Tukimuuri -Retaining wall

Painovoima - tyyppinen kivituki seinä

Tukiseinät ovat suhteellisen jäykkiä seiniä, joita käytetään tukemaan maata sivusuunnassa niin, että se voidaan pitää eri tasoilla molemmilta puolilta. Tukiseinät ovat rakenteita, jotka on suunniteltu rajoittamaan maaperää rinteeseen, johon se ei luonnollisesti pysyisi (yleensä jyrkkä, lähes pystysuora tai pystysuora rinne). Niitä käytetään sitomaan maaperää kahden eri korkeuden välillä usein maastoalueilla, joilla on ei-toivottuja rinteitä tai alueilla, joilla maisemaa on muotoiltava ankarasti ja suunniteltava tarkempia tarkoituksia varten, kuten rinteillä tapahtuvaa maanviljelyä tai tien ylikulkua varten. Tukiseinää, joka pitää maata takapuolella ja vettä etupuolella, kutsutaan aaltoseiniksi tai laipioksi.

Määritelmä

Seinä maamassan tai vastaavan pitämiseksi paikallaan, kuten terassin tai kaivauksen reunalla. Tukiseinä on rakenne, joka on suunniteltu ja rakennettu kestämään maaperän sivupainetta, kun maanpinnan korkeudessa tapahtuu toivottu muutos, joka ylittää maaperän lepokulman .

Kellarin seinä on siis eräänlainen tukiseinä. Mutta termi viittaa yleensä uloketukiseinään, joka on vapaasti seisova rakenne ilman sivutukea sen yläosassa. Nämä on uloke jalustasta ja ne nousevat tason yläpuolelle toiselta puolelta säilyttääkseen korkeamman tason toisella puolella. Seinien tulee kestää irtonaisen maaperän aiheuttamia sivupaineita tai joissain tapauksissa vedenpaineita .

Tukimuuri terminology.jpg

Jokainen tukiseinä tukee maaperän "kiilaa" . Kiila määritellään maaperäksi, joka ulottuu seinän kohdalla olevan maatyypin murtumistason ulkopuolelle, ja se voidaan laskea, kun maan kitkakulma tunnetaan. Seinän takaiskun kasvaessa liukuvan kiilan koko pienenee. Tämä vähennys alentaa tukiseinään kohdistuvaa painetta.

Tärkein seikka tukiseinien asianmukaisessa suunnittelussa ja asennuksessa on tunnistaa ja torjua pidätetyn materiaalin taipumus liikkua alas painovoiman vaikutuksesta . Tämä synnyttää seinän taakse sivuttaista maapainetta , joka riippuu pidätetyn materiaalin sisäisestä kitkakulmasta (phi) ja koheesiolujuudesta (c) sekä kiinnitysrakenteen liikkeen suunnasta ja suuruudesta.

Maan sivupaineet ovat nolla seinän yläosassa ja – tasaisessa maassa – kasvavat suhteessa maksimiarvoon alimmassa syvyydessä. Maan paine työntää seinää eteenpäin tai kaataa sen, jos sitä ei käsitellä oikein. Myös kaikki seinän takana oleva pohjavesi , jota viemärijärjestelmä ei johda pois , aiheuttaa seinään hydrostaattista painetta . Kokonaispaineen tai työntövoiman voidaan olettaa vaikuttavan kolmanneksella alimmasta syvyydestä tasakorkuisten pitkittäisten osuuksien kohdalla.

On tärkeää, että seinän takana on kunnollinen vedenpoisto, jotta paine rajoitetaan seinän suunnitteluarvoon. Kuivausmateriaalit vähentävät tai poistavat hydrostaattista painetta ja parantavat materiaalin vakautta seinän takana. Kuivakiven tukiseinät ovat yleensä itsestään tyhjeneviä.

Esimerkiksi kansainvälisessä rakennussäännöstössä vaaditaan tukiseinien suunnittelua varmistamaan vakaus kaatumista, liukumista, liiallista peruspainetta ja veden nousua vastaan. ja että ne on suunniteltu siten, että niiden turvallisuuskerroin on 1,5 sivuttaisliukumista ja kaatumista vastaan.

