ההשפעה של התרחבות תרמית על היציבות של מבנים של כדור הארץ

מבוא

מבנים של כדור הארץ מרכיבים את עמוד השדרה של תשתיות מודרניות, מחזיקות כמויות עצומות של אדמה וסלע במסדרונות מהירים, חפירות עמוקות, התפתחויות מקרקעיות, ופרויקטים מייצבים מדרונות. Cantilever קירות, מעוגן ראשים, אדמה מייצבת מבחינה מכנית (MSE) משמרת מערכות ריצוף קבועות של מערכות הפעלה קריטית, אך עיצובן מתמקד באופן מסורתי בלחץ מאוחר יותר, עומסי טמפרטורה, ותופעות נוקשות יותר, כמו גם כיום, כמו גם מנגנונים יציבים, אך ורקמות-זמנית של יציבות, אך ורק מנגנונים מתקדמים, משפיעים על פני כדור הארץ.

הפיזיקה של התרחבות תרמית בחומרי בנייה

הרחבה תרמית מתארת את הנטייה של החומר לשנות את נפח בתגובה לתנודות טמפרטורה. עבור מוצקים, זה מוגדר על ידי coefficient של התרחבות תרמי ליניארית (α), ביטא מיקרו-אימון ברמה צלזיוס ( ⁇ / ° C) בכל מערכת שימור כדור הארץ טיפוסי, שלושה שיעורים חומריים אינטראקציה: בטון, חיזוק פלדה, ואת הקרקע נשמרת להגיב אחרת לשינוי טמפרטורה, ואת הפערים האלה לייצר מתח פנימי מצטבר מעל זמן מצטבר.

(הופנה מהדף Concrete מציג מקדם של התרחבות תרמית החל מ 7 עד 12 ⁇ / ° C, בהתאם למינרלוגדי, לערבב פרופורציה, ומצב לחות מסיבי שנחשפו לקרינה סולארית ישירה על הפנים הקדמיות שלה, בעוד הפנים האחוריות נשארות מצלחות קרירות יכול לפתח ⁇ טמפרטורה של 20 מעלות צלזיוס או יותר.זה גורם מדגיש כפנים חמים מנסה לחלחל בעוד אורך של מחזור 1 מ"מ"מ בטווח של 50 מטר מרובע של CLT ° CLTs רגיל.

חיזוק פלדה, עם α בין 11 ל-13 ⁇ / C, תואם מקרוב טווח של בטון, אבל אפילו הבדלים קטנים יכולים לגרום debonding ו micro-cracking תחת מחזורים תרמיים חוזרים. Soils להציג תמונה מורכבת יותר: ההתרחבות התרמית שלהם תלויה בקומפוזיציה מינרלים, התפלגות גודל חלקיקים, ותוכן מים. Finegloggeded, במיוחד חימר, יכול להראות חסכוניים לכאורה כמה פעמים גבוה יותר מאשר חום של מים חום, אפילו על פני שטח חום יומי, 000.

כיצד העברה של הכוחות הארוכים באמצעות מערכות Retaining

המונחים: Thermal Deformation

האתגר המרכזי אינו הרחבה חופשית, אלא גם תנועה:0 (Ralvetal ReveFLT:1) התנועה של A cantilever שמירה על קיר, המחוברת באופן נוקשה לבסיס גדול, אינה יכולה לנוע בחופשיות או בחוזה כשינויים בטמפרטורות.הרגל, מוטבע באדמה, חווה משטר טמפרטורה יציב יותר, בעוד הגזע החשוף מגיב לטמפרטורה אווירית וקרינה סולארית.

אופניים חמים ושומן

ההשפעות הירומאליות אינן סטטיות; הן חוזרות מדי יום ועונה, מטילות טעינה מחזורית דומה לעייפות במכות.מעל חיי שירות 50 שנה, קיר שמירה עשוי לחוות יותר מ -20,000 מחזורים תרמיים משמעותיים על ידי מחקר מעבדה על ידי FLT:0 American Society of Engineers Civil Engineers (ASCE)FLT:1 הראה כי עומסים תרמיים חוזרים יכולים להפחית את הקשר בין בטון ופלדה על ידי למעלה מ -30% לחום, במיוחד במקומות שונים של מזג אווירי אקלים, ובמיוחד בטמפרטורות גבוהות יותר.

