در شکل (۲-۸) نیروی کششی میخ با توجه به عمق هر میخ Z/H نشان داده‌شده است. در اینجا هم به‌وضوح مشخص است که در میخکوبی یک دیواره میخ‌های میانی از اهمیت بیشتری برخوردارند.
علاوه بر این جهت بررسی نتایج ارائه‌شده توسط برنامه رایانه‌ای نوشته‌شده این نتایج با نتایج روش‌های تجربی به‌دست‌آمده از مدل‌های حقیقی و آزمایشگاهی در شکل (۲-۸)مقایسه شده است.این بررسی نشان می‌دهد که نتایج برنامه تا حد قابل قبولی با نتایج به‌دست‌آمده از این روش‌ها همخوانی دارد.
روشی که در این بخش مورداستفاده قرارگرفته است می‌تواند به‌عنوان روش جدید طراحی سیستم‌های میخکوبی در نظر گرفته شود. این روش امکان بررسی پارامترهای مختلف نظیر زاویه و شیب شیروانی، اثر سطح ایستایی آب، اثر سربار، تغییرات پارامترهای مکانیکی خاک و اثر لایه‌بندی خاک را بر موقعیت و مقدار حداکثر نیروهای کششی وبرشی به وجود آمده در میخ‌ها و پایداری توده میخ‌کوبی شده فراهم می‌کند. تفاوت اساسی این روش و روش‌های معمول طراحی در بررسی پایداری موضعی میخ‌ها و تغییرشکل‌ها است. روش‌های معمول طراحی تقریباً همگی پایداری کلی توده میخ‌کوبی شده را در نظر می‌گیرند درحالی‌که در این روش ابتدا نیروهای به وجود آمده در میخ‌ها به‌دست‌آمده و سپس با توجه به این نیروها طول لازم جهت هر میخ در هر سطح به‌گونه‌ای به دست می‌آید تا پایداری موضعی میخ تأمین شود. محاسبات نشان می‌دهند که حتی با در نظر گرفتن ضریب اطمینان پایداری موضعی برابر یک، ضریب اطمینان کلی سازه بالاتر از ۲ خواهد بود و این مسئله اهمیت تأمین پایداری موضعی سازه میخ‌کوبی شده را نشان می‌دهد.
همان‌طور که ذکر شد این برنامه قادر به تعیین اثر پارامترهایی نظیر سربار و لایه‌بندی خاک بر روی نیروهای به وجود آمده در میخ‌ها است با مقایسه نتایج به‌دست‌آمده از تحلیل‌های عددی با نتایج مشاهده‌شده در مدل‌های حقیقی و آزمایشگاهی می‌توان نتایج زیر را استخراج نمود.
در طراحی سازه‌های خاکی میخکوبی شده بایستی همواره توجه به قسمت میانی دیواره منعطف گردد.
سازه خاکی را با زاویۀ منفی برای میخکوبی می‌توان طراحی نمود تا اولاً از تعدادی از میخ‌ها به‌عنوان زهکش استفاده کرد و سطح ایستایی آب را پایین برد و ثانیاً کارایی میخ را بالا برد. بنابراین زمینه برای استفاده از سیستم میخکوبی در خاک‌های ریزدانه اشباع بیشتر فراهم می‌گردد .

هرچند بکار بردن سیستم‌های میخ‌کوبی و مهاربندی خاک در خاک‌های ریزدانه چسبنده توصیه نشده است، اما انجام تحقیقات بعدی بر روی سیستم گسیختگی خاک و همچنین بررسی اندرکنش این‌گونه خاک‌ها با مصالح ضروری به نظر می‌رسد]۱۷[.
۲-۸ تحقیقات فان و لئو
عملکرد شیروانی‌های میخکوبی شده توسط پایداری و تغییرشکل آن‌ها بیان می‌شود. تغییرشکل‌های شیروانی‌های می‌تواند به سازه‌های مجاور، تأسیسات و خیابان‌های اطراف آسیب برساند. پایداری و تغییرشکل‌های شیروانی‌های به فاکتورهایی، وابسته می‌باشند. تجربه نشان داده است که پیش‌بینی میزان تغییرشکل‌ها بسیار پیچیده و فرایندی وقت‌گیر است. فان و لئو بر اساس مدل‌سازی‌های عددی که انجام دادند نشان دادند که با افزایش زاویه شیب شیروانی میخکوبی شده با ثابت بودن زاویه شیب خاک‌ریز بالای آن ، زاویه بهینه نیلینگ کاهش می‌یابد. حداکثر نیرو کششی در میخ‌خاک ها که در تراز پایین‌تر نسبت به تاج شیروانی اجراشده‌اند ، نسبت به میخ‌خاک های که در تراز بالاترند ، بیشتر است. حداکثر نیرو کششی در میخ‌خاک های که در تراز یک‌سوم از پنجه شیروانی اجراشده ، ایجاد می‌گردد .
