Жерді тіреу үшін жасалған жасанды қабырға

Кіріспе

Екі түрлі биіктік арасында топықты тіреу үшін қолданылатын жасанды қабырға.

Тоқтату қабырғалары – топықты екі жағынан әртүрлі деңгейде тіреуге арналған салыстырмалы түрде берік қабырғалар. Бұл қабырғалар топықты табиғи түрде сақталмайтын еңіске (әдетте тік немесе дерлік тік еңіске) ұстап тұруға арналған құрылымдар. Олар көбінесе қиын тік жерлерде немесе ландшафты өзгерту қажет болған жерлерде, мысалы, төбедегі егістіктерді жасау үшін немесе жол өткелдерін салу үшін қолданылады. Топықты арт жағынан, ал суды алдыңғы жағынан ұстап тұратын тоқтату қабырғасы теңіздік қабырға немесе қоршау деп аталады.

Анықтама

Қалқалы қабырға жердің массасын немесе осы сияқты нәрсені, мысалы, террасаның немесе қазбаның жиегін ұстап тұру үшін жасалады. Бұл құрылым топырақтың тыныштық бұрышынан асып түсетін жер бедерінің өзгеруі кезінде топырақтың бүйірлік қысымына қарсы тұруға арналған. Демек, жертөле қабырғасы – бұл қалқалы қабырғаның бір түрі; алайда, бұл термин көбінесе консольді қалқалы қабырғаға сілтеме жасайды, ол жоғарғы жағында тіреусіз тұрған, дербес құрылым. Олар негізден консольдік түрде жоғары көтеріліп, қарсы беттегі жоғары деңгейді сақтайды. Қабырғалар босаң топырақтан немесе кейбір жағдайларда су қысымынан туындайтын бүйірлік қысымға төтеп беруі керек. Әрбір қалқалы қабырға топырақтың "қиыршығын" ұстап тұрады. Киыршық – бұл қабырға орналасқан жердегі топырақ түрінің сыну жазықтығынан тысқары созылатын топырақ, және топырақтың сүргілеу бұрышы белгілі болғаннан кейін оны есептеуге болады. Қабырға артқа жылған сайын, сырғанау қиыршығының көлемі кішірейеді. Бұл азаю қалқалы қабырғаға түсетін қысымды төмендетеді. Қалқалы қабырғаны дұрыс жобалау және орнатудағы ең маңызды фактор – ұсталған материалдың гравитациялық күш әсерінен төмен қарай жылжуға бейімділігін анықтау және оған қарсы әрекет ету. Бұл қабырғаның артындағы жер қысымын тудырады, ол топырақтың ішкі сүргілеу бұрышына (φ) және ұсталған материалдың байланысу күшіне (c), сондай-ақ қалқалы құрылымның қозғалыс бағытына және шамасына байланысты болады. Жер қысымы қабырғаның жоғарғы жағында нөлге тең және біртекті топырақта ең төменгі тереңдікте максималды мәнге пропорционалды түрде артады. Егер дұрыс ескерілмесе, жер қысымы қабырғаны алға итеруге немесе құлатуға әкелуі мүмкін. Сонымен қатар, қабырғаның артындағы жер асты сулары дренаж жүйесі арқылы кетпесе, қабырғаға гидростатикалық қысым түседі. Жалпы қысым немесе итеру біркелкі биіктіктегі қабырғаның ұзындығы бойынша ең төменгі тереңдіктен үштен бір бөлігінде әрекет ететіндей деп есептелуі мүмкін. Қабырғаға түсетін қысымды жобалық шектерге дейін азайту үшін қабырғаның артында тиісті дренаж жүйесі болуы маңызды. Дренаждық материалдар гидростатикалық қысымды азайтады немесе жояды және қабырға артындағы материалдың тұрақтылығын жақсартады. Құрғақ тас қабырғалары әдетте өздігінен дренаждалады. Мысалы, Халықаралық құрылыс кодексі қалқалы қабырғалардың аударылуға, сырғанауға, негізге шамадан тыс қысымға және судың көтерілуіне қарсы тұрақтылығын қамтамасыз ету үшін жобалануын және олардың 1.5 қауіпсіздік коэффициентімен сырғанауға және аударылуға қарсы жобалануын талап етеді.

