سازه نگهبان خرپایی برای پایدارسازی دیواره گود در گودبرداری‌های کم‌عمق استفاده می‌شود. به طور کل، روش خرپایی سازه نگهبان به منظور پایدارسازی دیواره‌‌های محل گودبرداری و جلوگیری از ریزش خاک کاربرد دارد. اگرچه ایجاد سازه نگهبان به روش خرپایی ساده بوده و متداول‌ترین روش در ساختمان‌سازی است، اما بدون رعایت اصول کلیدی ممکن است دیواره گود به راحتی ریزش کند. این الزمات و اصول اجرای سازه نگهبان خرپایی بر اساس قوانین مصوب را می‌توانید در ادامه مقاله بخوانید.
نسخه صوتی مقاله سازه نگهبان خرپایی از طراحی تا اجرا
سازه نگهبان خرپایی چیست؟
سازه نگهبان خرپایی (Truss Retaining Structure) متداول‌ترین روش در گودبرداری کم عمق است.
در واقع گودبرداری، اجرای سازه نگهبان و ایجاد پایداری مناسب هنگام تخریب، یکی از مراحل مهم در ساخت‌وسازهای شهری است. از آنجا که گودبرداری از جمله عملیات خطرناک در ساخت و ساز به شمار می‌رود و هر ساله موجب بروز حوادث ناخوشایندی می‌شود، در نتیجه، اجرای صحیح انواع سازه نگهبان، مانند سازه نگهبان خرپایی و رعایت اصول در مراحل اجرا، بسیار ضروری است.
با انواع سازه نگهبان در مقاله زیر آشنا شوید.
# حتما بخوانید
اصول طراحی سازه نگهبان خرپایی
مراحل اجرای سازه نگهبان خرپایی به ترتیب شامل ۴ مرحله زیر می‌شود. این مراحل را می‌توان به عنوان چک لیست سازه نگهبان خرپایی به ترتیب اجرا کرد.
- خاکبرداری (گودبرداری)
- تکمیل اِلِمان‌ها به صورت مرحلهای (اجرای عضو قائم و مایل)
- پُرکردن پشت سازه نگهبان با مصالح مناسب
- اتصال کامل سازه به خاک
روش اجرای سازه نگهبان خرپایی
در ۵ مرحله زیر به آموزش طراحی سازه نگهبان خرپایی به طور کامل و جامع می‌پردازیم.
۱- گودبرداری
برای اجرای سازه نگهبان خرپایی ابتدا در لبه‌های کناری سازه، چاه‌های کوچکی (چاهک) حفر می‌شود. عمق چاهک باید با توجه به نوع خاک، عمق گودبرداری و میزان سربار وارده تعیین شود. پس از حفر چاهک، دیواره آن جهت جلوگیری از تماس خاک با بتن توسط پلاستیک پوشانده شده و بتن‌ریزی انجام می‌شود.
۲- قرار دادن عضو عمودی (عضو قائم)
پس از حفر چاهک، انتهای آن آرماتوربندی شده و عضو عمودیِ سازه نگهبان توسط جرثقیل درون چاه قرار داده می‌شود.
- عضو عمودی (قائم) خرپا معمولاً از تیرآهن دوبل IPE ساخته می‌شود. همچنین برای گیرداری بیشتر و درگیری با بتن، چند ردیف برشگیر از نبشی یا ناودانی روی آن تعبیه می‌کنند.
- علاوه بر عضو قائم، معمولاً برای سهولت کار، قفس آرماتور* به عضو قائم خالجوش می‌شود؛ سپس کل مجموعه با هم توسط جرثقیل داخل چاه نصب می‌گردد.
* قفس آرماتور: برای مسلح کردن بتن، از شبکه آرماتور استفاده می‌کنند که شبیه قفس ساخته می‌شود. قفس آرماتور در کارگاه‌های آرماتوربندی ساخته شده و به محل اجرای سازه نگهبان خرپایی منتقل می‌شود.