جهت مدل‌سازی شیروانی میخکوبی شده در نرم‌افزار PLAXIS 2D از المان‌های مثلثی ۱۵ گره ای استفاده‌شده است. در ادامه پارامترهای مورداستفاده در مدل به تفکیک بحث می‌شود. خاک شیروانی دارای وزن مخصوص ۱۹ کیلو نیوتن بر مترمکعب ، مدول الاستیسیته ۳۰۰۰۰ کیلو نیوتن بر مترمربع، مقاومت چسبندگی ۵۰ کیلو نیوتن بر مترمربع و ضریب اصطکاک داخلی ۳۰ در جه است. هندسه مدل ساخته‌شده در شکل(۶)و مش بندی مدل در شکل( ۹) نشان داده‌شده است.
شکل ۲-۹: مدل‌سازی عددی شیروانی میخکوبی شده توسط نرم‌افزار اجزا محدود ]۱۸[.
پس از مش بندی وارد مرحله اعمال شرایط اولیه تنش می‌شویم. در این مرحله باید شرایط و سطح آب زیرزمینی و تنش برجای خاک اعمال گردد. فرض گردیده است که سطح آب زیرزمینی در تراز خیلی پایین‌تر از پنجه است. در مرحله محاسبات، در هر فاز ابتدا خاک‌برداری، سپس اجرای حفاری ) فعال کردن میخ‌خاک ها ( پس‌ازآن عملیات شاتکریت )فعال کردن پلیت نما در نرم‌افزار( و به‌این‌ترتیب آن فاز به اتمام می‌رسد و فازهای بعدی تا رسیدن به پنجه شیروانی انجام می‌شود. باری محاسبه ضریب اطمینان پایداری شروانی یک‌فاز محاسبه FS نیز در انتها تعریف می‌گردد.
به‌منظور بررسی اثر زاویه میخ‌خاک ها بر روی ضریب اطمینان پایداری شیروانی میخکوبی شده، مدل‌های اجزا محدود توسط نرم‌افزار PLAXIS ۲D ساخته شد. در این تحلیل شیروانی دارای شیب ۴۰،۵۰،۶۰،۷۰،۸۰،۹۰ درجه نسبت به افق ساخته و در هر حالت با تغییر زاویه میخ‌خاک های اجرای از۰،۱۰،۲۰،۳۰،۴۰،۵۰ درجه نسبت به افق ساخته شد و پس از تخصیص مصالح و مش بندی، شرایط تنش اولیه به آن اعمال کرد و مدل را تحلیل کرده و ضریب اطمینان پایداری شیروانی به دست می‌آید.
شکل ۲-۱۰: ضریب اطمینان پایداری شیروانی میخکوبی شده بر اساس زاویه شیب شیروانی و میخ‌خاک ها ]۱۸[.
همان‌طور که از شکل( ۲-۱۰) قابل‌مشاهده است ضریب اطمینان پایدار با تغییر زاویه میخ‌خاک‌ها متغیر است. برای شیروانی با شیب ۴۰ درجه، ضریب اطمینان پایداری در حالتی که میخ‌خاک‌ها زاویه ۴۰ درجه نسبت به افق دارند، حداکثر است. برای شیروانی با شیب ۷۵ تا ۹۰ درجه، هرچه زاویه میخ‌خاک‌ها با افق کمتر باشد، ضریب اطمینان پایداری آن بزرگ‌تر است و برای شیروانی با شیب ۴۰ تا ۷۰ درجه، هرچه زاویه شیب تندتر می‌شود، ضریب اطمینان پایداری شیروانی در حالتی که میخ‌خاک‌ها با افق زاویه۲۰-۴۰ درجه باشد، بزرگ‌تر است.
