تأمین کننده کلیه مقاطع فولادی

خط ویژه 56-03135155

دیوار حائل چیست ؟

دیوار حائل چیست

مفهوم خاک مسلح و کاربردهای آن

خاک به عنوان یک محیط دانه ای طبیعی حاصل از فرسایش و دگرگونی سنگ ها قابلیت تحمل و انتقال نیروی کششی را نداشته و نیروی برشی بیشتر از تاب نهایی برشی خود را تحمل نمی کند و در مقابل بار تغییر شکل می دهد. لذا در بسیاری از شرایط در اثر اعمال نیروهای مختلف و یا بار ناشی از سازه ها دچار گسیختگی شده و یا نشست می کند. برای مثال پی های سطحی در برخی مواقع بر روی خاک هایی بنا می شوند که ظرفیت باربری آن ها کافی نیست و یا در اثر بارهای وارده نشست های بیش از حد مجاز از خود نشان می دهند. همچنین به دلیل ماهیت نفوذپذیر خاک و وجود آب در طبیعت، خاک نسبت به تغییرات شرایط اقلیمی حساس می باشد. لذا تاسیسات بنا شده بر روی آن با تغییر شرایط رطوبت دچار مشکلات عدیده ای می گردد. روش های مختلف بهبود ساختار و خواص مکانیکی و نیز افزایش مقاومت خاک را می توان در پنج دسته نامگذاری نمود که عبارتند از: فرآیندهای فیزیکی، شیمیایی، مکانیکی، بیولوژیک و الکتریکی. برای مثال فرآیندهای فیزیکی شامل قرار دادن ژئوسنتیک ها، تسمه های فلزی و پلیمری. در فرآیند شیمیایی از تثبیت خاک با موادی چون آهک، سیمان، خاکستر، ذغال سنگ، آنزیم ها و پلیمرها، در فرآیند مکانیکی از تراکم، تحکیم و زهکشی، در فرآیند بیولوژیکی از رویاندن گیاهان و در فرآیند الکتریکی می توان عبور جریان الکتریسیته را نام برد.

خاک مسلح را می توان نتیجه مشارکت دو ماده با مدول های الاستیسیته متفاوت دانست که اساس کار آن اصطکاک و اندرکنش خاک با المان های مسلح کننده می باشد. ایجاد و توسعه مفهوم خاک مسلح به شیوه امروزی در ابتدا در دهه ۶۰ میلادی مطرح شد و از سال ۱۹۶۸ که اولین پروژه مهم خاک مسلح ساخته شد، این روش کاربردهای فراوانی پیدا کرد. موارد زیر دامنه کاربرد خاک مسلح را نشان می دهد.

  • دیوارهای حائل برای راه های مخصوص که نیاز به ساخت سریع و ارزان دارند.
  • انواع دیوارها شامل دیوارهای پلکانی برای پروژه بزرگراه ها
  • دیوارهای نگهبان برای جاده های کوهستانی که دارای پی ضعیف یا شیب ناپایدار هستند.
  • دیوارهای طرفین پل ها
  • استفاده از خاک مسلح در ریل های راه آهن که مقاومت خوبی در برابر حرکت دینامیکی دارد.
  • استفاده از خاک مسلح در زیر دال پی ها برای محافظت پی در برابر نشست

دیوار حائل چیست

مزایای استفاده از خاک مسلح

به دلایل زیر استفاده از خاک مسلح به طور روزافزون افزایش یافته است:

  • سرعت انجام کار و راحتی حمل و نقل مصالح مورد استفاده در نما و تسلیح
  • انعطاف پذیر بودن سازه های خاک مسلح
  • شکل پذیر بودن مصالح مورد استفاده
  • قابلیت کاربرد تسلیح کننده ها در شیب های مختلف و شرایط خاک متغیر
  • صرفه اقتصادی و هزینه کمتر در مقایسه با روش های مشابه و سنتی

معرفی دیوار حائل

دیوار حائل دیواری است که فشار ناشی از اختلاف تراز به وجود آمده به واسطه خاکریزی، خاکبرداری یا سایر عوامل طبیعی را تحمل کرده و به صورت پایدار حفظ نماید. دیوارهای حائل از جمله ابنیه های فنی هستند که به وفور در شبکه های حمل و نقل جاده ای و ریلی کاربرد دارند.

