اجرای سازه نگهبان چیست؟ قیمت سازه نگهبان (خرپا) + مزایا و معایب سازه نگهبان

اجرای سازه نگهبان یک فرایند مهم است که به‌منظور پایدارسازی گود، انجام شده و هدف آن جلوگیری از پیامدهای ناشی از ریزش بنا، به‌خصوص در محیط‌های کنده شده و گود، است. این سازه با انواع و روش‌های مختلفی طراحی و اجرا می‌شود تا ایمنی گودها را افزایش دهد و از موانعی همچون ریزش خاک و نشست دیواره‌ها، پیش‌گیری کند.

سازه نگهبان چیست؟

برای ایمن‌سازی عملیات گودبرداری و کنترل دیواره‌های مجاور بنا، از سازه‌های نگهبان استفاده می‌شود که قابلیت طراحی و اجرا به شکل‌های متنوع را دارند. هزینه نهایی این سازه‌ها بسته به قیمت روز میلگرد و مقاطع فولادی متغیر است. اهمیت استحکام خاک زیر سازه نیز حائز اهمیت بوده و در صورت عدم انجام اقدامات مناسب، احتمال ریزش ساختمان و آسیب‌های جدی افزایش می‌یابد؛ بنابراین، اجرای سازه‌های جانبی به‌عنوان یک راهکار مؤثر در این شرایط پیشنهاد می‌گردد.

روش طراحی سازه نگهبان

یکی از نکات حیاتی در مورد اجرای سازه نگهبان، روش صحیح طراحی آن است. در این زمینه، ضروری است که طراحی سازه به‌گونه‌ای صورت گیرد که با دستورالعمل‌ها و استانداردهای مختلف، به‌ویژه مبحث هفتم مقررات ملی ساختمان، سازگار باشد. این طراحی به‌طورکلی از دو روش حالات حدی و روش تنش مجاز بهره می‌برد که در ادامه به بررسی این دو روش خواهیم پرداخت.

روش تنش مجاز

روش تنش مجاز، یکی از قدیمی‌ترین روش‌های طراحی است که بر مبنای تئوری الاستیک عمل می‌کند. در این تکنیک، با فرض الاستیک بودن فولاد و بتن و اطاعت از قانون هوک، تنش مجاز مواد محاسبه می‌شود. حتی در شرایط بحرانی ترکیب بار، هیچ نقطه‌ای از سازه نمی‌تواند از حد تنش‌های مجاز معین تجاوز کند. طراحان این فرض را برای اجرای سازه نگهبان با در نظر گرفتن ویژگی‌های خاک نیز اعمال می‌کنند.

حالات حدی

حالت حدی اجرای سازه نگهبان، به‌عنوان معیاری برای تشخیص احتمالی شکست خاک پس از گودبرداری و اجرای سازه، از ترکیب دو تکنیک تنش مجاز و بار نهایی در طراحی استفاده می‌کند. در این روش، با توجه به تنوع سازه‌های نگهبان و عملکرد گوناگون آن‌ها در مواجهه با حالت‌های مختلف شکست، طراحی به شکل تطبیقی با حالت‌های حدی صورت می‌پذیرد.

روش های اجرای سازه نگهبان

در زمینه اجرای سازه ‌نگهبان، دو رویکرد اصلی دائمی و موقتی، به کار گرفته می‌شود. مهندسان در انتخاب نوع سازه بر اساس نیازها و شرایط خاص پروژه‌های خود عمل می‌کنند. این روش‌ها شامل موارد زیر است:

تحلیل خاک

برای شروع، انجام یک تجزیه‌وتحلیل دقیق از خاک محل گودبرداری، ضروری است. در این فرآیند، اطلاعاتی مانند نوع خاک، ویژگی‌های مکانیکی، زاویه دینامیک شکست و قابلیت تحمل فشار باید با دقت بررسی شوند. این اطلاعات مهم هستند و در تعیین نیازهای سازه نگهبان و انتخاب متدهای مناسب برای ساخت آن نقش بسزایی دارند.