شکل ۲-۱۱:توزیع نیروی کششی در میخ‌خاک‌ها در حالت نسبت طول به ارتفاع متفاوت .a: طول متفاوت میخ‌خاک در ۳/۱ بالای شیب. b: طول متفاوت میخ‌خاک در ۳/۱ پایینی شیب.]۱۸[.
حداکثر نیروی کششی ایجادشده در میخ‌خاک‌ها در ترازهای مختلف شیروانی ارائه‌شده است. با توجه باآنکه هر چه به سمت پنجه شیب نزدیک‌تر می‌شویم مقدار تنش قائم و افقی افزایش می‌یابد. ازآنجای که توزیع تنش در عمق شیروانی به‌صورت تقریباً مثلثی شکل است، لذا در یک‌سوم انتهای دیواره شیب، تنش برآیند به آنجا وارد می‌شود. لذا حداکثر نیرو کششی در این عمق نسبت به میخ‌خاک‌ها در ترازهای بالاتر، بیشتر است.
فرایند مدل‌سازی اجزا محدود جهت پیش‌بینی تغییرشکل‌های شیروانی میخکوبی شده ابزاری مفید و مؤثر است. جهت رسیدن به رفتار واقعی سازه‌های نگهبان فهم دقیق از روش اجزا محدود و شرایط خاک، ازجمله مشخصات ژئوتکنیکی آن برای رسیدن به میزان واقعی تغییرشکل‌های خاک، ضروری است. ازاین‌رو لازم است اقدامات اولیه مناسب را در فرایند شناسایی خاک، مدل‌سازی هندسه طرح و آنالیز تغییرشکل خاک مدنظر قرارداد. به‌طورکلی موارد بحث شده در زیر را می‌توان به‌عنوان عوامل فهم دقیق رفتار تغییر شکلی سازه‌های نگهبان در نظر گرفت.
جهت مدل‌سازی و پیش‌بینی میزان تغییرشکل‌های شیروانی میخکوبی شده استفاده از نرم‌افزار اجزای محدود PLAXIS به‌عنوان ابزاری مفید توصیه می‌شود.
در شیروانی مسلح شده به روش میلگرد گذاری در خاک ،برای شیروانی با شیب ۷۵ تا ۹۰ درجه ، هرچه زاویه میخ‌خاک‌ها با افق کمتر باشد ، ضریب اطمینان پایداری آن بزرگ‌تر است و برای شیروانی با شیب ۴۰ تا ۷۰ درجه ، هرچه زاویه شیب تندتر می‌شود ، ضریب اطمینان پایداری شیروانی در حالتی که میخ‌خاک‌ها با افق زاویه۲۰-۴۰درجه باشد ، بزرگ‌تر است.
با افزایش زاویه شیب شیروانی میخکوبی شده با ثابت بودن زاویه شیب خاک‌ریز بالای آن ، زاویه بهینه نیلینگ کاهش می‌یابد.
حداکثر نیرو کششی در میخ‌خاک‌ها که در تراز پایین‌تر نسبت به تاج شیروانی اجراشده‌اند ، نسبت به میخ‌خاک های که در تراز بالاترند ، بیشتر است.
حداکثر نیرو کششی در میخ‌خاک های که در تراز یک‌سوم از پنجه شیروانی اجراشده ، ایجاد می‌گردد. بیشینه تغییرشکل افقی در تاج شیروانی به وقوع می‌پیوندد. با فرایند میلگرد گذاری متراکم‌تر می‌توان از میزان تغییرشکل‌های فزاینده گود در ارتفاع بالاتر جلوگیری نمود ]۱۸[.
۲-۹ مطالعات انجام‌شده درروش مهاری
یکی از روش‌های مناسب جهت نگهداری گودبرداری‌های عمیق، استفاده از سیستم شمع‌های نگهبان همراه با مهار)دیوار برلنی( است. دیوارهای برلنی متشکل از شمع‌های بتنی یا فولادی می‌باشند که در فواصل معین از هم قرار گرفته‌اند و بین آن‌ها از پوشش‌های باضخامت کم استفاده می‌شود. درنهایت، کل مجموعه به‌وسیله المان‌های افقی یا مایل و یا با بهره گرفتن از میخ‌کوبی یا میل مهار، مهار می‌شوند. مطالعات وسیعی روی سازه‌های نگهبان و پارامترهای طراحی آن صورت گرفته است.
