عامل عرض انخفاض التربة الناتج عن تنفيذ الأنفاق i ( The trough width parameter) لا يتأثر بقطر النفق أو بنوع التربة وإنما يتأثر بعمق تنفيذ النفق حيث أن i ≈ 0.65 h . 5- الهبوط الرأسي في الاتجاه العرضي للنفق عند بداية النفق يقل مع زيادة عمق تنفيذ النفق وخصوصا للتربة ذات المقاومة الأعلى كما أن هذا الهبوط لا يتأثر بعمق تنفيذ النفق عند مسافة معينة من وجه النفق (xo) وتكمن أهمية هذه المسافة في انه عندما تكون المسافة الأفقية بين وجه النفق ونقطة ما على سطح الأرض أقل من (xo) فإن الهبوط الرأسي عند هذه النقطة يتناسب عكسيا مع عمق تنفيذ النفق وعلى العكس عندما تزيد المسافة الأفقية بين هذه النقطة ووجه النفق عن (xo) فإن الهبوط الرأسي عند هذه النقطة يتزايد طرديا مع عمق النفق وذالك لان الباراميتر i يزيد مع زيادة عمق النفق. 6- الإزاحة الأفقية للتربة في الاتجاه العرضي تزيد مع زيادة قطر النفق وكذالك مع التربة ذات المقاومة الأقل . كما أن الإزاحة الأفقية في منطقة الضغط تتناسب عكسيا مع عمق النفق ولكن في منطقة الشد فغن هذه الإزاحة تتناسب طرديا مع عمق النفق. 7- سلوك هبوط التربة عند تنفيذ الأنفاق يتغير مع وجود المبنى أعلاها حيث أن الهبوط الحادث أسفل المبنى نتيجة تنفيذ النفق يزيد وذالك نتيجة للتفاعل المشترك بين المبنى والتربة كما أن الهبوط الراسي أمام المبنى في الجزء المواجه لتنفيذ النفق لا يتغير مع وجود المبنى أعلى التربة. عندما يكون المبنى في منطقة الضغط فإن الهبوط الرأسي أسفل المبنى يزيد مع زيادة عدد الأدوار. عندما يكون المبنى في منطقة الشد فإن الهبوط الراسي الحادث أعلى وجه النفق يقل عندما يقارن بالهبوط الحادث في حالة عدم وجود المبنى كما أن الهبوط الراسي يقل مباشرة أمام المبنى في الجانب المواجه لتنفيذ النفق مع زيادة عدد أدوار المبنى. 8- عندما يكون المبنى في منطقة الضغط فإن الإزاحة الأفقية أسفل المبنى تقل نتيجة التفاعل المشترك بين المبنى والتربة وتزيد هذه الإزاحة بعض الشيء مع زيادة عدد ادوار المبنى. أما في منطقة الشد فإن الإزاحة الأفقية تقل في المنطقة المحصورة بين المبنى ووجه النفق وخصوصا مع زيادة عدد أدوار المبنى وتزيد هذه الإزاحة الأفقية للتربة بعد الجانب البعيد للمبنى من تنفيذ النفق عندما تقارن هذه الإزاحة بالإزاحة الناتجة عن عدم وجود المبنى. 9- طريقة تمثيل المبنى بالسمك المكافئ تعطي نتائج مقبولة ودقيقة عندما تقارن هذه النتائج بنتائج الطريقة التي يمثل بها المبنى بشكله الحقيقي وتتميز طريقة السمك المكافئ بسهولة تمثيل المبنى وكذلك تقلل من الزمن المطلوب لحل المشكلة. 10- عند وجود المبنى في منطقة الضغط فإن زاوية ميل المبنى الناتجة عن تنفيذ النفق تزيد مع زيادة وزن المبنى أما في منطقة الشد فإن زيادة وزن المبنى تقلل من زاوية ميله الناتجة عند تنفيذ النفق لذا فإن على المصمم أن يكون أكثر تحفظا عندما يكون المبنى متواجدا في منطقة الانفعالات السالبة للتربة (منطقة الضغط). 11- زاوية ميل المبنى عند تنفيذ النفق تزيد مع زيادة عرض المبنى وخصوصا مع التربة ذات المقاومة الأقل. 12- الهبوط الأقصى أسفل المبنى والمتواجد عند الجانب القريب من تنفيذ النفق لا يتأثر بزيادة جساءة المبنى ولكن الهبوط أسفل الجانب البعيد للمبنى من تنفيذ النفق فإنه يتحسن قليلا مع هذه الزيادة مما ينتج عن ذلك أن فرق الهبوط أسفل المبنى يزيد بعض الشيء مع زيادة جساءة المبنى وبالتالي فإن زيادة جساءة المبنى لا تحسن الهبوط أسفل المبنى أثناء تنفيذ الأنفاق. 13- المنحنيات التصميمية المقدمة في هذا البحث تساعد المصمم لتوقع الهبوط أسفل المبنى حيث تساعده في معرفة إن كان الأخذ في الاعتبار التفاعل المتبادل بين التربة والمبنى سيكون أكثر تحفظا أم لا في تقدير الهبوط أسفل المبنى. وقد بينت الدراسة أنه عندما يكون المبنى متواجدا في مناطق الضغط فإنه يجب الأخذ في الاعتبار التفاعل المتبادل بين التربة والمبنى حيث أن هذا التفاعل يزيد من الهبوط أسفل المباني وعلى الجانب الآخر عندما يكون المبنى في منطقة الشد فإن عدم الأخذ في الاعتبار التفاعل المتبادل بين التربة والمبنى (إهمال تأثير المبنى في النموذج) يكون أكثر تحفظا عند تقدير الهبوط أسفل المباني نتيجة تنفيذ الأنفاق. 14- من الطرق المدروسة في هذا البحث لتحسين أداء سلوك المبنى أثناء تنفيذ الأنفاق هي طريقة الحوائط الحاجزة المنفذة مباشرة بالقرب من المبنى وقد بينت الدراسة أن هذه الطريقة تعطي نتائج جيدة وتقلل من فرق الهبوط الحادث أسفل المبنى المتواجد في منطقة الضغط. وقد تبين أن الطول المناسب لهذه الحوائط هو عندما يكون مساويا لعمق تنفيذ النفق. أما عند إستخدام هذه الطريقة في منطقة الشد فإنها لا تعطي تحسنا في فرق الهبوط أسفل المبنى حيث أنها تعطي تحسنا في الهبوط أسفل الجانب البعيد للمبنى بصورة كبيرة مقارنة بالتحسن الحادث أسفل الجانب القريب للمبنى من تنفيذ النفق مما ينتج عن ذلك حدوث زيادة في فرق الهبوط بين جانبي المبنى مقارنة بالفرق الحادث أسفل المبنى عند عدم وجود هذه الحوائط الحاجزة وخصوصا مع زيادة عدد ادوار المبنى ولكن هذه الطريقة تعطي تحسنا في الإزاحة الأفقية أسفل المبنى وذلك في منطقتي الشد والضغط. 15- استخدام الخوازيق الرفيعة متصلة أسفل الجانب القريب للمبنى من تنفيذ النفق تعطي نتائج جيدة في تحسين أداء المبنى أثناء تنفيذ الأنفاق حيث أنها تقلل من فرق الهبوط الحادث أسفل المبنى بصورة كبيرة وذلك في منطقتي الشد والضغط وخصوصا مع زيادة طول هذه الخوازيق. ويزداد التحسن الناتج مع استخدام هذه الطريقة للمباني ذات العرض الأقل كما أن هذا التحسن يزيد مع زيادة عدد ادوار المبنى