زاویه دینامیک شکست نشان‌دهنده رفتار خاک در شرایط تحریک و لرزه است و اطلاعات مربوط به این پارامتر به مهندسان کمک می‌کند تا برآورد دقیقی از پاسخ خاک در مواجهه با افزایش فشارها ارائه دهند. این تحلیل‌ها به مهندسان امکان می‌دهد که اجرای سازه نگهبان را با کارایی بالا و با توجه به شرایط خاص خاک محیط طراحی کنند.

بررسی ارتفاع گود

تحلیل ارتفاع گودبرداری نیز به‌عنوان یکی از جنبه‌های حیاتی در فرآیند طراحی سازه نگهبان اهمیت دارد. درواقع، هر چه ارتفاع گود بیشتر باشد، نیاز به یک سازه نگهبان با استحکام و مقاومت بیشتر احساس می‌شود.

این ارتفاع مستقیماً بر انتخاب نوع و ابعاد سازه نگهبان تأثیر دارد. ارتفاع بالاتر گود به معنای وارد شدن به فضایی با فشار و وزن بیشتر است که سازه نگهبان باید به‌طور مؤثری با آن سازگار شود. این در واقعیت به معنای افزایش نیروها و استرس‌های وارده بر سازه نگهبان بوده که نیازمند یک طراحی محکم و پایدار می‌شود.

نوع سازه نگهبان

در این طراحی، انواع مختلف سازه‌ها مانند دیوارهای تراز و خاکی، تیرها و ستون‌ها بر اساس شرایط محلی و نیازهای پروژه در نظر گرفته می‌شود. نوع سازه به‌طور مستقیم به ویژگی‌های خاک و ارتفاع گودبرداری وابسته است.

درواقع مهندسان باید با توجه به شرایط زمین و ویژگی‌های خاک، گزینه‌های مختلف را بررسی کرده و بهترین تطابق را با نیازهای پروژه مشخص کنند. این تنوع در انتخاب نوع سازه نگهبان به مهندسان امکان می‌دهد که یک راه‌حل مناسب و بهینه را برای حفاظت از گودبرداری انتخاب کنند.

مواد سازه

در طراحی سازه نگهبان، مهم است که مواد مورد استفاده با شرایط محیطی هماهنگ و سازگار باشند. معمولاً از مواد مختلفی نظیر فولاد مسلح، بتن تقویت شده یا مواد ژئوتکستایل در ایجاد این سازه‌ها استفاده می‌شود. انتخاب مواد سازه نگهبان مستلزم درک دقیق از شرایط محیطی محل گودبرداری و ویژگی‌های خاص خاک است.

برای مثال، فولاد مسلح با قدرت کشش بالا و مقاومت مناسب به فشار، می‌تواند یک گزینه مؤثر برای ایجاد سازه باشد. همچنین، بتن تقویت شده با توانایی مقاومت به فشار و کشش، یک گزینه دیگر برای سازه نگهبان است. با توجه به اینکه هر ماده دارای ویژگی‌ها و مزایای خاص خود است، انتخاب مواد مناسب و هوشمندانه بر اساس شرایط خاص پروژه، به بهبود عملکرد و ایمنی سازه نگهبان کمک خواهد کرد.

آبگیری و زهکشی

نکته بسیار مهم این است که سازه به‌درستی طراحی شود تا عملیات آبگیری و زهکشی به‌صورت صحیح انجام گیرد. این موضوع به‌منظور جلوگیری از مشکلات و مخاطراتی که رطوبت و حضور آب در محل گودبرداری ایجاد می‌کند، از اهمیت بالایی برخوردار است.

تأمین یک سیستم آبگیری مناسب ازجمله اقدامات طراحی است که باید با دقت انجام شود. این سیستم باید توانایی جمع‌آوری و هدایت آب را به نحوی داشته باشد که از ورود رطوبت به داخل گود و اطراف سازه نگهبان جلوگیری کند. همچنین، زهکشی مناسب برای حفظ پایداری سازه و جلوگیری از تأثیرات مخرب زمین‌های مرطوب و آبیاری شده، نیز از اهمیت زیادی برخوردار است.