ورمر و راس و پانلر^[۱۱] در سال ۲۰۰۱ در مقاله‌ای به بررسی اثر قوس زدگی پشت دیوار برلنی پرداختند. آن‌ها با مدل‌سازی دوبعدی و سه‌بعدی پروژه‌های اجراشده یافتند که پوش توزیع مثلثی فشار خاک پشت دیوار در نواحی نزدیک شمع‌ها بسیار کمتر از واقعیت و در مناطق میانی پوشش، کمی بیش از مقادیر اندازه‌گیری شده است. همچنین در مدل‌سازی سه‌بعدی به دلیل در نظر گرفتن اثر قوس زدگی، تغییرشکل‌های دیوار کاهش یافت و به مقادیر اندازه‌گیری شده بسیار نزدیک‌تر گردید. هانگ ولیب و یانگ^[۱۲] در سال ۲۰۰۲ با بررسی و مدل‌سازی دوبعدی و سه‌بعدی گودهای مهارشده با دیوار برلنی نشان دادند که آنالیز دوبعدی نمی‌تواند اثرات تورم و درنتیجه نرم شدن خاک را دقیقاً پشت پوشش چوبی مدل کند. آن‌ها همچنین دریافتند که با افزایش فاصله بین شمع‌ها ، تأثیر معایب مدل‌سازی دوبعدی افزایش می‌یابد. آن‌ها تفاوت در مدل‌سازی دوبعدی و سه‌بعدی را ناشی از عدم یکنواختی سختی دیوار و درواقع طبیعت گسسته دیوار بیان کردند. درحالی‌که نتایج تحلیل دوبعدی و سه‌بعدی با فرض سختی یکنواخت برای شمع و پوشش)کل دیوار( یکسان است.
جینگ و شن و ژو^[۱۳] در مقاله‌ای به بررسی اثر روش تحلیل در پیش‌بینی تغییرشکل‌های دیوار مهارشده به‌وسیله المان‌های افقی پرداختند . آن‌ها تحلیل المان‌های مجزا را با نتایج تحلیل اختلاف محدود مقایسه نمودند. در تحلیل اختلاف محدود از مدل‌های رفتاری مور کولمب و دراکر- پراگر استفاده گردید. آن‌ها دریافتند که تحلیل اختلاف محدود، تغییرشکل‌های زمین و نیروهای داخلی دیوار را کمتر از نتایج حاصل از پیش‌بینی می‌کند. این امر به دلیل عدم توانایی تحلیل اختلاف محدود و مدل‌های جهت مدل‌سازی رفتار مکانیکی خاک‌های دانه‌ای تحت شرایط پیچیده تنش در گودبرداری است]۱۹[.
شکل۲-۱۲ : سازه نگهبان مهارشده با انکر]۱۹[.
۲-۹-۱ انواع روش مهاری با انکر
سازه‌ای است که با ترکیب رشته‌ها یا میلگردهای فولادی و بتن ساخته می‌شود. میله‌های فولادی در پروسه ساخت یا پس از ساخت، تحت کشش (مثلاً با جک‌های هیدرولیک) قرار می‌گیرند. این تدبیر باعث می‌شود تا که بتن موجود در سازه تحت تنش فشاری قرار گیرد. ازآنجاکه مقاومت بتن در فشار بسیار بیشتر از مقاومت آن در کشش هست، اعمال بارهای خارجی به سازه به‌جای ایجاد تنش کششی در بتن، موجب کاهش تنش فشاری در بتن می‌شوند و بنابراین بتن موجود یا تحت تنش کششی قرار نمی‌گیرد یا مقدار بسیار کمی تنش کششی (کمتر از استحکام شکست بتن) تحمل می‌کند. این تدبیر باعث می‌شود که قابلیت تحمل بار سازه با بتن تحت‌فشار بسیار بیشتر از سازه مشابه بدون پیش تنیدگی باشد.
روش مهاری در انواع مختلف وجود دارد که شامل : مهار با بلوک بتنی،مهار با سپر و مهار به‌وسیله تیرهای قائم . روش مهاری با بلوک بتنی مشابه روش میخ­کوبی اجرا می‌شود با این تفاوت که در محل نصب انکر باید ضخامت بیشتری به شاتکریت اختصاص داد تا بتواند به‌عنوان تکیه‌گاه انکر مقادیر نیروی پیش تنیدگی را تحمل کند.