پس از نصب عضو قائم، حتما باید آن را از دو جهت شاقول کرد. این کار برای ایجاد مهار و جلوگیری از تکان‌های اضافی انجام می‌شود.
عضو قائم باید کاملا در تماس با سازه مجاور باشد. اما در صورت عدم امکان، پس از گیرش بتن فضای خالی با سازه مجاور با مصالح مناسب مانند آجر فشاری یا ملات پر شود.
نکته: توصیه می‌کنیم در صورت تفاوت عمق چاهک‌ها و طول اعضای قائم، جهت جلوگیری از بروز اشتباه، حتما شماره آکس مورد نظر روی اعضا درج شود.
۳- اجرای عضو مایل
پس از گیرش بتن، باید خاک مجاورِ عضو قائم جهت اجرای عضو مایلِ خرپا به صورت مرحلهای برداشته شود که این کار معمولا به صورت ترانشه انجام می‌شود. در خاک‌های مقاوم‌تر می‌توان به جای حفر چاه و گودبرداری با شیب پایدار، از ابتدا محل خرپاها را به صورت ترانشه برداشت.
پس از خاکبرداری و رسیدن به تراز کفِ پی، برای آنکه بتوان عضو مایل را نصب کرد باید برای آن پی سطحی ایجاد کرد. برای این منظور از قالب‌بندی و آرماتوربندی فونداسیون منفرد استفاده می‌کنند. پس از نصب صفحه ستون نیز بتن‌ریزی انجام می‌شود. با این کار، تکیه‌گاه مناسب برای عضو مایل ایجاد می‌گردد.
نکته: همانطور که اشاره کردیم اعضای مایل باید دارای پی سطحی از نوع بتن مسلح باشند. نکته‌ای که باید به آن توجه کنید این است که تراز این تکیه‌گاه (پی سازه نگهبان) باید پایین‌تر از کف گود یا همان کف پی اصلی ساختمان باشد؛ زیرا در غیر این صورت، اجرای آرماتوربندی فونداسیون با مشکل مواجه می‌گردد.
پس از گیرش بتن در این مرحله و کسب اطمینان از مقاومت سازه، عضو مایل از پایین به صفحه ستون (فونداسیون اجرا شده در کف) و از بالا به عضو قائم متصل می‌شود. همچنین جهت صُلبیت (سختی و استحکام) بیشترِ سازه نگهبان خرپایی، اعضای فرعی (بادبندها) نیز اجرا می‌گردند.
نکته: جهت جلوگیری از پیچش خرپا، اتصال عضو مایل و عناصر فرعی کاملاً در آکس عضو قائم اجرا شود.
۴- تکمیل سازه نگهبان خرپا
در این مرحله باید خاک بین خرپاها برداشته شود. این کار را می‌توان به صورت دستی یا ماشینی انجام داد. سپس در خاک‌های ریزشی و سست، با استفاده از مهاربندهای قطری و تخته‌گذاری، فضای بین دو خرپا مهار می‌شود.
۵- اتصال کامل سازه نگهبان خرپایی به خاک
در مرحله آخر و برای تثبیت جداره‌های گود، از مش (شبکه میلگرد) و بتن پاشی استفاده می‌شود.
اهمیت این قسمت از این جهت است که هرگونه فاصله بین سازه نگبان و دیوار گود موجب بی‌فایده بودن و عدم کارایی این روش می‌شود. زیرا بروز هرگونه جابه‌جایی یا تغییر شکل خاک، باعث می‌شود اصطکاک اولیه بین ذرات و صعوبت کنترل آن کاهش پیدا می‌کند. همچنین اگر خاک در اثر بارندگی اشباع شود، عملا خاک جاری می‌شود و سازه نگهبان تاثیر محسوسی در پایداری گود نخواهد داشت.
