گابیون چیست؟ دیوارهای توری سیمی چگونه ساخته می‌شوند؟

گابیونها ، محفظه‌های مکعب مستطیلی با بدنه توری – سیمی از جنس فولاد گالوانیزه و یا پوشیده با PVC بوده که در داخل آن قلوه سنگ‌هایی با اندازه 10 تا 20 سانتیمتر قرار داده می‌شود.

دیوار گابیون

گابیون از جعبه‌های مکعب مستطیلی با بدنه توری – سیمی از جنس فولاد گالوانیزه و یا پوشیده شده با PVC که داخل آن‌ها با سنگ پر می‌شود، ساخته می‌شوند. دیوار حائل گابیون نیز از روی‌ هم چیدن این قفسه‌ها ساخته می‌شود. در سال‌های اخیر، استفاده از دیوارهای گابیون که انعطاف‌پذیر و دارای نفوذپذیری هستند، افزایش یافته است. این دیوارها راه‌حل‌های اقتصادی و زیبایی‌شناختی برای حفظ پایداری شیب‌ها و برش‌های عمودی ارائه می‌دهند.

کاربردهای دیوار گابیون شامل موارد زیر است:

• حفاظت از سواحل رودخانه‌ها 
• اصلاح بستر رودخانه‌ها یا مسیل‌ها 
• حفاظت از مناطق مستعد لغزش یا ریزش 
•  ساخت موانع برای مهار سنگ یا آب — جایی که خطر فرسایش، سیل یا رانش خاک وجود دارد 
• بهبود حوزه آبریز، مهار سیلاب و کنترل جریان آب 
• در پروژه‌های خطوط راه‌آهن یا راه‌های جاده‌ای، به عنوان دیواره‌های حایل و نگه‌دارنده 
• نزدیکی پایه پل‌ها برای تقویت خاک یا جلوگیری از فرسایش

به طور معمول، جعبه‌های سیمی (سبدها) با مقطع عرضی ۱×۱ متر و طول ۲ تا ۴ متر ساخته می‌شوند. داخل این جعبه‌ها از سنگ‌هایی با ابعاد تقریباً ۱۰۰ تا ۲۵۰ میلی‌متر استفاده می‌شود. 

این سبدها (به صورت بسته) به کارگاه آورده می‌شوند ، سپس در نزدیکی شیب یا محل مورد نظر باز می‌شوند، به شکل منشوری در می‌آیند، و با سنگ پر می‌شوند تا در محل قرار گیرند.

حداکثر تخلخل 40 درصد را می توان برای طراحی هدف گابیون در نظر گرفت. به طور کلی تخلخل 35 تا 40 درصد قابل دستیابی است. این یعنی باید توجه داشت که سبدها قابلیت فشردگی دارند — و ممکن است بر اثر نشست یا فشردگی، بخشی از دیوار نسبت به حالت اولیه جابجا شود.

به منظور جلوگیری از ورود خاک به منافذ دیواره گابیون ، باید یک فیلتر، ترجیحاً یک ژئوتکستایل بین گابیون و خاکریز پشت دیوار، تعبیه شود.

حداقل اندازه سنگی که باید در جعبه ها پر شود، توسط سوراخ تور سیمی "D" تعیین می شود. حداقل و حداکثر اندازه سنگ مورد استفاده برای پر کردن باید 1.5 تا 2.5 برابر دهانه توری باشد.

قطعات سنگ باید به طور مناسب با دست و با ابعاد بزرگتر در موقعیت افقی چیده شوند ، بطوریکه امکان قرار دادن حداقل سه لایه سنگ برای پر کردن واحدهایی با ارتفاع 1 متری و حداقل دو لایه برای واحدهای  با ارتفاع 0.50 متری را به دست آورد.

برخلاف دیوارهای صلب که فشار معمولاً به سمت پایین است، در دیوارهای گابیون به دلیل فشردگی، نیروی برشی ممکن است به سمت بالا ایجاد شود.