درروش مهاری با سپر ابتدا در محل گود سپرکوبی انجام می‌شود سپس خاک‌برداری به‌صورت مرحله‌به‌مرحله انجام‌شده و انکرها را نصب‌کرده و از سپر به‌عنوان تکیه‌گاه انکر و نیز شاتکریت استفاده می‌شود.
درروش مهاری با تیرهای قائم در محل گود اقدام به حفاری کرده و سپس از تیرآهن و یا از شمع بتنی به‌عنوان تیر قائم^[۱۴] استفاده کرده سپس اقدام به خاکبرداری به‌صورت مرحله‌به‌مرحله کرده و انکرها را نصب‌کرده و از تیر قائم به‌عنوان تکیه‌گاه انکر استفاده کرده و بین تیرها شاتکریت اجرا می‌شود. ]۲۰[
۲-۹-۲ مزایای پیش تنیدگی
برای درک بهتر مزایای پیش تنیدگی دانستن اطلاعاتی از خواص بتن مفید است. بتن در برابر فشار بسیار مقاوم است اما در برابر کشش ضعیف است. به‌عنوان‌مثال وقتی نیرویی کششی در مقطع آن عمل کند، ترک می‌خورد. به‌طور متداول در سازه‌های بتنی وقتی باری شبیه به خودرو در یک پارکینگ بر روی دال بتنی و یا تیرها قرار گیرد، تیر تمایل به انحنا و خم شدن دارد. این تغییر شکل خمیدگی باعث می‌شود پایین تیر اندکی دچار کشیدگی و ازدیاد طول کرنش شود. معمولاً همین مقدار اندک کشیدگی برای ایجاد ترک در بتن کافی است. میلگردهای تقویتی فولادی به‌صورت مدفون در بتن به‌عنوان تقویت کشش برای محدود کردن عرض ترک قرار داده می‌شود. میلگردها در این حالت وقتی فقط به‌صورت مدفون در بتن قرار داده می‌شود به‌صورت نیروهای مقاوم عمل می‌کند و تا زمانی که خیز در بتن به مرحله قبل از ایجاد ترک نرسیده است نیرویی را تحمل نمی‌کند اما تاندون یا همان فولادهای پیش تنیدگی به‌صورت نیروهای محرک در سیستم عمل می‌کنند. در سیستم پیش تنیدگی فولاد به‌عنوان عامل مقاوم و مؤثر عمل می‌کند. به‌طوری‌که امکان به وجود آمدن ترک در بتن وجود نخواهد داشت. سازه‌های پیش‌تنیده حتی اگر تحت بارگذاری کامل قرار گیرند، می‌توانند طوری طراحی شوند که کمترین خیز و ترک در سازه ایجاد شود.
اجرای سیستم پیش تنیدگی در مراحل ساخت، سرهم کردن قطعات(مونتاژ)، برپا سازی و نصب در موقعیت به معلومات و دانش تخصصی و فنی نیاز دارد ولی می‌توان مفهوم کلی کار را با مثال زیر توضیح داد: اگر تعدادی بلوک چوبی که درون آن‌ها سوراخی اجراشده است و از میان سوراخ نوار لاستیکی عبور داده شود و دو طرف انتهای نوار لاستیکی را نگه‌داریم، بلوک‌ها از قسمت پایین از هم جدا می‌شوند.در این شرایط پیش تنیدگی توسط قرار دادن یک جفت مهره در دو انتهای نوار لاستیکی قابل‌شرح است به‌طوری‌که با پیچاندن مهره‌ها کم‌کم بلوک‌ها در قسمت پایین به هم نزدیک شده و نهایتاً به‌طور محکم به هم‌فشار خواهند آورد. در این حالت اگر از دو قسمت انتهایی مجموعه را بلند کنیم این بار مجموعه بلوک‌ها از هم جدا نمی‌شود و به‌طور مستقیم و در کنار هم موقعیت خود را حفظ می‌کنند. این نوار لاستیکی محکم شده درواقع همان فولادهای پیش تنیدگی^[۱۵] در مقیاس واقعی می‌باشند که توسط وسایل مهاری گوه‌ای شکل در محل انتهایی بسته می‌شوند.
