استرات چیست ؟ سازه نگهبان مهار متقابل + فیلم

در پروژه‌های عمرانی، گودبرداری به عنوان یکی از مراحل حساس و پرخطر شناخته شده و پایدارسازی دیواره‌های گود، نقشی اساسی در حفظ ایمنی و جلوگیری از خسارات مالی و جانی ایفا می‌کند. استرات یا مهار متقابل، یکی از این روش‌ها است که با ایجاد تکیه‌گاه‌های فشاری، از دیواره‌های گود در برابر نیروهای جانبی محافظت می‌کند. این روش به دلیل سهولت در اجرا و سرعت بالا، در گود‌هایی با عرض کم بسیار متداول است. ما در این مقاله به بررسی جامع، نحوه اجرا، مزایا و معایب سازه نگهبان مهار متقابل در گودبرداری پرداخته‌ایم، لذا تا انتها همراه آکادمی عمران باشید.

قبل از مطالعه ادامه مقاله، فیلم زیر را در خصوص پایدارسازی گود به روش مهار متقابل مشاهده کنید. این فیلم گام اول از پنج گام آموزش اجرای ساختمان است که در آن به جزئیات تخریب و گودبرداری پرداخته‌ایم.

استرات چیست؟

کلمه strut در زبان انگلیسی به معنای عضو فشاری یا پایه نگهدارنده است. در مهندسی عمران و ساختمان، استرات به عضوی گفته می‌شود که تحت فشار محوری قرار دارد و برای حفظ پایداری سازه به کار می‌رود.

در برخی موارد، استرات‌ها برای تقویت و پایدارسازی سازه‌های موجود که دچار ضعف یا آسیب شده‌اند، استفاده می‌شوند. اما از اصلی‌ترین کاربردهای این عضو فشاری می‌توان به پایدارسازی دیواره گود اشاره کرد که به عنوان یکی از انواع سازه نگهبان موسوم به مهار متقابل برای تحمل نیروهای جانبی و حفظ پایداری سازه به کار می‌روند. از این رو به روش مهار متقابل در گودبرداری (Braced Excavations) در اصلاح استرات نیز می‌گویند.

سازه نگهبان مهار متقابل

روش مهار متقابل در گودبرداری یا استرات سازه نگهبان به سیستمی گفته می‌شود که در آن، استرات‌ها (پایه‌های مهار) به صورت متقابل بین دو دیواره یا عضو سازه‌ای نصب می‌شوند. از آنجایی که حین انجام گودبرداری ساختمان ، خاک دیواره‌ها تمایل به حرکت به سمت داخل گود دارند، استرات‌ها با ایجاد نیروی مقاوم در برابر این حرکت، از تغییر شکل و ریزش دیواره‌ها جلوگیری می‌کنند.

بیش از ۳۰ ساعت آموزش حرفه‌ای ولی رایگان دفترفنی و ساختمان سازی

دریافت

تفاوت سازه نگهبان مهار متقابل با خرپایی

سازه نگهبان مهار متقابل (استرات) و سازه نگهبان خرپایی هر دو از روش‌های پایدارسازی گود هستند. از مزایای مشترک این دو روش می‌توان به مناسب بودن در مناطق شهری، سهولت روش اجرا، عدم نیاز به تخصص بالای نیروی انسانی، استفاده مجدد از مصالح و عدم نیاز به مصالح خاص و دستگاه‌های ویژه اشاره کرد.

با این حال، روش استرات و سازه نگهبان خرپایی تفاوت‌های کلیدی در فضای اشغال شده، سرعت اجرا و کاربرد در گودهای با عرض کم دارند. مهار متقابل به دلیل اشغال فضای کمتر و سرعت اجرای بالاتر، گزینه مناسب‌تری برای گودهای با عرض کم و متوسط است، در حالی که سازه نگهبان خرپایی بیشتر در گودهای با عرض زیاد کاربرد دارد.
در جدول زیر می‌توانید فرق سازه نگهبان خرپایی با روش مهار متقابل را مشاهده کنید.

