פרויקטים הנדסיים אזרחיים לעתים קרובות מתמודדים עם תנאי קרקע לא יציבים ומאתגרים את הבטיחות והארוכות של מבנים.כדי להתמודד עם האתגרים האלה, מהנדסים פנו זמן רב לפלדה כטכניקת חיזוק הקרקע אמינה.על ידי הטמעת רשת של חוטי פלדה מקושרים בתוך מסת הקרקע, החומר המורכב מקבל כוח רב עוצמה רבת-קרקעית, התנגדות לעיוות, לשכפול, לשחיקה.

הבנה של פלדה Mesh עבור Soil Reinforcement

פלדה mesh עבור חיזוק הקרקע, המכונה בדרך כלל כמו חוט מרש או חיזוק mesh, מורכב חוטי פלדה משיכת קר שנדחו בצומת שלהם כדי ליצור דפוס רשת אחיד.ה mesh בדרך כלל עשוי פלדה פחמן נמוך, המציע איזון אופטימלי של כוח, דוקטריות, ו הקרנה שלנו לעמוד סביבות אדמה אגרסיביות, mesh הוא לעתים קרובות vagalgalated או מקודמת על בסיס מגנטית, הם עמידים על בסיס גודל ייחודי של coxy.

סוגי פלדה Mesh בשימוש ב Soil Reinforcement

בעוד שחצת חוט נש היא הנפוצה ביותר, קיימות מספר גרסאות כדי להתאים לתנאי טעינה וקרקע שונים:

  • (FLT:0) Welded Wire Mesh (WWM): ההרחבה הסטנדרטית, המיוצרת על ידי חוטים transverse מגוונים לחוטי חשמל ארוכים.הוא מספק כוח עקבי בשני הכיוונים וקל לטפל ולצמצם באתר.קווים משותפים טווח בין 2.5 מ"מ ל 12 מ"מ, עם ספיגה מ 50 מ"מ ל-300 מ"מ.
  • (FLT:0) Expanded Metal Mesh:FreaLT:1 מיוצר על ידי ריצוף ו מתיחה גיליון של מתכת, יצירת פתחים בצורת יהלום.סוג זה מציע יחס גבוה עוצמה למשקל והוא משמש לעתים קרובות עבור מדרונות ובקרת שחיקה על ⁇ תלולים.
  • (ב) [ה]א'סטין-לינק מרש (Woven Wire Mesh): FLT:1 עשוי מחוטים מנטרול, סוג זה גמיש יותר ומשמש בדרך כלל בסלים של ג'אבון לשימור קירות והגנה על הנהר.זה מאפשר לניקוז מים תוך שמירה על אדמה ומגזרים.
  • (FLT:0) גבוה-Strength Steel Geogrids:BuildFLT:1) סוג מיוחד של שמן פלדה המיוצר עם חוטי פלדה גבוהים ומצופה לטווח ארוך עמידות. גיאוגרואידים אלה מונדסים עבור יישומים כבדים כגון מאגרי רכבת וקרנות כביש, שבו עומסי פריים עולים על 200 kN /m.

מכניזם של Soil Reinforcement with Steel Mesh

העיקרון הבסיסי מאחורי חיזוק הקרקע הוא כי אדמה חזקה בדחיסה אך חלשה במתח.היש פלדה לפצות על חולשת זו על ידי מתן עמידות רב-ile. כאשר העומס מוחל על הקרקע המעמיקה, מתחים רב-ileים מתפתחים במיש, בעוד הקרקע נושאת את הלחץ הדחיסה.ה בין הפלדה לבין הקרקע הסובבת קריטית מושגת באמצעות שלושה מנגנונים מרכזיים:

  • (ב) ⁇ (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) ⁇ (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) ויקרא י"א: ויקרא י"ד): "ה'וְאֶשׁ אִם נָאֶת אִם עַל הָאָרֶץ אֲשֶׁר נָעָשָׂה אִם עַל הָאָרֶץ" (בראשית כ"ד).

מחקרים מראים כי אפקט חיזוק עולה עם החוספס של פני השטח ואת היחס היבט (אורך לקוטר) של המהנדסים המוטבעים. Geotechnical בדרך כלל לבצע בדיקות משיכת מבחנים ובדיקות קופסאות כדי לכמת את האינטראקציה coefficient (α) בין mesh לבין חומר backfill ספציפי.

יישומים בהנדסה אזרחית

חיזוקים של פלדה מועסקים במערך רחב של מבנים הנדסיים אזרחיים שבהם יציבות הקרקע היא דבר חשוב. להלן הם היישומים העיקריים, עם הקשר הטכני מורחב.