در حالت کلی دو نوع اصلی پیش تنیدگی وجود دارد:
آزاد^[۱۶]
چسبیده^[۱۷]
در حالت آزاد کابل یا میلگرد فولادی با بتن اطراف چسبندگی ندارد. بیشتر سیستم‌های آزاد به‌صورت تک‌رشته‌ای می‌باشند که در دال و تیرهای ساختمان‌ها، سازنده پارکینگ‌ها و دال‌های روی سطح زمین از این سیستم استفاده می‌شود. یک‌رشته کابل ^[۱۸]از هفت رشته سیم مفتول تشکیل می‌شود. که با نوعی گریس جهت حفاظت خوردگی پوشیده می‌شود و کل مجموعه درون یک روکش پلی‌اتیلن قرارگرفته است. در ابتدا وانت‌های کابل‌ها نیز از یک صفحه فولادی سوراخ‌دار به همراه گوه‌هایی فولادی دوتکه استفاده می‌شود و این گوه‌ها طوری طراحی می‌شوند که کابل را درون خود محکم نگاه می‌دارند. در سیستم‌های چسبیده دو یا چند رشته از درون یک مجرای محافظ فلزی یا پلاستیکی عبور داده می‌شود درحالی‌که این مجرا از قبل به‌صورت مدفون در بتن کار گذاشته می‌شود. رشته‌ها توسط یک جک کششی بزرگ مهارشده و کشیده می‌شوند. سپس مجرای لوله‌ای توسط گروت که ماده‌ای بر پایه سیمان است پر می‌شود. استفاده از این گروت هم باعث محافظت از خوردگی کابل‌های فولادی می‌شود هم این‌که باعث انتقال نیروی کششی بین فولاد پیش­تنیده و مجرای لوله‌ای شده و گیرداری طول مشخصی از فولاد را در محیط اطراف موجب می‌شود. دیواره‌های حائل خاک و سنگ (مثلاً انواعی که در کنار جاده‌ها جهت جلوگیری از ریزش کوه احداث می‌شوند) نیز از نوع سیستم گیرداری هستند اما با قدری تفاوت در مراحل اجرای لنگر گذاری، به‌طوری‌که به‌وسیله دستگاه حفاری سوراخ مدنظر به همراه یک غلاف لوله‌ای ^[۱۹]جهت جلوگیری از ریزش خاک و سنگ در محل ایجاد می‌شود. این کار ممکن است در دیواره یک تونل و یا دیواره حائل شیت پایلی و توده خاک پشت آن انجام می‌گیرد. در درون غلاف عبور داده‌شده و سپس عملیات تزریق گروت آغاز می‌شود. بعدازاین که گروت به مقاومت مدنظر رسید عملیات کشش تاندون آغاز می‌شود. در حالت پایدارسازی زمینه‌ای شیب‌دار (ترانشه‌ها) و یا دیواره تونل‌ها استفاده از انکر گذاری باعث نگهداری خاک سست و سنگ و پیوستگی آن دو باهم می‌شود، به‌طوری‌که وقتی عملیات خاک‌برداری داخل آغاز می‌شود، فشار پشت توسط نیروی پیش تنیدگی انکر خنثی می‌شود و دیواره شیت پایل در محل خود استوار می‌ماند]۲۰[.
۲-۹-۳ اعضا ضروری در پیش تنیدگی
در سیستم پیش تنیدگی اعضا ضروری متعددی وجود دارد. در ساختار آزاد پوشش پلاستیکی به‌عنوان منفصل و جداکننده نیروی مهاری بین رشته های پیش تنیدگی و بتن اطراف عمل می‌کند. چیزی که به‌عنوان ناحیه آزاد مطرح می‌شود. این پوشش همچنین باعث محافظت از رشته‌ها در برابر صدمات مکانیکی می‌شود، به‌عنوان یک مانع عمل می‌کند که از نفوذ رطوبت ومواد شیمیایی به رشته جلوگیری می‌کند. علاوه بر این پوشش، گریس مخصوص محافظ رشته فولادی، باعث کاهش اصطکاک بین رشته فولادی و پوشش پلاستیکی آن شده و محافظت مضاعفی در برابر خوردگی ایجاد می‌کند]۲۰[.
