Table of Contents
השפעתו של פרוסט הייב על יציבותו של חזיר משווע באקלים קר
פרוסט הייאוב מציג את אחד האתגרים הגיאולוגיים התובעניים ביותר עבור הנדסה בסיסית באזורים קרים.כאשר לחות אדמה קופצת, הרחבה נפחית בשילוב עם היווצרות קרח יוצר כוחות שיכולים לפסול, להטות או אלמנטים סדקים.ערמות משועמם, בשימוש נרחב עבור יכולת העמסה שלהם הסתגלות לתנאי קרקע שונים, פגיעים במיוחד ללחצים אלה כלפי מעלה ומאוחר יותר.
מכניקה של Frost Heave
הקטור הכאוס אינו רק תוצאה של מים המתפשטים בכ-9 אחוזים כאשר הוא קופא.המנגנון המזויף יותר כרוך בהפרדה בין מים ל עדשות קרח דיסקרטיות שגדלות בהדרגה כמו לחות נודדת לעבר החזית הקפאה באמצעות פעולה של קפילארי.בקרקעות בעלות ערך דק, כגון סילטים וחימרים, סרטי מים לא מרופסים נשארים ניידים אפילו בטמפרטורות מתחת ל-0 מעלות צלזיוס, ומאפשרים התפתחות רציפה של עדשה.
כמה תנאים חייבים לתכנס עבור קפסול משמעותי להתרחש: אדמה קפואה, אספקה רציפה של לחות, וטמפרטורות מתפתלות מתמשכת. כאשר גורמים אלה מתאימים, עדשות קרח לגדול לכל אורך לכיוון של זרימת חום, בדרך כלל להרכיב עדשות אופקיות בפרופיל הקרקע. עדשות אלה להפעיל גם כוחות אנכיים ומאוחרים יותר כפי שהם עסמיכות, יצירת סביבת טעינה מורכבת עבור ערימות משובצות.
קטגוריה: Frost-Susceptible Soil
לא כל הקרקעות מציגות את אותה נטייה ל- Heave.חיל צבא ארצות הברית של מערכת סיווג מהנדסים מקטנות אדמה על ידי הפצה בגודל דגנים ורגישות כפורית (ML ו- MH) הם הרגישים ביותר בשל עלייתם הגבוהה של כרובם של כופים ומוליכים הידראוליים נמוכים, אשר תומך בהגירת מים מתמשכת. ⁇ יכול לייצר לחץ כבד אך לעתים קרובות יש צמיחה איטית יותר וקטנות חול הם בדרך כלל חללים לא ניתן לערעור.
קרנות נאמנות משורות באקלים קר
ערימות משורות, הידועות גם כפירים ממקדחים או ערמות של מקומות, נבנות על ידי קידוח חור צילינדרי לתוך הקרקע, הצבת חיזוק, ומילוי זה עם בטון.הם מעבירים עומסים מבניים באמצעות התנגדות מקצה לקצה של פירעון על קצה קצה קצה קצה וחיכוך פיר לאורך הצדדים. באקלים קר, מהנדסים מרחיבים באופן שגרתי ערימות מתחת למעמקי הכפור המקסימלי לשחיטה, אפילו בערימה פעילה, או בערימה.
האינטראקציה בין הקרקע המקפיאה לבין פני השטח של הקרקע נשלטת על ידי כוח הדבקה - האג"ח הצורות בין קרח לחומר ערימות ערימה. concrete לפתח אג"ח חזק מפוצצים כי משטח ⁇ מספק החלפה מכני עם קרח. פלדה וערימות עץ גם יוצרים אג"ח, אם כי הגודל משתנה עם טיפול משטח ומוצרי קורוזיה.
מכניזם של פרוסט הייבב נזק ל Bored Piles
הנזק שנגרם על ידי כיפוף קפואים משועממים יכול להיות מסווג לכמה מצבי כשל שונים, כל אחד דורש אמצעי נגד עיצוב ספציפיים.
אכזבות וג'קינג
כאשר כוח ההערצה בין הקרקע הקפואה לבין פיר העפר עולה על הכוחות המשולבים המתנגדים (משקל עצמי, עומס מבני, וחיכוך פיר באזור unfrozen), הערימה נעוצה למעלה. תנועה זו, לעתים קרובות ללא אפילו על פני קבוצה של ערמות, יכול לגרום מצוקה מבנית במבנה העל.