Tyypit

Erityyppiset tukiseinät

Painovoima

Painovoiman tukiseinien rakennustyypit
Esimerkki pinnasängyn seinästä

Painovoiman seinät riippuvat niiden massasta (kivi, betoni tai muu raskas materiaali) kestämään takaa tulevaa painetta, ja niillä voi olla "taikinan" takaisku parantaakseen vakautta nojaamalla taaksepäin pidätettyä maata kohti. Lyhyitä maisemointiseiniä varten ne on usein valmistettu laastittomasta kivestä tai segmentoiduista betonielementeistä (muurauselementit). Kuivapinotut painovoimaseinät ovat jonkin verran joustavia eivätkä vaadi jäykkää alustaa.

Aiemmin 1900-luvulla korkeammat tukiseinät olivat usein painovoimamuureja, jotka tehtiin suurista betonimassoista tai kivistä. Nykyään korkeampia tukiseiniä rakennetaan yhä useammin yhdistelmämuovin painovoimaseiniksi, kuten: geosynteettiset materiaalit, kuten geosolujen solujen rajoitukset, tai elementtipäällysteisillä; gabionit (pinotut teräslankakorit, jotka on täytetty kivillä); pinnasänkyjen seinät (hirsimökin tyyliin rakennetut solut betonielementistä tai puusta ja täytetty rakeisella materiaalilla).

Ulokkeinen

Ulokkeiset tukiseinät on valmistettu teräsvahvisteisesta, paikoilleen valetusta betonista tai laastista (usein käänteisen T:n muodossa) olevasta muurauksesta. Nämä seinät ulokekuormittaa (kuten palkki ) suureen rakenteelliseen jalustaan, mikä muuntaa seinän takaa tulevan vaakasuuntaisen paineen alla olevaan maahan kohdistuviin pystypaineisiin. Joskus ulokeseinät on tuettu edestä tai niissä on vastalinnoitus takana, jotta ne kestävät suuria kuormia. Tukikannattimet ovat lyhyitä siipiseiniä , jotka ovat suorassa kulmassa seinän pääsuuntaukseen nähden. Nämä seinät vaativat jäykät betonijalustat alle vuodenajan pakkassyvyyden. Tämäntyyppinen seinä käyttää paljon vähemmän materiaalia kuin perinteinen painovoimaseinä.

Kalvon seinä

Kalvoseinät ovat eräänlaisia ​​tukiseiniä, jotka ovat erittäin jäykkiä ja yleensä vesitiiviitä. Kalvoseinät ovat kalliita seiniä, mutta ne säästävät aikaa ja tilaa, ja siksi niitä käytetään kaupunkirakennuksissa.

Levyjen pinoaminen

Levypaaluseinä

Pehmeässä maaperässä ja ahtaissa tiloissa käytetään yleensä peltipaalujen tukiseiniä. Levypaaluseinät työnnetään maahan ja ne koostuvat erilaisista materiaaleista, kuten teräksestä, vinyylistä, alumiinista, lasikuidusta tai puulaudoista. Nopeaa arviota varten materiaalia ajetaan yleensä 1/3 maanpinnan yläpuolelle, 2/3 maan alle, mutta tätä voidaan muuttaa ympäristön mukaan. Korkeammat levypaalut tarvitsevat kiinnitysankkurin eli "kuolleen miehen", joka on sijoitettu maaperään seinän pinnan taakse ja joka on sidottu seinään yleensä kaapelilla tai tangolla. Sen jälkeen ankkurit asetetaan mahdollisen vauriotason taakse maaperään.

Tylsä kasa

Porapaalujen tukiseinä Lissabonissa , Portugalissa

Porapaalujen tukiseinät rakennetaan kokoamalla sarja porapaaluja , minkä jälkeen ylimääräinen maa kaivetaan pois. Projektista riippuen porapaalutukiseinä voi sisältää sarjan maa-ankkureita , vahvistuspalkkeja, maanparannustoimenpiteitä ja ruiskubetonivahvistekerroksen . Tätä rakennustekniikkaa käytetään yleensä skenaarioissa, joissa levypaalutus on pätevä rakennusratkaisu, mutta joissa paalutuskoneen aiheuttamat tärinä- tai melutasot eivät ole hyväksyttäviä.

Ankkuroitu

Ankkuroitu muuri Rio de Janeiron osavaltion vuoristoalueella Brasiliassa

Ankkuroitu tukiseinä voidaan rakentaa millä tahansa edellä mainituista tyyleistä, mutta se sisältää myös lisälujuutta käyttämällä kaapeleita tai muita tukia, jotka ankkuroidaan sen takana olevaan kallioon tai maaperään. Yleensä materiaaliin porattaessa ankkureita laajennetaan sitten kaapelin päässä joko mekaanisesti tai usein ruiskuttamalla painebetoni , joka laajenee muodostaen sipulin maaperään. Teknisesti monimutkainen menetelmä on erittäin hyödyllinen kohteissa, joissa on odotettavissa suuria kuormituksia tai kun itse seinän on oltava hoikka ja muuten liian heikko.