اجرای پایدار سازی گود به روش مهار متقابل

اگر چه روش اجرای سازه نگهبان به روش مهار متقابل با توجه به ابعاد گود متفاوت است، اما به‌طور کلی، مراحل اجرای مهار متقابل (استرات) مطابق زیر انجام می‌شود:

1- حفر چاه ها

در این روش مشابه سازه نگهبان خرپایی ابتدا در دو طرف گود و در فواصل معین، چاه‌هایی روبروی هم حفر می‌شوند. عمق این چاه‌ها برابر با عمق گود به اضافه عمق شمع سولجرها (معمولا 1.25 تا 1.35 برابر عمق گود) است. به عنوان مثال، برای گودی به عمق 10 متر، عمق چاه‌ها حدود 12 تا 14 متر خواهد بود.

2- آماده‌سازی قفسه‌های آرماتور و نصب سولجرها

در این مرحله از سیستم مهار متقابل و پس از حفر چاه‌ها، قفسه‌های آرماتور شمع‌ها آماده می‌شوند. سپس، سولجرها بر اساس محاسبات و نقشه‌های اجرایی، به آرماتوربندی شمع‌ها متصل شده و انتهای تحتانی سولجرها به میزان مشخصی داخل شمع فرو می‌رود. در نهایت سولجر‌های متصل به آرماتور بندی، داخل چاه قرار می‌گیرند.

3- نصب نبشی و گذاشتن پروفیل ها

در این روش پروفیل‌های مناسب بسته به عمق گود و مشخصات در درون چاه‌ها قرر گرفته و جهت درگیری بیشتر با بتن چاه از شاخک‌هایی مانند ناودانی و نبشی به پروفیل‌ها متصل می‌شود.

4- بتن ریزی چاه ها

در این مرحله شمع انتهای چاه‌ها بتن‌ریزی می‌شود. توجه داشته باشید که طول سولجرها باید به گونه‌ای محاسبه شود که قسمت فوقانی آن‌ها بالاتر از تراز لبه گود قرار گیرد.

5- گودبرداری اولیه

گودبرداری تا عمقی که خاک پایدار است یا سولجرها بدون دستک فشاری می‌توانند رانش خاک را تحمل کنند، انجام می‌شود.

6- نصب دستک‌های فشاری

دستک‌های فشاری بین دو سولجر روبروی هم نصب می‌شوند. این دستک‌ها از خم شدن سولجرها به داخل گود جلوگیری می‌کنند و مقاومت خمشی آن‌ها را افزایش می‌دهند.

7- ادامه گودبرداری

در این مرحله از روش مهار متقابل، گودبرداری به تدریج تا رسیدن به کف گود ادامه می‌یابد.

روش اجرای مهار متقابل در گود عریض

اجرای استرات در گودهای عریض به سه روش زیر انجام می‌شود:

روش اول: استفاده از پروفیل‌های با شعاع ژیراسیون بالا

با افزایش عرض گود، نیروی فشاری وارد بر دستک‌های فشاری نیز افزایش پیدا می‌کند. در این شرایط، احتمال خیز برداشتن دستک‌ها وجود دارد، بنابراین باید از مقاطع با شعاع ژیراسیون بالا استفاده کنیم. پروفیل‌های لوله‌ای و یا پروفیل‌های با مقطع قوطی از شعاع ژیراسیون بالایی برخوردار هستند.

روش دوم: استفاده از خرپاها و تیرهای I شکل

چنانچه برای دستک‌های فشاری از خرپاها و تیرهایی با مقطع I شکل استفاده می‌کنید که دارای شعاع ژیراسیون کمی هستند، باید یکی از دو روش زیر را رعایت کنید:

• نصب دو سولجر نزدیک به هم در هر طرف گود
• اتصال دو خرپا با همان فاصله از هم به انتهای فوقانی سولجرها

در این مرحله، بال‌های فوقانی و تحتانی خرپاها را با المان‌های سازه‌ای افقی که در راستاهای عمود و مایل نسبت به یال‌های خرپا قرار دارند، به یکدیگر متصل می‌کنند. این کار باعث می‌شود که مجموعه دو خرپا و المان‌های متصل‌کننده آن‌ها به شکلی یکپارچه و به‌عنوان یک مقطع خرپایی سه‌بعدی با شعاع ژیراسیون زیاد عمل کنند. این مقاطع به ستون‌های جرثقیل‌های برجی، یعنی تاور کرین‌ شباهت دارند.

