آموزش طراحی سازه نگهبان خرپایی

به هرگونه خاکبرداری زیر تراز زمین طبیعی، گودبرداری گفته می‌شود که به چند دلیل انجام می‌شود:

1. اجرای فنداسیون
2. اجرای طبقات منفی

بحث پایدارسازی دیواره‌های گود و طراحی روش پایدارسازی یا سازه نگهبان خصوصاً در محدوده شهری، نکته‌ایست که سازندگان، مجریان، ناظران و حتی مالکان ساختمان‌ها باید قبل از شروع عملیات گودبرداری به آن اندیشیده و راهکار آنرا طراحی کرده باشند. اجرای سازه نگهبان اصلا ارتباطی به عمق گود و اینکه ساختمان طبقات منفی دارد یا خیر، نداشته و می‌بایست بر اساس ضوابط الزام شده در مبحث هفتم مقررات ملی ساختمان (ارزیابی خطر گود) نسبت به اجرای سازه نگهبان اقدام شود.

سازه نگهبان خرپایی چیست؟

پایدارسازی دیواره‌های گود یا اجرای سازه نگهبان به نسبت عمق گود، موقعیت ساختمان، ابعاد زمین و . . . به روش‌های مختلفی اجرا می‌شود که سازه نگهبان خرپایی یکی از متداولترین این روش‌هاست. بر خلاف باور عموم جامعه که گمان می‌کنند اجرای سازه نگهبان خرپایی بسیار ساده بوده و ملاحظات اجرایی و طراحی خاصی نیاز ندارد، لازم به ذکر است که در عین سادگی ظاهری آن نیاز به طراحی و اجرای دقیق مطابق با نقشه‌های مصوب دارد و در غیر اینصورت احتمال ریزش گود و هدر رفت هزینه‌ها و در نهایت وقوع حوادث جانی و مالی وجود خواهد داشت.

دوره جامع فنون اجرای ساختمان از فونداسیون تا نازک کاری

مراحل طراحی سازه نگهبان خرپایی

اما همانطور که گفته شد، سازه نگهبان جهت مقاومت در برابر فشارهای جانبی خاک که حاصل از سربار موجود (ارتفاع دیواره خاک، ساختمان‌های مجاور گود و نیز فشار آب موجود در خاک) است، طراحی می‌شود. مراحل طراحی آن بعد از تعیین مشخصات مکانیکی خاک و محاسبه سربارهای موجود توسط طراح سازه انجام شده و در نهایت مقاطع لازم برای اجرای سازه نگهبان، اعم از: عضو قائم، عضو مایل، اعضای بادبندی و اعضای خرپایی و اتصالات بین این اعضا مشخص شده و در نقشه‌های مصوب ابلاغ می‌شوند. البته این حالت ایده‌آل اجرای سازه نگهبان است که متاسفانه همیشه برقرار نبوده و در بسیاری از ساختمان‌ها اصلاً محاسباتی در کار نبوده و مهندسین طراح یک طرح آماده را در نقشه‌های سازه قرار داده و ابلاغ می‌کنند.

 طرح کپی شده موجود در اغلب نقشه‌های سازه نگهبان خرپایی

در اینجا، وظیفه مهندس ناظر سازه و مجری ساختمان است که بعد از پایش نقشه‌ها، نسبت به مشخص کردن مغایرت‌های موجود بین وضعیت گود و نقشه‌های ابلاغی اقدام کرده و آنرا به محاسبه اعلام و درخواست تجدید نظر و بازبینی کنند.