کاربرد سازه نگهبان

عدم اجرای سازه جانبی ممکن است منجر به نتایج ناخواسته و خطرناکی شود. در این بخش، به چند دلیل اساسی برای ضرورت و اهمیت اجرای این سازه‌ها اشاره خواهیم کرد:

• کمک به جلوگیری و نشست خاک
• پیشگیری از آسیب دیدن لوله‌کشی‌ها
• جلوگیری از تخریب ساختمان‌های اطراف بنا
• جلوگیری از رانش جاده به سطح‌های پایین‌تر

با توجه به این موارد، اجرای سازه نگهبان به تقویت و ایمن‌سازی گودها کمک کرده و به کاهش خطرات و خسارات محتمل در پروژه و اطراف آن کمک می‌نماید.

انواع سازه نگهبان

سازه‌های نگهبان به دو صورت دائمی و موقت (غیر دائم) قابل‌اجرا هستند. در طول این متن، انواع گوناگون این سازه‌ها بررسی شده و در بخش‌های بعد به روش‌های طراحی و اجرای مهم‌ترین آن‌ها پرداخته خواهد شد.

1. سازه نگهبان خرپایی

سازه خرپایی، به‌عنوان یکی از بهینه‌ترین و متداول‌ترین انواع اجرای سازه نگهبان، در گودبرداری‌های مناطق شهری به‌کار گرفته می‌شود. این سازه از دوبل IPE به‌عنوان عضو قائم استفاده می‌کند و عناصر اصلی آن شامل عضو قائم و مایل می‌باشند.

در این نوع سازه، نصب المان‌های درون گود از طریق حفر چاه در لبه‌های کناری صورت می‌گیرد. یکی از ارکان حیاتی در طراحی آن، موقعیت صحیح عضو قائم است که باید با سازه مجاور هم‌زمان قرار گیرد. در صورت عدم امکان تنظیم، بخش پشت سازه با مصالحی نظیر آجر فشاری پُر شده تا استحکام آن تضمین شود.

سازه نگهبان خرپایی با اجزای ساده تهیه می‌شود و از انعطاف‌پذیری بسیار بالایی برخوردار است. علاوه بر این، این سازه به دلیل قابلیت نصب در محل و کاهش نیاز به اجازه از همسایگان، به‌عنوان یک گزینه اقتصادی برای پروژه‌های مختلف شناخته می‌شود.

2. سازه نگهبان مهار متقابل

به‌طور عمومی، در پروژه‌هایی که گودبرداری با عرض کمی انجام می‌شود، طراحی سازه نگهبان مهار متقابل، به کار می‌رود. برای اجرا و طراحی این مدل، دیوارهای دو سمت گود با استفاده از اعضای فلزی با یکدیگر مهار می‌گردند. المان‌های افقی و عمودی نیز در ترازهای مختلف در این سازه پیاده‌سازی می‌شوند.

خوشبختانه، هزینه اجرای سازه نگهبان مهار متقابل نیز بسیار مناسب است و نیاز به بودجه زیادی ندارد. با استفاده از این مدل، فضای عملیاتی کافی در کف گود باقی می‌ماند و به همین دلیل، تیم‌های اجرایی به‌راحتی می‌توانند به عملیات بپردازند. سازه مهار متقابل به‌عنوان یک گزینه عالی برای اجرای عملیات کانال‌ها محسوب می‌شود.

یکی از رایج‌ترین انواع سازه‌های نگهبان انکراژ است که برای اجرای آن، ابتدا حفر چاهک در حاشیه گودبرداری انجام می‌شود. سپس پروفیل‌های H و I را در چاهک‌ها قرار داده و در قسمت شمع آرماتوربندی شده در قسمت زیرین خاک مهار می‌گردد. در مرحله بعد، چاه‌های مایل به شکل مربع حفر شده و با قرار دادن میلگردها در داخل آن‌ها، بتن‌ریزی انجام می‌شود. در مرحله پایانی، پروفیل‌های بتنی پیش‌ساخته بین پروفیل‌های قائم H و I نصب شده و میلگردهای درون چاه‌های مایل با استفاده از مهره و صفحات سوراخ‌دار با بتن اتصال پیدا می‌کنند.