Vaihtoehtoiset säilytystekniikat

Maaperän naulaus

Maanaulaus on tekniikka, jossa maan rinteitä, kaivauksia tai tukiseiniä vahvistetaan lisäämällä niihin suhteellisen ohuita elementtejä – tavallisesti teräksisiä raudoitustankoja. Tangot asennetaan yleensä valmiiksi porattuun reikään ja injektoidaan sitten paikoilleen tai porataan ja injektoidaan samanaikaisesti. Ne asennetaan yleensä jännittämättöminä hieman alaspäin kaltevana. Pinnalla voidaan käyttää jäykkää tai joustavaa pinnoitetta (usein ruiskutettua betonia) tai eristettyjä maanaulapäitä.

Maaperällä vahvistettu

On olemassa useita järjestelmiä, jotka eivät koostu pelkästään seinästä, vaan vähentävät suoraan seinään vaikuttavaa maapainetta. Näitä käytetään yleensä yhdessä jonkin muun seinätyypin kanssa, vaikka jotkut voivat käyttää sitä vain päällysteenä eli visuaalisiin tarkoituksiin.

Tukiseinän kivet, joita käytetään estämään maaperän valumista laakossa

Gabion-verkot

Tämän tyyppinen maaperän vahvistaminen, jota usein käytetään myös ilman ulkoseinää, koostuu metalliverkko "laatikoista" , jotka on täytetty karkeasti leikatulla kivellä tai muulla materiaalilla. Verkkohäkit vähentävät jonkin verran sisäistä liikettä ja voimia sekä vähentävät eroosiovoimia. Gabioniseinät ovat vapaasti valuvia tukirakenteita ja sellaisenaan ne rakennetaan usein paikkoihin, joissa on pohjavettä. Pohjaveden hallinta ja valvonta kaikissa tukiseinissä ja niiden ympärillä on kuitenkin tärkeää.

Mekaaninen stabilointi

Mekaanisesti stabiloitu maa, jota kutsutaan myös MSE:ksi, on maaperää, joka on rakennettu keinotekoisella vahvistuksella kerroksellisilla vaakasuorilla matoilla ( geosynteettiset materiaalit ), jotka on kiinnitetty niiden päihin. Nämä matot lisäävät sisäistä leikkausvastusta yksinkertaisten painovoimaisten seinärakenteiden lisäksi. Muita vaihtoehtoja ovat teräshihnat, myös kerroksittain. Tämän tyyppinen maaperän vahvistaminen vaatii yleensä ulkoseiniä (SRW:t – Segmental Retaining Walls) kerrosten kiinnittämiseksi ja päinvastoin.

Seinäpinta on usein betonielementtejä, jotka kestävät jonkin verran erilaista liikettä. Vahvistetun maan massa yhdessä päällysteen kanssa toimii sitten parannetun painovoiman seinämänä. Vahvistettu massa on rakennettava riittävän suureksi, jotta se säilyttää sen takana olevan maaperän paineet. Painovoimaseinien tulee yleensä olla vähintään 50-60 prosenttia yhtä syviä tai paksuja kuin seinän korkeus, ja niiden on ehkä oltava suurempia, jos seinässä on kaltevuus tai lisämaksu.

Solujen eristysjärjestelmiä (geosoluja) käytetään myös maan jyrkkään vakauttamiseen painovoiman vaikutuksesta ja vahvistettuja tukiseiniä geoverkoilla. Geocell-tukiseinät ovat rakenteellisesti vakaita oman painon ja ulkoisten kuormien alla, kun taas rakenteen joustavuus tarjoaa erittäin korkean seismisen kestävyyden. Seinän ulompiin kojeisiin voidaan istuttaa kasvillisuutta vihreän seinän luomiseksi .

Katso myös

Viitteet

Lue lisää

  • Bowles, J., (1968). Foundation Analysis and Design, McGraw-Hill Book Company, New York
  • Ching, FD, Faia., R., S. ja Winkel, P. (2006). Kuvitetut rakennusmääräykset: Opas vuoden 2006 kansainvälisen ymmärtämiseen
  • Crosbie, M. & Watson, D. (toim.). (2005). Arkkitehtisuunnittelun aikaa säästävät standardit. New York, NY: McGraw-Hill.