۲-۹-۴ قسمت­ های مربوط به مهار کردن و بستن سر انکر
لنگرگاه و مهار کردن از بخش­های مهم خصوصاً در سیستم‌های آزاد است. بعدازاین که بتن عمل‌آوری شد و به مقاومت لازم رسید گوه‌ها داخل صفحه مخصوص قرار داده می‌شود و رشته‌ها کشیده می‌شوند. پس از برداشتن جک، رشته فولادی به‌آرامی جمع می‌شود و گوه‌ها را به درون لنگرگاه می‌کشد و این عمل باعث ایجاد قفل‌شدگی محکم در رشته فولادی می‌شود. بنابراین گوه‌ها نیروی موجود در تاندون را حفظ می‌کنند و آن را بتن محیط اطراف منتقل می‌کنند. در محیط‌های خورنده قسمت مهارکننده ^[۲۰]و دم‌های رشته‌های فولادی بیرون زده معمولاً با یک پوشش کلاهک برای حفاظت بیشتر پوشانده می‌شوند.
سازه‌های بتنی پیش‌تنیده آزاد عموماً در کارخانه به‌صورت پیش‌ساخته تولید می‌شوند و به محل استفاده (به‌صورت آماده جهت نصب) منتقل می‌شوند. سپس رشته‌های پیش تنیدگی به شکلی که در نقشه‌های نصب مشخص‌شده‌اند در محل قرار داده می‌شوند. در نقشه‌های نصب فاصله آن‌ها از هم، شکل حرکتی آن در طول(ارتفاع هر قسمت آن از سطح قالب) و محل‌هایی که باید کشیده شوند، نشان داده می‌شود. سپس بتن‌ریزی انجام می‌شود و وقتی به مقاومت لازم بین ۶۸۴/۲۰-۱۳۱/۲۴ mpa رسید، رشته‌ها کشیده شده و قفل می‌شود. اصولاً تاندون شبیه یک نوار لاستیکی تمایل به برگشت به حالت طول اولیه دارد درحالی‌که قسمت مهارکننده از حرکت آن جلوگیری می‌کند. درواقع رشته‌ها به‌طور دائمی تحت تنش قرار دارند که باعث می‌شود نیروی فشاری در بتن ایجاد شود. این نیروی فشاری که از سیستم پیش تنیدگی حاصل می‌شود نیروهای کششی ناشی از بارگذاری را خنثی می‌کند. بنابراین ظرفیت باربری بتن و یا دیواره شیت پایل در سازه‌های دریایی (اسکله‌ها، حوضچه‌های خشک تعمیر کشتی) به‌طور قابل‌توجهی افزایش می‌یابد. ازآنجایی‌که بتن پیش تنیده در محل پروژه به‌صورت درجا ریخته می‌شود تقریباً هیچ محدودیتی برای شکل دادن وجود ندارد. سازه‌های قوسی شکل، طرح‌های دال‌های پیچیده مثال‌هایی از سازه‌های بتنی پیش تنیدگی هستند. پیش تنیدگی تاکنون برای استفاده در تعداد زیادی از پل‌هایی که به زیبایی طراحی ‌شده، جهت استفاده قرارگرفته است. استحکام کششی کابل‌های فولادی پیش تنیدگی تقریباً در ده سال گذشته دو برابر شده ازاین‌رو صنعت پیش تنیدگی به‌سرعت در حال رشد است]۲۰[.
۲-۹-۵ کاربرد پیش تنیدگی
در سازه‌های پارکینگ، ساختمان و در دفاتر کار، دال‌های بتنی روی زمین، پل‌ها و ورزشگاه‌ها، حفاری‌های سنگ و خاک، تانک‌های ذخیره آب و مواد شیمیایی و …پیش تنیدگی می‌تواند باعث مزایای فراوانی گردد. در بیشتر حالت‌ها اجرای سیستم پیش تنیدگی باعث می‌شود بسیاری از ملزومات دشوار معماری طرح رعایت و محدودیت‌های موجود برطرف گردد. پیش تنیدگی تقریباً در تمام انواع سازه‌ها کاربرد دارد. در سازه ساختمان‌ها، پیش تنیدگی اجازه ایجاد دهانه آزاد بیشتری بین تکیه‌گاه‌ها می‌دهد.
