تیپ بندی خاک چیست و چگونه تعیین می شود؟
یکی از مهم‌ترین مفاهیم در طراحی سازه و ساختمان سازی، تیپ بندی خاک میباشد. نوع خاک، موجب مقاومت سازه در برابر زلزله می‌شود و پایه اصلی آئین نامه‌های طراحی شده برای ساختمان سازی ایده‌آل و مستحکم در شهرک سیمرغ اصفهان و سایر نقاط کشور است. در این مقاله همراه املاک الماس شهر باشید تا با این مفهوم، نحوه تعیین آن و انواع تیپ خاک با جزئیات بیشتر و دقیق‌تر آشنا شوید.
آشنایی با 4 نوع تیپ بندی خاک
نخستین گام ساختمان سازی، تیپ بندی خاک میباشد و به معنی طبقه‌بندی خاک براساس موارد ذکر شده در آیین نامه “طراحی ساختمان در برابر زلزله” است. چهار طبقه‌بندی برای خاک وجود دارد و هر نوع خاک در یکی از این چهار طبقه‌بندی جای می‌گیرد. مطابق پژوهش‌های انجام شده تیپ بندی خاک براساس سرعت عبور زلزله از خاک صورت می‌گیرد. از این‌رو از یک خاک نرم امواج زلزله با سرعت کند و آهسته‌تری عبور می‌کند و نوع دیگر خاک به دلیل استحکام بالا، با بیشترین سرعت عبور امواج زلزله روبرو است. در ادامه به معرفی 4 تیپ بندی خاک می‌پردازیم:
خاک تیپ 1: قوی و مستحکم
اولین تیپ بندی خاک به خاک‌های بسیار قوی و محکم شبیه به سنگ تعلق دارد. آمارها حاکی از آن است که سرعت عبوری امواج زلزله در خاک تیپ 1 از 750 متر بر ثانیه نیز بیشتر است. این سرعت پایین حرکت امواج نشان دهنده این است که خاک تیپ 1 بسیار متراکم و مستحم میباشد. خاک‌های تیپ یک اغلب متشکل از سنگ‌های آذرین، دگرگونی، خاک‌های سیمانته خیلی سخت و رسوبی هستند. این سنگ‌ها از نظر استحکام شهرت دارند و زبان زد هستند. در حضور این تیپ بندی خاک نوع 1، نهایتا 5 متر مصالح ضعیف‍‌ر تا سطح زمین قابل استفاده است. بهترین انتخاب برای ساختمان‌سازی این نوع خاک میباشد.
خاک تیپ 2: خاکی با تراکم کمتر، سنگ سست
خاک تیپ 2 نیز از تراکم بالایی برخوردار است و دارای سنگ میباشد با این تفاوت که سنگ‌های موجود در تیپ بندی خاک نوع 2 ضعیف‌تر از نمونه قبلی هستند، به عبارتی اغلب هوازده یا فرسوده‌تر هستند. سرعت حرکت امواج از این نوع خاک مابین 375 تا 750 متر بر ثانیه گزارش شده است. رس متراکم و شن و ماسه‌های محکم با ضخامت بالای 30 متر خاک تیپ 2 را تشکیل می‌دهند.
خاک تیپ 3: با درجه سختی متوسط
خاک تیپ 3 تراکم متوسط اعلام شده است. شن و ماسه‌هایی با پیوندهای متوسط و رس‌هایی که از نظر درجه سختی در گروه متوسط جای دارند در تیپ بندی خاک 3 جای می‌گیرند. از دیگر نمونه‌هایی که می‌توان در این طبقه‌بندی جای داد، سنگ‌های متلاشی شده هستند. بازه‌ای برای سرعت حرکت امواج زلزله از میان خاک تیپ 3 تعریف شده از 175 تا 375 متر بر ثانیه میباشد.