Retaining Walls

קירות אדמה מייצבים מבחינה מכנית (MSE) משתמשים לעתים קרובות במשחת פלדה כגורם המחודש המוטבע בדלפק.שכבות השט, המוצבות במרווחים אנכיים הנעים בין 0.5 מ' ל- 1.0 מ', מפתחים כוחות פילים המתנגדים ללחץ כדור הארץ המאוחר יותר.החזית של הקיר יכולה להיות לוחות בטון precast, בלוקים מודולריים, או אפילו שכבת ביניים של פלדה.

כביש ופביל בסיס סטביליזציה

בתנאים חלשים של תת-דרג, מרש פלדה ממוקם בבסיס מבנה המדרכה מחלק עומסי תנועה על פני שטח רחב יותר, צמצום רוטינג וסדקים.היש מותקן לעתים קרובות ישירות על תת-הדרגה המוכנה ומכוסה בחומר בסיס גרניט.טכניקה זו יעילה במיוחד עבור כבישים שנבנו על חימר רך או אפונה, שבו פתרונות מסורתיים דורשים חפירות עמוקות והחלפת שדות הראו כי פלדה יכולה להכפיל את מעגל החיים.

Sope Stabilization and Erosion Control

מרש פלדה פרוס על מדרונות לחתוך ובנקים כדי למנוע מפולות אדמה רדודה וסלע.היש מעוגן על פני המדרונות באמצעות סלעים או מסמרי אדמה, ולפעמים בשילוב עם שטף כדי ליצור מולם חזק.עבור שליטה על מדרונות תלולים, פתרון כפול-אווירה עמיד יותר (דומה ל gabion me) הוא מונח על הקרקע ומאובטחת עם פתחים יותר.

קרן Soil Reinforcement

מרש פלדה משמש לחזק את הקרקע מתחת לקרנות רדודות, במיוחד כאשר היכולת הנושאת היא שולית. על ידי הטמעת שכבות אופקיות של מרש בבסיס כף הרגל, העומס מתפשט על שטח גדול יותר, צמצום הלחץ על הקרקע ומונע אגרוף כישלונה של הרהר.במקרים מסוימים, עטיפה אנכית (כמו הכלובים דמויי מגן) מותקנים סביב המטר כדי להגביל את הקרקע וגלויה מוכחת על יסודות מעומקים זה.

מבנה גאוג

סלים של גאויון - הכלובים הטרוסקסואליים שנעשו מאפר פלדה גלובוסית - מלאים אבן וערומה כדי ליצור שמירה על קירות, אולמות ערוצים, ו Weirs. The Mesh הוא בדרך כלל hexagonal או welded חוט עם קוטר של 2.7 מ"מ ל - 4.0 מ"מ.גבור קירות הם חדיר, המאפשר מים לנקז באופן חופשי, אשר מפחיתים לחץ הידרוסטי גם הם ידידותיים.

יתרונות על שיטות חלופיות

בעוד חומרים גיאסינתזה (polyester Geogrids, פוליפרופילן סיבים) צבר פופולריות, פלדה mesh מציעה יתרונות ברורים בתרחישים מסוימים:

  • (FLT:0) Superior Tensileחוזק ו Modulus:FLT ( 1:1 Steel) יש מודולו של גמישות של כ 200 GPa, הרבה מעבר לזה של פולימרים (בדרך כלל 1–10 GPa) זה אומר פלדה mesh יכול לקיים עומסים גבוהים עם משיכה מינימלית, אשר קריטי עבור מבנים רגישים לדה.
  • (FLT:0Creep Resistance: 1FLT) פלדה לא מצמררת תחת עומס מתמשך בטמפרטורות שירות סטנדרטיות, בעוד פולימרים יכולים לחוות עיוות ארוך טווח לאורך עשרות שנים.עבור עבודות קבועות עם חיי עיצוב מעל 75 שנים, פלדה היא לעתים קרובות המועדפת.
  • (FLT:0) דוקטרקטיות ואנרגיה: אנדרל 1 פלדה נכנע בהדרגה לפני כישלון, ומאפשר למערכת הקרקע המתחזקת להפיץ מחדש מתחים ואזהרה של כשל בלתי פוסק.
  • (FLT:0) שיתוף פעולה ביישומים גבוהים של כוח עליון: 1FreaLT עבור עיצובים הדורשים כוחות Tenile מעל 100 kN /m, פלדה mesh הוא לעתים קרובות יותר כלכלי מאשר גיאוגרואידים גבוהים, הדורשים ערימה מרובה שכבות ומחברים מיוחדים.
  • (FLT:0) תאימות עם Concrete:FreaLT:1) ניתן לעטוף בשומן פלדה (למשל, בפליטה מול) ללא בעיות מגע, בניגוד לפולימרים הדורשים עיגון נפרד.