 برای طراحی و ساخت این دیوارها، لازم است پایداری در مقابل واژگونی، لغزش در پایه، لغزش بین سبدها و نشست یا فشردگی سنگ داخل سبدها بررسی شود. 

به‌طور معمول توصیه می‌شود شیب دیوار (زاویه با افق) بین ۶٪ تا ۱۰٪ باشد. 

از آنجایی که ساختار گابیون دارای حدود ۳۰٪ فضای خالی است، این دیوارها نیاز به زه‌کشی خاصی ندارند (نیازی به بارباکان ندارد) و می‌توانند فشار آب پشت دیوار را تخلیه کنند.

 دیوار گابیون می‌تواند بر اساس دو «اصل » طراحی شود: 

وزنی (Gravity structure): در این حالت دیوار بر اساس وزن خود طراحی می‌شود — با تکیه بر مرکز ثقل و نیروی وزن برای پایداری. نیروهایی مانند زلزله، بارهای وارده و فشار خاک پشت دیوار باید در مقابل وزن دیوار مقایسه شوند. 

مسلح (Reinforced system): در این حالت منطق کار دیوار گابیون متفاوت است، دیوار همراه با مصالح تقویتی مثل ژئومش، ژئوتکستایل یا فولاد تقویتی ساخته می‌شود. معمولاً در جلوی دیوار سبدهای کوتاه (۰.۵ تا ۱ متر ارتفاع) قرار می‌گیرند و سیستم تقویتی مسئول تحمل نیروهای برشی و لغزش است.

 در سیستم‌های مسلح، منطق کار دیوار گابیون متفاوت است. در این نوع سیستم‌ها، معمولاً در جلوی دیوار سبدهای کوتاه (۰.۵ تا ۱ متر ارتفاع) قرار می‌گیرند و سیستم با مواد مسلح‌کننده مانند ژئوگرید، ژئوتکستایل یا میلگرد فولادی مسئول تحمل نیروهای برشی و لغزش است و تقویت می‌شود.

 

دیوار گابیون چگونه ساخته و نصب می‌شود

جعبه‌های گابیون از سیم بافته‌شده با چرخش دوگانه بافت مشبک شش‌ضلعی ساخته می‌شوند.

 بسته به نوع مصالح پرکننده، منفذ ‌ها با فواصل ۶۰، ۸۰ یا ۱۰۰ میلی‌متر ساخته می‌شوند. سیم مورد استفاده معمولاً فولاد نرم با روکش گالوانیزه و ضخامت بین ۲.۴ تا ۳.۰۰ میلی‌متر است.

 در برخی پروژه‌ها، سیم گالوانیزه ممکن است با لایه PVC به ضخامت ۰.۵ میلی‌متر روکش شود تا مقاومت در برابر خوردگی افزایش یابد. 

اگر PH آب کمتر از 6 و بیشتر از 12 بوده و یا تمرکز اسیدهای آلی بالاتری مطرح باشد ، پوشش توری سیمی با PVC  ضروری است.

برای افزایش استحکام، لبه‌های گابیون‌ها با سیم ضخیم‌تری قاب‌بندی می‌گردند.

 گابیون‌ها بسته به نیاز پروژه می‌توانند به صورت جعبه‌ای (با دیواره و کف)، با دیوار جداکننده داخلی (دیافراگمی) یا بدون آن تولید شوند.

جزئیات قفسه مونتاژ شده گابیون

طراحی دیوار گابیون

در طراحی دیوار گابیون باید مانند دیوارهای حائل وزنی (دیوارهای سنگی یا بتنی) بررسی‌های پایداری داخلی و خارجی انجام شود. 

یکی از عوامل مهم طرح، نحوه چیدمان جعبه‌های سیمی (گابیون‌ها) است — یعنی اولین ردیف در کف چگونه قرار می‌گیرد، و در ردیف‌های بالا مقطع چطور کاهش می‌یابد. 