روش سوم: مقابله با کمانش دستک‌های فشاری

روش دیگر برای مقابله با کمانش در دستک‌های فشاری خرپایی یا تیرهای با مقطع I شکل، این است که مقاطع دیگری را به صورت عمود بر دستک‌ها و در وسط دهانه آن‌ها متصل کنیم. این اقدام باعث کاهش طول کمانش دستک‌ها و افزایش مقاومت خمشی آن‌ها می‌شود.

علاوه بر این، به جای استفاده از یک ردیف مقاطع عمود بر دستک‌های فشاری، می‌توان چند ردیف مقاطع موازی را در راستای عمود بر دستک‌ها به کار برده و آن‌ها را به دستک‌های فشاری متصل کنید.

روش اجرای مهار متقابل در گود عمیق

چنانچه عمق گود زیاد باشد، لنگر خمشی ایجاد شده در سولجرها به طور قابل توجهی افزایش می‌یابد. بنابراین لازم است از پروفیل‌های سنگین‌تری برای آن‌ها استفاده کنیم. برای رفع این مشکل، می‌توان پس از نصب سولجرها و دستک‌های فشاری به انتهای فوقانی سولجرها، عملیات گودبرداری را آغاز کرد.

سپس، زمانی که به عمق مشخصی رسیدید، یک دستک دیگر را در تراز پایین‌تر به سولجرها متصل می‌کنید. این کار باعث می‌شود سولجرها مانند یک تیر روی چند تکیه‌گاه عمل کرده و لنگر خمشی ایجاد شده در آن‌ها کاهش یابد. همچنین توجه داشته باشید که باید فضای کافی در زیر دستک فشاری وجود داشته باشد تا سازه نگهبان مزاحم کارگران و ماشین‌آلات حفاری نباشد و امکان عبور و مرور ماشین‌آلات خاکبرداری در فضایی زیر دستک فشاری فراهم شود.

نکات اجرایی روش مهار متقابل در گودبرداری

از مهمترین نکاتی که باید در حین اجرای استرات در گودبرداری رعایت شود، عبارت‌اند از:

• در صورت وجود خطر ریزش خاک در فاصله آزاد بین دو سازه نگهبان مجاور، استفاده از شاتکریت یا انواع پانل‌ها بین سولجرها الزامی است تا ایمنی بیشتری فراهم شود.
• سیستم مهار متقابل باید به‌صورت مناسب در جهتی عمود بر سیستم قابی، یعنی در طول گود، مهاربندی شود. این اقدام به تأمین صلبیت جانبی و پایداری سازه کمک می‌کند.
• طول دستک‌های فشاری زمانی که زیاد باشد، ممکن است از حالت فعال خارج شده و فشارهایی به دو طرف وارد کند. در حالی که اگر طول آن‌ها کم باشد، ممکن است موجب کشش سولجر شود. بنابراین، دقت در اندازه‌گیری طول دستک‌های فشاری بسیار مهم است. به‌طور کلی، دستک‌ها به‌عنوان المان‌های واسط عمل کرده و نیروی فشاری که از دو طرف خاک به آن‌ها وارد می‌شود را خنثی می‌کنند.

مزایا و معایب روش مهار متقابل

روش مهار متقابل با مزایای برجسته‌ای همراه است، اما چالش‌ها و معایبی نیز دارد که باید در هر پروژه به دقت مورد بررسی قرار گیرد.