עם זאת, פלדה דורשת הגנה קורוזית ביבשות אגרסיביות ( pH נמוך, תוכן עתיר גבוה, או תנאי מים מוצפים) חם-דיפ galvanizing (עידוד עובי > 85 מיקרומטר ל ASTM A 123) מספק הגנה נאותה עבור רוב הסביבות, בעוד ש- PVC-coated או epoxy-coated mesh משמש לתנאים קיצוניים.

שיקולים של ההתקנה והפרקטיקה הטובה ביותר

התקנה נכונה היא חיונית למימוש היתרון המלא של מאפר פלדה.ההנחיות הבאות משקפות את הסטנדרטים בתעשייה ואת הנהלים המנוסים שדה:

הכנת האתר ו- Subgrad

פני הקרקע חייבים להיות מדורגים לרמות ההתעלות והקומפקטיות הנדרשות.כל פסולת חדה, שורשי עץ, ו קרישים גדולים שיכולים לנקב או למקם את האפר צריך להסיר.במקום שהאדמה רגישה מאוד לשחיקה, שכבת מפריד גיאוטקסטילית עשויה להיות מונחה קודם כדי להגן על האפר מפני הדבקה על ידי חלקיקים יפים.

בחירת Mesh וחיתוך

גליונות Mesh מועברים בגלגלים או לוחות שטוחים, בדרך כלל 2.4 m רחב ו 6.0 מ ' ארוך. באתר, mesh הוא unrolled או ממוקם בכיוון של הלחץ הרבני. חיתוך מבוצע עם חותכים או מטלית זווית; חיתוך פלזמה נמנע כי זה עלול להזיק ציפוי גליון ליד קצה.

מקום וחיבור

שכבות Mesh ממוקמות על משטח קרקע מוכן עם הרשת מוכוונת כך חוטים ארוכי טווח להתאים לכיוון של לחץ רבילי צפוי. דרישות יתרlap בין הסדינים הסמוכים תלוי על חוט וספאג רשת; חפיפה מינימלית של 300 מ"מ הוא סטנדרטי.על ברכיים מובטחים עם קשרים פלדה (בדרך כלל 1.6 מ"מ חוט מבוזר) במרווחים לא מעל 1 עבור מ"מ גבוה, או יותר אזורי מכניים רגילים.

אנקז ו Tensioning

עבור ייצוב מדרון ומול יישומים, הישע מעוגן בראש וצדדים באמצעות ברגים סלעיים או ציפורניים אדמה משובצים 2–3 מ' לתוך קרקע יציבה.היש צורך למשוך טאוט כדי להסיר את הlack לפני עוגן הסופי. בקירות MSE, כל שכבת מרש מחוברת אל האלמנט העומד ולאחר מכן לעבור למתח מוגדר (בדרך כלל 1–3N /m) לפני אימון מוקדם תהליך הבנייה.

חזרה וקומפקטיות

לאחר שהמשמט ממוקם ועגן, חומר backfill ממוקם במעליות דקות (200-300 מ"מ מקסימום) מכונות כבדות לא צריך לפעול ישירות על האפר; הפצה ראשונית מתבצעת עם כלים ידניים או דוזרים קלים. ציוד קומפקטי חייב להיות מוגדר כדי למנוע נזק ל- mesh: רולרים אינרוטטוריים מועדפים על פני הקומפקטיים.

בקרת איכות ובדיקה

בדיקות מפתח במהלך ההתקנה כוללות:

  • ואימות של סוג של Mesh, קוטר חוט, ועובי ציפוי נגד מפרט הפרויקט.
  • בדיקה חזותית עבור ריתוך או חוטים מתוחכמים לאחר הטיפול.
  • מדד של אורך חפיפה ועניבה.
  • בדיקת משיכת דגימה של האפר המעוגן כדי להבטיח את חוזק האג"ח העיצובי מושג.
  • ניטור רציף של צפיפות קומפקטית ותוכן לחות במהלך backfilling.

מהנדס גיאוטכני צריך להיות נוכח במהלך השכבות הראשונות כדי לאשר כי שיטת ההתקנה מקובלת.כל סטייה מהעיצוב חייבת להיות מתועדות ואושר בכתב.

ביצועים ומחקרי מקרים

חיזוק של פלדה הראה ביצועים מצוינים לטווח ארוך בפרויקטים תשתיות גדולות ברחבי העולם. שתי דוגמאות מרשימות מדגישות את יעילותו.