خاک تیپ 4: نرم با رطوبت بالا
ماسه‌های نرم رسوب شده با رطوبت زیاد، متعلق به تیپ 4 هستند. خاک‌های موجود در این تیپ بندی خاک اغلب به علت نزدیکی به آب‌های زیرزمینی دارای یک مشخصه بارز و مشترک هستند که آن هم نرم بودن است. میزان رطوبت خاک تیپ 4 بالای 40% گزارش شده است.
تیپ بندی خاک چگونه تعیین می‌شود؟
طبقه بندی خاک به عنوان یک مرحله روتین پیش از آغاز ساختمان‌سازی توسط متخصصان آزمایشگاه انجام می‌شود. تعیین نوع خاک توسط آزمایشگاه ژئوتکنیک و به وسیله نتایج آزمایش خاک صحرایی دانهول و یا نفوذ استاندارد انجام می پذیرد.
آزمایش دانهول
آزمایش درون چاهی دانهول دانهول، اصلی‌ترین آزمایش صحرایی است که که از نتایج آن می‌توان به طور غیر مستقیم تیپ بندی خاک را تشخیص داد. نتایج آزمایش دانهیل بطور مستقیم سرعت موج برشی در خاک را نشان می‌دهد. این آزمایش موفق به اندازه‌گیری سرعت عبور امواج الاستیک از خاک مورد نظر می‌شود، به عبارتی با داشتن سرعت موج برشی می‌توان نوع خاک را مشخص کرد. هرچه سرعت موج برشی در خاکی بیشتر باشد، آن خاک سفت‌تر و متراکم‌تر است. برای مثال اگر سرعت موج برشی در خاک، بیشتر از ۷۵۰ متر بر ثانیه باشد، تیپ بندی خاک نوع 1 و اگر سرعت موج برشی درخاک کمتر از ۱۷۵ متر بر ثانیه باشد، آن خاک ضعیف و سست بوده و در رده تیپ 4 جای می‌گیرد.
آزمایش نفوذ استاندارد SPT
در صورتی که امکان محاسبه مستقیم سرعت موج برشی در تست خاک امکان‌پذیر نباشد، از روابط تقریبی استفاده می‌شود. آزمایش نفوذ استاندارد یکی از آزمایشاتی است که با استفاده از آن می‌توان سرعت موج برشی را تخمین زد. آزمایش نفوذ استاندارد، به عنوان یک روش ارزان و البته ساده، با تخمین سرعت امواج، در تشخیص تیپ خاک کاربرد دارد و به طور مکمل همراه با دانهول به کار گرفته می‌شود تا اطمینان حاصل گردد که تیپ بندی خاک، درست و عاری از خطاست. در حالت کلی اگر عدد استاندارد SPT در خاکی بیشتر از 50 باشد آن خاک متراکم و تیپ 2 میباشد و عدد SPT کمتر از ۵۰ نشانگر تیپ بندی خاک نوع ۳ یا ۴ است.
در آزمایش نفوذ استاندارد دستی معیار تعیین تیپ خاک عدد 160 است. بطوریکه اگر عدد SPT بیش از ۱۶۰ شود خاک از نوع متراکم تیپ 1 یا 2 در نظر گرفته می‌شود. در ادامه در جدول 1 طبقه‌بندی خاک بر اساس استاندارد ۲۸۰۰ ارائه شده است که می‌تواند اهنمای مناسبی جهت تشخیص نوع خاک باشد:
جدول1: طبقه بندی خاک بر اساس استاندارد ۲۸۰۰
| نوع زمین | توصیف لایدبندی زمین | Vs (m/s) | N1(60) | Cu (kPa) |
| خاک تیپ 1 | سنگ و شبه سنگ، شامل سنگ‌های آذرین ، دگرگونی و رسوبی و خاک‌های سیمانته بسیار محکم با حداکثر ۵ متر مصالح ضعیف‌تر تا سطح زمین | ۷۵۰< | _ | _ |
