تصور کنید در بالای تپه‌ای هستید و می‌خواهید زمینی صاف و مناسب برای ساخت‌وساز داشته باشید. اما چون تپه بالاتر از زمین صاف قرار دارد، احتمال ریزش خاک به پایین وجود دارد. چطور می‌توانید مطمئن شوید که خاک به پایین نریزد و مشکلی ایجاد نکند؟ راه‌حل ساده است: استفاده از دیوار حائل.
دیوار حائل، سازه‌ای است که برای نگه داشتن خاک در سطوح مختلف طراحی شده است. این دیوارها از موادی مثل فولاد یا بتن ساخته می‌شوند و جلوی ریزش خاک را می‌گیرند. مثل یک محافظ قوی که جلوی حرکت خاک را می‌گیرد و از مشکلات و تغییرات ناخواسته جلوگیری می‌کند.
دیوار حائل چیست؟
دیوار حائل (Retaining wall) یک سازه‌ای است که در مقاوم‌سازی ساختمان برای جلوگیری از ریزش و جابه‌جایی خاک در مناطقی که اختلاف سطح و یا شیب تندی دارند، ساخته می‌شود. در ساخت این دیوارها اغلب از مصالحی مثل بتن مسلح، فولاد، سنگ و… استفاده می‌کنند که به تثبیت، و جلوگیری از لغزش و فرایش خاک کمک کرده. در پروژه‌های عمرانی مثل راه‌سازی، سدسازی، محوطه‌سازی و دیگر ساخت و سازها در مناطق کوهستانی، به ساخت دیوارهای حائل نیاز پیدا می‌کنند.
خیلی از افراد دیوار حائل را با دیوار برشی به اشتباه می‌گیرند. شما با مراجعه به مقاله “دیوار برشی چیست؟” می‌توانید به‌طور کامل با این سازه آشنا شوید. اما فرق اصلی دیوار حائل و دیوار برشی این است که دیوار حایل برای مهار و پشتیبانی خاک و جلوگیری از ریزش آن به کار می‌رود، در حالی که دیوار برشی در ساختمان‌ها و سازه‌ها برای مقاومت در برابر نیروهای جانبی، مانند نیروی باد یا زلزله، طراحی شده است. در ضمن دیوار برشی به‌صورت عمودی در ساختمان قرار می‌گیرد و وظیفه‌اش حفظ یکپارچگی سازه در برابر نیروهای افقی است.
انواع دیوار حائل
گفتیم که دیوارهای حائل در مدیریت فشار خاک و تثبیت سازه‌های عمرانی نقش کلیدی‌ای دارند. این سازه انواع مختلفی دارد که هریک کاربرد و ویژگی‌های مختص به خود را دارند. از دیوارهای وزنی که با تکیه بر وزن خود استقامت پیدا می‌کنند تا دیوارهای گابیونی که با سنگ‌های پر شده در قفسه‌های فلزی ساخته می‌شوند، هر نوع دیوار حایل طبق نیازهای خاص پروژه و شرایط محیطی انتخاب می‌شود. در ادامه، به بررسی انواع مختلف دیوارهای حائل و ویژگی‌های آنها می‌پردازیم.
دیوار حائل وزنی
دیوارهایی که به‌وسیله وزن خود در مقابل نیروهای جانبی از خود مقاومت نشان می‌دهند، به نام دیوار حائل وزنی یا گرانشی شناخته می‌شوند. این دیوار اغلب از بتن، آجر یا سنگ ساخته می‌شود و در طراحی آنها نیاز است که نیروهای عرضی و خطرات تخریب با دقت مورد بررسی قرار گیرند.
دیوار حائل گابیونی
دیوار حائل گابیونی یا گابیون اغلب به عنوان دیوارهای بلند در محیط‌های صنعتی مثل، خاکریزها، پل‌ها و دیوارهای دریایی به‌کار می‌روند. دیوار حائل گابیونی بیشتر به شکل پلکانی یا شیب‌دار ساخته می‌شوند تا خاک پشت آنها ثابت بماند. در محیط‌های مسکونی نیز این سازه به عنوان دیوارهای حائل، عناصر تزئینی یا حصارهای حریم خصوصی در باغ‌ها و حیاط‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد.
دیوار حائل طره ای
دیوار حائل طره‌ای از تیرهای مثلثی با عمق‌های متفاوت و عرض ثابت ساخته می‌شود که به‌شکل منظم تیغه و پایه دیوار را به هم وصل می‌کنند. وقتی که این تیرهای مثلثی در قسمت جلویی دیوار نگهدارنده اجرا شوند، به عنوان دیوار حایل طره‌ای جلو‌بنددار مورد استفاده قرار می‌گیرند.
دیوار حائل انعطاف پذیر
دیوارهای حائلی وجود دارند که خود را با نشست خاک محیط هماهنگ می‌کنند که به آنها دیوار حائل انعطاف‌پذیر یا پایدار شونده توسط روش‌های مکانیکی می‌گویند. در بعضی از موارد، برای حفاظت از خاک در برابر فشارهای جانبی، باید از عناصر مسلح‌کننده استفاده کرد تا خاکریز پایدار شود.