מאוחר יותר Squeeze ו Tilting
צמיחת עדשות קרח היא לעתים רחוקות אחיד סביב ערימה circumference. Variations לחות הקרקע, ⁇ טמפרטורה, ועומק חדירה קפוא ליצור לחץ heave סימטרי אשר מעורר הטיה. כוחות מאוחר יותר יכול גם לגרום התנועה למטה של אדמה thawing על מדרונות, תופעה ידועה בשם sofluction. tilting לא רק משפיע על היערכות מבנית, אלא גם משמר את האקספוזה של עומסים פוטנציאליים, על ערימה.
« « « « « « « ניכוי ההתנגדות של שפט
מחזורי הקפאה חוזרים יכולים להפיג את ממשק הקרקע-אפילה.כפי שעדשות קרח מתמיסות, סרטי המים המתקבלים מפחיתים את החיכוך והדבקות, תוך צמצום לצמיתות של ההתנגדות הפי זמינה במהלך עונת ההשחה, במהלך מספר חורף, ההשפלה המחזורית הזו יכולה לצבור, מה שמוביל לאובדן מתקדם של יכולת עומס שלא ניתן לראות במהלך בדיקות שגרתיות.
סיקור ו- Structural Deterioration
כוחות הייאוב גבוהים יכולים לגרום ללחץ רבילי בפיר הערימה העולה על הכוח הפצח של הבטון. Horizontal או סדקים נוטים לפתח, במיוחד ליד קו הכפור שבו כוח ה adfreeze המקסימלי מרוכז.לאחר סדק, הערימה הופכת להיות פגיעת יותר להקפיא את הקופה בתוקפנות של מים, חיזוק קורוזיון, והידרדרות מכנית נוספת.
מפתחי השפעה על פרוסט הייבב מספריות על פילטוס משועמם
תכנון למחתרת של כפור דורש הבנה מעמיקה של התנאים הספציפיים לאתר השולטים בצמיחה של עדשות קרח ופיתוח אג"ח מתפוררות.
המונחים: Frostduction
עומק חדירה הכפור, שנקבע על ידי מדד הקפאה (ימי תואר מקביל מתחת 0 מעלות צלזיוס), תכונות תרמיות אדמה ועובי שלג, מגדיר את האזור שבו ערמות נחשפים לכוחות ה- heave. באזורים עם אינדיקציות מקפיאות גבוהות, כגון פנים או צפון קנדה, הכפור יכול לחדור 3 מ' או יותר לתוך הקרקע.
Soil Moisture ו- Drainage
זמינות Moisture היא השליטה העיקרית על גודל ה-heave. Sites עם שולחן מים גבוה, ניקוז עני, או מבולגים עונתיים שלג נמצאים בסיכון גבוה. Capillary עלייה ממי קרקע עמוק יותר יכול לספק צמיחה עדשה קרח אפילו כאשר פני השטח נראה יבש.שיפור ניקוז האתר הוא אחד אמצעי הפחתת הפחתת לחות זמין עבור הפרדה.
Pile Surface Complexness and Materials
עוצמת ההערצה בין אדמה וערימות תלויה בחוזקה על פני השטח. משטחים קונקרטיים קשוחים עם מצטבר חשוף לפתח נקודות כוח Shear עודף של 1,000 kPa בממשק של כדור הקרח. Smooth פלדה ערימות או אלה המצופה עם חומרים דלים כגון epoxy או פוליאתילן להפגין הרבה יותר נקודות חוב נמוכות, צמצום הכוח המועבר על ידי כפור זה הוא מנוצל בעקרון של יישומים "נמוכים" מסוימים.
אסטרטגיות ל- Frost Heaveנזק
מהנדסים פיתחו ערכת כלים מקיפה להגנה על ערימות משועממות מפני השפעות של כפור.בחירת האסטרטגיה המתאימה תלויה בתנאי האתר, דרישות מבניות ומגבלות כלכליות.
פילטוס מתחת לקו ה-Freus
השיטה הבסיסית ביותר היא להטמיע את קצה הערימה לתוך קרקע יציבה, לא מטושטשת בעומק גדול יותר מאשר חדירת הכפור המקסימלית.תקני עיצוב בדרך כלל דורשים שולי בטיחות של 0.5 מ' עד 1 מ' מתחת לקו הכפור הצפוי. באזורי הכפור העמוקים, זה עשוי לדרוש ערימות 10 מ' או יותר, הגדלת עלויות הבנייה אך מספק עוגן אמין.