| خاک تیپ 2 | خاک خیلی متراکم یا سنگ سست، شامل شن و ماسه خیلی متراکم، رس بسیار سخت با ضخامت بیشتر از ۳۰ متر که مشخصات مکانیکی آن با افزایش عمق به تدریج بهبود یابد. سنگ‌های آذرین و رسوبی سست، مانند توف ویا سنگ متورق و یا کاملا هوازده | ۷۵۰-۳۷۵ | ۵۰< | 250< |
| خاک تیپ 3 | خاک متراکم تا متوسط، شامل شن و ماسه متراکم تا متوسط یا رس‌های سخت با ضخامت بیشتر از ۳۰ متر | ۳۷۵-۱۷۵ | ۵۰-۱۵ | ۲۵۰-۷۰ |
| خاک تیپ 4 | خاک متوسط تا نرم، لایه‌های خاک غیر چسبنده یا با کمی خاک چسبنده با تراکم متوسط تا کم، لایه‌های خاک کاملا چسبنده نرم تا محکم | ۱۷۵> | 15> | 70> |
تیپ بندی خاک در صنعت ساختمان چه کاربردی دارد؟
کاربرد اصلی تیپ بندی خاک در فرآیند ساخت سازه و ساختمان است. از آنجایی که هیچ سازه‌ای از آسیب زلزله در امان نیست، استاندارد 2800 زلزله که به نحوه طراحی ساختمان‌ها در برابر زلزله می‌پردازد و اینگونه نتیجه‌گیری می‌کند که هر زلزله یک نیروی افقی به ساختمان وارد می‌کند که می‌تواند موجب تخریب آن گردد. در حقیقت این نوع خاک است که تعیین می‌کند نیروی افقی وارد شده تا چه اندازه قابلیت توزیع و تخریب دارد.
خاک تیپ 1 دارای کمترین ضریب بازتاب میباشد. این به این مناست که با وقوع زلزله و ورود نیروی افقی، کمترین بازتاب و انعکاس را به ساختمان دارد و در نهایت به کمترین میزان خرابی منجر می‌شود. تیپ بندی خاک نوع 4 نیز با دارا بودن بیشترین ضریب بازتاب، می‌تواند حجم خرابی بیشتری به بار بیاورد.
تیپ خاک در انتخاب مصالح ساختمانی چه نقشی دارد؟
خاک تیپ 4 به عنوان ضعیف‌ترین نوع خاک شناخته می‌شود. اگر قصد خرید ساخت و ساز بر روی خاک تیپ 3 و 4 دارید، باید از مصالح مستحکم‌تری استفاده کنید تا در صورت وقوع زلزله، شاهد کمترین تخریب ساختمانی باشید. برای نمونه در خاک تیپ 3، فونداسیون‌های بالاتر و تیر و ستون‌های بلندتری برای خنثی‌سازی نیروی زلزله بکار برده می‌شود. در نتیجه هرچه تیپ خاک اولیه قوی‌تر باشد، هزینه‌ای که برای ساخت ساختمان لازم است مصرف شود، کمتر خواهد بود.
تیپ بندی خاک بر روی هزینه ساخت سازه چه تاثیری دارد؟
همانطور که اشاره شد، تعیین نوع خاک محل پروژه، تاثیر بسزایی در در محاسبه نیروی زلزله وارد بر ساختمان دارد،. بطوریکه تغییر آن از یک به دو، از دو به سه و از سه به چهار، موجب افزایش نیروی زلزله وارد به ساختمان شده و در پی آن موجب بالا رفتن مقاطع تیر و ستون، مقاطع فونداسیون‌ها، بادبندها و دیوارهای برشی و در نتیجه افزایش هزینه‌های ساختمان می‌گردد.
جمع‌بندی
در این مقاله به بررسی انواع تیپ بندی خاک پرداختیم تا بتوانید با کسب اطلاعات دقیق در این زمینه ساختمان‌های ایمن‌تر و مقاوم‌تری در برابر زلزله بسازید. همچنین چنانچه قصد خرید و فروش ملک دارید لازم است به این موضوع توجه ویژه داشته باشید. برای کسب اطلاعات بیشتر و دریافت اطلاعات بیشتر می‌توانید با مشاورین ما در تماس باشید.