برای مثال، ممکن است بخواهیم نمای جلویی دیوار (سوی دید) صاف باشد و پشت دیوار (طرف خاک) گام‌پله‌ای — یا برعکس؛ یا اینکه هر دو سمت پله‌ای باشد. 

هر یک از این هندسه‌ها (صاف، پله‌ای، ترکیبی) امنیّت پایداری متفاوت دارند. بنابراین ابتدا باید از نظر فنی، اقتصادی‌ترین و ایمن‌ترین هندسه انتخاب شود — سپس بر اساس ظاهر یا سلیقه، شکل نهایی را تعیین کرد.

برای دیواره گابیون به ارتفاع بیش از 3/5 متر نمای پلکانی توصیه می‌شود،

برنامه تحت اکسل طراحی استاتیکی و لرزه‌ای دیوار حائل گابیون براساس مبحث هفتم و استاندارد 2800 (کلیک کنید)

انواع شکست های دیوار حایل گابیونی

در مورد دیوارهای حائل گابیونی ، انواع اصلی شکست که ممکن است رخ دهد ، در شکل زیر نشان داده شده است. 

پایداری دیوار باید برای شرایط زیر بررسی شود:

پایداری در برابر لغزش

نیروهای افقی وارد بر دیوار در اثر فشار خاک و بارهای مرده و زنده احتمالی باید کمتر از نیروی اصطکاک فونداسیون زیر دیوار باشد. ضریب‌اصطکاک بین فونداسیون دیوار و خاک زیر آن می‌تواند tan φ  باشد, زیرا گابیون دارای سطح ناصافی در تماس با فونداسیون است. ضریب‌اصطکاک عموما در محدوده 0.5 تا 1 قرار دارد. آزمایشات میدانی مقدار ضریب‌اصطکاک را برابر tan(φ) نشان می‌دهد, چنانچه از ژئوتکستایل در فونداسیون دیوار استفاده شود ضریب اصطکاک را می‌توان تا 15 درصد کاهش داد.

حداقل ضریب اطمینان لغزش در شرایط استاتیکی و لرزه‌ای مطابق مبحث هفتم به شرح زیر می‌باشد:

نیروهایی که به دیوار وارد می‌شود:

نیروهای محرک و مقاوم ناشی از Pa و Pp، وزن سازه ( Wg ) و نیروی پی R نیروهای وارد بر سازه هستند. که نیروی R به نیروهای N و T (نرمال و مماس) تقسیم می‌شود. در کنار این نیروها، بسته به شرایط محیطی باید نیروهای دیگری را نیز در نظر گرفت. به عنوان مثال ، اگر سازه به طور جزئی یا کامل غوطه‌ور شود، فشار برخاست V باید در نظر گرفته شود، نیروهای لرزه‌ای و بار گسترده روی خاکریز پشت دیوار نیروهای دیگری هستند که بر سازه اثر می‌گذارند.

طبق بند 7-5-5-2-4-2 مبحث هفتم مقررات ملی ساختمن ، در شرایط لرزه‌ای اضافه فشار مقاوم با اثر مساعد در پایداری دیوار ، نادیده گرفته می‌شود,

کلا خاکریز جلوی دیوار در طول زمان می‌تواند حذف شود ، لذا در محاسبات لغزش از اثر آن در جهت اطمینان صرفنظر می‌شود,

 اگر مقدار ضریب اطمینان کم‌تر از حداقل مورد نیاز باشد باید با عریض کردن یا شیب دار کردن پی ایمنی طرح در برابر لغزش را افزایش داد.

پایداری در برابر واژگونی

لنگر ناشی از نیروهای جانبی اعمال شده در تمام طول دیوار ، چنانچه دیوار به درستی طراحی نشود می‌تواند آن را واژگون کند ، لنگرهای مقاوم به دلیل وزن خود دیوار ، مولفه عمودی نیروی ناشی از فشار خاک ، بارهای وارد بر دیوار و ... است.

