فونداسیون آب
فونداسیون آب نوعی فونداسیون است که به جای استفاده از بتن، از آب برای انجام عملیات ساخت استفاده می شود.
این فناوری برای ساخت سازه‌هایی در مناطقی که منابع بتن محدود است یا نیاز به ساخت سریع هست، کاربرد دارند.
این کار مهندسی که با هدف پیشگیری از نفوذ آب به فضای داخل زیرزمین و تاثیر مخرب بر سازه، انجام میشود.
سطح رطوبت در داخل فضای زیر زمین کاهش می یابد و در نتیجه، احتمال خوردگی، ترکیدگی، نشست، قارچ و سایر عارضه‌های مخرب، کاهش یابد.
مراحل انجام فونداسیون آب عبارتند از:
- آماده‌سازی محل: این مرحله شامل تمیز کردن و تهیه محل از جمله حفر یا صاف کردن زمین برای ساخت فونداسیون است.
- ایجاد قالب: قالب های مخصوص برای ریختن آب به صورت محدود در محل فونداسیون ایجاد میشود. این فرم‌ها معمولاً از موادی مانند چوب یا پلاستیک ساخته می‌شوند.
- تراکم خاک: خاک محل ساخت باید به‌طور کامل تراکم شود تا سازه به اندازه کافی پایدار باشد.
- ریختن آب: آب همراه با مخلوطی از موادی مانند سیمان، شن، ماسه و سایر مواد تشکیل دهنده بتن ریخته میشود. این فرمولاسیون معمولاً به‌طور محلی تغییر می‌کند.
- مراقبت و نگهداری: پس از ریختن آب، مراقبت و نگهداری از فونداسیون آغاز میشود تا آن به طور کامل خشک شود و پایداری لازم را داشته باشد.
بررسی جریان آب از خاک یکی از مسائل بنیادی در مکانیک خاک می باشد. فشار آب حفره ای چه مثبت و چه منفی نسبتی مستقیم با مقاومت برشی و خصوصیات تغییر شکل خاک دارد.
به عبارت دیگر حضور جریان آبهای زیر زمینی در جهت جریان آب زیرزمینی نیروی اضافی حجمی به خاک وارد کرده و چگالی خاک نیز به صورت اشباع خواهد شد.
تأثیر جریان آب در خاک در مطالعات کمتر مشاهده گردیده است. در این پژوهش با استفاده از روش مشخصه های تنش خطوط لغزش که توانایی آن در حل کاملاً دقیق مسائل مختلف پایداری در مهندسی ژئوتکنیک به خوبی شناخته شده اند و با استفاده از رویکرد سینماتیکی تئوری آنالیز حدی که روش ریاضی بسیار توانمند برای محاسبه حد بالا بار گسیختگی واقعی می باشند.
به بررسی ظرفیت باربری نهایی پی های نواری که در معرض جریان آبهای زیرزمینی افقی قرار گرفته اند پرداخته شده است. ضریب تصحیح fy مرتبط با فاکتور Ny به منظور بررسی تأثیر جریان آب بر ظرفیت باربری معرفی شده است.
تغییرات را بر اساس تابعی از گرادیان هیدرولیکی برای مقادیر مختلف زاویه اصطکاک داخلی خاکها بدست آمده است. در نهایت در هر دو روش نتایج بدست آمده از این تحقیق با یافته های محققان دیگر صحت سنجی شده است
تاثیر فونداسیون آب در خاک
بررسی جریان آب عبوری از خاک یکی از مسایل بنیادی در مکانیک خاک و مهندسی محیط زیست می باشد.
بدیهی است که اگر آبی در خاک وجود نداشته باشد هیچ اکوسیستمی و هیچ انسانی بر روی زمین نخواهد بود.
و لزوماً دیگر احتیاجی به مهندسی مکانیک خاک و محیط زیست نیست. مقدار جریان اغلب به عنوان پارامتر کلیدی در تعیین افت های دبی خروجی از یک مخزن و مقدار آب قابل مصرف خانگی و مصارف صنعتی در نظر گرفته می شود .