בידוד
בידוד פני השטח סביב מכסה ערימות יכול להפחית את עומק הכפור על ידי שמירה על טמפרטורות אדמה גבוהות יותר במהלך החורף. Extruded פוליסטיילרטירנן לוחות, לוחות פוליאורתטן קשיחים, או שכבות מצטברות קלות מותקנות בדרך כלל בתצורה אופקית מתחת ריצוף או מבני סלאב. Insulation מחושב על בסיס מדד הקפאה המקומי והפחתה הרצויה בעומק הכפור.
ריצוף נמוך וחתונות
החלת חומרים נמוכים-פריצה אל פיר הערימה באזור הכפור-אקטיבי מפחית את האג"ח אדפטה ואת הכוח העליון מועבר לערימה. ציפויים, סדקים, ועופות פולימרים כבר בשימוש עם הצלחה משתנה. פתרון חזק יותר כרוך הצבת PVC קבוע או פלדה סביב הערימה, יצירת חלל או נמוך-מדבקות המונעת ממשקי קרח ממלאים או מחוספסים.
החלפת סבון וייצוב
החלפת אדמה קפואה באזור פעיל עם חומרים שאינם ניתנים להשגה - קברי, אבן מרוסנת או חול - מעבירה את המקור של heave.העומק החלופית חייב להרחיב לפחות את עומק חדירה הכפור, ואת הגב חייב להיות קומפקטי כדי למנוע התיישבות. במקרים מסוימים, ייצוב כימי באמצעות סיד, מלט, או תוספים קנייניים יכול להפחית את הכפור של עמידות לטווח ארוך, אם כי זה דורש סביבות ממושכת.
חברת Helical Piles and Alternative Foundation Systems
עבור פרויקטים שבהם ערמות משועממות להוכיח לא כלכלי או טכני מאתגר, ערימות הלילית מציעות אלטרנטיבה מעשית. ערימה זו עם לוחות הלילית מופצות באדמה, פיתוח התנגדות דרך שתי החתימות על הלוחות והחיכוך הפיר.התקנה שלהם אינה דורשת ריפוי קונקרטי, וההלונות מספקים עוגן מתחת לקו הכפור.
ניהול טעינה עונתי
ביישומים מסוימים, ניהול העומס המבני החל על הערימה בחודשי החורף יכול לזרז את כוחות ההשבחה.להגדיל את העומס מטה באמצעות התכה זמנית או הבלטה יכול לעלות על כוח הזינוק למעלה, למנוע jacking. גישה זו דורשת ניטור זהיר והוא בדרך כלל שמור עבור מבנים זמניים או רצפי בנייה מבוקרים.
שיקולים ועיבוד ביצועים
עיצוב מוצלח להתנגדות של הכפור מתחיל בחקירה גיאוטכנית יסודית הכוללת בדיקות רגישות לפור, נחישות רכוש תרמי, וערכת משטר לחות.מודל נומרי של העברת חום וצמיחה של עדשה קרח יכול לחזות מעמקי הכפור ו עקירעת heave עבור עיצוב של מטענים.כמה חבילות תוכנה מסחרית משולבת עכשיו כמה מודלים תרמיים-me מכניים המסוגלים לפשט את האינטראקציה בין רכיבי קרקע וקפאה.
מעקב ביצועים במהלך בנייה וחיי שירות מספק משוב קריטי עבור אימות עיצוב.תוכנית אינסטרוקציה כוללת בדרך כלל:
- (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
- (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
- (ב) ויקרא י"א: ויקרא י"ד, בפרשת ה', ב[[1924]], [[1924]], [[1924]], [[1924]]]], [[1924]]]], [[1924]]]]]]
- (ב) ,0) ,התמ"ל (ב) ב[[1924]], ב[[1924]] וב[[1924]], [[1924]], [[1924]], [[1924]], [[1924]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]
נתונים מתכניות ניטור באזורים קרים כגון FLT:0 תחנות מחקר באלסקה וקנדהFIRLT 1 פרסמו הנחיות עיצוב מושכלות כי הם כעת מקודמות בסטנדרטים כגון מדריך ההנדסה של הקרן הקנדית והחיל של צבא ארה"ב של נהלי עיצוב הכפור.מהנדסים לתרגל באקלים קר צריך להתייעץ עם הפניות אלה ולשקול מתן ניתוחים תרמיים ספציפיים לאתר עבור פרויקטים עם סיכון גבוה.