مزایا و معایب روش سازه نگهبان خرپایی

قبل از اینکه به مراحل اجرایی سازه نگهبان خرپایی بپردازیم لازم است با معایب و مزایای این روش آشنا شویم:

معایب:

1. در گودهای تا عمق 10 متر مقرون به صرفه بوده و در گودهای با عمق بیشتر، بهتر است از سایر روش‌ها و یا به صورت ترکیبی برای پایدارسازی دیواره‌های گود استفاده شود.
2. اعضای مایل آن داخل گود را اشغال کرده و قدرت مانور از اکیپ‌های اجرایی گرفته می‌شود.
3. بخشی از عرض فنداسیون توسط اعضای قائم اشغال شده و بعضاً مجبور به برش میلگردهای طولی فنداسیون می‌شویم.
4. با توجه به جزئیات زیاد سازه نگهبان خرپایی، اجرای آن در مقایسه با روش‌های دیگر زمان زیادی نیاز دارد.

مزایا:

1. در اغلب گودها قابل اجراست.
2. نیاز به تخصص چندانی ندارد.
3. امکان استفاده از مصالح مصرفی، در پروژه‌های دیگر وجود دارد.
4. نسبت به سایر روش‌ها قابلیت انعطاف بیشتری در اجرا وجود دارد.

نکات مهم در طراحی و اجرای سازه نگهبان خرپایی

اما در اجرای سازه نگهبان خرپایی نکات بسیار مهمی وجود دارد که در ادامه به آنها خواهیم پرداخت:

مشخص کردن محل استقرار اعضای قائم  

در اولین گام و بعد از نخاله‌برداری باید دقت شود که اعضای قائم سازه نگهبان با ستون‌های ساختمان برخورد نداشته باشند. برای این کار محل قرارگیری ستون‌های ساختمان و اعضای قائم سازه نگهبان را مشخص کرده و فاصله این اعضا را طوری در نظر می‌گیریم که حتی‌الامکان عضو مایل متصل به عضو قائم، با نوارهای فنداسیون برخورد نداشته باشد.

مشخص کردن محل اجرای اعضای قائم سازه نگهبان و ستون‌های سازه

حفر چاه 

بعد از اطمینان از محل استقرار اجزای قائم سازه نگهبان و قبل از گودبرداری، در محل اجرای این اجزا چاه‌هایی را حفر می‌کنیم. عمق این چاه‌ها با توجه به نقشه‌ها تعیین می‌شود اما نکته مهم این است که عمق ریشه ستون‌ها باید مطابق با نقشه‌ها در نظر گرفته شود تا سازه نگهبان با زمین اتصال داشته باشد.

بیرون‌زدگی فنداسیون عضو قائم بدلیل عدم توجه به عمق چاه 

در صورتیکه از استحکام خاک مطمئن باشید، می‌توان حفر چاه را اجرا نکرده و ابتدا با حفظ سپر خاکی گودبرداری را انجام داده و بعداً توسط بیل مکانیکی ترانشه‌هایی را در محل اجرای اعضای قائم در دیواره برش داده و نسبت به نصب این اعضا اقدام کنیم.

اجرای سازه نگهبان با حفظ سپر خاکی

استفاده از اتصالات مشخص شده در طرح سازه نگهبان  

اتصالات در اجرای سازه نگهبان خرپایی نقش بسیار مهمی داشته و باید دقت شود در اتصال اجزا حتماً از مقاطع مناسب استفاده شود. متاسفانه بسیار دیده می‌شود که نحوه اتصال اعضای مختلف سازه نگهبان خرپایی به یکدیگر به صورت مستقیم (عضو به عضو) انجام شده که قابل ذکر است در صورت بروز هرگونه حادثه در این گودها و عدم گزارش کردن مهندسین، ناظر و مجری بیشترین درصد تقصیر را به خود اختصاص خواهند داد.

استفاده از اتصالات در محل برورد اجزای سازه نگهبان

برداشتن سپر خاکی 

بعد از اجرای کامل سازه نگهبان خرپایی و در حالتی که سپر خاکی باقی مانده، لازم است که این سپرهای خاکی برای جلوگیری از ریزش دیوارهای گود، به صورت شطرنجی برداشته شده و دیواره‌های گود در این قسمت‌ها به صورت مناسب (تخته‌کوبی، مش و شات و . . . ) پایدار شوند. روش شطرنجی یعنی برداشتن سپرهای خاکی به صورت یک درمیان برای اینکه فرصت داشته باشیم فواصل بین اجزای قائم را تخته‌کوبی یا مش و شات کنیم.