در بررسی جریان آب در خاک، مهم ترین مسأله، فشار آب حفره ای است. فشار آب حفره ای چه مثبت و چه منفی یک نسبت مستقیم با مقاومت برشی و خصوصیات تغییر شکل خاک دارد.
در چند دهه گذشته تحقیقات نشان میدهد که حتی جریان مرطوب در خاک غیر اشباع نزدیک سطح زمین با مکش خاک فشار منفی آب رابطه ای مستقیم دارد.
بنابراین حتی اگر مقدار جریان هدف اصلی باشد مهم آن است که فشارهای آب حفره ای به طور دقیق شناسایی شود.
در گذشته، تحلیل های مرتبط با جریان آب زیرزمینی بر روی جریان در خاک اشباع متمرکز بود.
این مسایل به دو صورت معمولاً وجود داشتند. در حالت اول سفره آب زیرزمینی محصور بوده و تحت فشار قرار می گیرد در حالت دوم سفره آزاد بوده و تحت فشار قرار ندارد مسایل نامحصور جریان بسیار دشوارتر تحلیل می شوند زیرا تحلیل آن احتیاج به تعیین سطح آزاد آب دارد.
از این رو سطح آزاد آب به صورت یک مرز فوقانی در نظر گرفته شده و از جریان هایی که ممکن است در ناحیه مویینگی بوجود بیاید، صرف نظر می شود.
این ساده سازی و صرف نظر کردن از جریان غیر اشباع بالای سطح آزاد آب قابل قبول نیست.
انجام این کار نه فقط چشم پوشی از یک جزء با اهمیت از جریان آب در خاک است بلکه مهمتر این است که انواع مسایلی که می تواند مورد تحلیل قرار گیرد محدود می شود.
جریان غیر اشباع در وضعیتهای متنوع مانند تراوش ناشی از بارندگی باید بررسی شود. موارد جریان های زودگذر نیز مثال خوبی از این دست می باشند تقریباً این امکان وجود ندارد که تراوش آب باران در زمین را بدون در نظر گرفتن شرایط خاک غیر اشباع مدل نمود.
اصطلاح تراوش معمولاً به وضعیتهایی که نیروی رانش اولیه توسط گرانش زمین کنترل می شود، اطلاق گردد؛ نظیر تراوش و افت های مربوطه از یک مخزن که نیروی رانش مجموع اختلاف هیدرولیکی بین نقاط ورودی و خروجی است.
یعنی حرکت آب صرفاً ناشی از نیروی گرانشی می باشد. نوع دیگری از جریان آب وجود دارد که با افزایش فشار آب منفذی به وجود می آید مثلاً بارگذاری خارجی بر روی زمین که باعث افزایش فشار آب منفذی در خاک شده و جریان آب را به همراه دارد.
نتیجه گیری فونداسیون آب
گرچه به این نوع از جریان آب ممکن است تراوش اطلاق نشود ولی روابط اساسی ریاضی مطرح شده برای هر دو مورد از جریان آب اساساً یکسان هستند. در نتیجه فرمول بندی یک نرم افزار تحلیل مسایل تراوش میتواند جهت استهلاک اضافه فشارهای آب منفذی ناشی از تغییرات تنش در خاک استفاده شود.
اصطلاح تراوش برای تشریح کلیه حرکتهای آب در خاک صرف نظر از نیروی مسبب حرکت اطلاق میشود. همچنین عنوان تراوش برای حرکت آب در خاکهای اشباع و غیر اشباع استفاده می شود. جریان آب زیرزمینی بین دو نقطه ی با فشار یا پتانسیل هیدرولیکی مختلف برقرار می شود.
لذا در تحلیل جریان آب زیرزمینی می بایست مرزها و یا نقاط دارای پتانسیل مختلف شناسایی شوند اما گاهی با داشتن سرعت جریان آب زیرزمینی و جهت آن نیز میتوان در خصوص برهم کنش جریان و خاک اظهار نظر نمود .
چرا که نیروی وارد بر المان های خاک در صورت برقرار قانون دارسی تنها به سرعت جریان یا به عبارتی به گرادیان هیدرولیکی بستگی دارد.