به جرأت می‌توان گفت یکی از دلایل اصلی ریزش گود در روش سازه نگهبان خرپایی، عدم توجه به همین نکته به ظاهر ساده است. به همین دلیل، اکیداً توصیه می‌شود فضای خالی بین عضو قائم و سازه مجاور با آجر فشاری و ملات یا تخته بنایی پر شود. (اصطلاحاً فیلرگیری)
نکته: به عنوان یک اصل کلی، در تمام روش‌های ایجاد سازه نگهبان باید خاک دیواره گود مهار شده و تغییر شکل‌های آن کنترل شود. به همین دلیل، به کارگیری اعضای مورب برای مهار ساختمان یا دیوار همسایه، به هیچ وجه راهگشا نیست.
نکات اجرای سازه خرپایی
نکاتی که در ادامه آورده‌ایم، مکمل مراحل اجرای سازه نگهبان خرپایی است. در نظر گرفتن این نکات برای اجرای دقیق و کامل سازه نگهبان خرپایی الزامی است.
- فاصله خرپاها در این روش با توجه به نوع و جنس خاک متفاوت است؛ ولی ترجیحا فاصله آن‌ها نباید بیشتر از ۴ متر شود.
- هماهنگی و سرعت اجرا در نصب سازه نگهبان خرپایی برای کاهش حوادث ضروری است. به همین دلیل حتما باید عوامل اجرایی شامل آرماتوربند، جوشکار، مقنی و … هماهنگ بوده و بلافاصله نسبت به اجرای سازه نگهبان اقدام کنند.
- برای حفاظت بهتر و انتقال نیرو، خرپاها باید ترجیحا در محل ستون‌های ساختمان مجاور اجرا شوند. در عین حال، توجه داشته باشید که خرپاها نباید در محل ستون‌های سازه در حال احداث قرار گیرند.
- تغییرات در وضعیت خاک، مانند تغییر رطوبت، ایجاد ترک، حرکت نسبی لایه‌ها، باید به دقت بازرسی شود. یکی از روش‌های موثر برای مشاهده و بازرسی این ترک‌ها، پاشیدن دوغاب گچ روی ترانشه‌ها است.
- برای جلوگیری از برخورد ماشین‌آلات، مانند بیل مکانیکی و لودر به اعضای مایل در زمان گودبرداری، حتما زمان گودبرداری چند نفر در محل حضور داشته باشند تا خاک نقاط نزدیک به محل اعضای مایل را به صورت دستی جابه‌جا کنند. در غیر این صورت، برخورد ماشین‌آلات با خرپاها ممکن است منجر به آسیب شدید آن‌ها شود.
- در ساخت سازه نگهبان خرپا، توجه به اتصالات اهمیت زیادی دارد؛ زیرا وجود ایراد در اتصالات موجب گسیختگی سازه نگهبان در اثر افزایش تنش‌های وارده می‌شود. به همین دلیل ترجیحا به جای جوشکاری اتصالات مانند ورق‌های فلزی، بهتر است از ورق‌هایی با ابعاد مناسب استفاده شود تا به جوشکاری آن‌ها، مخصوصا در گودهای عمیق نیاز نباشد.
- برای خاک‌های ضعیف حتما از این دو روش استفاده کنید: ۱- بتن‌پاشی یا تخته‌گذاری در فضای بین دو سازه نگهبان و ۲- اتصال عرضی خرپاها جهت افزایش ضریب ایمنی و جلوگیری از کمانش جانبی آن‌ها
- در بریدن و جمع آوری اعضای سازه نگهبان عجله نکنید. این کار را تا قبل از احداث طبقات زیرزمین و همکف ساختمان و اطمینان از عدم رانش خاک به تعویق بیندازید. گاهی عدم توجه به این نکته و تعجیل در بریدن اعضای فلزی برای فروش به عنوان ضایعات یا استفاده در تیرهای فرعی، موجب ریزش ساختمان مجاور می‌شود.