دیوارهای حائل براساس عملکرد سازه ای به دو دسته زیر تقسیم می شوند:

الف) دیوارهای حائل صلب: دیوارهایی که از نظر نشست با محیط هماهنگ نیستند که شامل دیوارهای زیر می شوند:

دیوارهای حائل وزنی (بنایی و بتنی)

دیوارهای حائل غیر وزنی (طره ای و پشت بند دار)

دیوارهای حائل عمیق (سپرهای بتنی)

ب) دیوارهای حائل انعطاف پذیر: این دیوارها از نظر نشست با محیط هماهنگ هستند و شامل دیوارهای زیر می باشند:

دیوارهای خاک مسلح با شبکه های پلیمری (ژئوتکستایل و ژئوگرید)

دیوارهای خاک مسلح با تسمه های فولادی

دیوارهای قفسه ای

سپرهای فولادی

دیوارهای حائل توری سنگی

تسلیح خاک

خاک مسلح یک روش ساختمانی در مهندسی مکانیک خاک است که شامل یک توده خاک اصطکاکی است که به صورت حجمی پایدار و با شکلی از پیش تعیین شده ساخته می شود. چسبندگی ایجاد شده در توده خاک مسلح ناشی از اثرات اصطکاک بین ذرات خاک و همچنین مابین ذرات خاک و سطح مسلح کننده ها می باشد.

حتما بخوانید :  عمر مفید سوله و عوامل موثر بر آن

انواع دیوار حائل

تثبیت شیمیایی خاک

منظور از تثبیت شیمیایی، افزودن موادی به خاک برای اصلاح ویژگی های مورد نظر است. در اثر فعل و انفعالات شیمیایی مواد افزودنی با خاک، خواص خاک از جمله چسبندگی، جذب آب، تورم و … تحت تاثیر قرار می گیرد. از موادی که برای تثبیت خاک استفاده شدند می توان به آهک، سیمان و قیر اشاره کرد. در روش های نوین استفاده از مواد پلیمری رواج پیدا کرد. بعضی از مواد پلیمری به علت اینکه چسبناکی قابل توجهی داشتند، مورد استفاده قرار گرفتند. این مواد با چسبندگی زیاد باعث چسبیده شدن ذرات خاک به یکدیگر شده و به این ترتیب مقاومت خاک در برابر نیروهای فرسایشی و گسیختگی افزایش می یابد. در ادامه به معرفی روش های سنتی تثبیت با استفاده از قیر، آهک و سیمان پرداخته می شود.

تثبیت سنتی خاک با قیر

قیر در موارد مختلفی از پروژه های عمرانی به کار می رود که می توان به اندود نمودن و غیر قابل نفوذ کردن کانال های آبرو، اندود کردن مصالح سنگی و چسباندن آن ها به یکدیگر، پوشش بام ها و تثبیت شن های روان اشاره کرد. قیر یکی از پرکاربردترین مصالح ساختمانی و راهسازی است زیرا هم در برابر آب غیر قابل نفوذ است و هم چسبنده می باشد.

قیر در مقایسه با آهک و سیمان در تثبیت خاک عملکرد متفاوتی دارد زیرا در فرآیند تثبیت خاک با سیمان و آهک، افزایش مقاومت خاک نتیجه واکنش شیمیایی و پوزولانی است. در صورتی که در فرآیند تثبیت با قیر تغییری در خواص خمیری خاک انجام نمی شود بلکه به علت داشتن خواص چسبندگی فقط باعث اتصال دانه ها و ذرات خاک قیر اندود شده با یکدیگر می شود. به همین علت هرچه تراکم مخلوط خاک و قیر بیشتر باشد مقاومت و پایداری آن نیز بیشتر خواهد شد. در مناطقی که در معرض وجود فرآورده های نفتی مانند بنزین، نفت، گازوئیل و روغن قرار دارند، استفاده از قیر برای تثبیت خاک توصیه نمی شود. در صورتی که در این مناطق تثبیت با قیر همچنان مورد نظر باشد، باید با اجرای یک لایه غیر حساس در برابر فرآورده های نفتی از سطح خاک تثبیت شده با قیر محافظت شود.

