تعیین تیپ خاک چگونه است؟

خاک‌ها از منظرهای مختلف طبقه بندی می‌شوند. یکی از این طبقه بندی‌ها تیپ بندی خاک است که در طراحی سازه کاربرد دارد. در ایران طبق استاندارد 2800 زلزله خاک ها به 4 تیپ تقسیم بندی شده‌اند. نحوه تقسیم بندی این آیین نامه بر اساس سرعت موج برشی عبوری در این خاک‌ها است.

قبل از خواندن این نوشته توصیه می‌شود نوشته‌های زیر را نیز مطالعه کنید:

• روش‌های نصب چمن مصنوعی
• چالش‌های ساخت ویلای کوهستانی

تعیین تیپ خاک چگونه است؟

انواع تیپ بندی خاک

براساس آئین نامه‌های طراحی ساختمان‌ها دربرابر زلزله (آئین نامه 2800)، خاک برمبنای میانگین سرعت امواج زلزله (برشی) به چهار دسته زیر تقسیم بندی می‌گردد:

• تیپ خاک 1.
• تیپ خاک 2.
• تیپ خاک 3.
• تیپ خاک 4.

مشخصات خاک تیپ 1

تیپ 1 مستحکم‌ترین خاک‌های سطحی هستند. به طوری که بر اساس آیین نامه 2800، سنگ‌ها و شبه سنگ‌ها در این دسته قرار می‌گیرند. سرعت موج برشی عبوری در خاک نوع یک بیشتر از 750 متر بر ثانیه است و عمدتا از سنگ‌های آذرین، رسوبی و دگرگونی تشکیل شده است.

• تیپ 1 بهترین خاک جهت ساخت و ساز محسوب می‌شود.
• خاک‌های بسیار سخت و سنگ‌ها و شبه سنگ‌ها جزء این دسته قرار می‌گیرند.
• سرعت موج برشی عبوری از آن‌ها بیشتر از 750 متر بر ثانیه است.

مشخصات خاک تیپ 2

تیپ 2 شامل خاک‌های بسیار متراکم و یا سنگ‌های سست است. شن و ماسه متراکم و رس بسیار سخت با ضخامتی بیش از 30 متر مشمول این دسته هستند. سرعت موج برشی در خاک تیپ 2 بین 375 تا 750 متر بر ثانیه است. از جمله سنگ‌هایی که در این دسته قرار می‌گیرند، سنگ‌های آذرین و رسوبی سست مانند توف و یا سنگ‌های متورق و هوازده هستند.

• بعد از تیپ 1 بهترین خاک برای ساختمان سازی محسوب می‌شود.
• خاک‌های بسیار متراکم و سنگ‌های سست در این دسته قرار می‌گیرند.
• سرعت موج برشی عبوری از خاک تیپ 2 بین 375 تا 750 متر بر ثانیه است.

مشخصات خاک تیپ 3

تیپ 3 شامل خاک‌هایی با تراکم متوسط است. سنگ‌های متلاشی شده در اثر هوازدگی جزو خاک نوع سه هستند. همچنین خاک‌هایی با تراکم متوسط، طبقات شن و ماسه با پیوند متوسط و رس‌ها با سختی متوسط جزو نوع 3 هستند. سرعت موج برشی درآن بین 175 تا 375 متر بر ثانیه است.

• تیپ 3 متداول‌ترین خاک است و از تیپ 2 ضعیف‌تر است.
• سنگ‌های متلاشی شده در اثر هوازدگی و خاک‌های با تراکم متوسط جزء نوع 3 طبقه بندی می‌شوند.
• سرعت موج برشی عبوری از خاک نوع 3 بین 175 تا 375 متر بر ثانیه است.

مشخصات خاک تیپ 4

نرم بودن خاک، اصلی‌ترین ویژگی خاک تیپ 4 است. هر گونه پروفیل که شامل حداقل 6 متر رس با اندیس خمیری بیشتر از 20 و رطوبت بیشتر از 40 درصد باشد. به عنوان مثال نهشته‌های نرم با رطوبت زیاد در اثر بالا بودن سطح آب زیر زمینی مشمول این دسته است. سرعت موج برشی در خاک نوع 4 کمتر از 175 متر بر ثانیه است.

• تیپ چهار ضعیف‌ترین خاک محسوب می‌شود. این به معنی غیرمجاز بودن ساخت بر روی این خاک نیست. بلکه اسکلت ساختمان سنگین‌تر طراحی و اجرا می‌شود.
• خاک‌های نرم با رطوبت زیاد به دلیل بالا بودن سطح آب زیرزمینی جزء این دسته است.
• سرعت موج برشی عبوری از خاک نوع 4 کمتر از 175 متر بر ثانیه است.

روش تعیین تیپ خاک

تعیین نوع خاک توسط آزمایشگاه‌ها و به وسیله نتایج آزمایش‌های صحرایی دانهول و یا نفوذ استاندارد انجام می‌پذیرد.