A retaining wall is designed to hold in place a mass of earth or the like, such as the edge of a terrace or excavation. The structure is constructed to resist the lateral pressure of soil when there is a desired change in ground elevation that exceeds the angle of repose of the soil. A basement wall is thus one kind of retaining wall; however, the term usually refers to a cantilever retaining wall, which is a freestanding structure without lateral support at its top. These are cantilevered from a footing and rise above the grade on one side to retain a higher level grade on the opposite side. The walls must resist the lateral pressures generated by loose soils or, in some cases, water pressures. Every retaining wall supports a "wedge" of soil. The wedge is defined as the soil which extends beyond the failure plane of the soil type present at the wall site, and can be calculated once the soil friction angle is known. As the setback of the wall increases, the size of the sliding wedge is reduced. This reduction lowers the pressure on the retaining wall. The most important consideration in proper design and installation of retaining walls is to recognize and counteract the tendency of the retained material to move downslope due to gravity. This creates lateral earth pressure behind the wall which depends on the angle of internal friction (phi) and the cohesive strength (c) of the retained material, as well as the direction and magnitude of movement the retaining structure undergoes. Lateral earth pressures are zero at the top of the wall and – in homogeneous ground – increase proportionally to a maximum value at the lowest depth. Earth pressures will push the wall forward or overturn it if not properly addressed. Also, any groundwater behind the wall that is not dissipated by a drainage system causes hydrostatic pressure on the wall. The total pressure or thrust may be assumed to act at one third from the lowest depth for lengthwise stretches of uniform height. It is important to have proper drainage behind the wall in order to limit the pressure to the wall's design value. Drainage materials will reduce or eliminate the hydrostatic pressure and improve the stability of the material behind the wall. Drystone retaining walls are normally self draining. As an example, the International Building Code requires retaining walls to be designed to ensure stability against overturning, sliding, excessive foundation pressure and water uplift; and that they be designed for a safety factor of 1.5 against lateral sliding and overturning.

Сезімталдық

Гравитациялық қабырғалар артқы қысымға төтеп беру үшін олардың массасына (тас, бетон немесе басқа ауыр материал) тәуелді болады және тұрақтылықты арттыру үшін ұсталған топыраққа қарай еңкейтілген "батыр" кері шегірілуі болуы мүмкін. Ұзындығы аз ландшафттық қабырғалар көбінесе цементсіз тас немесе сегменттелген бетон блоктарынан (мұрагерлік бірліктер) жасалады. Құрғақ тізілген гравитациялық қабырғалар біршама икемді және қатаң негізге мұқтаж болмайды. Оларды қосымша материалдарды қолданбай, төмен биіктікте салуға болады, ал беріктігі мен тұрақтылығын арттыру үшін бетон қосылады. 20 ғасырдың басында биік ұстау қабырғалары көбінесе бетон немесе тастан салынған гравитациялық қабырғалар болатын. Бүгінде биік ұстау қабырғалары көбінесе геоклеткалық жасушалы топырақ ұстағыштары сияқты геосинтетикалық материалдармен немесе жиналмалы беткі қабаттары бар композиттік гравитациялық қабырғалар ретінде салынады; габиондар (таспен толтырылған темір сымдан жасалған себеттер); тікбұрышты қабырғалар (алдын ала жасалған бетоннан немесе ағаштан жасалған және ұсақ материалмен толтырылған, шатыр стилінде салынған жасушалар).

Қалқымалы

Крантильді тіреу қабырғалары темір арматурасы бар, орнында құйылған бетоннан немесе сылақпен қаланған тас қабырғалардан (көбінесе кері Т пішіндес) жасалады. Бұл қабырғалар жүктемені (сияқты балка) үлкен, құрылымдық негізге жібереді, қабырға артындағы көлденең қысымды төмендегі жерге вертикальды қысымға айналдырады. Кейде крантильді қабырғалар алдынан тіреумен немесе артқы жағынан контрфортпен нығайтылады, бұл олардың жоғары жүктемелерге қарсы тұру қабілетін арттырады. Тіреулер – қабырғаның бағытына тік бұрышпен орналасқан қысқа қанатты қабырғалар. Бұл қабырғалар маусымдық тоңу тереңдігінен төмен қатаң бетон негізін қажет етеді. Бұл типтегі қабырға дәстүрлі гравитациялық қабырғаға қарағанда әлдеқайда аз материалды қолданады.

Диафрагма қабырғасы

Диафрагмалық қабырғалар – өте қатаң және көбінесе су өткізбейтін тіреу қабырғаларының бір түрі. Диафрагмалық қабырғалар құны жоғары, бірақ олар уақытты және кеңістікті үнемдеп, сондықтан қалалық құрылыстарда қолданылады.

