تصور کنید در قلب شهری پرتراکم، پروژه ای ساختمانی آغاز می شود و با اولین مراحل خاکبرداری، فشار جانبی زیادی از سمت خاک به جداره ها وارد می شود. در اینجا سازه نگهبان به عنوان یک راهکار مهندسی وارد عمل می شود تا با ایجاد بستری مقاوم، از حرکت و ریزش خاک جلوگیری کند. این سازه نه تنها فشارهای جانبی را به طور موثری مهار می کند، بلکه مانند سپری قوی از پروژه و ایمنی محیط پیرامون محافظت می نماید. با حضور سازه نگهبان، ادامه عملیات ساخت و ساز در شرایط ایمن و بدون نگرانی از ناپایداری خاک امکان پذیر می شود، و مسیری مطمئن برای توسعه پروژه در بافت های شهری فراهم می آورد.
در این مقاله قصد داریم تا شما را با سازه نگهبان آشنا کنیم و کاربردهای آن در پروژه های عمرانی را بررسی کنیم.
سازه نگهبان چیست؟
سازه نگهبان که به عنوان ابزاری اساسی در فرآیند گودبرداری شناخته می شود، به مجموعه ای از اجزای فلزی یا غیر فلزی اطلاق می شود که به منظور جلوگیری از ریزش دیواره های اطراف گود به کار می رود. این سازه ها می توانند به صورت موقت یا دائمی اجرا شوند و در هر دو حالت، هدف اصلی آن ها ایجاد پایداری در خاک اطراف است تا از خطرات ناشی از ریزش جلوگیری شود. در شرایطی که در حین حفاری، دیواره های گود معمولا قائم هستند و تحت فشارهای ناشی از رانش خاک، نیروهای ناشی از ساختمان‌های مجاور و خاک لبه گود قرار می گیرند، نقش سازه نگهبان اهمیت پیدا می کند.
در این شرایط، سازه نگهبان نقش حیاتی در حفاظت از کارگران و ساختارها ایفا می کند. با استفاده از این سیستم، می توان خطرات احتمالی را کاهش داد و اطمینان حاصل کرد که عملیات ساخت و ساز بدون مشکل ادامه می یابد. به علاوه، اصطلاح دیوار حائل گاهی به جای سازه نگهبان استفاده می شود، در حالی که باید توجه داشت که دیوار حائل تنها یکی از انواع مختلف سازه های نگهبان محسوب می شود.
پیشنهاد ناشر
ممکن است این را نیز بپسندید: قیمت لوله داربست
کاربرد سازه های نگهبان چیست؟
سازه های نگهبان به ویژه در زمان گودبرداری نقش بسیار مهمی در ساخت و ساز ایفا می کنند. این سیستم ها عمدتا برای تامین پایداری دیواره های گود و ایمنی کارگران طراحی شده اند. در زیر به برخی از کاربردها و انواع سازه های نگهبان اشاره می کنیم.
- تامین ایمنی کارگران: سازه های نگهبان از ریزش خاک و تخریب دیواره ها جلوگیری می کنند، که این امر به حفظ ایمنی کارگران در حین فعالیت های گودبرداری کمک می کند.
- حفاظت از سازه های مجاور: در پروژه هایی که در نزدیکی ساختمان های موجود انجام می شود، سازه های نگهبان به کاهش فشار خاک و جلوگیری از آسیب به ساختمان های مجاور کمک می کنند.
- پروژه های زیرساختی: این سازه ها در پروژه های بزرگ زیرساختی مانند پل ها، تونل ها و شبکه های مترو نیز به کار می روند و به حفظ پایداری در برابر نیروهای زمین شناسی و آبی کمک می کنند.
- کاهش تاثیرات زیست محیطی: این سازه ها می توانند به کاهش تاثیرات منفی پروژه های ساخت و ساز بر محیط زیست از جمله جلوگیری از آلودگی آب های زیرزمینی کمک کنند.