מקרה מחקר 1: MSE Wall for a Highway Interchange (Project A בגרמניה, 2012)

קיר אדמה ייצוב מכני בגובה 18 מ"מ נבנה כדי לתמוך בשינוי כביש על פני אדמה רכה.העיצוב קרא לחיזוק mesh פלדה (חוט מוגדל, 5 מ"מ, 100×100 מ"מ רשת) ב-0.6 מ"מ אנכי לאחר שמונה שנים, ניטור הראה תנועה מאוחרת של רק 12 מ"מ על הקיר, בתוך 50 מ"מ רוחב של מדידות האחורי של ה-outros ניתן לחסוך נזק קונקרטי עד 40%.

מקרה מחקר 2: Road Stabilization over Peat (Project B בקנדה, 2016)

קטע 2 ק"מ של כביש נבנה על פני אפונה עם יכולת נושאת של רק 30 kPa. הפתרון מעורב קטע של 800 מ"מ של אפונה והחלפתו עם מילוי גרפינמי התחזק על ידי שתי שכבות של גאוגריד פלדה (גבוהה, 220 kN /m כוח) mesh הוצב בבסיס של מילוי ובאמצע- 8 שנים של שירות, הראה ביעילות של פחות מ"מ, ו- 10 נקודות שטח.

איכות הסביבה והקיימות

פלדה היא אחד חומרי הבנייה הממוסדים ביותר, עם שיעור מחזור מעל 90% עבור פלדה חיזוק. בסוף החיים של המבנה, מאפר פלדה ניתן לשחזר, מחוספס מחדש, או remanufactured. הציפוי המגלבן יכול גם להיות התאושש במהלך מחזור, לתרום לכלכלה מעגלית.

עבור הגנה קורוזיה, תהליכים גליון חם מודרני יש טביעת רגל סביבתית נמוכה לממטר מרובע של פלדה מטופל. סגסוגת נמוך-zinc וציפויים חלופיים כגון אבץ-אלום (ZnAl) מפותחים כדי להפחית עוד יותר את ההשפעה הסביבתית.בסביבות רגישות (למשל, ליד רטובות), קצבות הקרביות הקרביות יכולות להיות מוגברת כדי להרחיב את החיים ללא שירות כימי טרום.

בהשוואה חלופות חד-כבדות קונקרטיות, מרש פלדה מחזק קרקע בדרך כלל דורש פחות מלט ופחות חפירות, וכתוצאה מכך פחמן מגולם נמוך יותר. השימוש בקרקעות באתר (אם מתאים) עוד יותר מקטין את פליטות התחבורה.

מסקנה

פלדה mesh נשאר פתרון תכליתי, חזק, וחסכוני לחיזוק הקרקע בפרויקטים הנדסיים אזרחיים.החוזק הרב-עוצמה, הדוקטרינה וההתאמה עם אדמה קומפקטית המאפשרת למהנדסים לבנות חומות גבוהות יותר, מדרונות תלולים יותר, וקרנות דרכים עמידות יותר.התקדמות בציפוי מגן וייצור טיפלו בדאגות קורוזיות, המאפשרות עיצוב של מעל 100 שנים כאשר הם מוגדרים כראוי.

כאשר שוקלים אסטרטגיה של חיזוק הקרקע, מהנדסים צריכים להעריך את תנאי הטעינה הספציפיים, פרמטרים הקרקע, חשיפה סביבתית, ותוכנית הבנייה. פלדה מציע שיא מסלול מוכח בטווח רחב של יישומים, מה שהופך אותו אפשרות חשובה בתיבת הכלים הגיאולוגית.על ידי ביצוע שיטות ההתקנה סטנדרטיות בתעשייה וביצוע בקרת איכות קפדנית, צוותי הפרויקט יכולים להבטיח בטוח, בר קיימא, תשתיות כלכליות שעומדות במבחן הזמן.

(ב) להדרכה טכנית נוספת, התייחס ל-FLT:0ASTM A185/A185M (Standard Specification for Steel Welded Wire Reinforcement) ,EsFLT:1, The FLT:2Geosynthetic Institute's Bulletins on Steel Geogrigital GeogrigitalFLT 3, and the FLT:4 American Society of Civil Engineers (CE) for peer (CESE) for peer:2Geosyntic Institute for peer to Design on Steel Geogrishi5, and the Steel Geogrish and the Steel Geogrish and the Steel Geogrish and the Steel Geogrigital Geo, and the Steel Geogrish and the Steel Geo, and the Steel Geogrish and the Steel Geogrigital Geogrigital) for Steel Geo, and the Steel, and the Steel, and the Steel, and the Steel, and the Steel Geogrishi) for Steel Geogrishi) for Steel Geogrishi) and the Steel, and the Steel, and the Steel Geo, and the Steel, and the Steel, and the Steel, and the Steel Geo, and the Steel, and the Steel Geogr