دیوار حائل گهواره ای
دیوار حائل گهواره‌ای یکی از انواع دیوارهای حائل وزنی است که از قطعات پیش‌ساخته بتنی یا چوبی ساخته می‌شود و فضای داخلی آن با مصالح دانه‌ای متراکم پر می‌گردد. ارتفاع این دیوارها معمولاً بین 6 تا 9 متر است و برای مکان‌هایی که تحت فشار جانبی کم تا متوسط قرار دارند، کاربرد دارد.
دیوار حائل جلوبندار
این دیوارها شبیه دیوارهای طره‌ای پشت‌بنددار هستند، اما با یک تفاوت: در این دیوارها، از تیغه‌های بتنی در جلو برای مهار کردن استفاده می‌شود و این تیغه‌ها تحت فشار قرار می‌گیرند. این نوع دیوارها در عمل خیلی استفاده نمی‌شوند اما به هرحال جزو انواع دیوارهای حائل به حساب می‌آیند.
دیوار حائل صلب
دیوار حائل صلب، دیواری است با ساختاری محکم و مقاوم که می‌تواند به خوبی فشار خاک و بارهای وارده را تحمل کند. این دیوارها معمولاً از بتن مسلح ساخته می‌شوند و به تنهایی قادرند تعادل خود را حفظ کرده و از ریزش زمین جلوگیری کنند.
دیوار حائل سپری
دیوار حائل سپری با هدایت شمع‌های بتنی تقویت شده در کنار هم ساخته می‌شود. این شمع‌های بتنی که به عمق کافی در کنار هم فرو رفته‌اند، موجب آن شده که این دیوار جلوی عبور نیروی این شمع‌ها را بگیرد. این نوع سازه‌ها هم به شکل موقت و هم دائم اجرا می‌شوند.
دیوار حائل سپری مهار شده
برای دیوارهای حائل بلند، میله‌ها یا کابل‌های طولانی داخل زمین فرو رفته و با بتن ثابت می‌شوند. این دیوارها به نام میل مهار هم معروف هستند. آنها وقتی استفاده می‌شوند که به یک دیوار باریک نیاز است یا فضا برای دیوارهای دیگر محدود باشد. این دیوارها در خاک‌های نرم روی سنگ‌های طبیعی بسیار کارآمد هستند.
دیوار حائل میخکوب شده
دیوار حائل میخکوب شده یکی از مقرون‌به‌صرفه‌ترین دیوارهای حائل است که با استفاده از وسایل مکانیکی پر کننده پشتیبانی می‌شود و به‌وسیله تقویت کننده‌ها در کنار یکدیگر قرار می‌گیرند.
تا به اینجای کار به‌طور کامل گفتیم که دیوار حائل چیست و انواع آن کدام است. در ادامه قصد داریم که روند اجرای آن را مورد بررسی قرار دهیم.
روند ساخت دیوار حائل
مراحل اجرای دیوار حائل به شرح زیر است:
- بررسی و برنامه‌ریزی:
در این مرحله، نیازها و الزامات پروژه مورد تحلیل قرار می‌گیرد. این شامل ابعاد، ارتفاع، جنس، طراحی و نوع دیوار است. همچنین، عواملی مانند مقاومت در برابر زلزله، نفوذ آب و سایر شرایط محیطی نیز بررسی می‌شود. - طراحی:
پس از تعیین نیازها، طراحی دیوار انجام می‌شود. در این مرحله، ابعاد دقیق، جزئیات سازه و محاسبات مربوط به استحکام و پایداری دیوار مشخص می‌شود. از نرم‌افزارهای مهندسی و مدل‌سازی سه‌بعدی برای طراحی استفاده می‌شود. - تهیه مواد ساخت:
پس از طراحی، مواد مورد نیاز برای ساخت دیوار تهیه می‌شود. این مواد می‌توانند شامل بلوک‌های سیمانی، سنگ، بلوک‌های شیشه‌ای، فلزات، چوب و غیره باشند. انتخاب مواد بستگی به نیازها و کاربرد مورد نظر دارد. - ساخت و نصب:
در این مرحله، دیوار با استفاده از مواد تهیه شده ساخته و نصب می‌شود. این شامل قرار دادن بلوک‌ها یا مواد دیگر در محل مورد نظر و اجرای سیستم تثبیت است. به عنوان مثال، ممکن است از اتصالات برای متصل کردن بلوک‌ها و نصب تیرهای فولادی استفاده شود. - تکمیل و تزئین:
پس از نصب دیوار حائل، به تکمیل و تزئین آن پرداخته می‌شود. این شامل اعمال پوشش‌های نهایی مانند رنگ، کاشی، سنگ و غیره است. همچنین می‌توان تزئینات اضافی مانند گلدان‌ها و نقاشی‌ها را اضافه کرد. نگهداری و مراقبت از دیوار حائل برای حفظ کیفیت و پایداری آن در طول زمان اهمیت دارد.
