כיצד לבנות תשתית על אדמה מתנשאת - 1

2024 מְחַבֵּר: Sebastian Paterson | [email protected]. שונה לאחרונה: 2023-12-16 13:50

על הסכנות הטמונות בקרקעות מרוממות - כיצד להגן על קוטג'ים בקיץ מפני תופעה מזיקה זו

מגיעים אחרי החורף לקוטג 'הקיץ, הביטו בזהירות סביב. ותראה שבביתים מסוימים סדקים נחש על הקירות וכוס חלונות. באזורים אחרים, השערים היו משופעים (איור 1), סככת העצים או הסככה נטו חזק (איור 2).

זו תוצאה של תופעת טבע כה בלתי רצויה במיוחד כמו נפיחות באדמה. במיוחד, או ליתר דיוק הרסני, התנפחות משפיעה, קודם כל, על חלק מיסודות הבניינים שנמצא באדמה. לרוב לא לוקחים בחשבון תופעה זו לא רק תושבי קיץ של בונים עצמיים, אלא לעיתים גם בונים מקצועיים.

מהיכן נובעת הגידול הממאיר הזה של האדמה וכיצד היא נוצרת? כידוע מספר לימוד בפיסיקה בבית הספר, מים בתהליך הקפאה מגדילים את נפחם ב 10-15 אחוזים. מסיבה זו, עליית ונפילת הקרקע בצפון מערב מגיעה ל -20 סנטימטרים ויותר.

אם התפשטות המים מתרחשת בחימר לח וצפוף, בקרקעות חוליות ומאובקות, המסוגלות לשנות את עוצמת הקול בצורה דרמטית ולעוות (כלומר, נפיחות) בטמפרטורות שליליות, אזי קרקעות אלה נחשבות להתנפחות. וגם גרגירים וחצץ - לא נקבובי. בתנאי שיש להם זרימה חופשית של מים.

אילו תהליכים מתרחשים בהם המאפשרים לחלק את כל אדמות הקרקע לקטגוריות אלה? בקרקעות מתנפחות, לחות עולה מספיק גבוהה ממי התהום, והיא מצטברת, נשמרת היטב בקרקעות כמו בספוג.

בקרקעות שאינן נקבוביות, הלחות מתיישבת ממשקלה, כאילו נופלת, כאילו דרך מסננת, ולכן אינה עולה גבוה. במילים אחרות: ככל שמבנה הקרקע עדין (דק) יותר, כך הלחות עולה לאורכו, וככל שהיא הופכת לגובה יותר.

ברור שהאדמה קופאת מלמעלה למטה. הלחות בשכבות העליונות, ההופכת לקרח, עולה בנפח ויורדת. ואם זה, בלי להתעכב, מחלחל דרך מבנה האדמה שמסביב, למשל, דרך חצץ, חול גס, שלמעשה אינו יוצר התנגדות, אז האדמה אינה מתרחבת ללא לחות, מה שאומר שאפקט הגובה אינו מתרחש. ולהיפך…

זה נכון במיוחד לגבי חימר צפוף. מחימר כזה, לחות לא רק שאין לה זמן לעזוב, אלא גם מצטברת. כתוצאה מכך, אדמה כזו בהחלט תהפוך לנפחת. תופעות כבד הן לא רק תנועות קרקע משמעותיות בלתי צפויות לחלוטין, אלא גם עומסים עצומים על הבסיס, המגיעים ללחץ של 6-10 טון למטר מרובע.

מכאן המסקנה הבלתי ניתנת לשינוי: לפני תחילת הבנייה, חובה לברר מה עומק ההקפאה המרבי במקום נתון:

• בעונה הקרה ביותר;
• בלחות הקרקע הגבוהה ביותר;
• בהיעדר מוחלט של כיסוי שלג.

באזור לנינגרד עומק ההקפאה הוא עד 1.5 מטר. ברור ששילוב בו זמנית של כל הגורמים הללו אינו סביר, אך זהו אירוע בטיחותי המאפשר לך לחזות, ולפיכך למנוע כל אסונות טבע.

כמו כן, חיוני שגם אם התנפחות, עיוות האדמה, לא תשפיע ישירות על בסיס היסוד הנמצא מתחת למפלס ההקפאה, הלחץ בגבול אזור ההקפאה יכול להיות כה משמעותי עד שהוא יכול לסחוט את היסוד יחד עם את האדמה הקפואה או לקרוע את החלק העליון שלה מתחתית. מקרים כאלה הם ככל הנראה בעת בניית תשתית עשויה אבן, לבנים או בלוקים קטנים, במיוחד מתחת לבניינים ומבנים קלים.