آشنایی با انواع سازه نگهبان
سازه های نگهبان انواع مختلفی دارند که هر کدام برای شرایط و نیازهای خاص طراحی شده اند. در زیر انواع مختلف سازه نگهبان اشاره خواهیم داشت.
۱- سپرکوبی
روش سپرکوبی که به طور خاص در پروژه های گودبرداری مورد استفاده قرار می گیرد، به کارگیری سپرهای فولادی و چوبی را شامل می شود. در خاک های مقاوم، معمولا از سپرهای چوبی استفاده می شود. در این فرآیند، پس از نصب سپرها در اطراف گود، تیرهای افقی برای ایجاد اتصال میان المان های عمودی روی سپرها قرار می گیرند.
این روش از مزایای قابل توجهی برخوردار است. نخست، فضای اشغال شده در داخل گود به حداقل می رسد، که این امر باعث می شود تا فضای بیشتری برای فعالیت‌های دیگر در دسترس باشد. همچنین، امکان استفاده مجدد از سپرهای کوبیده شده در پروژه های آینده وجود دارد، که این ویژگی می تواند به کاهش هزینه های اجرایی کمک کند. روش سپر کوبی برای گودبرداری کانال های طویل بسیار مناسب است و در مکان هایی که با آب مواجه هستیم نیز به راحتی قابل اجرا می باشد. به علاوه، با توجه به استفاده از سپرهای سبک وزن، سرعت اجرا در این روش بسیار بالا است.
۲- سازه نگهبان خرپایی
سازه نگهبان خرپایی یکی از روش‌های موثر و کارآمد در جلوگیری از ریزش خاک در پروژه های گودبرداری است. این سیستم بر پایه استفاده از خرپاها به عنوان عناصر اصلی طراحی شده است که به سادگی نصب می شوند و نیازی به تجهیزات پیچیده یا تخصص های فنی بالا ندارند. این ویژگی نه تنها روند اجرای پروژه را تسهیل می کند، بلکه باعث کاهش زمان و هزینه های مربوط به ساخت و ساز می شود.
یکی از نقاط قوت این سازه، قابلیت استفاده مجدد از خرپاها در پروژه های دیگر است. این امر به سرمایه گذاری در ابزارها و تجهیزات بهینه تر و همچنین به حفظ منابع محیطی کمک می کند. علاوه بر این، انعطاف پذیری بالای این سیستم امکان پیاده سازی آن را در انواع فضاها، از پروژه های بزرگ تا پروژه های کوچک، فراهم می کند.
پیشنهاد ناشر
ممکن است این را نیز بپسندید: بچینگ بتن چیست؟
۳- دیوارهای دیافراگمی
به عنوان یک راهکار پیشرفته و موثر در جلوگیری از ریزش دیوار گود، به طور پیوسته با استفاده از حفاری و پر کردن با بتن ساخته می شوند. این سازه ها می توانند به عنوان حمایت های موقت یا دائمی در پروژه های زیرزمینی و بزرگ عمل کنند و مناسب برای گودبرداری های عمیق به شمار می روند.
فرایند اجرای دیوار دیافراگمی ابتدا با حفاری محل قرارگیری سازه آغاز می شود. در این مرحله، برای جلوگیری از ریزش خاک، دوغاب بنتونیت و سیمان به دیواره حفاری تزریق می گردد. سپس یک شبکه آرماتوربندی از پیش ساخته شده در محل حفاری قرار داده می شود و در نهایت با بتن ریزی، ساخت دیوار به پایان می رسد.
این روش دارای مزایای قابل توجهی، از جمله ایمنی بالا و سرعت اجرایی بسیار مطلوب است. دیوارهای دیافراگمی به دلیل طراحی چندمنظوره خود، می توانند هم به عنوان سازه نگهبان موقت و هم دیوار حائل دائمی مورد استفاده قرار گیرند. با این حال، نباید فراموش کرد که هزینه های بالای تجهیزات و گودبرداری و نیاز به نیروی متخصص از معایب این روش به شمار می رود. همچنین، ماشین آلات مورد نیاز برای اجرای این نوع سازه فضای زیادی را اشغال می کنند.