نیروهایی که به دیوار وارد می‌شوند عبارتند از:

نیروهای اینرسی ناشی از اثر لرزه‌ای و نیروی برخاست زمانی که دیوار تا حدی زیر آب است نیز در محاسبه در نظر گرفته می‌شوند,

خروج از مرکزیت

به طور کلی خاک زیر پی تحت نیروهای عمودی ، افقی و اثر لنگر قرار می‌گیرد. بنابراین ، نیروی نهایی به یک نیروی خارج از مرکز تبدیل می‌شود. پی و سایر ابعاد دیوار باید به گونه‌ای باشد که برآیند نیروها در یک سوم وسط پی قرار گیرد.

ظرفیت باربری نهایی خاک زیر پی

فشار ناشی از بار مرده دیوار باید در محدوده مجاز ظرفیت باربری مجاز خاک زیر پی باشد. به دلیل انعطاف‌پذیری دیوارهای گابیونی ، نشست موضوع مهمی نیست.

معمولا تنش‌های زیر پی دارای توزیع خطی هستند که مقادیر حداکثر و حداقل در لبه‌های پی دیوار خواهد بود.حداکثر فشار باربری qmax باید کمتر از فشار باربری مجاز خاک پی باشد. ظرفیت باربری نهایی باید با در نظر گرفتن پی به صورت نواری و برای عرض B محاسبه شود.

 

ایمنی در برابر شکست داخلی

برآیند کل نیروهای وارد بر هر مقطع افقی از دیوار باید در محدوده داخلی و یا نزدیک هسته مقطع پی باشد تا از ایجاد تنشهای کششی قابل ملاحظه در دیوار جلوگیری به عمل آید. سازه  باید در برابر احتمال شکست داخلی بررسی شود زیرا تحت فشارهای داخلی ناشی از رانش و بارهای اضافی که مستقیماً بر روی دیوار اعمال می شود ، قرار می‌گیرد.

در مورد دیوارهای گابیونی ، هر لایه را باید نسبت به لایه بالا و پایین آن در برابر لغزش بررسی شود. برای این تجزیه و تحلیل ، باید نیروی رانش فعالی را که بر روی قسمت بالای لایه مورد بررسی اعمال می‌شود، تعیین کرد.

پایداری کلی (لغزش عمیق)

تحلیل لغزش عمیق برای کنترل پایداری کلی مجموعه زمانی انجام می‌شود که پی متشکل از لایه‌های خاکی با ویژگی‌های مختلف باشد که برخی از آنها مقاومت کمتری نسبت به سایرلایه‌ها دارد. 

با تغییر موقعیت مرکز دایره باید تعدادی سطح گسیختگی را بررسی کرد تا سطح بحرانی با ضریب اطمینان حداقل بدست آید,

مزیت دیوارهای حایل گابیون

مزیت عمده این دیوارها آن است که نیاز به حمل مصالح به محل اجرای دیوار ( مثل سیمان، آرماتور، شن و ماسه و ... ) نیست و تنها باید توری فولادی به محل حمل شود. سپس با استفاده از قلوه‌سنگ و مصالح درشت محلی می‌توان درون توری را پر کرد.

مزیت دوم در انعطاف‌پذیری این دیوارها است که تغییر شکل‌های نسبتا بزرگ را تحمل می‌کنند.

ویژگی مثبت دیگر دیوار حائل گابیون این است که قفسه‌ها به‌ویژه در آنجا که دیوارهای حایل نیاز است تا مقدار زیادی آب را از خود عبور دهد (مانند سازه‌‌های هیدرولیکی)، آب را از خود عبور می‌دهند.

تخلخل گابیون‌ها از ایجاد فشار آب منفذی در پشت دیوارها جلوگیری می‌کند که یکی از مزایای عمده این نوع سیستم‌ها می‌باشد.

نمونه‌های استفاده از گابیون

 پروژه گابیون، نقشه‌ها و مشخصات آن

1- نمونه نقشه‌های اتوکد گابیون بندی در راهسازی

2- نقشه اتوکد اجرای گابیون در راهسازی

3- فایل اتوکد اجرا و مونتاژ دیوار گابیونی