بررسی استحکام و مقاومت دیوار حائل
دیوارهای حائل باید در برابر ناپایداری‌های مختلف، ضریب اطمینان کافی داشته باشند. بنابراین، در تمامی موارد زیر باید کنترل‌های لازم برای اطمینان از پایداری انجام شود:
ناپایداری خارجی
- واژگونی:
همان‌طور که در شکل مشخص است، واژگونی به معنای دوران قابل توجه دیوار حول پنجه خود است. دیوارها زمانی پایدار هستند که مجموع لنگرهای مقاوم بیشتر از مجموع لنگرهای محرک باشد. برای این منظور، لنگرگیری نسبت به جلوترین نقطه پنجه انجام می‌شود. - لغزش:
لغزش زمانی اتفاق می‌افتد که مجموع نیروهای افقی محرک بیشتر از مجموع نیروهای افقی مقاوم باشد. - ظرفیت باربری پی:
این مفهوم به معنای گسیختگی برشی خاک زیر پی است، به گونه‌ای که حداکثر تنش اعمال شده به خاک زیر پی نباید از ظرفیت باربری مجاز خاک تجاوز کند. - لغزش عمیق:
این حالت به معنای گسیختگی برشی در توده‌ای از خاک است که دیوار نیز در آن قرار دارد. برای تحلیل این نوع ناپایداری می‌توان از روش‌ها و نرم‌افزارهای متداول برای تحلیل شیروانی استفاده کرد.
استفاده از نرم‌افزار در این نوع تحلیل‌ها نه تنها فرآیند را ساده‌تر می‌کند، بلکه امکان بررسی پروفیل‌های گسیختگی مختلف را نیز فراهم می‌سازد.
ناپایداری داخلی
ناپایداری داخلی به معنای گسیختگی و شکست ساختاری دیوارهای حائل است. در صورتی که دیوارهای حائل دارای ناپایداری داخلی باشند، مقاومت کافی در برابر لنگرها و برش‌ها را نخواهند داشت. بحرانی‌ترین نقطه برای این نوع ناپایداری، محل تماس ساقه به پی (هم در ساقه و هم در پی) است.
عوامل موثر در انتخاب دیوار حائل
عوامل مؤثر در انتخاب دیوار حائل شامل موارد زیر می‌شوند:
- نوع خاک و شرایط زمین‌شناسی:
ویژگی‌های خاک (مانند چسبندگی، زاویه اصطکاک داخلی، و تراکم) و شرایط زمین‌شناسی محل ساخت (مانند شیب زمین و وجود آب زیرزمینی) در انتخاب نوع دیوارهای حائل تأثیرگذار هستند. - ارتفاع دیوار حائل:
ارتفاع دیوار یکی از عوامل مهم در انتخاب نوع و طراحی دیوار است. دیوارهای بلند نیاز به طراحی‌های خاص و مقاوم‌تری دارند. - بارهای اعمالی:
نوع و میزان بارهایی که به دیوار حائل وارد می‌شود، مانند بارهای استاتیکی (خاک و سازه‌های بالادست) و دینامیکی (لرزش‌ها و زلزله‌ها)، در انتخاب دیوار حائل مؤثر است. - موقعیت مکانی و محدودیت‌های فضایی:
فضای موجود برای ساخت دیوار حائل و محدودیت‌های مکانی (مانند وجود سازه‌های مجاور) بر انتخاب نوع دیوار تأثیر می‌گذارد. در مکان‌های محدود، دیوارهای باریک‌تر و کارآمدتر ممکن است انتخاب شوند. - شرایط آب و هوایی و هیدرولوژیکی:
شرایط محیطی مانند بارندگی، یخ‌زدگی، و سطح آب زیرزمینی می‌توانند در طراحی و انتخاب دیوار حائل مؤثر باشند. - مواد موجود و هزینه:
در دسترس بودن مصالح ساختمانی (مانند بتن، سنگ، فولاد، و چوب) و هزینه‌های مرتبط با آنها نقش مهمی در انتخاب نوع دیوار حائل دارد. - پایداری و نگهداری:
دوام و پایداری دیوار در طول زمان و نیاز به تعمیر و نگهداری منظم نیز از دیگر عواملی است که باید در نظر گرفته شود. - زیبایی و مسائل زیست‌محیطی:
در برخی موارد، ظاهر دیوار و تاثیرات آن بر محیط زیست نیز در انتخاب نوع دیوار حائل تاثیر دارد.
با توجه به این عوامل، نوع و طراحی دیوار حال به‌گونه‌ای انتخاب می‌شود که بهترین عملکرد را با توجه به شرایط محل و نیازهای پروژه داشته باشد.
جمع‌بندی دیوار حائل
امروز در فولادسل گفتیم که دیوارهای حائل سازه‌هایی هستند که به‌منظور نگهداری و پایداری خاک در مکان‌هایی با اختلاف ارتفاع یا شیب‌دار ساخته می‌شوند. این دیوارها نقش مهمی در جلوگیری از لغزش و فرسایش خاک دارند و به پایداری زمین و حفاظت از سازه‌ها کمک می‌کنند. اگر که برای آرماتوربندی این سازه نیاز به مقاطع فولادی دارید، می‌توانید با کارشناسان ما در ارتباط باشید.