ایمن سازی جداره های گود و ایجاد سازه نگهبان از اصلی ترین پیش نیازهای عملیات خاکی و گودبرداری (پی کنی) در مناطق شهری و بخصوص ساختمان های بلند مرتبه (برج ها) در مجاورت با منازل مسکونی آسیب پذیر می باشد. روش سازه نگهبان از نوع خرپایی یکی از متداول ترین روش های اجرای سازه نگهبان در محیط های شهری محسوب می شود که با توجه به عدم نیاز به تخصص ویژه جهت اجرا در میان سازندگان و مجریان متداول گردیده است. در این روش فشار جانبی خاک توسط المان های فولادی که به صورت یک خرپای قائم نقش کنترل تغییرشکل های جانبی خاک را ایفا می نمایند. عمق های معمول در این روش برای گودهای کم عمق (حدود ۷ متر) می باشد که برای عمق های بیشتر سیستم سازه نگهبان غیراقتصادی خواهد بود.

در این روش نخست یک حاشیه خاکی در مجاورت ساختمان همسایه باقی گذاشته شده و بقیه گود حفاری می گردد. سپس المان های قائم به دیوار یا ستون همسایه متصل می شود. المان های مایل که به المان های قائم تکیه کرده اند از سر دیگر به کف گود(با تعبیه پی مناسب) متصل می گردد. چنانچه عرض گود کم باشد، المان های افقی نیز نصب می شوند و ساختمان های دو طرف گود را بهم وصل می کنند. این روش که بیشتر در ایران بومی سازی گردیده است گاها تنها از یک المان مایل استفاده می شود که در ادامه به نحوه بررسی رفتار این نوع سازه نگهبان پرداخته می شود. با توجه به اینکه در این روش اتصال یکپارچه ای بین توده خاک مجاور گود و سازه نگهبان وجود ندارد لذا از این روش به عنوان یک روش کلاسیک در کتب مرجع یاد نشده است.

تیرک های مایل در واقع المان هایی هستند که عملکرد فشاری داشته و در داخل فضای گود قرار می گیرند. این المان ها غالبا فولادی بوده که در گودهای کم عمق گاها از المان های چوبی هم استفاده می شود. با توجه به ماهیت نیرویی تیرک های مایل و حاکم بودن کمانش این المان ها معمولا از مقاطع با شکل دایره یا مربع استفاده می شود. زاویه قرارگیری این المان ها نسبت به دیوار مجاور آن حدود ۴۵ درجه می باشد.

در واقع در این روش به نوعی بازتوزیع تنش ها در خاک مجاور گود اتفاق افتاده و باز ناشی از سربار و فشار جانبی خاک به خاک کف گود منتقل می شود و این تیرک ها نقش کمرنگ تری در کنترل پایداری دیواره گود خواهند داشت. البته این موضوع باید ذکر گردد که وجود تیرک مایل هم باعث کاهش نشست پی و دیوار ساختمان مجاور (کنترل اعوجاج زاویه ای) گردیده و هم تغییر شکل های افقی (کرنش نسبی افقی) پی مجاور را می کاهد که نهایتا منجر به کاهش سطح خطر برای ساختمان های مجاور می شود.

این در حالی است که استفاده از تیرک های افقی( نوعی سیستم مهارمتقابل که در بخش های بعد توضیح داده خواهد شد) که معمولا در زمین های با عرض کم استفاده می شوند تنها به کنترل تغییرشکل های افقی کمک کرده و تغییرشکل های قائم وجود خواهند داشت. لذا در صورت استفاده از تیرک های مایل توصیه می شود تا اتصال این تیرک حتما به بخش های تحتانی فونداسیون مجاور برقرار گردد.

در مجموع این روش با توجه به امکان اجرای گودبرداری در عرض های کم، عدم نیاز به نیرو و تجهیزات تخصصی با توجه به شرایط گودبرداری می تواند مورد استفاده واقع گردد. از سوی دیگر قیمت بالای آهن آلات در سال های اخیر و افزایش وزن خرپا در گودهای عمیق تر منجر به غیراقتصادی شدن این روش گردیده است. همچنین تداخل با موقعیت اجرای فونداسیون و نیز نیاز به خاکبرداری مرحله ای که شامل خاکبرداری دستی نیز می شود از جمله مشکلات دیگر استفاده از این روش می باشند.

وجود اصطکاک منفی بر شمعها یکی از پدیده هایی است که همیشه بر شمعها وجود دارد . این پدیده
خصوصا در ش معهای اتکایی قرار گرفته در یک توده خاک تحکیمی که بر آن سرباری اعمال شده، نمود بیشتری
پیدا می کند . وجود این پدیده در بسیاری موارد باعث اعمال نیرویی بسیار بزرگ بر شمع شده بطوری که ممکن
است بر بارهای طراحی اثر گذاشته و باعث گسیختگی سازه ای شمع و یا نشستهای بیش از حد آن شود، لذا باید
به دنبال راه حلی برای کاهش این نیرو باشیم . راههای متعددی تا کنون برای کاهش اثر این نیرو ارائه شده است
که یکی از رایجترین این روشها استفاده از پوشش های قیری می باشد . وجود پوشش قیری بر جدارۀ شمع باعث
می شود که عملا تماس مستقیم بین خاک و شمع از بین رفته و قیر بعنوان یک عامل کاهش دهندۀ اصطکاک
باشد . انتخاب نوع قیر با توجه به معیارهای گوناگونی صورت می گیرد تا قیر انتخابی، بیشترین کارآیی را داشته
باشد . در این مقاله رو ش طراحی و انتخاب قیر مناسب توصیف شده و دستورالعمل هایی نیز برای اجر ای آن بر
شمعهای پیش ساختۀ بتنی، فلزی ارائه شود . استفاده از پوشش قیری در برخی موارد توانسته است تا بیش از
90 درصد نیروی اصطکاک منفی را کاهش دهد و به تبع آن ظرفیت باربری شمع را بهبود دهد که می تواند
بعنوان یک روش کاملا اقتصادی و ارزان و با کارآیی بالا مورد استفاده قرار گیرد . این روش هم اکنون در بسیاری
از کشورها مورد استفاده قرار می گیرد ولی در کشور ما متاسفانه بعلت دانش کم در این باره کمتر مورد استفاده
قرار گرفته است.

رفتن به نوار ابزار