Როდი უნდა აირჩიოთ ფოლადის ფურცლის გასადიდებელი საფუძვლის ინჟინერიაში?

Რა არის ფოლადის ფურცლისებური გასპარები და როგორ მუშაობენ?

Ფოლადის ფურცლისებური გასქელებული პილოტები შედგება როლიკოვანი ფოლადის სექციებისგან, რომლებიც ერთმანეთს იჭერიან და ქმნიან უწყვეტ კედლებს მიწისა და წყლის შესაკავის. ამ კონსტრუქციებს ჩვეულებრივ აქვთ Z-ნაირი ან U-ნაირი ფორმა კიდეებზე, რაც ქმნის წყალგამძლე შედუღებებს, რომლებიც კარგად მუშაობს ისეთ ადგილებში, როგორიცაა სანაპირო ზოლის დაცვა, სარდაფებისთვის ღრმა დაშვების სამუშაოები და ჭაობის სისტემები. იმ ხის მხარდაჭერის შედარებით, რომელიც ერთხელ გამოიყენება და გადაგდებულია, თანამედროვე ცინკით დაფარებული ფოლადის ვერსიები გამკლავდება ბევრად უფრო მძლავრ ძალებს, რომლებიც ზემოდან იხრებიან — დაახლოებით 35 კნ/მ², როგორც წელს GeoStruct-მა გამოავლინა. მას შემდეგ კი ისინი შეიძლება ამოიღებოდნენ და ხელახლა გამოიყენებოდნენ სხვა საშენ მასალებზე, რაც გრძელმანძილიანად ფულის დანახულებას უზრუნველყოფს.

Ფოლადის ფურცლისებური პილოტებისა და სხვა პილოტების სახეობების შორის ძირეული განსხვავებები

Სამი ძირეული განსხვავება ფოლადის ფურცლისებურ პილოტებს უნიკალურ ხდის:

• Ინსტალაციის სიჩქარე : სეკანტური ბეტონის კედლების შედარებით საჭიროებს 60%-ით ნაკლებ დროს გამყარების პერიოდების გამორიცხვის გამო
• Ბარ Gaussian განაწილება : ინტერლოკინგის მექანიზმი სტრესს 40%-ით უკეთ გადაადის, ვიდრე სოლდატის გასაღების სისტემები
• Გარემოს წინააღმდეგობა : ცინკით დაფარული ვარიანტები 3— ჯერ მეტი ხანი გრძელდება უმუშევარ ტყავზე მაღალი ტემპერატურის გარემოში

Გავრცელებული სიტუაციები, სადაც უპირატესობა ენიჭება ფოლადის საწყის პილებს

Ინჟინრები ადასტურებენ ფოლადის საწყის პილებს სამ მაღალი რისკის შემთხვევაში:

1. Ურბანული გათხრები : როდესაც მიმდებარე სტრუქტურები მდებარეობს <5მ-ში გათხრის ადგილიდან, მათი ვიბრაციის შემცირების მოწყობილობა იცავს არსებულ საფუძვლებს
2. Ტაიდური ზონები : ზღვის საწყისი ნაწილები ახშობს მარილიანი წყლის შეღწევას პორტის განვითარებისას, რაც ამყარებს ნიადაგის მთლიანობას ქვეის კედლების უკან
3. Საგანგებო წყალდიდობის კონტროლი : სწრაფი გაშლის შესაძლებლობა (<48 საათი 100მ სექციისთვის) ხდის მათ გამოუცვლელს დაისის გასამაგრებლად

Მიწის პირობები და გათხრის სიღრმე: ფოლადის ფურცლის გამოყენების შესაბამისობის განსაზღვრა

Მიწის ტიპის შეფასება: კოჰეზიური წინააღმდეგობა გრანულირებულ მიწებს

Კოჰეზიურ მიწებში, როგორიცაა თიხა, ფოლადის ფურცლები აძლევენ წინააღმდეგობას მიწის პლასტიკურობის გამო წარმოქმნილ გაჭიმვის ძალებს. გრანულირებულ მიწებში, როგორიცაა თიხა ან ქვიშა, მათი უწყვეტი შემხვედრი სისტემა უზრუნველყოფს 20–30%-ით მაღალ გვერდით სტაბილურობას ბეტონის ალტერნატივებთან შედარებით, განსაკუთრებით მაშინ, როდესაც ოპტიმიზებულია ხახუნის კუთხეები.