אינטראקציה Soil-Structure תחת מתח מוגזם

החיסרון הנותח משתתף באופן פעיל בתגובה התרמית.כפי שאלמנטים של קיר נעים בשל התרחבות תרמית, הקרקע מתאמת את מצב הלחץ שלה.תנועת חיצוני של הפנים הקיר בשעות היום משתחררת באופן זמני מלחץ כדור הארץ פעיל, אך התכווצות מאוחרת בלילה עלולה להשאיר פער שהקרקע ממלאת רק במחזורים רבים, אפקט רפיח זה יכול להוביל לעלייה הדרגתית של רסט או אפילו לחץ פסיבי של כמה עשורים עד לגדרי לחץ ארוך טווח של מבנים קבועים, יש מגבלות לטווח ארוך, אשר ניתן לגדרוכים, על פני כמה עשורים עד כמה עשורים, על פני השטח, על פני השטח, על פני השטח, על פני השטח, על פני כמה עשורים ארוכים, על פני מחזורים, על פני כמה מחזורים ארוכים יותר, על פני מחזורים ארוכים יותר, על פני מחזורים, על פני כמה עשורים, על פני כמה עשורים ארוכים, על פני כמה מחזורים, על פני השטח, על פני כמה עשורים ארוכים, אשר יכול להוביל, על פני מחזורים, על פני כמה מחזורים, על פני כמה עשורים עד יותר, על פני מחזורים ארוכים, על פני כמה עשורים, על פני השטח, על פני כמה עשורים עד יותר, יש מגבלות קבוע, על פני מחזורים, על פני כמה מחזורים, על פני כמה מחזורים,

מודלים נומרניים מתקרבות

ניתוח אלמנטים סופי מתקדם יכול ללכוד את ההתנהגות התרמטית של שמירה על מערכות.חבילות תוכנה מודרנית כגון PLAXIS 2D 3D ו FLAC כוללים פותרים תרמיים המאפשרים למהנדסים קלט פונקציות טמפרטורה יומית, נתונים קרינה סולארית ונכסים חומריים.מודלים אלה חושפים כי גם עם שילוב נכון של קירות, משמעותי טווח מתפתח בקירות רצופים עקב הפצת טמפרטורה לא לינארית שפורסם בכתב העת הגיאולוגית הראות של 40% של פעילות גופנית, במיוחד, כלומר, כלומר, החלת, החלת, כולל מתחים קריטיים מתקדמים, 40 אחוזים, או תהליכים קריטיים, כולל קירות קריטיים, כולל קירות קריטיים, אשר עלולים, אשר עלולים, כולל קירות קריטיים, אשר נמצאים תחת קירות קריטיים מתקדמים, אשר נמצאים תחת קירות חמים, במיוחד, 000, מתפתח בתוך קירות טמפרטורה מתקדמת, 000, 000, 000, 000.

מנגנוני הכשל הנפוצים שנקטו ב-Thermal growth

• (FLT:0) סדקים וספאלינג: אנדרלינג: 1 וורטי, מפה-pattern, או סדקים אופקיים מופיעים על הפנים שנחשפו.סדקים אלה עשויים להיות צרים בתחילה אבל רחב על עונות מוצלחות.כאשר מים חודרים וקפאות, הנזקים מזרזים.
• (FLT:0) אי-יציבות גלובלית והפסקת: ההרחבה:1 במקרים קיצוניים, המשך תרמי של פאנל קיר יכול לגרום רגעים משניים כי עולה על יכולת עיצוב.אם אדמה נתונה גם למחזורי הקפאה, יכולת הנושא עלול לגרוע, לתרום לאובדן של איזון גלובלי נוקשה.דיווחים ממכונים גיאוטכניים שמרו על קריסת קיר תועדות להתמוטטות לא-ממדרית, שבו אנו יכולים ליצור מעוותת מספיק כדי למנוע את העיוותים.
• (FLT:0) ג'וינט וכישלון של ווטרנס: מפרקי התרחבות 1 נועדו לספוג תנועה, אבל אם הם הופכים להיות מוצפים עם פסולת או היו בגודלם, כוחות העברה בין המפרק, מחץ ומחסה של מים מפסיקים. Leakage ואז erodes backfill, יצירת ריקות והתנחלויות שונות על מבנים משמרות מים מעידים כי מעל 40 אחוזים של מקרים תרמיים מעורבים.
• (FLT:0) ⁇ ⁇ ומאוחר יותר: FLT ( 1:1 אפקט רפטינג המתואר מוקדם יותר יכול לגרום לקיר להטיה בהדרגה החוצה. בקירות MSE, תנועה תרמית שונה בין לוחות מול לוחות לבין מסת הקרקע המחוזקה יכול להוביל לבולשת או משיכת אלמנטים, מאיים על שלמות המערכת כולה.