זו תוצאה של כוחות האחיזה הרוחביים כביכול. הם נוצרים כאשר אדמה קפואה נצמדת לדפנות הצד של הקרן ובתנאים מסוימים מגיעה ללחץ של 5 עד 7 טון למטר רבוע של משטח הצד.

לדוגמא, עמוד יסוד בקוטר 20 ס"מ עם עומק הקפאה של 150 ס"מ מושפע מכוחות הידבקות רוחביים של יותר מ 9 טון. זהו העומס פי כמה ממשקל הבניין. וכך יש אפקט מרומם.

זאת בשל העובדה שמעל פני השטח יש התנגשות מתמדת של הקור מעל וחום האדמה. אם חום האדמה בדרך כלל קבוע, הרי שמידת הקפאת האדמה תלויה בגורמים רבים: טמפרטורה ולחות של האוויר שמסביב, לחות קרקע, צפיפות ועובי שלג, מידת ההתחממות על ידי השמש.

בשל הבדל הטמפרטורה, קו ההקפאה ביום גבוה יותר מאשר בלילה. הבדל זה גדל במיוחד כאשר אין מעט כיסוי שלג או אין. קרוב יותר לקפיץ, האדמה בצד הדרומי נמסה מהר יותר מאשר בצפון, ולכן נרטבת, ובהתאם שכבת השלג שמעליה נהיית דקה יותר מאשר בצד הצפוני.

לכן, שלא כמו הצד הצפוני של הבית, האדמה בצד הדרומי מתחממת בצורה אינטנסיבית יותר ביום וקופאת יותר בלילה, ובכך תורמת להופעת כוחות הידבקות רוחביים. השפעת הכוחות הללו משופרת במיוחד אם משטח היסוד אינו אחיד ואין לו ציפוי איטום מתאים.

ניתן להרים תשתית רצועה שקועה גם בכוחות רוחביים אם, שוב, אין לה משטח צד חלק וחלק ולא נמעך מספיק מלמעלה על ידי בית או לוחות בטון.

כיצד נוכל להימנע מצרות הרסניות כה מסוכנות ולעתים קרובות סתם קטסטרופליות? אחת מהאפשרויות הללו, המאפשרת לך להימנע מהן, מוצגת בתמונה (איור 3.) כפי שאנו רואים, אין תומכים קבורים באדמה העלולים להיות נתונים לעומסי הרמה. במקרה זה, הבניין נשען על לוחות בסיס. כוח השווה לחלק ממשקל הבניין לוחץ עליהם, כלומר עומס קטן מאוד.

כרית החול הגס (נגד סלע) תמנע את התהוות הקרח ותבטיח את שיווי משקלו. ניתן ליצור לוחות בסיס כאלה בבית (בפרברים) מבטון בתוספת חצץ, הנחת חיזוק מתכת. עדיף להשתמש בחוט. עובי הלוח חייב להיות לפחות 10 ס מ. ניתן להשתמש גם בלוחות מוכנים. לפני הנחת הלוחות, מריחים את החול ומוטמים עליו.

עם זאת, מה שמכונה יסודות רדודים נפוצים הרבה יותר בבניית קוטג'ים בקיץ. זה כאשר עומק היסוד אינו מגיע לעומק הקפאת האדמה (איור 4). ברור מחוק הפיזיקה כי יש לאזן את משקלו של חלק מבנה (BZ) בכוח הרמת הקרקע (GH) הנוצר על ידי התרחבות האדמה המקפיאה (קרח) וכוחות ההידבקות לרוחב (BS), אשר דוחפים את התומכים החוצה.

כוח הרמת האדמה בטמפרטורות נמוכות יכול לחרוג משמעותית ממשקל הבניין, ואז בהכרח תידחק תמיכת היסוד החוצה. זה מורגש מאוד בתחילת האביב, כאשר הקרקע העליונה נמסה לחלוטין ומתחממת היטב. במזג אוויר חם התמיכה תרד, אך לא בהרבה, מכיוון שהחלל מתחתיו מלא במים ואדמה מוצפת. לאחר זמן מה תמיכה כזו תשתנה, והבניין יתעקם בהכרח.

כדי להימנע מתופעה לא רצויה שכזו, לעתים קרובות מונח חיזוק מתכת ביסוד ובקירות, ונבנות גם חגורות חיזוק (איור 5). לחלופין, בסיס היסוד נעשה מורחב בצורה של עוגן פלטפורמה תומך (איור 6). במקרים אלה, נוקשות הקירות והבסיס גוברת, וכתוצאה מכך ההתנגדות של המבנה כולו לעומסים מנפיחות אדמה עולה בחדות.

המשך יבוא