Қалқанды үймелеу

Қалқалы қабырғалар көбінесе жұмсақ топырақ және тар кеңістіктерде қолданылады. Қалқалы қабырғалар жерге қадалады және болат, винил, алюминий, шыны талшық немесе ағаш тақтайшалары сияқты әртүрлі материалдардан құралады. Шамамен есептеу үшін материалдың 1/3 бөлігі жер бетіне, 2/3 бөлігі жер астына қадалады, бірақ бұл көрсеткіш ортаның жағдайына байланысты өзгеріп қана қоймай, бекітілуі мүмкін. Биік қабырғаларға қабырға бетінен белгілі бір қашықтықта топыраққа орналастырылған, кабель немесе стержень арқылы қабырғаға бекітілген "тіреу анкері" немесе "өлген адам" қажет болады. Анкерлер топырақтағы ықтимал сыну жазықтығының артына орналастырылады.

Ұзын үйінді

Ұзын қазылған тіреу қабырғалары қазылған тіреулерді тізбектеп орнату арқылы, содан кейін артық топырақты қазып шығару арқылы салынады. Жобаға қарай, бұл қабырға жер бекіткіштері, нығайту арқалықтары, топырақты жақсарту жұмыстары және шашыратылған бетонмен нығайту қабатын қамтуы мүмкін. Бұл құрылыс әдісі көбінесе қабырғаларды тік қазу (sheet piling) қолдануға болатын, бірақ қазық қағу машинасының тудыратын дірілдеуі немесе шуы қабылдауға келмейтін жағдайларда қолданылады.

Бекітілген

Бетон немесе тас қабырғалардың тіреу қабырғасы жоғарыда аталған стильдердің кез келгенінде салынса да, оларға артындағы тау жынысына немесе топыраққа бекітілген кабельдер немесе басқа да тіреулер арқылы қосымша беріктік қосылады. Әдетте, материалға бұрғылау арқылы орнатылатын бұл тіреулер кабельдің соңында механикалық түрде немесе көбінесе қысыммен құйылған бетонды инъекциялау арқылы кеңейтіліп, топырақта дөңгелек пішінде бекітіледі. Техникалық тұрғыдан күрделі болғанымен, бұл әдіс жоғары жүктемелер күтілетін немесе қабырғаның өзі жұқа болуы керек және басқа жағдайда жеткіліксіз беріктікке ие болатын жағдайларда өте тиімді.

Топырақты қаптау

Топырақты тігіп салу – топырақтың еңістерін, қазбаларды немесе тіреу қабырғаларын салыстырмалы түрде жұқа элементтермен, әдетте болат арматуралармен нығайту тәсілі. Арматуралар көбінесе алдын ала бұрғыланған тесікке орнатылып, содан кейін цемент ерітіндісімен бекітіледі немесе бірден бұрғыланып, цементтеледі. Олар әдетте кернеусіз, сәл төмен қарай еңіспен орнатылады. Жер бетінде қатты немесе икемді қаптама (көбінесе шашыратылған бетон) немесе жеке топырақ тігіштері қолданылуы мүмкін.

Топырақпен күшейтілген

Бірнеше жүйелер бар, олар қабырғадан ғана тұрмай, қабырғаға тікелей әсер ететін жер қысымын азайтады. Бұлар көбінесе басқа қабырға түрлерімен бірге қолданылады, бірақ кейбіреулері оны тек жабын ретінде, яғни эстетикалық мақсаттар үшін ғана пайдалануы мүмкін.

Габиондық торлар

Топырақты нығайтудың бұл түрі, көбінесе сыртқы қабырғасыз да қолданылады, сым желісінен жасалған "қораптардан" тұрады, олар ірі кесілген тас немесе басқа материалмен толтырылады. Торлы қосқыштар ішкі қозғалыстар мен күштерді азайтады, сондай-ақ эрозиялық күштерге қарсы кедергі келтіреді. Габион қабырғалары суды еркін өткізетін тіреу құрылыстары болып табылады және олар көбінесе жер асты суларының болуы мүмкін жерлерде салынады. Дегенмен, барлық тіреу қабырғаларының маңындағы және айналасындағы жер асты суларын басқару және бақылау маңызды.

Механикалық тұрақтандыру

Механикалық тұрақтандырылған жер, сондай-ақ МСЕ деп аталады, жасанды нығайту арқылы қабатты көлденең төсемдер (геосинтетиктер) арқылы құрылатын топырақ, олардың ұштары бекітіледі. Бұл төсемдер қарапайым гравитациялық қабырға құрылыстарына қарағанда қосымша ішкі серпімділікке қарсы кедергі жасайды. Басқа нұсқаларға қабатталған болат таспалар да кіреді. Мұндай топырақ нығайту көбінесе қабаттарды бекіту және оларды бір-біріне байланыстыру үшін сыртқы қабырғаларды (S.R.W. – Сегменттік ұстау қабырғалары) талап етеді. Қабырға беті көбінесе жиналмалы бетон блоктарынан жасалады. Қабырғаның сыртқы жағын жасыл қабырға жасау үшін өсімдіктермен жасылдандыруға болады.