התנהגות תרמית של Backfill Soils

הבנת התכונות התרמיות של הקרקע מאחורי הקיר חשובה כמו ניתוח אלמנטים מבניים. פרמטרים מרכזיים כוללים מוליכות תרמית, יכולת חום מסוימת, ואת coefficient של התרחבות תרמי ליניארית (αFLT:0sFLT:1) עבור אדמה גרניט יבשה, αFLT:2sFLT 3: הוא נמוך יחסית - באופן יחסי ל- 0.5 ליטרים ל- C °, עם זאת, יכול להיות לחץ קומפקטי יותר, אך ורק על ידי פיזור אורגני.

הגירה מוסטאור מסבך עוד יותר את התמונה.טמפרטורת ⁇ s להניע מים מחום לאזורים קרירים יותר, שינוי המאפיינים המכניים של הקרקע באופן מקומי. בחורף, זה יכול להוביל להיווצרות עדשה קרח באזור פעיל, לייצר לחץ מרומם כי הרבה יותר על לחץ כדור הארץ עיצובי.ניקוז נכון, capillary לפרוץ, והשימוש של גיבוי חופשי לאחור חומרים ראשוניים הם הגנה מהירה יותר מאשר ג'ליקמית (Freligic) על ידי לחץ גבוה יותר מ-igic ReLTeric ReLTeric ReLTeric ReLTeric Reductions (Soft) כמו גם כן, כמו גם כן, כמו לחץ על ידי ניקוי מחדש של מגנטית לחץ גבוה יותר, כמו גם כן, לחץ על ידי ניקוי חוזר לחץ גבוה יותר, לחץ גבוה יותר, כמו גם כן, לחץ דם מגנטית לחץ על ידי מגנטית לחץ דם גבוה יותר, כמו גם כן, לחץ דם גבוה יותר, כמו גם כן, כמו גם כן, לחץ דם מגנטית לחץ דם מגנטית לחץ גבוה יותר, לחץ על ידי ניקוי מגנטית לחץ דם מגנטית לחץ גבוה יותר, כמו לחץ על ידי ניקוי מגנטית לחץ על ידי ניקוי לאחור, כמו לחץ גבוה יותר, כמו לחץ גבוה יותר, לחץ על ידי ניקוי מגנטית לחץ

אסטרטגיות עיצוב עבור התנועה הירומית

מהנדסים יש קבוצה חזקה של כלים כדי להתאים את ההתרחבות התרמית.עיצוב מוצלח משלב אסטרטגיות מרובות במקום להסתמך על מדד יחיד.

הרחבת Joints and Movement Joints

חישובים מפורטים ומפורטים הם האמצעי העיקרי של חלוקת חומה גדולה לתוך פלחים שיכולים לנוע באופן עצמאי. ספא משותף תלוי בטווח הטמפרטורה הצפוי, המקדם של התרחבות החומר, ואת הגמישות של הקיר.עבור לוחות בטון מחזקים של קירות קואנטוורטינטים, ספיגה בדרך כלל מ 6 עד 15 מטר.

עיצוב ושילוב

בחירת חומרים עם חסכוניים נמוכים מטבעם של התרחבות תרמית נמוכה או יכולת זנים גבוהה יכול להפחית סדק.עבור בטון, באמצעות אגרגות כגון אבן גיר (α ⁇ 4 עד 6 ⁇ / ° C) במקום מצטברים עשירים quartz (α ⁇ 11 עד 13 ⁇ / C) יכול להפחית את התנועה תרמי על ידי כמעט 30 אחוזים.זה חייב להיות מאוזן עם ביצועים אחרים כגון כוח וגמישות תוספת של חומר רפלקטה.

