شکل‌های نشست غیریکنواخت
نشست غیریکنواخت به شکل‌های مختلف دیده می‌شود. در ابتدا لازم است شکل نشست غیریکنواخت و اصطلاحات متداول برای نامگذاری آنها تشریح شود.

(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))

شکل (۳-۱۳) نشست غیریکنواخت بین پی‌های دو ستون را نشان می‌دهد. نشست غیریکنواخت (  ) در واقع تفاوت بین هر دو نقطه می‌تواند باشد. دوران نسبی (  ) در اثر نشست غیریکنواخت هر دو نقطه به فاصله L قابل تعریف است و داریم:
شکل ‏۳‑۱۳: نشست غیریکنواخت و دوران نسبی]۱ [
(۳-۱۷)
نشست غیریکنواخت (differential settlement) و دوران نسبی (relative rotation) باید در جاهای مختلف تعیین شوند. در مورد دیوارها یا حتی در مورد کل یک ساختمان ممکن است از اصطلاح گودی یا بالاآمدگی نسبی (  ) استفاده شود. گودی (sag) یا بالاآمدگی (hog) موجب بروز ترک‌های کششی به ترتیب در پایین و بالای دیوار می‌شوند. گودی یا بالاآمدگی را بعضاً «تغییر مکان نسبی (relative deflection)» می‌گویند. اثر مخرب  بستگی به طول دیوار دارد. بنابراین نسبت گود شدگی یا نسبت بالاآمدگی از حاصل تقسیم  مورد توجه قرار می‌گیرد. این نسبت را در حالت کلی نسبت تغییر مکان (deflection ration) می‌گویند.
شکل ‏۳‑۱۴: ترک خوردگی دیوار در اثر (الف) گودافتادگی (ب) بالاآمدگی]۱ [
برای تغییر شیب در راستای قائم از اصطلاح کج شدگی (tilt) استفاده می‌شود و با  بیان می‌گردد. کج شدگی ممکن است برای کل یک ساختمان یا مثلاً تیر برق بکار رود، لیکن حتی اجزای یک دیوار مثل درب نیز ممکن است دچار کج شدگی و حتی دوران نسبی به صورت توام گردند.
شکل ‏۳‑۱۵: کج شدگی (  )برای (الف) کل یک ساختمان (ب) درب ورودی]۱ [
علل بروز نشست غیریکنواخت
با توجه به اهمیت موضوع لازم است، شرایط و علل بروز نشست غیریکنواخت تشریح شود. برخی از دلایل اصلی در اینجا آورده می‌شود.
تغییر لایه‌های زمین
اگر قسمتی از ساختمان بر یک لایه نشست‌پذیر و قسمت دیگر بر خاک نشست‌ناپذیر بنا گردد، نشست غیریکنواخت بوجود می‌آید. گاهی وجود یک عدسی رس در درون شن و ماسه موجب بروز این شرایط می‌شود. حتی اگر ضخامت یک لایه رسی نشست‌پذیر در زیر ساختمان متغیر باشد، احتمال بروز نشست غیریکنواخت وجود دارد.
تغییر در بار وارد بر پی
تغییر در بار وارد بر پی نیز موجب نشست غیریکنواخت می‌شود. برای مثال در ساختمانی که شامل بخش مرکزی بلندمرتبه و بال‌های کم مرتبه است، انتظار می‌رود نشست غیریکنواخت بین بخش مرکزی و بال‌ها بروز کند.
پی گسترده بزرگ و انعطاف‌پذیر
یک پی گسترده بزرگ و انعطاف‌پذیر یا حتی یک محدوده وسیع بارگذاری شده تغییر شکل می‌دهد و تحت بار یکنواخت بصورت کاسه‌ای درمی‌آید. حداکثر نشست در این حالت در مرکز و حداقل آن در گوشه‌ها است و حداکثر نشست غیریکنواخت در حدود نصف حداکثر نشست کل می‌باشد. البته در ساختمانی که از تعداد زیادی ستون تشکیل شده است، حداکثر نشست غیریکنواخت بین ستونهای مجاور خیلی کمتر از حداکثر نشست غیریکنواخت می‌باشد.
شکل کاسه‌ای پی‌های انعطاف‌پذیر عمدتاً در خاک‌های نرم و تراکم‌پذیر بوجود می‌آید. اگر در زیر پی یک لایه خاک دانه‌ای متراکم وجود داشته باشد، به صلبیت پی کمک می‌کند. اگر ضخامت خاک دانه‌ای زیاد باشد، می‌تواند نشست غیریکنواخت را حذف نماید.
تفاوت در زمان ساخت
اختلاف زمان ساخت بخش‌های مجاور هم در ساختمان می‌تواند موجب نشست غیریکنواخت شود. این حالت معمولاً در هنگام توسعه یک ساختمان بوجود می‌آید. بخش جدید می‌خواهد نشست کند درحالیکه سالها از احداث بخش قدیمی گذشته است لذا بخش قدیمی نشست نمی‌کند و نشست غیریکنواخت بوجود می‌آید. تعبیه درز قائم یکی از راه‌های مقابله با این نوع نشست غیریکنواخت است.