این روش برای ساخت پل‌ها با شرایط مختلف هندسی نظیر انحناهای پل‌ها و پل‌هایی با ارتفاع اهمیت زیادی دارد. ضمناً روش پیش تنیدگی امکان ساخت پل‌ها با دهانه خیلی زیاد را بدون استفاده از تکیه‌گاه‌های میانی پل به وجود می‌آورد. در ورزشگاه‌ها نیز این سیستم باعث می‌شود دهانه‌های آزاد بزرگ‌تری اجرا شود و درنتیجه امکان اجرای طرح‌های معماری زیبایی به وجود می‌آید. این سیستم به‌عنوان مهاری نفوذکننده در عمق خاک و سنگ نیز استفاده می‌شود و به‌عنوان اعضا کششی برای نگاه‌داری دیواره‌های جانبی در سازه‌ها مانند دیواره راه‌ها، تونل‌ها استفاده فراوان دارد. ضمن اینکه برای پایدارسازی شیب زمین‌ها و ترانشه‌ها نیز قابل‌استفاده هستند.]۲۰[.
۲-۱۰ دیوار برلنی
یو و لی^[۲۱] در سال ۲۰۰۸ تغییرشکل‌های دیوار برلنی و نشست سطح زمین را در اثر گودبرداری بررسی کردند. آن‌ها بابیان ضریبی به نام ضریب انعطاف‌پذیری که درواقع بیان‌کننده نسبت سختی خاک به سازه نگهبان است، تغییرشکل‌های دیوار و نشست سطح زمین را در هر یک از مقادیر ضریب انعطاف‌پذیری بررسی نمودند.
در بررسی آن­ها عمق گودبرداری ۲۲ متر است که به‌وسیله دیوار برلنی میل مهارشده نگهداری شده است. با توجه به عمق زیاد گود، خاک‌برداری و مهاربندی در هفت مرحله با اعماق متفاوت صورت گرفته است. دیوار برلنی متشکل از شمع‌های فولادی مهارشده به‌وسیله میل مهار و صفحه شاتکریت در فاصله بین شمع‌ها است. شمع‌ها به‌صورت ۲IPE33 بافاصله ۶/۴ متر از هم قرار دارند و بین آن‌ها از پوشش شاتکریت به ضخامت ۱۰ سانتی‌متر استفاده‌شده است. مجموعه دیوار برلنی با بهره گرفتن از میل مهار که با نیروی پیش تنیدگی ۲۵ تن کشیده شده و در فواصل۶/۴متری از هم قرار دارند، نگهداری شده است.
یانگ لی و همکارانش^[۲۲] درسال ۱۹۹۸ یک تحقیق نشان دادند که در گودبرداری‌هایی که محل پایش گود بافاصله‌ای برابر با عمق گودبرداری از گوشه قرار دارد، برای سادگی می‌توان از اثر گوشه صرف‌نظر کرد. به‌عبارت‌دیگر، می‌توان مدل‌سازی را تنها با یک وجه از گود انجام داد.
تحقیق حاضر بر اساس مطالعه موردی گودبرداری عمیق و با پهنای زیاد صورت گرفته است. ازآنجایی‌که محل پایش تغییر مکان‌ها بافاصله‌ای بیش از عمق گودبرداری از گوشه قرار دارند، با تقریب خوبی می‌توان از اثر گوشه صرف‌نظر کرد و در مقابل صرفه‌جویی زیادی در زمان اجرای نرم‌افزار ایجاد کرد درروند تحقیق، جهت بررسی مدل رفتاری مناسب از دو مدل استفاده گردید. ازآنجایی‌که در گودبرداری‌ها، خاک مرتباً تحت باربرداری ناشی از خاک‌برداری و بارگذاری مجدد ناشی از نصب دیوار نگهبان است، لذا لزوم استفاده از مدل رفتاری وابسته به سطح تنش در مدل‌سازی آشکار است. در حالت نخست مدل رفتاری ساده مور کولمب به کار گرفته شد. در این مدل رفتاری، تنش تسلیم وابسته به سطح تنش است ولی اثرات سخت‌شوندگی خاک در تنش‌های گوناگون در نظر گرفته نشده است درنتیجه در مرحله بعد از مدل دراکر- پراگر توسعه‌یافته استفاده گردید. اثرات سخت‌شوندگی به‌صورت واردکردن داده‌های حاصل از آزمایش برش مستقیم در این مدل اعمال‌شده است