برای طراحی سازه نگهدارنده متقابل (Tieback Wall یا Anchored Wall) برای گودبرداری به عمق ۶ متر در خاک رسی و مارن، باید مراحل زیر را دنبال کنیم. این نوع سازه‌ها معمولاً شامل دیواره‌های نگهدارنده (مثل شیت‌پایل یا دیوار دیافراگمی) و مهارهای افقی (تای‌بک‌ها) هستند که به خاک پشت دیوار متصل می‌شوند. در اینجا مراحل کلی و محاسبات اولیه را ارائه می‌گردد:

راحل طراحی سازه نگهدارنده متقابل

۱. تحلیل خاک

• جنس خاک: رسی و مارن (خاک‌های چسبنده با مقاومت برشی کم تا متوسط).

• پارامترهای خاک:

  • چسبندگی (c): برای خاک رسی و مارن معمولاً بین ۲۰ تا ۵۰ کیلوپاسکال.

  • زاویه اصطکاک داخلی (φ): برای خاک رسی و مارن معمولاً بین ۱۰ تا ۲۰ درجه.

  • وزن مخصوص خاک (γ): معمولاً بین ۱۷ تا ۲۰ kN/m³.

۲. تحلیل پایداری گود

• فشار جانبی خاک: با استفاده از تئوری فشار خاک رانکین یا کولمب محاسبه می‌شود.

  • فشار فعال خاک (Pa):

    Pa=12γH2Ka−2cHKaPa​=21​γH2Ka​−2cHKa​​

    که در آن:

    • Ka=tan⁡2(45−ϕ2)Ka​=tan2(45−2ϕ​): ضریب فشار فعال.

    • H=6 mH=6m: عمق گود.

  • فشار مقاوم خاک (Pp):

    Pp=12γH2Kp+2cHKpPp​=21​γH2Kp​+2cHKp​​

    که در آن:

    • Kp=tan⁡2(45+ϕ2)Kp​=tan2(45+2ϕ​): ضریب فشار مقاوم.

۳. طراحی دیواره نگهدارنده

• شیت‌پایل یا دیوار دیافراگمی: انتخاب نوع دیواره بر اساس شرایط خاک و هزینه.

• طول دیوار: معمولاً ۱.۲ تا ۱.۵ برابر عمق گود (یعنی ۷.۲ تا ۹ متر).

• ضخامت دیوار: بر اساس لنگر خمشی و برش وارد بر دیوار محاسبه می‌شود.

۴. طراحی مهارهای افقی (تای‌بک‌ها)

• فاصله بین مهارها: معمولاً ۲ تا ۳ متر به صورت افقی و عمودی.

• زاویه مهارها: معمولاً بین ۱۵ تا ۳۰ درجه نسبت به افق.

• ظرفیت کششی مهارها: بر اساس فشار خاک و فاصله بین مهارها محاسبه می‌شود.

  T=Pa⋅sv⋅shcos⁡(θ)T=cos(θ)Pa​⋅sv​⋅sh​​

  که در آن:

  • svsv​: فاصله عمودی بین مهارها.

  • shsh​: فاصله افقی بین مهارها.

  • θθ: زاویه مهار نسبت به افق.

۵. تقویت گوشه‌های گود

• استفاده از مهارهای اضافی: در گوشه‌ها به دلیل تمرکز تنش، مهارهای بیشتری نصب می‌شود.

• تقویت دیواره‌ها: استفاده از شیت‌پایل‌های ضخیم‌تر یا دیوارهای بتنی در گوشه‌ها.

مدل‌سازی سازه

برای مدل‌سازی سازه می‌توانید از نرم‌افزارهای تخصصی مانند Plaxis، GeoStudio یا ETABS استفاده کنید. در اینجا مراحل کلی مدل‌سازی آورده شده است:

۱. تعیین پارامترهای خاک

• چسبندگی (c)، زاویه اصطکاک (φ) و وزن مخصوص (γ) را وارد کنید.

۲. تعریف هندسه گود

• عمق گود (۶ متر) و ابعاد گود را مشخص کنید.

۳. تعریف دیواره نگهدارنده

• نوع دیوار (شیت‌پایل یا دیوار دیافراگمی) و مشخصات مصالح را وارد کنید.

۴. تعریف مهارها

• فاصله، زاویه و ظرفیت کششی مهارها را مشخص کنید.

۵. تحلیل پایداری

• تحلیل فشار خاک، تغییر شکل‌ها و پایداری کلی سازه را انجام دهید.

۶. بررسی نتایج

• اطمینان حاصل کنید که تغییر شکل‌ها و تنش‌ها در حد مجاز هستند.

نتیجه‌گیری

برای گودبرداری به عمق ۶ متر در خاک رسی و مارن، استفاده از دیواره‌های نگهدارنده همراه با مهارهای افقی (تای‌بک‌ها) مناسب است. گوشه‌های گود باید با مهارهای اضافی و تقویت دیواره‌ها محافظت شوند. برای دقت بیشتر، مدل‌سازی با نرم‌افزارهای تخصصی توصیه می‌شود.