تثبیت خاک با آهک

آهک با درجات خلوص متفاوت به عنوان تثبیت کننده ای برای خاک سابقه طولانی دارد، اضافه کردن این ماده باعث کاهش خواص خمیری می شود. بنابراین وقتی مصالح شنی از نظر دانه بندی برای لایه های اساس و زیر اساس مناسب باشند، ولی به علت حد روانی و دامنه خمیری زیاد نتوان از آن ها استفاده کرد، از آهک برای کاستن خواص خمیری مصالح استفاده می شود. متداول ترین مواد آهکی مورد استفاده در تثبیت شامل آهک شکفته، آهک شکفته دولومیتی، آهک زنده و آهک زنده دولومیتی می باشد. از آن جایی که آهک شکفته از مخلوط آب با آهک زنده به دست آمده است، خاصیت جذب رطوبت کمتری نسبت به آهک زنده دارد و به همین دلیل کار کردن با آن ساده تر بوده و به راحتی انبار و نگهداری می شود. به طور کلی آهک زنده ماده تثبیت کننده موثرتری نسبت به آهک شکفته است و اگر به صورت دوغاب به خاک اضافه شود مقاومت بیشتری را نسبت به هنگامی که به صورت پودر اضافه می شود ایجاد می کند.

تثبیت با سیمان

مکانیزم تثبیت خاک با سیمان شبیه مکانیزم تثبیت خاک با آهک است با این تفاوت که در تثبیت خاک با آهک بخشی از مواد پوزولانی برای فعل و انفعالات شیمیایی از طریق خاک تامین می شود، در صورتی که در فرآیند تثبیت با سیمان، مواد پوزولانی در سیمان موجود هستند. با افزودن سیمان به خاک واکنش های مختلفی صورت می گیرد. در این واکنش ها با تجمع ذرات خاک در کنار یکدیگر، به نوعی دانه بندی آن تغییر می کند و مقاومت آن افزایش می یابد.

افزودن سیمان به خاک سبب افزایش سختی و بهبود خصوصیات مهندسی آن می شود. بهبود خصوصیات مهندسی خاک های تثبیت شده با سیمان اساسا به علت سخت شدن سیمان در نتیجه هیدراسیون سیمان و تشکیل مواد سیمانی اضافی بین سیمان هیدراته شده و ذرات رس موجود در خاک است.

حتما بخوانید :  پروفیل چیست؟

استفاده از مواد شیمیایی جدید برای تثبیت خاک

امروزه از مواد شیمیایی جدیدی برای تثبیت و تسلیح خاک استفاده می شود. این مواد شیمیایی جدید شامل آنزیم ها و انواع پلیمرها می باشند. مهم ترین دلیلی که از مواد شیمیایی جدید برای تثبیت خاک ها استفاده می شود، جلوگیری از فرسایش خاک است. فرسایش و مشکلات خاک ناشی از وجود ذرات ریز در خاک می باشد. همچنین ساختار خاک می تواند عامل موثری بر نفوذپذیری، تخلخل و ظرفیت باربری باشد. در صورتی که ساختار خاک سست باشد، مشکلاتی را در پروژه های ژئوتکنیکی و راهسازی ایجاد می کند. به همین علت استفاده از پلیمرها در راستای تثبیت خاک مورد توجه قرار گرفته است.

مناسب نبودن کیفیت خاک در محل و هزینه های حمل و نقل خاک مناسب به محل مورد نظر، دلیل دیگری برای استفاده از مواد شیمیایی نوین برای بهبود وضعیت خاک است. مسائل زیست محیطی نیز دلیل شده است تا استفاده از مواد شیمیایی برای تثبیت خاک ها رواج پیدا کند. غبار و ذرات خاک وارد هوا شده و موجب به خطر انداختن سلامت و بهداشت انسان می شود. همچنین وجود این ذرات خاک در هوا در هنگام وزش باد باعث کاهش دید رانندگان می شود. استفاده از این پلیمرها و مواد شیمیایی باعث چسباندن ذرات خاک به یکدیگر شده و بدین ترتیب مقاومت خاک افزایش می یابد.