تغییر در شرایط ساختگاه
شرایط ساختگاه ممکن است حتی در یک زمین محدود یکسان نباشد. اگر ساختمان بر زمینی بنا می‌شود که بخشی از آن توسط یک ساختمان قدیمی که حال تخریب شده است، احتمال نشست غیریکنواخت وجود دارد زیرا زمین زیر ساختمان قدیمی در گذشته نشست کرده است. مثال دیگری از تغییر شرایط ساختگاه در زمینهای شیب‌دار بوجود می‌آید. گاهی لازم است برای تسطیح زمین خاکبرداری با اعماق مختلف صورت گیرد. تغییر ضخامت خاکبرداری موجب تغییر در شرایط ساختگاه می‌شود. این تفاوتها موجب تفاوت حالت تنش‌ها قبل و بعد از احداث ساختمان و نشست یا تورم غیریکنواخت می‌شود.]۱[
فصل چهارم
روش های مدل سازی پی و خاک
زیرپی
مقدمه
جهت مدل سازی اندرکنش خاک و سازه، نیاز است پی ساختمان و خاک زیر پی همراه المان های روسازه به صورت یکپارچه مدل شوند. در فصل قبل به مبانی نشست هایی که در خاک زیر پی ساختمان روی می دهند اشاره شد. در این فصل ابتدا به بررسی نحوه مدل سازی پی ساختمان می پردازیم و در ادامه با بهره گرفتن از اطلاعاتی که درمورد نشست خاک زیر پی داریم، نحوه مدل سازی خاک را بررسی خواهیم نمود.
روش های مدل سازی پی ساختمان
در این بخش اشاره ای به روش های مختلف مدل سازی پی خواهیم نمود.
پی صلب و پی انعطاف پذیر
می دانیم که طراحی پی‌ها می‌تواند با فرض صلبیت یا انعطاف‌پذیری آنها انجام شود. اگر یک پی گسترده را صلب در نظر بگیریم. بارهای ناشی از کلیه ستونها و دیوارها به مرکز پی منتقل می‌شود و توزیع خطی تنش با توجه به بار قائم و لنگر خمشی وارد بر مرکز پی تعیین می‌گردد. در مورد پی‌های گسترده و نواری، طراحی با فرض صلبیت پی منجر به ضخامت بیشتر می‌شود و معمولاً غیراقتصادی است. فقط در موارد خاصی برای جلوگیری از نشست غیریکنواخت می‌توان پی صلب را توجیه کرد و اصولا فرض پی انعطاف پذیر در تحلیل و طراحی سازه های متعارف منطقی تر و به واقعیت نزدیک تر می باشد.
نحوه مدل کردن پی انعطاف‌پذیر
اگر پی انعطاف‌پذیر فرض شود، آنگاه توزیع تنش خاک بر کف پی تابع سختی خاک و سختی پی است. برای مدل کردن پی انعطاف‌پذیر روی خاک، لازم است نخست جسم سازه ای پی که معمولا یک دال بتنی میباشد،مدل شود.
در گذشته که ابزار مدل‌سازی به اندازه کافی در دسترس نبود، مدل‌سازی پی گسترده با تعدادی تیر متقاطع انجام می‌گردید. برنامه‌های کامپیوتری که پی گسترده را بصورت تیرهای متقاطع مدل می‌کردند از سال‌های ۱۹۶۰ در دسترس بودند ولی بعدها این روش با مدل کردن پی با صفحات خمشی جایگزین شد.
امروزه متداول‌ترین روش مدل کردن پی استفاده از المان خمشی تیر (beam)، یا صفحه (Plate) است. المان خمشی به واقعیت اغلب پی‌ها که بتن مسلح می‌باشند، نزدیک است و جوابهای بهتری از نظر تنش‌های خمشی و نیروها در سازه پی بدست می‌دهد.
مدل کردن جسم پی با المان حجمی Solid هم میسر است. جسم Solid نمی‌تواند نقش میلگردها در بتن را در نظر بگیرد. وقتی پی با المان خمشی مدل شود، باید صلبیت خمشی (EI) آن معلوم و به مدل داده شود ولی المان حجمی فقط E و سطح مقطع دارد. با کمک المان حجمی Solid می‌توان توزیع تنش در جسم پی در ضخامت آن را تعیین کرد و محل‌های بروز تنش کششی و ترک خوردگی را مطالعه نمود.
بنابراین ،بطور خلاصه، روش‌های اصلی متداول مدل کردن پی انعطاف‌پذیر به قرار زیر می باشند:
الف- عضو خمشی (المان تیر یا المان صفحه)
ب- عضو حجمی
معمولا ترجیح بر این است که پی‌های بتن مسلح با المان خمشی صفحه ای و پی بتنی غیرمسلح با المان حجمی مدل گردد.
صلبیت خمشی پی (EI) در مدل سازی بصورت عضو خمشی براساس سطح مقطع بتن محاسبه می‌شود. اگرچه می‌توان صلبیت خمشی را با توجه به مقطع معادل با توجه به بتن و مقدار میلگرد محاسبه کرد ولی این روش مستلزم سعی و خطا در محاسبات و وقت‌گیر است.
روش های مدل‌سازی خاک پی
برای مدل‌سازی خاک در تحلیل پی‌های گسترده، دو روش بسیار متداول است:
الف) مدل کردن خاک با فنر (وینکلر)
ب) مدل کردن خاک بصورت محیط پیوسته
مدل کردن خاک با فنر بسیار متداول است و علیرغم کاستی‌هایی که برخواهیم شمرد، این روش متداول‌ترین مبنای طراحی‌های متداول می‌باشد. خاک با تعدادی فنر مستقل جایگزین می‌شود و پی بر روی فنرها تکیه می کند. برای پی نواری انعطاف‌پذیر فرض می‌شود که بر یک ردیف فنر متکی هستند و پی‌های گسترده مطابق شکلهای زیر فرض می‌گردند.
شکل ‏۴‑۱: پی بر بستر الاستیک]۱[