4. سازه نگهبان نیلینگ

طراحی سازه نگهبان نیلینگ که برخی آن را به نام میخ‌کوبی نیز می‌شناسند، به‌منظور ایجاد پایداری در دیواره‌های گودبرداری به کار می‌رود. در مواقعی که از سازه نگهبان خرپایی یا مهار متقابل نمی‌توان استفاده کرد، به طراحی و اجرای سازه نگهبان نیلینگ پرداخته می‌شود. امنیت این سازه، در مقایسه با روش‌های پیشین بسیار بالاتر است.

عملیات طراحی شامل گودبرداری به عمق ایمن و سپس حفر سوراخ‌های مایل با قطر 10 تا 15 سانتی‌متر با شیب حدود 10 تا 15 درصد می‌شود. سپس میلگردهای فولادی درون این سوراخ‌ها قرار داده و دو لوله تزریق، یکی برای تنظیم دوغاب و دیگری برای خروج هوا، بر روی نیل‌ها قرار می‌گیرند. با استفاده از مش و شات، دیواره خاک‌برداری پوشانده شده و درنهایت، شبکه مش با صفحات تکیه‌گاهی، مهره و نیل در خاک پشت دیوار مهار می‌گردد.

5. سازه نگهبان شمع کوبی

یکی از بهترین نوع اجرای سازه نگهبان، شمع کوبی است که نقش بسیار مؤثری در افزایش پایداری خاک و پی‌های عمیق ایفا می‌کند. برای اجرای بهترین شکل این سازه، ابتدا چاه‌هایی با قطر 80 تا 100 سانتی‌متر حفر می‌شوند. در صورت سست بودن خاک، از غلاف فلزی، کول‌های بتنی یا تزریق گل بنتونیت برای مهار دیواره خاک استفاده می‌شود. سپس اسپیسرها بر روی شبکه آرماتور شمع‌ها، شامل میلگردهای طولی و خاموت‌های دورپیچ، با کمک جرثقیل درون شمع‌ها قرار می‌گیرند.

در این سازه، وزن آرماتورها باید بسیار بالا باشد، زیرا ممکن است پس از بلند شدن توسط جرثقیل دچار ریزش شوند؛ بنابراین، در هنگام اجرای آرماتوربندی، تمامی میلگردها به‌صورت محکم با استفاده از سیم مفتول به یکدیگر اتصال داده می‌شوند. پس از جایگذاری شبکه آرماتور با استفاده از لوله ترمی، عملیات بتن‌ریزی آغاز می‌شود. در ادامه، شمع‌ها با فاصله 1 تا 2 متری در کنار یکدیگر قرار داده شده و عملیات گودبرداری آغاز می‌گردد.

مزایا و معایب اجرای سازه نگهبان

همان‌طور که گفته شد، از مهم‌ترین مزیت‌های اجرای سازه نگهبان، افزایش پایداری گودها و جلوگیری از ریزش خاک و نشستن دیواره‌ها و محافظت افراد حاضر در محل پروژه از آسیب‌ها و خطرات مرتبط با گودها است. به‌علاوه، استفاده از سازه نگهبان می‌تواند به مدیریت بهتر اجرای پروژه و کاهش زمان اجرا کمک کند.

اجرای سازه نگهبان، هرچند که باعث افزایش پایداری گودها و جلوگیری از ریزش خاک و نشستن دیواره‌ها می‌شود، اما هزینه اجرایی بالاتری را به پروژه افزوده و برخی از آن‌ها را ازنظر اقتصادی غیر جذاب می‌کند.

نیاز به تجهیزات خاص و پیچیده نیز یکی از معایب این روش‌هاست. علاوه بر این، اجرای برخی از سازه‌های نگهبان ممکن است فضای زیادی را درون گود اشغال کند. تأثیرات محیطی، به‌ویژه لرزش و سروصدای زیاد، نیز یک نکته حیاتی است که در اجرای این روش‌ها باید مدنظر قرار گیرد.

زمان برچیدن سازه نگهبان

زمان برچیدن سازه نگهبان بسته به نوع و ابعاد سازه، ویژگی‌های خاک و شرایط محیطی ممکن است متفاوت باشد. در برخی موارد، برچیدن سازه نگهبان می‌تواند نسبتاً سریع و آسان بوده و در شرایط دیگر ممکن است به دلیل پیچیدگی فنی یا محیطی، زمان بیشتری نیاز باشد.