مکانیزم رفتار خاک مسلح

احتمال اینکه یک سازه خاک غیر مسلح با دیواره تقریبا قائم فرو بریزد زیاد است. در این حالت مقداری تنش های اضافی در خاک و وجود فشار جانبی خاک موجب ناپایداری شده است. در صورتی که از تسلیح کننده استفاده شود، مقداری از تنش های اضافی ایجاد شده در خاک در جهت تسلیح بسیج شده و باعث افزایش مقاومت برشی خاک و پایداری آن می گردد. در صورتی که همبستگی کافی بین تسلیح و خاک اطراف آن وجود داشته باشد، این تنش های اضافی ارتباط نزدیکی به تنش های کششی ایجاد شده در تسلیح دارند. نکات گفته شده بیان کننده این اصل کلی است که ماده مرکب شامل خاک و تسلیح فقط وقتی می تواند به عنوان خاک مسلح رفتار نماید که بارگذاری این ماده باعث ایجاد تنش های کششی در تسلیح و تنش های اضافی در خاک گردد.

انواع دیوارهای حائل

این موضوع کاملا قابل درک است که طراحی و ساخت و ساز دیوارهای حائل تاثیری اساسی در گسترش مهندسی ژئوتکنیک داشته است. دیوارهای حائل (به همراه سدهای خاکی) به عنوان اولین سازه های خاکی مهم و بحرانی در نظر گرفته می شوند. علاوه بر این انواع دیوارهای حائل، روش های طراحی و ساخت و ساز آن ها از جمله مسائل مهم در مهندسی ژئوتکنیک می باشد. با گذشت زمان، دیوارهای حائل وزنی جای خود را به انواع دیوارهای بتن مسلح دادند که به عنوان دیوارهای تقویتی به شمار می روند. پس از آن دیوارهای حائل از نوع تیر و صندوقه ای به کار گرفته شدند. تغییر اساسی در سال ۱۹۶۰ با ظهور توده خاک مسلح رخ داد. تسلیح ابتدا با استفاده از تسمه فلزی بود، و بعد از آن به وسیله شبکه های سیم جوش جایگزین شده است. رویه های دیوار در اشکال و نوع های متفاوتی ارائه شده است. در دهه ۱۹۸۰ تکنولوژی خاک تثبیت شده مکانیکی MSE با استفاده از صفحات ژئوگرید، ژئوتکستایل و تسمه های پلیمری رواج گسترده ای یافتند. با این حال، در حال حاضر ۴ دسته دیوار حائل با زیر شاخه های مربوطه وجود دارد. این دیوارها را می توان به شرح زیر تقسیم بندی کرد:

۱ – دیوارهای مکانیکی وزنی یا صلب

بتنی طره ای

بتنی طره ای با تقویت کننده

شمع های استوانه ای

۲ – دیوارهای وزنی پیش ساخته

صندوقه های فلزی

دارای صندوقه های بتنی پیش ساخته

گابیونی

۳ – دیوارهای حائل مسلح به تسلیح کننده های فلزی

دارای رویه با پانل های پیش ساخته بتنی

حتما بخوانید :  میراگر ساختمان چیست و انواع آن کدامند

دارای رویه با قطعات درجاریز

دیوارهای حائل قطعه ای با نمای بلوکی

۴ – دیوارهای حائل مسلح به تسلیح کننده های ژئوسنتیکی

دارای رویه با پانل های پیش ساخته بتنی

دارای رویه با قطعات درجاریز

دیوارهای حائل قطعه ای با نمای بلوکی

دیوار حائل

دیوارهای خاک مسلح

دیوارهای خاک مسلح از لحاظ فنی و هزینه ای مزایایی را نسبت به سازه های حائل بتن مسلح در مناطقی با شرایط شالوده ضعیف دارا می باشند. در این شرایط حذف هزینه های لازم برای بهبود شالوده ها از قبیل به کارگیری شمع ها موجب صرفه جویی به مقدار بیشتر از ۵۰ درصد هزینه کل پروژه می شود. مزایای دیوارهای خاک مسلح نسبت به دیوارهای وزنی عبارت اند از:

  • روند ساده و سریع ساخت و ساز و عدم نیاز به تجهیزات بزرگ و پیچیده
  • عدم نیاز به کارگران ماهر با مهارت های خاص در ساخت دیوار
  • در ساخت این دیوارها به اندازه سیستم های قبلی نیاز به آماده سازی ناحیه مورد ساخت وجود ندارد
  • نیاز به فضای کم در مقابل سازه مورد نظر به منظور عملیات ساخت
  • در این سیستم ها نیاز به شالوده صلب و تسلیم ناپذیر نیست، زیرا این سازه ها قابلیت تحمل تغییر شکل ها را دارند.
  • مقرون به صرفه هستند
  • از لحاظ فنی ساخت این دیوارها تا ارتفاع بیشتر از ۲۵ متر امکان پذیر نیست

دیوارهای خاک مسلح در شرایطی که ارتفاع دیوار بیش از ۳ متر و یا نیازمند به شالوده های خاص شد؛ مقرون به صرفه تر از دیوارهای حائل وزنی می باشند. یکی از بزرگ ترین مزایای دیوارهای خاک مسلح انعطاف پذیری این دیوارها و توانایی آن ها برای جذب تغییر شکل ها به علت شرایط ضعیف خاک شالوده ها می باشد. این سازه ها مقاومت بالاتری در مقابل بارگذاری زلزله نسبت به سازه های بتنی صلب دارا می باشند. اما سازه های خاک مسلح معایبی نیز دارند که عبارتند از:

در این سیستم فضای نسبتا بزرگی در پشت دیوار برای دستیابی به پایداری داخلی و خارجی مورد نیاز است.

دیوارهای خاک مسلح نیاز به خاکریزهای دانه ای دارند ( در مناطقی که کمبود خاک های دانه ای وجود دارد، هزینه حمل مصالح خاکریز مناسب ممکن است که انجام پروژه را غیر اقتصادی جلوه دهد). البته با توسعه عناصر و تسلیح کننده های جدید مانند ژئوگرید و ژئوکامپوزیت این مشکل تا حد زیادی مرتفع گردیده است.

در این سیستم ها معیار طراحی مناسب برای منظور نمودن خوردگی مسلح کننده های فولادی و تخریب ژئوسنتیک ها در معرض اشعه ماوراء بنفش مورد نیاز است.

از آنجایی که روش های طراحی و ساخت تمام سازه های خاک مسلح هنوز در حال پیشرفت است، تمامی آیین نامه های موجود در این زمینه هنوز به طور کامل استاندارد نیستند.

دلایل عملکرد ضعیف دیوارهای ساخته شده

براساس تخمین های انجام شده مشخص شده است که بیش از ۲۵۰۰۰ دیوار خاک مسلح در ایالت متحده و بیش از ۳۵۰۰۰ دیوار خاک مسلح در سراسر جهان وجود دارد. از کل این تعداد حداقل نصف این دیوارها با ژئوسنتتیک مسلح شده اند. استفاده از این سیستم ها تا زمانی رضایت بخش خواهد بود که توجه ویژه ای بر روی عملکرد این دیوارها صورت پذیرد. در این سیستم دو مشکل عمده در ارتباط با خدمت پذیری دیوار ( تغییر شکل های زیاد) و گسیختگی دیوار (فروریختگی) مشاهده شده است. با این که تعداد دیوارهایی که مشکلات فوق را دارند بسیار کم است اما می توان با شناسایی عوامل به وجود آورنده این مشکلات از عملکرد ضعیف این دیوارها جلوگیری کرد.

این مقاله چقدر برای شما مفید بود ؟

روی یک ستاره کلیک کنید تا امتیاز دهید!

میانگین ۳ / ۵٫ تعداد رای: ۴

اولین کسی باشید که این مقاله را رتبه بندی می کند

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

Call Now Button