ייצוב קרקעות - רשת עמודים קשיחים תת קרקעיים

הרצאה בנושא "רשת עמודים קשיחים תת קרקעיים – שיטה לייצוב קרקעות", שהעניק אינג' מוטי יוגר במסגרת הכנס ה-11 לבניה ותשתיות בתאריך 21/11/2019.

* ההרצאה מציגה את ההתקדמות בארץ ובעולם, בתחום חדש יחסית של שריון וטיוב קרקע באמצעות רשת של עמודי בטון תת"ק קדוחים ויצוקים בשיטות כמו כלונסאות ("יבש", CFA, בנטוניט)- בארץ, ועמודי דייס צמנטי ואחרים- בחו"ל.

​

* קדמו להרצאה בנושא זה הרצאות שלי בכנס ה-6 לבניה ותשתיות 2009, הכנס ה-3 למבנים וגשרים 2013 והכנס ה-9 לבניה ותשתיות 2015.

​

* בשלב ראשון נעשה שימוש בטכנולוגיה זו לייצוב קרקע מתחת לסוללות רכבת, כבישים וגשרים ובהדרגה נעשה שימוש בפתרון זה למיכלים, מבני תעשיה ומבנים רגילים.

​

עקרון הביסוס: זה נראה כמו כלונס, אבל זה לא!

עקרון הביסוס בשיטה זו הנו כזה שהוא נראה כמו קולנס, אבל במציאות אינו כזה.

 

ייצוב ושיפור קרקע

כפועל יוצא מהגישה של התייחסות לעמודים קשיחים ולקרקע, כמערכת של קרקע מיוצבת ומחוזקת, ניתן להשתמש בשיטות הבאות לייצור העמודים (CMC, RI):

* עמודי דייס צמנטי נקי, או מעורב בקרקע
* עמודי Jet Grout
* עמודי בטון קדוחים בשיטה "יבשה"/CFA/בנטונייט.

העמודים בשיטות הנ"ל יכולים לכלול זיון, או ללא זיון, בהתאם לסוג ההטרחות הצפויות, ומיקומם הגיאומטרי.

שיטה זו אינה ביסוס בכלונסאות ביסוס ו/או כלונסאות "ריסון". האלמנטים מופרדים לחלוטין מהמבנה מעל, ע"י שכבת מצע גרנולרי שנועד לפיזור העומסים מהמבנה מעל.

 

שיטות לביצוע עמודים קשיחים
 

קיימות מספר שיטות לביצוע עמודים קשיחים בגישת ייצוב קרקע.

​

השוואה: כלונסאות מול עמודי בטון
 

השוואת ביסוס כלונסאות מול עמודי בטון.

​

היבטים של השיטה
 

* כאשר המבנה המטופל צפוי לכוחות אופקיים עקב הגיאומטריה של האתר, רעידות אדמה וכו', יש צורך לשריין את העמודים בזיון היכול להיות מוטות בודדים- בעמודי דייס צמנטי וכלובי זיון- בעמודי בטון קדוחים.

* אי חיבור העמודים למבנה מאפשר התנהגות פשוטה יותר, והקטנת הטרחות סייסמיות בין המבנה לקרקע.

* כפועל יוצא ביסוס המבנה מעל הוא רדוד וכולל פלטות ודוברות למבנים מעל ושכבת מצעים לפיזור ההטרחות. במקרה של סוללות עפר, אין צורך בפלטות ודוברות.

​

שיפור פרמטרים גיאוטכניים

* לפני התקנת עמודי הבטון התת קרקעיים, הקרקע הקיימת היא בעלת ערכים נמוכים של E, k, ו-𝜎, ועקב כך, בעלת פוטנציאל כשל ושקיעה גבוה.

* לאחר התקנת העמודים הקשיחים הערכים של E, k, ו-𝜎 משתפרים מאוד, והשקיעה הפוטנציאלית יורדת בהתאם.

* השיפור המושג הוא פונקציה של קוטר העמודים, המרחקים ביניהם, סוג חומר המילוי (דיס צמנטי, בטון, אחר).

​

התנהגות עמודים קשיחים תחת לחץ אחיד

התפתחות מנגנון הכשל בשכבה הנושאת LTP.

פירוס המאמצים במפלס ראשי עמודי הבטון.

חיכוך שלילי מאפשר את התפתחות תופעת ה-arching (קשתיות).

 

תוכנות ושיטות לתכנון עמודי CMC/ RI
 

שיטות ותוכנות המסייעות בתכנון עמודי RI \ CMC.

*תוכנות אלמנטים סופיים (PLAXIS):
2D axisymmetric
2D plane strain
3D

* אנליזה ליציבות גלובאלית (SLIDE, LARIX)

* אנליזה ליציבות ברעידות אדמה (LARIX, SHAKE)

*תוכנות ייעודיות ל CMC/RI

*נוסחאות דטרמיניסטיות

 

דוגמאות מהארץ
פיתוח שכונת קאונטרי רמות בירושלים -  ייצוב שתית מילוי לביסוס קירות עפר משוריין בגובה 20 מטר