آزمایش دانهول برای تعیین تیپ خاک

اصلی‌ترین آزمایش صحرایی که از نتایج آن به طور غیر مستقیم می‌توان تیپ خاک را تشخیص داد، آزمایش دانهول است. نتایج تست دانهول مستقیما سرعت موج برشی در خاک را نشان می‌دهد. با داشتن سرعت موج برشی می‌توان نوع خاک را تشخیص داد. هر چه سرعت موج برشی در خاکی بیشتر باشد، نشان دهنده آن است که سفت‌تر و متراکم‌تر است. به عنوان مثال اگر سرعت موج برشی در خاک ، بیش از 750 متر بر ثانیه باشد، نوع 1 است و اگر سرعت موج برشی در آن‌ها کمتر از 175 متر بر ثانیه است، خاک‌های ضعیف و سستی بوده و در رده تیپ 4 قرار می‌گیرند.

آزمایش نفوذ استاندارد SPT

اگر محاسبه مستقیم سرعت موج برشی میسر نباشد از روابط تقریبی استفاده می‌گردد. یکی از آزمایش‌هایی که با استفاده از آن می‌توان سرعت موج برشی را تخمین زد، آزمایش نفوذ استاندارد است. به طور کلی اگر عدد SPT استاندارد در خاکی بیش از 50 باشد آن خاک متراکم بوده و تیپ 2 است. عدد SPT کمتر از 50 نیز نشانگر نوع 3 یا 4 است. معیار تعیین تیپ خاک در آزمایش نفوذ استاندارد دستی عدد 160 است. به طوری که اگر عدد SPT بیش از 160 شود از نوع متراکم تیپ 2 یا 1 در نظر گرفته می‌شود. جدول طبقه بندی خاک بر اساس استاندارد 2800 می‌تواند راهنمای مناسبی جهت تشخیص نوع خاک باشد.

تیپ مناسب خاک کدام است‌؟

محاسبه برش پایه هنگامی که زلزله رخ می‌دهد در جهات مختلفی به ساختمان نیرو وارد می‌کند که برآیند آن‌ها در دو جهت افقی و قائم است. نیروی قائم زلزله به دلیل آنکه از نیروی افقی کوچک‌تر بوده و همچنین توسط نیروی وزن ساختمان تا حدودی خنثی می‌شود؛ قابل صرف نظر کردن است. اما لازم است نیروی افقى زلزله به دقت محاسبه گردد. مطابق استاندارد 2800، نیروی افقی زلزله در ساختمان‌های مختلف به صورت یکسان توزیع نمی‌شود و تابع پارامترهای گوناگونی است. آنچه در مورد تیپ خاک مورد بررسی قرار می‌گیرد، ضریب بازتاب است که در آن اثرات خاک ساختگاه تاثیرگذار است. ضریب بازتاب ساختمان بیانگر نحوه پاسخ ساختمان به حرکت زمین با توجه به نوع آن است. از این حیث خاک ساختگاه را به چهار دسته خاک نوع 1، 2، 3 و 4 تقسیم بندی می‌کنند. ضریب بازتاب با استفاده از طیف زیر به دست می‌آید.

نوع زمین تیپ خاک

با دقت در نمودار فوق مشاهده می‌شود که خاک تیپ 1 ضریب بازتاب کمتری دارد. یعنی هنگام زلزله نیروی کمتری به ساختمان منتقل می‌کند. لذا تیپ 1 بهترین نوع خاک و تیپ 4 ضعیف‌ترین نوع است. چراکه خاک تیپ 4 نیروی زلزله بیشتری را به ساختمان منتقل می‌کند. همچنین نوع دو از سه قوی‌تر و مستحکم‌تر است. تفاوت‌های خاک تیپ 2 و 3 موجب شده است که میزان مصالح مصرفی ساختمان در نوع سه افزایش بیشتری یابد. به عبارتی دیگری احداث ساختمان بر روی خاک نوع 2 هزینه کمتری را در پی خواهد داشت.

تاثیر تیپ بندی خاک بر روی هزینه ساخت سازه

همانطور که بیان گردید، تعیین نوع خاک محل پروژه، در محاسبه نیروی زلزله وارد بر ساختمان تاثیر بسزایی داشته به طوری که با تغییر آن از 1 به 2، از 2 به 3 و از 3 به 4، موجب افزایش نیروی زلزله وارد به ساختمان و در پی آن بالا رفتن مقاطع تیر و ستون، مقاطع فونداسیون‌ها، بادبندها و دیوارهای برشی و در نتیجه افزایش هزینه‌های ساختمان را در پی دارد.

برای مشاوره‌ی رایگان می‌توانید با شماره‌های ۰۹۱۲۲۴۶۰۰۸۹ | ۰۹۱۲۱۴۷۱۸۴۷ به طور مستقیم تماس بگیرید.

نظرات خود را در ارتباط با این نوشته ما بنویسید.

با آرزوی بهترین‌ها.