عواملی همچون نوع مصالح استفاده شده، تجهیزات مورد استفاده برای برچیدن، شرایط جوی و میزان تداخل با پروژه‌های اطراف نیز بر زمان برچیدن سازه نگهبان تأثیرگذار هستند. برای اطمینان از انجام این فرآیند با بهترین شکل ممکن و با کمترین مشکلات، برنامه‌ریزی دقیق و هماهنگ با تمامی عوامل مرتبط بسیار مهم است.

هزینه اجرای سازه نگهبان به روش خرپا به چه صورت برآورد می شود؟

قیمت سازه نگهبان قطعاَ این یکی از پرتکرارترین سوالات کارفرمایان محترم قبل از انتخاب روش پایدارسازی گود و در عین حال یکی از پرچالش ترین مسائل پیش روی سازندگان گرامی قبل از شروع فاز اجرایی پروژه های ساختمانی است. در این مقاله سعی شده است به اختصار با بررسی یکی از پروژه های پایدارسازی گود، این مهم مورد بررسی قرار گیرد.

امروزه با توجه به محدودیت‌های حقوقی پایدارسازی گود به روش نیلینگ، اجرای سازه نگهبان خرپایی در سطح کشور بسیار متداول می‌باشد. جهت کسب اطلاعات بیشتر در خصوص این روش به مقاله پایدارسازی به روش خرپا رجوع نمایید.

با توجه به ویژگی‌های منحصر به فرد هر گود و وجود عدم قطعیت ها و تنوع متعدد در موارد زیر:

1. پارامترهای ژئوتکنیکی لایه‌های تحت الارضی در ساختگاه های مختلف،
2. عوارض سطحی شامل تاسیسات شهری، ساختمان ها و معارضات مجاور گود،
3. عوارض و تاسیسات پیش بینی نشده تحت الارضی شامل انباره و میله چاه‌های فاضلاب،
4. لایه‌ها و میان لایه‌هایی که در مطالعات ژئوتکنیک گزارش نشده،
5. هندسه منحصر به فرد گود، شامل عمق و اثرات سه بعدی
6. موقعیت مکانی و دسترسی

برآورد قیمت دقیق هزینه پایدارسازی هر گود نیازمند بررسی‌ پارامترهای ذکر شده و سپس طراحی اولیه و برآورد احجام اولیه کار است، در مقاله حاضر به منظور اطلاع کارفرمایان محترم از هزینه تقریبی پایدارسازی گود، برآورد قیمت در سه نوع خاک سخت، متوسط و ضعیف با فرض ثابت بودن سایر شرایط، شامل عمق گود، سربار مجاور، معیار پذیرش پایداری و هندسه گود برای یک گود به عمق 8 متر و وجود معارض گذر شهری برآورد گردیده است.

مدلسازی عددی گود 8 متری

قیمت تقریبی پایدارسازی گود به روش سازه نگهبان خرپا (زمستان 1402):

خدمات حرفه‌ای طراحی و اجرای سازه نگهبان

طراحی و اجرای صحیح سازه نگهبان از اهمیت بسیاری برخوردار است و بهتر است توسط یک تیم از کارشناسان خبره و متخصص در زمینه‌های مختلف صورت گیرد تا از ابتدا تا انتهای پروژه، بدون هیچ مشکل و به بهترین نحو ممکن پیش رود.

گروه مهندسی سانا پی، با بهره‌گیری از تیمی متشکل از کارشناسان حرفه‌ای در زمینه‌های آزمایش خاک، پایدارسازی گود، بهسازی خاک، عملیات حفاری و دیگر فعالیت‌های مرتبط، خدمات باکیفیت و استاندارد را به مشتریان ارائه می‌دهد. این تخصص‌ها، به تضمین اجرای پروژه به نحو احسن کمک کرده و سانا پی را به‌عنوان یک شریک قابل اعتماد در حوزه طراحی و اجرای سازه‌های نگهبان تبدیل کرده‌اند.