מחקרים ושיעורים של אירועים אמיתיים לומדים
אלסקה Highway Bridge Foundations
ערימות הגשר שהותקנו לאורך כביש אלסקה בשנות ה-40 וה-50 חוו נזק גדול לפור, עם כמה ערמות עולה יותר מ -30 ס"מ מעל עשור.חקירות גילו כי ערימות הופסקו מעל קו הכפור בשל בנייה של פתרונות רטרוfit כולל התקנת בידוד תרמי סביב ערימות והובלת ערמות משלים כדי לעמוד בפני מעלה את המקרים הללו, וזאת בשל החשיבות הקריטית של ערימות סלעיות, אפילו מתחת למשטח מיטה נאותה.
קרן בנייה ירוקה הקנדית
בשטחים הצפוניים של קנדה, יסודות ערימות משועממים לבתי ספר, בתי חולים ומבנים למגורים נבדקו עד 30 שנה. AFLT:0comprehensive מחקר על ידי משאבי טבע קנדה, קנדה ומבני מגורים, מצאו כי ערימות מעוטרות בחומרים נמוכים ומוסממות במכס האחורי החמור שחווה עקירה של פחות מ-2 ס"מ מעל תקופת המעקב, בעוד שערימות לא פתורות את המבנה המפוארכות מ-15 ס"ממות, דורשות חום, גם כן, כדי לשמור על מנת לשמור על מנת לשמור על מורכבות מכדי לשמור על התפתחות של מבנה חום.
מלגות ל-Savian Wind Turbine Foundations
מגדלי טורבינות הרוח בצפון שוודיה ונורווגיה נתקלו באתגרים של כפור בשל הרגעים הגבוהים ביותר שהוטלו על ידי עומסי רוח.קבוצות ערמות משועמם התומכות בטורבינה אלה תוכננו עם שילוב של הטמיע עמוק, בידוד תרמי, וציפוי חיכוך נמוך. ניטור נתונים מראה כי ערמות עם מערכות כפולות - קשר חיצוני שרוולים לקרקע קפואה וחיצונית לשרוול פנימי לחופשי, אפילו עם אירועים קיצוניים.
מסקנה
פרוסט הישאר איום מתמשך ופוטנציאלי ליציבות של יסודות ערמות משועממים באקלים קר.התופעה נובעת מהפיזיקה הבסיסית של מים קפואים באדמה בלתי-מעורפל, המוגברת על ידי פיתוח אג"ח מתפורר בין הקרקע הקפואה לבין הפיר.התמציה יעילה דורשת גישה רב-שכבתית מתאימה: הרחבת ערימות מתחת לעומק הכפור, שיפור האתר, החלת נפיחות נמוכה ושרוולים כגון מחסנים מתאימים.
בחירת אמצעי הפחתת צריכה להיות מיודעת על ידי חקירה גיאוטכנית יסודית, ניתוח תרמי, והערכה של הדרישות מבניות המוצבות על הקרן. ניטור ביצועים במהלך הבנייה והמבצע מספק נתונים בלתי-סבירים לאימות הנחות עיצוב ומימון פרויקטים עתידיים. כמו פיתוח תשתיות מתרחב לאזורים קרים יותר - מונע על ידי הפקת משאבים, מסדרונות תחבורה, והסתגלות אקלים - הקהילה להנדסה חייבת להמשיך לקדם את המדע והפרקטיקה הכפורצת של יסודות עיצוביים.
עבור מהנדסים ובעלי פרויקטים הפועלים באקלים קר, ייעוץ:0 מחקר על מכניקת heave Monument FLT:1 וביקורת על ההיסטוריה של מקרה מסביבות אנלוגיות יכול להפחית באופן משמעותי את הסיכון של כשל יסוד.עם תכנון קפדני, עיצוב הולם, בנייה קפדנית, קרנות ערמה משועממות יכולות להשיג את עמידות וביצועים הנדרשים עבור שירות ארוך טווח אפילו בתנאים קשים ביותר קפואים.