برداشتن سپر خاکی و تخته کوبی دیواره گود

فیلرگیری 

با توجه به اینکه دیواره‌های خاکی به صورت دستی یا ماشینی برداشته شده و در هر دو روش نیز این دیواره‌ها صاف و یکنواخت نیستند، انتظار می‌رود بعد از نصب اجزای قائم که سعی می‌شود در حد امکان خارج از ملک ما یا مرز بین زمین ما و پلاک مجاور نصب شوند، فاصله‌ای وجود داشته باشد. لازم است این فواصل هر چند کوچک، توسط مصالح بنایی پر شده و هیچ فاصله‌ای باقی نماند.

مصالح مصرفی برای فیلر گیری مصالح بنایی مانند آجر و ملات ماسه سیمان است که در صورت کم بودن فاصله بین اعضا و دیواره گود می‌توان از مخلوط گچ و سیمان و ماسه استفاده کرد.

اجرای سریع فنداسیون 

هوازدگی و رطوبت دو عامل بسیار تاثیرگذار در ریزش گودها هستند که باید با برنامه‌ریزی منظم و از پیش تعیین شده سعی کنیم مدت زمان باز بودن گود را کاهش داده و سریعاً عملیات اجرایی را به پایان برسانیم. روش‌های اجرای فونداسیون متنوع است اما این نکته در تمامی آن‌ها مشترک است.

اجرای نامناسب سازه نگهبان خرپایی و بحرانی شدن وضعیت گود

سؤالات متداول در مورد اجرای سازه نگهبان خرپایی

1. آیا می‌توان از مقاطع فلزی دست دوم برای اجرای سازه نگهبان استفاده کرد؟ 
   بله، در صورتی که این پروفیل‌ها از لحاظ زنگ‌زدگی، ایرادی نداشته باشند، می‌توان برای کم کردن هزینه‌های پروژه از مقاطع کارکرده استفاده کرد.
2. آیا می‌توان از مقاطع فلزی دو تکه در این سازه نگهبان استفاده کرد؟ 
   توصیه می‌شود با توجه به نوع این سازه نگهبان، از مقاطع دو یا چند تکه استفاده نشود. اما در شرایط خاص می‌بایست این پروفیل‌ها توسط پلیت‌های مناسب که سایز آنها را مهندس طراح سازه مشخص می‌کند به همدیگر دوخته شوند.
3. آیا لازم است اعضای بادبندی و افقی نیز اجرا شوند؟ 
   بله. همانطور که اشاره شد، این سازه نگهبان می‌بایست به صورت کامل اجرا شود. خصوصا اجزای افقی یا بادبندی که نقش بسیار مهمی نیز در انتقال نیروها ایفا می‌کنند.
4. در صورتی که دیوار پلاک مجاور وارد حریم ملک ما شده است، چگونه می‌توان اجزای قائم سازه‌ای را نصب کرد؟ 
   عموماً اقدامی که انجام می‌شود این است که دیوار پلاک مجاور را تراشیده و سازه نگهبان را داخل دیوار نصب می‌کنند. اما اینکار بسیار خطرناک بوده و در املاک فرسوده می‌تواند موجب وارد شدن خسارات سنگین به ساختمان شود. بهترین راهکار این است که از طریق مراجع قضایی، همسایه را ملزم به عقب‌نشینی و اجرای دیوار از داخل ملک خود کنیم.

نویسنده: مهندس علی بهرامیان بذل

علی بهرامیان هستم.مجری، ناظر و محقق مباحث حقوقی و فنی ساختمان سازی و همیشه از آگاهی دادن و ارائه محتوای کاربردی به دیگران لذت می‌برم.