Როგორ ზეგავლენას ახდენს მიწის ატვირთვის მაჩვენებელი ფოლადის ფურცლის არჩევანზე

Იმ შემთხვევაში, როდესაც განხილულია ისეთი ნიადაგები, რომლებიც 100 კნ/მ²-ზე ნაკლებ მაჩვენებელს აქვთ, ინჟინრები ხშირად ირჩევენ ფოლადის საწყობ გასაპარტახებს, რადგან ეს მასალები მსუბუქია, მაგრამ მაინც საკმაოდ მაგრია და ხელს უწყობს ჭაღარისებრი დანაგრევის თავიდან აცილებაში. ავიღოთ მაგალითად რბილი თიხა, სადაც მაჩვენებელი ჩვეულებრივ 50-დან 75 კნ/მ²-მდე მერყეობს. ამ შემთხვევაში ფოლადის ფირფიტები დამონტაჟების დროს დატვირთვას ამცირებს დაახლოებით 40%-ით, თუ შედარებული იქნება ტრადიციულ ჩაშლილ ბეტონთან. თუმცა, საძირკვლის არჩევანის შესაბამისობაში მონაცემებთან სტანდარტული შეჭრის ტესტის შედეგების შესაბამისად, დიდი მნიშვნელობა აქვს. ეს კავშირი ხელს უწყობს ნიადაგის უკეთ გააზრებაში და საძირკვლის სხვადასხვა ტიპთან ურთიერთქმედების გასაგებად მშენებლობის პროექტების დროს.

Გათხრის სიღრმის ზღვარი, რომელიც უპირატესობას ანიჭებს ფოლადის საწყობ გასაპარტახების გამოყენებას

Ფოლადის ფურცლები განსაკუთრებით კარგად გვევლინდება, როდესაც ჩაღრმავება 6 მეტრზე მეტია, რადგან ასეთ სიღრმეში დროებითი მხარდაჭერის სისტემები ძალიან ძვირი ხდება. ამ ფურცლების კონსტრუქციის წყალობით შესაძლებელია მათი ჩაძირვა 18 მეტრამდე, რაც სიმტკიცეს არ ავლენს – რასაც სალდატის პილის სისტემებს ვერ შეუძლიათ, რადგან მათ დამატებითი მხარდაჭერა სჭირდებათ ყოველი 3 მეტრის შემდეგ. როდესაც საქმე მიდის 12 მეტრზე მეტი სიღრმის ჩაღრმავებაზე, ფოლადის ფურცლებზე გადასვლა შეიძლება შეამციროს მხარდაჭერის ხარჯები დაახლოებით 35%-ით. ეს ხდება იმიტომ, რომ არ სჭირდება იმდენი შუალედური მხარდაჭერის სტრუქტურა, რომელიც საჭირო იქნებოდა ტრადიციული მეთოდების გამოყენების შემთხვევაში.

Გვერდითი მიწის წნევის მართვა ღრმა ფოლადის ფურცლის კედლებით

8 მ-ზე მეტი სიღრმის შემთხვევაში, გვერდითი მიწის წნევა შეიძლება გადააჭარბოს 50 კპა-ს იოლად შეკრულ ნიადაგში. ფოლადის ფურცლები ამას წინააღმდეგდებიან შემდეგი გზით:

• Სექციის მოდულის ოპტიმიზაცია : Z-ფორმის პროფილები 25%-ით მეტ მომენტურ წინააღმდეგობას უწევენ წინაღობას ბრტყელი სარკმლის დიზაინებთან შედარებით
• Პასიური ნიადაგის აქტივაცია : გათხრის საძირკველზე შეღწევა ბუნებრივ ნიადაგში წინააღმდეგობის გამოყენებას უზრუნველყოფს
  Ეს თვისებები საშუალებას აძლევს ფოლადის ფურცლოვან გასადიდებელ კედლებს გაუძლონ წნევის სხვაობას 75 კპა-მდე უკავშირდების გარეშე — ეს კი მნიშვნელოვანი მიზეზია, რის გამოც ისინი გამოიყენებიან ურბანული ღრმა გათხრების 78%-ში (გეოტექნიკური ინჟინერიის ინსტიტუტი, 2023).

Წყლის დონის მართვა და ფოლადის ფურცლოვანი გასადიდებელი პილოტები, როგორც წყლის შემსვლელი ბარიერები

Ფუძის გათხრისას მაღალი წყლის დონის გამოწვევები

Მაღალი წყლის დონე უსტაბილურობას იწვევს გათხრის დროს ნიადაგის გამჟავების და ჰიდროსტატიკური წნევის გამო. წყალდიდობის ან სანაპირო ზონებში მდებარე პროექტები გადაიხდიან 47%-ით მეტ თანხას წყლის გადმოტუმბვაზე (ASCE 2022), რისკები კი შეიცავს ნიადაგის ლიკვაციას მატყლოვან ნიადაგში, სასუნთქი პომპების მორგებას მძიმე წვიმის დროს და გვერდით წყლის ჩაწევას, რაც ზიანს აყენებს მხარდაჭერას.

Რატომ აღემატება ფოლადის ფურცლოვანი გასადიდებელი პილოტები წყლის შემსვლელ კედლებს აქვიფერულ ზონებში

2023 წელს Marine Engineering Journal-ში გამოქვეყნებული ახალი კვლევა აჩვენებს, რომ ფოლადის ფილის გასპილები წყლის შეკავებაში 2-დან 3-ჯერ უკეთესად მუშაობს ტრადიციული სალმოს კედლებთან შედარებით, როდესაც საქმე გვაქვს წყალგამტარ ნიადაგებთან. ამ ფოლადის ფილების ერთმანეთს შემთხვევა ქმნის მყარ უწყვეტ ბადეებს. საველე გამოცდები აჩვენებს, რომ ისინი აჩერებს დაახლოებით 95%-ს გრუნტის წყალის ჩაწვევისა ქვიშიან ჰიდროაკვილონებში. ისინი შეძლებენ წყლის წნევის გაძლებას 12-დან 15 psi-მდე, დაბრუნებული დაახლოებით 20 ფუტით ქვეით დანიშნულების დონიდან. გარდა ამისა, ეს სტრუქტურები ორმაგ დანიშნულებას ასრულებს, როგორც საფუძვლის გამაგრებას, ასევე წყალგამჭიმ მემბრანებს, რაც ხდის მათ საკმაოდ მრავალმხრივად გამოყენებადს სხვადასხვა სამშენ პროექტებში, რომლებიც ითვალისწინებს ნიადაგის სტაბილიზაციას.

Სტრატეგიები წყლის მოშორების ეფექტურ განხორციელებაზე ფოლადის ფილის გასპილების მონტაჟის დროს