مزایا روش مهار متقابل در گودبرداری

مهمترین مزایای سازه نگهبان استرات در گودبرداری عبارت‌اند از:

• مناسب بودن در مناطق شهری
• انعطاف بالا در شرایط مختلف
• استفاده مجدد از مصالح
• سهولت و سرعت بالای روش اجرا
• عدم نیاز به تخصص بالای نیروی انسانی
• عدم نیاز به مصالح و دستگاه‌های خاص
• افزایش ظرفیت باربری سولجر و کاهش تغییر شکل و نشست خاک پشت دیوار
• هزینه کمتر نسبت به روش‌های دیگر
• قابلیت ترکیب با دیگر روش‌های پایدارسازی گود
• مناسب بودن برای عملیات حفاری ترانشه‌ها و کانال‌ها

معایب روش مهار متقابل در گودبرداری

از معایب و چالش‌های روش استرات در گودبرداری می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• افزایش هزینه و زمان: در صورت عریض بودن گود (بیش از 10 متر) و عمق زیاد، هزینه و زمان اجرای کار ممکن است افزایش یابد.
• دست و پاگیر بودن مهاربندی‌ها: مهاربندی‌های ترازهای مختلف می‌توانند دست و پاگیر شده و مشکلات اجرایی ایجاد کنند.
• سرگیر بودن برای ماشین‌آلات: مهار متقابل ممکن است برای ماشین‌آلات سرگیرباشد که این امر می‌تواند موجب بروز مشکلات در عملیات ساختمانی شود.
• خطر فرو ریختن گود: در صورت ضربه به دستک‌ها، امکان فرو ریختن گود وجود دارد.

آموزش پایدار سازی گود به روش مهار متقابل

به منظور ارتقاء سطح دانش مهندسی و اجرای اصولی پروژه‌های ساختمانی، آموزش روش مهار متقابل (استرات) در پایدارسازی گود، امری ضروری تلقی می‌شود. گودبرداری‌های غیراصولی، متاسفانه، هر ساله منجر به خسارات جبران‌ناپذیر مالی و جانی می‌گردد. لذا، آشنایی مهندسین اجرایی عمران با ریزه‌کاری‌ها و اصول این روش، امری اجتناب‌ناپذیر است. روش مهار متقابل، با ایجاد یک سیستم پایدار و متقابل، نیروهای جانبی خاک را مهار نموده و از ریزش دیواره‌های گود جلوگیری می‌کند. این روش، به ویژه در گودهای با عرض محدود، از کارآمدی بالایی برخوردار است.

جهت توانمندسازی مهندسین عمران در اجرای پروژه‌های گودبرداری، دوره‌های آموزشی جامعی در این زمینه ارائه شده است. آموزش گودبرداری آکادمی عمران شامل آموزش‌های تئوری و عملی در کارگاه است که کلیه مراحل اجرای روش مهار متقابل، از طراحی تا اجرا، به صورت گام به گام و با جزئیات کامل، آموزش داده می‌شود. هدف از برگزاری این دوره‌ها، تربیت مهندسین متخصص و توانمند در زمینه گودبرداری و پایدارسازی گود، به منظور ارتقاء سطح ایمنی و کیفیت پروژه‌های ساختمانی است.

جمع بندی

استرات یا مهار متقابل یکی از پرکاربردترین روش‌های پایدارسازی گود است. این روش به دلیل سادگی در اجرا و هزینه کم بسیار مورد توجه مهندسان عمران قرار می‌گیرد. از این روش نه تنها در گودبرداری‌های ساختمانی استفاده می‌شود بلکه در پایدار سازی ترانشه‌ها و کانال‌ها نیز کاربرد دارد. آموزش و تخصص، دو عامل کلیدی در اجرای موفقیت‌آمیز روش مهار متقابل هستند. مهندسان عمران، با بهره‌گیری از آموزش‌های تخصصی و تجربه عملی، می‌توانند گودبرداری‌های ایمن و اصولی را به انجام برسانند. در مجموع توجه به جزئیات اجرایی و رعایت نکات ایمنی، از اهمیت بالایی برخوردار است.

در انتهای این مقاله امیدواریم اطلاعات خوبی درباره سازه نگهبان مهار متقابل یا استرات در گودبرداری کسب کرده باشید. در صورتی که در این مورد سوالی دارید می‌توانید آن را در بخش دیدگاه با ما به اشتراک بگذارید.

مسیر پیشنهادی مطالعه مقالات آکادمی عمران

مشاهده مسیر یادگیری