בידוד ושינג

הפחתת הטמפרטורה מבודדת את חוויות המבנה היא אסטרטגיה פאסיבית יעילה. insulation פוליסטיילרטיקן מוחזר מוחל בצד האחורי של הקיר או קבור מאחורי הקיר יכול לחות גלים תרמיים. חזיתות ירוקות, חזיתות אדמה מכוסה קירות מעוקלים, וגילוח fines כי להגביל חשיפה סולארית ישירה הם נפוצים יותר ויותר בעיצובים בר קיימא.

חיזוק פרטים

גם עם המפרקים, מתח תרמיים שאריות דורשים חיזוק הולם.טמפרטורות ודרישות חיזוק מתכווצות בקודים כגון ACI 318 לספק אזור פלדה מינימלי - באופן קטי 08 אחוזים של שטח בטון גולמי עבור ציון 60 פלדה - לשלוט סדק. עבור קירות מסיביים או אלה באקלים קיצוני, זה עשוי להיות לא מספיק. פוסט גישה רציונלית יותר חישוב הכוחות שנוצרו על ידי מתח תרמי ומספקת מספיק חיזוק כדי לשאת את המתחים או מוגבל יותר מאשר לעתים קרובות לא צריך להיות מוגבל יותר מאשר לחץ דם פעיל יותר מאשר לחץ דם.

שליטה ומטה

מכיוון מים מגבירים את ההשפעות התרמיות באדמה, ניקוז מקיף מאחורי הקיר הוא חיוני.זה בדרך כלל כולל עמודה ניקוז מתמשך או גרגרי נפוח, צינור אספנים בבסיס, ובכתורות דרך הפנים.באזורים קפואים, את הניקוז חייב להיות ממוקם מתחת לעומק חדירה הכפור. כמה מערכות מתקדמות משלבות משככי כאבים בצד החם של בידוד כדי למנוע לחות קר נגד שכבת הקיר הריקה ישירות.

שיטות בנייה

תזמון קפדני של שפך בטון יכול להפחית את הסדקים התרמיים בגיל מוקדם בשעות הבוקר המוקדמות, באמצעות צינורות קירור או קרח בתערובת, ו insulating משטחים חשופים במשך כמה ימים לאחר מיקום ממזער את עליית הטמפרטורה מhydration. עבור קירות פלח, המאפשר ריפוי נאות זמן לפני backfilling מבטיח כי זנים תרמיים אינם נעולים על ידי משקל.

מסמכים של Thermal Distress

מקרה בולט היה מעורב ב- 12 מטר גבוה קאנטריל שמירה על קיר על פרויקט כביש בדרום מערב ארצות הברית, אשר הציג נטייה חיצונית מתקדמת של 25 מ"מ בשנה, ובסופו של דבר מכריחה סגרה נתיבים.חקירות לא היו ההרחבה המשותפת לאורך 80 מטר שלה.המשטח הבטון התרחב במהלך אחר הצהריים של הקיץ, דוחף נגד הקרקע, וכאשר הוא נדבק בלילה, פער קבוע שנוצר מאחורי השכבה הדחיסה הקדמית של 90% של הקיר.

במקרה אחר, דף נייר-פי בעל רובה עם כובע בטון פותח מפת נרחבת סדקים ודליפה מים להפסיק לאחר חמש שנים בלבד, ניטור גילה כי הכובע beam, חשופים לשמש ישירה, נדנדה טמפרטורה מנוסים 20 מעלות צלזיוס יותר חמור מאשר ערימות פלדה, אשר נשאר תחת לחץ דם קריר יותר.

מקרה שלישי היה מעורב קיר MSE במעבר ההר שבו תנודות הטמפרטורה של אורנלית על פני 30 מעלות צלזיוס. לוחות הפנים הראו bulging מקומי לאחר חמישה חורף.ניתוח ייחס את הנזק התכווצות תרמית של פלדה לגלגל רצועות בלילה, אשר הפחית את יכולת המשיכה בגיבוי קפוא.

תוכניות ניטור ותחזוקה

תוכניות בדיקה מתמשכת צריכות במיוחד לחפש מחוונים מצוקה תרמיים: סדקים אנכיים במרווחים קבועים, סדקים דיגוונים קורנים מפינות של פתחים או אלמנטים נוקשים, התכווצות במפרקי בנייה, וסימנים של אובדן אדמה באמצעות סדקים פתוחים או מפרקים.סקרי התרמיוגרפיה באמצעות מצלמות אינפרא אדום יכולים לדמיין את חריגות זרימת החום המצביעות מאחורי קירות רטובות או מקושרות לנקודות טמפרטורה אלה כדי ללכוד את הגדלות בחורף.