2021 წელს USACE-ის მიერ ჩატარებული საველე გამოცდის თანახმად, ფოლადის საწყობის გამოყენება კარგად შერჩეული კეტილი სისტემებით შეიძლება დაიკვირდეს წყლის გადმოტვირთვის ენერგომოხმარებას დაახლოებით 34%-ით. ამ მეთოდების ეფექტურად განხორციელების მსურველებისთვის რამდენიმე მნიშვნელოვანი ნაბიჯი არსებობს, რომელზეც ღირს ყურადღების მიქცევა. პირველ რიგში, განსაკუთრებით მიზანშეწონილია რელიეფული კეტილების დაყენება კედლის სტრუქტურის უკანა მხარეს დაახლოებით 25 ფუტის ინტერვალით. ზედაპირქვეშა პროცესების მონიტორინგი ბევრად მარტივდება IoT პიეზომეტრების საშუალებით, რომლებიც უწყვეტად აკონტროლებენ დინების სიჩქარეს. ასევე არ უნდა დაგავიწყდეთ სტადიური გათხრის მნიშვნელობა – 5 ფუტიანი ინტერვალებით გათხრა ეხმარება ჰიდრავლიკური ბალანსის შენარჩუნებაში. ეს კომბინირებული ტექნიკა განსაკუთრებით კარგად მუშაობს იმ შემთხვევებში, როდესაც სადენი წყლის დონე მიწის ზედაპირიდან სამ ფუტზე ნაკლებ სიღრმეზე მდებარეობს.

Მოთხოვნები ტვირთის მიმართ: გვერდითი და ვერტიკალური მოთხოვნების ბალანსირება დიზაინში

Ფოლადის ფურცლისებური კედლები უნდა გაძლოთ სივრცითი დატვირთვის კომბინაციებს, რაც ინჟინრებს მოთხოვს გაეწონონ გვერდითი წნევები და ვერტიკალური მაჩვენებლები.

Გვერდითი დატვირთვის განსაზღვრა დამატებითი დატვირთვისა და მიწისძვრის შედეგად

Გვერდითი ძალები იმაღლებულია გზის ნაპირების ან მიწისძვრის ზონების გამოყენების დროს. 2023 წლის ინჟინერ-გეოლოგიური კვლევა აჩვენა, რომ მიწისძვრის აქტივობა შეიძლება გვერდით წნევას 30–50%-ით გაზარდოს, რაც მოითხოვს უფრო სქელი სექციების გამოყენებას ან შემცირებულ ინტერლოკებს სტაბილურობის შესანარჩუნებლად.

Ვერტიკალური დატვირთვის შეფასება შენახვის კედლის გამოყენებისას

Მიუხედავად იმისა, რომ ძირითადად გვერდითი წინააღმდეგობისთვისაა დაგეგმილი, ფოლადის ფურცლისებური გასაჭიმი ჰიბრიდულ სისტემებში (მაგ., კომბი-კედლებში) შეიძლება მხარი შეუჭიროს 800 კნ/მ-მდე ვერტიკალურ დატვირთვას, როდესაც ისინი მკვრივ საყრდენ ფენებშია ჩასხმული. ეს შესაძლებლობა საშუალო მნიშვნელობისაა ურბანული გათხრებისთვის, სადაც მანქანები ან დროებითი კონსტრუქციები ქვემოთ მიმართულ ძალებს ახდენენ მხარდაჭერას.

Დისკუსია: შეუძლია თუ არა ფოლადის ფურცლისებურ გასაჭიმებს მძიმე ვერტიკალური დატვირთვის მხარდაჭერა?

Ჯერ კიდევ არსებობს განსხვავებული მოსაზრებები იმასთან დაკავშირებით, შეუძლიათ თუ არა ფოლადის ფურცლისებურ გასაღებებს მნიშვნელოვანი ვერტიკალური დატვირთვების ეფექტურად გატარება. ზოგიერთმა ინჟინერმა გამოთქვა შემჩნევები რეალური პრობლემების საფუძველზე, სადაც შეერთებები გადაადგილდა მეორდებად დატვირთვის ციკლების დროს სანაპირო წყალდიდობის დაცვის სისტემებში. მეორის მხრივ, ბევრი პროფესიონალი არგუმენტირებულად ამტკიცებს, რომ ეს კონსტრუქციები კარგად მუშაობს შესაბამისი დიზაინის შემთხვევაში. ავიღოთ მაგალითად ხიდის აბზასები, სადაც ფოლადის ფურცლისებური გასაღების კედლებმა წარმატებით გაუძლეს დატვირთვებს დაახლოებით 12 მეგანიუტონის ოდენობით. ეს შესაძლებელი გახდა უკეთესი შეერთების დიზაინის და საბადოში გრუნტით შევსებული ტოე-სექციების დამატებით. მთავარი დასკვნა მაინც ის ჩანს, რომ ფოლადის ფურცლისებურ გასაღებებს შეუძლიათ მძიმე ვერტიკალური დატვირთვების უსაფრთხოდ გატარება, თუ ისინი შესაბამისად იქნება დაპროექტირებული, მიუხედავად იმისა, რომ მათ საჭიროებთ სპეციალურ და ზუსტ ინჟინერიულ დამუშავებას სტანდარტული გამოყენებისგან განსხვავებით.