کاهش هزینه سازه نگهبان خرپایی
استفاده از آهن آلات حاصل از تخریب یکی از روش‌های کاهش هزینه سازه نگهبان خرپایی محسوب می‌شود، ولی قطعات مورد استفاده باید تا حد امکان، سالم و فاقد پوسیدگی باشد و زنگ‌زدگی جزئی نیز با برس سیمی پاک شود.
لازم است توجه کنید در صورت استفاده از آهن آلات مستعمل و بروز حادثه، معمولاً کارشناس بیمه میزان خسارت پرداختی را کاهش می‌دهد. به همین دلیل، ترجیحاً ابتدا آهن آلاتی مانند پروفیل، ورق و … را با فرچه سیمی تمیز کنید و پس از جوشکاری نیز یک لایه ضد زنگ روی آن‌ها اجرا کنید.
مزایای روش سازه نگهبان خرپایی
مهم‌ترین مزایای این نوع سازه نگهبان، شامل موارد زیر می‌شود:
- برای گودبرداری با عمق کم، گزینه ایده‌آلی است.
- یکی از روش‌های متداول در ساخت‌وساز شهری است.
- برای اجرای آن نیازی به ورود به زمین‌های مجاور نیست و در نتیجه، به اجازه همسایه‌ها نیازی ندارد.
- بخشی از مصالح سازه خرپا قابل بازیافت و استفاده به عنوان ضایعات است.
- روش اجرای آن ساده است، به دستگاه‌های مخصوص نیاز نیست و قابلیت انعطاف بالایی دارد.
- در سازه‌ها و پروژه‌های با هندسه نامنظم قابل اجرا است.
- با روش‌های زهکشی قابلیت انطباق دارد.
معایب روش خرپایی سازه نگهبان
سازه نگهبان خرپایی نسبت به سایر روش‌های جدیدتر که برای سازه نگهبان اجرا می‌شود محدودیت‌هایی دارد که مهم‌ترین آن‌ها عبارتند از:
- روش سازه نگهبان خرپا در خاک‌های ریزشی با چسبندگی بسیار کم موثر نبوده و باید از سایر روش‌ها استفاده شود.
- این روش برای خاک‌های سست مناسب نیست. (در خاک‌های سست نباید گودبرداری را تا تراز نهایی انجام داد و سپس اقدام به اجرای سازه نگهبان نمود. چون ممکن است قبل از اجرای سازه نگهبان، دیواره گود ریزش کند.)
- به دلیل اشغال فضای گود توسط خرپاها، در اجرای سازه اختلال ایجاد می‌شود.
نکته: بین انواع سازه نگهبان، روش میخکوبی خاک از جمله روش‌هایی است که حداقل فضای کف گود را اشغال می‌کند و حتی به قطعات نگهدارنده فلزی در داخل گود نیاز ندارد.
- نسبت به روش‌های جدید سازه نگهبان، سرعت اجرای آن پایین‌تر است.
- در سازه نگهبان خرپایی، عموماً مطالعات ژئوتکنیک* به درستی انجام نمی‌شود؛ به همین دلیل رعایت جوانب احتیاط و افزایش ضرایب اطمینان در طرح و اجرای این روش ضروری است.
*دانش ژئوتکنیک یا زمین فناوری: دانشی است که محیط مکانیکی زمین شناسى و عملکرد آن را به مهندسان می‌شناساند.
سخن آخر
سازه نگهبان خرپایی، یکی از تکنیک‌های سازه نگهبان است که برای تثبیت دیوارهای خاک‌برداری‌شده و ساخت دیوارهای حائل در ساختمان‌سازی استفاده می‌شود. اجرای سازه نگهبان خرپایی بعد از گودبرداری شروع می‌شود و مراحل آن شامل حفر چاهک، نصب عضو قائم و عضو مایل، پُرکردن پشت سازه نگهبان و اتصال کامل آن به خاک است.