ניטור קבוע עם מדפי זנים משובצים, thermocouples, וטאמטרים, כחלק ממערכת ניטור בריאות מבנית, מספק התראה מוקדמת של יומני נתונים ללכוד מדי יום ועונה חתימה תנועה, המאפשר מגמות להיות מכובד מרעש רקע.אם עקירות להראות מגמה מונוטונית מתקדמת ולא מחזורים גמישים, התערבות עשויה להיות הכרחית.

פעולות תחזוקה כוללות המפרקים המתפתלים כל 10 עד 15 שנים, ניקוי שקעים, וליישם ציפויים מגן. ⁇ מבוסס סילאן יכול להפחית לחות בתוקפנות ולאחר מכן להקפיא נזק ללא שינוי מראה פני השטח.עבור קירות עם משחה תרמית פעילה, קומפקטית אדמה תקופתית מאחורי הקיר יכולה לשקם מחדש מגע ולהקטין עקירות ארוכות טווח.

הסתגלות אקלים ועיצוב עתידי

תחזיות אקלים מצביעות על גלי חום תכופים יותר וטווחי טמפרטורה רב יותר באזורים רבים, כלומר מבנים קיימים עשויים לעמוד בפני עומס תרמי מעבר להנחות העיצוב המקוריות שלהם.קודי עיצוב מתחילים להגיב.החוק לתכנון גיאוטכני, EN 1997, עכשיו כולל סיפוח אינפורמטיבי על פעולות תרמיות, מעודד מעצבים לשקול השפעות טמפרטורה כאשר המבנה רגיש לעיוות בצפון אמריקה, AASHRF דורש לעתים קרובות גשר פתוח, אך דורש גשרים.

טכנולוגיות מתפתחות מציעות עמידות מוגברת. Ultra-high-ביצוע בטון (UHPC) עם פשטות יוצאת דופן יכול לקיים זנים תרמיים ללא סדקים גלויים. Shape סגסוגת זיכרון מוטבעים במקומות סדקים פוטנציאליים יכול לסגור באופן פעיל כאשר מחומם.שלב חומרים משולבים בלוחות הקיר יכול לספוג חום עודף זמן יום ושחרורו לאט בלילה, תוך החלקה של הפרופיל התרמטי עדיין בפרקטיקה יומיומית, אלה הם רק כדי לעזור לדגמי פעולה גמישה, אך ורק כדי להתאים את הגדלה של התפתחות יעילה, אך ורק כדי שיפור של מערכת יחסים יעילה, אך ורק כדי שיפור זמן קצר יותר, אך ורק כדי שיפור של התפתחותית של התפתחותית, אך ורק כדי שיפור של תאים מתקדמים, אך ורק כדי שיפור של תאים מתקדמים, אך ורק כדי להתאים את עצמה, אם לא יעילה, אם לא יעילה, אם היא יכולה לעמוד בפני התפתחותית, אם היא יעילה, אם היא יעילה, אם היא יכולה לעמוד בפני התפתחותית יעילה, אם היא יכולה לעמוד בפני התפתחותית יעילה, תוך כדי שיפור יעיל יותר, אם היא יכולה לעמוד בפני מודלים מתקדמים, אם היא יכולה לעמוד בפני עצמה, אך ורק בתנאי שהיא יכולה לעמוד בפני מודלים עתידיים, תוך כדי להתאים את עצמה, אם היא יכולה לעמוד בפני התפתחות יעילה יותר, אם היא יכולה לעמוד בפני התפתחות יעילה,

מסקנה

ההתרחבות המילונית היא גורם לא מבוטל אך ניתן לנהל בביצוע של מבנים של כדור הארץ, ההכרה כי תנועה תרמית מרוסנת מייצרת כוחות אמיתיים, מחזוריים מאפשר למהנדסים לפרוס שילוב של הרחבות, חומרים בעלי השפעה נמוכה, ניקוז, ופרט חיזוק מכוון לשמירה על יציבות פעילה לאורך חיי הפיתוח.