Შეერთებული ფოლადის ფურცლისებური გასაღებების გამოყენებით დატვირთვის განაწილების საუკეთესო პრაქტიკები

Სასრული ელემენტების ანალიზის ინტეგრირება სინამდვილეში მოწყობილობებთან ზუსტად აძლევს საშუალებას მონიტორინგი გააკეთოს სტრესის გადანაწილებაზე, რაც ამცირებს ზედმეტი დატვირთვის რისკს შერეული დატვირთვის პირობებში.

Მასალის და გარემოს ფაქტორები, რომლებიც ზეგავლენას ახდენენ ფოლადის სახელურის სიცოცხლის ხანგრძლივობაზე

Ცხელწონვას და ცივმუშავე ფორმის ფოლადი: მუშაობის და ღირებულების გათვალისწინება

Ცხელწონვა ფოლადის ფილები სთავაზობენ უმაღლეს მაჩვენებლებს და შეერთების მთლიანობას, რაც ხდის მათ იდეალურ არჩევანს მაღალი დატვირთვის გარემოში. მიუხედავად იმისა, რომ ისინი 15–20% უფრო ძვირი აღმოჩნდებიან წარმოების ინტენსიურობის გამო, მათი 50 წელზე მეტი სერვისული სიცოცხლის ხანგრძლივობა ამ ინვესტიციას აღიარებს. ცივმუშავე ფილები შეესაბამებიან დროებით და ბიუჯეტში შეზღუდულ პროექტებს, მაგრამ იკარგებენ მყარობას გვერდითი დატვირთვის დროს.

Კოროზიის რისკები სამრეწველო და ზღვისპირა გარემოში

Ჩაძირულ ზღვისპირა ზონებში კოროზიის სიჩქარე აღემატება 0,5 მმ/წელს. სამრეწველო ადგილებში, სადაც მიწისქვეშა წყალი მჟავეა (pH < 4,5), იწვევს წერტილოვან კოროზიას, რაც შეიძლება სტრუქტურულ მაჩვენებლებს ათი წლის განმავლობაში 30%-ით შეამციროს.

Რისკების შემსუბუქების სტრატეგიები: კათოდური დაცვა და კოროზიის დაშვებული ზღვარი

Გალვანური კათოდური დაცვა სერვისულ სიცოცხლეს 25–40 წლით ზრდის აგრესიულ გარემოში. 2–3 მმ მსხვერპლის სისქის დამატება — დამტკიცებული კოროზიის დასაშვები სტრატეგია — ზღვის პირობებში პენეტრაციული ჩამორთვების დაგვიანებას 15 წლამდე უზრუნველყოფს.

Ფოლადის სადიდი გასადიდებლების მდგრადობა და ციკლური მენეჯმენტი

Ფოლადის სადიდი გასადიდებლები 90%-ით გამომუშავებადია, რომლის 70% აღდგენილი მასალა ხელახლა გამოიყენება ახალ სამშენ ნაგებობებში. ციკლური შეფასებები აჩვენებს, რომ ცხელი გადასაქცევი სადიდი გასადიდებლების სამი პროექტული ციკლის განმავლობაში ხელახლა გამოყენება ნახევრამდე ამცირებს ნახშირბადის გამოყოფას ერთჯერადი გამოყენების ბეტონის ალტერნატივებთან შედარებით.