۴- سازه نگهبان شمع درجا
این نوع سازه ها به صورت ورق های فولادی یا بتنی طراحی شده اند که به صورت عمودی در زمین قرار می گیرند تا از حرکت خاک و آب جلوگیری کنند. این سیستم ها برای پروژه های زیرساختی، به ویژه در مناطق با آب و هوای مرطوب و زیرزمینی استفاده می شوند.
شمع های درجا به عنوان یکی از روش های کارآمد در این زمینه، دارای مزایای قابل توجهی هستند. اولا، سرعت بالا و هزینه پایین در اجرای این سازه ها، به پروژه ها کمک می کند تا در زمان و هزینه های مالی صرفه جویی کنند. ثانیا، این سیستم ها به عنوان بهترین گزینه برای گودهای با عمق ۵ متر شناخته می شوند، زیرا قابلیت های خود را در عمق های مختلف به خوبی نشان می دهند. همچنین، شمع های درجا می توانند به عنوان سازه های نگهبان دائمی یا موقت به کار گرفته شوند، که این انعطاف پذیری آن ها را برای استفاده در شرایط مختلف و پروژه های گوناگون ایده آل می سازد.
پیشنهاد ناشر
ممکن است این را نیز بپسندید: وال پست چیست؟
روش طراحی و ساخت سازه نگهبان
در طراحی سازه های نگهبان، هدف ایجاد یک ساختار مقاوم برای پایداری دیواره ها در برابر فشارهای جانبی و جلوگیری از ریزش خاک است. این سازه ها با در نظر گرفتن شرایط محیطی و ویژگی های پروژه، با روش های مختلفی قابل اجرا هستند که در ادامه به توضیح آن ها می پردازیم.
انتخاب نوع سازه نگهبان: نوع سازه با توجه به نیازهای پروژه و شرایط خاک انتخاب می شود. دیوارهای وزنی (مثل دیوارهای بتنی) با استفاده از وزن خود به پایداری می رسند، در حالی که دیوارهای طره ای به دلیل وجود طره در پایه دیوار، نیازمند محاسبات دقیق تر برای مقاومت در برابر نیروهای جانبی هستند. در دیوارهای دیافراگمی، از مقاومت خاک و فشار منفعل برای پایداری استفاده می شود و عموما در پروژه های موقت کاربرد دارند.
تحلیل و طراحی پایداری: طراحی این دیوارها شامل تحلیل پایداری در برابر عوامل مختلف مثل لغزش، واژگونی و ظرفیت باربری است. برای مثال، در طراحی دیوارهای طره ای، نیروی برشی و لنگر خمشی در نقاط مختلف محاسبه می شود و با توجه به نیروی های وارده، نوع و مقدار آرماتور مشخص می شود. دیوارهای طره ای و دیافراگمی از روش های مختلفی برای پایداری استفاده می کنند و به پارامترهای خاک و نیروی های خارجی توجه می شود.
جزئیات اجرایی و تقویت ها: برای جلوگیری از جابجایی خاک و تخلیه آب، ایجاد سوراخ های تخلیه و پوشش زهکشی به طراحی اضافه می شود. همچنین در سازه هایی که بارهای دینامیکی بیشتری دارند، مانند دیوارهای دیافراگمی مهار شده، می توان از سیستم های مهاربندی استفاده کرد.
سازه های نگهبان به عنوان سازه های حفاظتی شناخته می شوند و با فراهم آوردن شرایط ایمن، به توسعه پروژه ها در محیط های شهری پرتراکم کمک شایانی می کنند. استفاده صحیح از این سیستم ها، تضمینی برای پایداری خاک و حفظ امنیت در مراحل مختلف ساخت و ساز به شمار می آید. با شناخت انواع و کاربردهای مختلف سازه های نگهبان، می توان با اطمینان بیشتری پروژه های عمرانی را پیش برد و از خطرات احتمالی جلوگیری کرد.
بدون دیدگاه