Леки пътни конструкции Semarang: 8 стъпки

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:50

Училищен проект

Като училищен проект за Ротердамския университет за приложни науки трябваше да измислим решение както за повишаване нивото на водата, така и за потъването на земята в Семаранг, Индонезия.

По време на този проект се произвеждат следните продукти:

• Уебсайт/инструктируем;
• Материал за изграждане на капацитет;
• Професионална статия;
• Постер.

Материалът за изграждане на капацитет, професионалната статия и плакатът са приложени.

Резюме

В северната част на Семаранг (Индонезия) често има наводнения. Наводненията се отразяват на ежедневието, защото първо пътищата се наводняват. Тези наводнения са причинени от комбинацията от повишаване на морското равнище и екстремно залягане на сушата. Потъването на земята е около 1 до 17 см годишно. Това потъване на земята е причинено от слабите почвени условия, добива на вода и тежките инфраструктурни конструкции. Много е важно да се защитят главните пътища от наводнения. Местните инженери продължават да изравняват пътищата, като добавят нови асфалтови слоеве, които утежняват пътните конструкции и водят до по -голямо пропадане на земята. Факт е, че потъването на земята не може да бъде отнето, но местните инженери нямат знания да използват иновативни, леки материали, така че потъването на земята може да бъде сведено до минимум. В Холандия използваме строителни материали като пластмаса, дърво, скали от лава и буферни сандъци за производство на леки пътни конструкции. Проучихме главния път в района Kaligawe Semarang. Проектирахме 5 различни пътни конструкции и изчислихме потъването на земята за период от 10 години. В резултат на това установихме, че използването на конструкцията на PlasticRoad ще намали до минимум потъването на земята, селището ще бъде сведено до минимум. Потъването на земята след 10 години ще бъде 0, 432 метра. Освен че PlasticRoad може да съхранява вода в конструкцията, конструкцията функционира като водопропуск под пътя. Елементите са изработени от пластмаса, която може да бъде направена от рециклирана пластмаса и намалява пластмасовите отпадъци в района. И накрая, елементите могат да се повдигнат лесно, така че ако е необходимо, пътят може да бъде изравнен с помощта на бамбукови стърготини.

Благодарности

Благодарим на университета Unsissula (Семаранг, Индонезия) за косвени няколко документа с данни за почвените условия на района на Семаранг. Благодарим на нашите учители, Е. А. Schaap, W. J. J. M. Kuppen, J. Lekkerkerk и J. M. P. A. Langedijk за обяснение на случая и предложения по проекта, които доведоха до подобрения в това разследване. Също така благодарим на W. Wardana и студентите на Университета Unsissule за информацията за ситуацията в Semarang, така че нашите резултати са по -представителни за местоположението на проекта. Тази работа е подкрепена от Ротердамския университет за приложни науки.

Стъпка 1: Определение на проблема

Местоположение на проекта (Семараранг, Индонезия) Семаранг е столицата на провинция Централна Ява, разположена в северното крайбрежие на остров Ява, Индонезия. Семаранг обхваща площ от около 37.366 хектара или 373, 7 км2, с население от около 1, 8 милиона души през 2017 г. (д -р Абдул Рохим, 2017). Топографски Семаранг се състои от два големи ландшафта, а именно низина и крайбрежна зона на север и хълмиста зона на юг. Северната част, където са центърът на града, жп гарите, летището и пристанището е сравнително равна, докато южната част има по -големи склонове и надморска височина до около 350 м над морското равнище. Северната част има относително по -голяма гъстота на населението и също така има повече индустриални и бизнес зони в сравнение с южната част.

Социален проблем

Поради променящия се климат екстремните метеорологични условия стават често срещани. Тези екстремни метеорологични условия често водят до нежелани ситуации. Това се дължи на факта, че публичното пространство не е добре настроено за тези изключителни ситуации. Тъй като публичното пространство не може да издържи на тези екстремни ситуации, съществуват големи проблеми за околното население. Това важи и за жителите на Семеранг. В резултат на това жителите на Семеранг са възпрепятствани в ежедневието си.

Когато настъпи наводнение, възможно е това да доведе до загуба на човешки животи, загуба на добитък, щети по къщите, унищожаване на реколтата и неспособност да се осигурят подходящи инфраструктурни съоръжения. Освен това управлението на водите в района също ще бъде нарушено, което значително увеличава риска от заболяване. Има обаче разлика в причините за наводненията. Дали наводненията са причинени от реките, излизащи от бреговете им, или от екстремни условия в морето. Тъй като в случай на наводнение на реката, ситуацията е доста забележима, така че последствията като цяло могат да останат ограничени. Но ако е причинено от екстремна ситуация в морето, това често е бързо развиващ се процес, което означава, че хората имат по-малко време, за да могат да действат по подходящ начин.

Поради факта, че реките текат извън техните брегови инфраструктури, като пътища, мостове и електроцентрали, са нарушени. Или тази инфраструктура е дори напълно неизползваема за жителите на Семаранг. Това причинява ефекта, че икономическата дейност спира. Възможни са и различни други процеси, които са важни за осигуряване на ежедневните нужди на жителите. Помислете за отглеждането на култури и транспорта на краката. Отвличането на вниманието на тези процеси затруднява някои хора да осигурят своите и своите семейства ежедневни нужди. И когато производството на култури е нарушено, това също може да доведе до големи проблеми по -късно през годината, тъй като това може да причини недостиг на храна.

Поради наводненията в Семеранг съществуващата система за управление на водите се нарушава. Това означава, че водата, използвана за приготвяне на храна и измиване на хората, е замърсена. Тъй като тази вода е снабдена с всички замърсявания, които присъстват в публичното пространство. Тези последици от наводнението ще доведат до много по -лесно разпространение на болестите сред населението на Семеранг. Поради тези заболявания шансът се увеличава значително, че хората вече не са в състояние да извършват ежедневните си дейности, тъй като не са способни на физическа работа.

В допълнение, наводненията могат да доведат до проблеми с псигиите при хората. Тъй като виждат ежедневието си засегнато от водата. Тази ситуация често е по -трудна за обработка за деца, отколкото за възрастни хора. И тъй като големи части от инфраструктурата лежат в Семеранг, те също не могат да избягат от ситуацията. Тъй като тази ситуация се случва, шансовете се увеличават, че хората губят доверие в политическия съвет. Тъй като очевидно не са в състояние да осигурят на своите жители безопасна среда за живот.

Технически проблем

Потъването на земята в Семаранг е широко докладвано и неговото въздействие може да се види вече в ежедневието. Може да се види във формите на крайбрежни наводнения (местните го наричат обир), че обхватът му се увеличава с пъти. Икономическите загуби, причинени от потъването на земята в Семаранг, са огромни; тъй като много сгради и инфраструктури в индустриалната зона на Семаранг са сериозно засегнати от потъването на земята и нейните съпътстващи бедствия от крайбрежни наводнения.

Много къщи, комунални услуги и голям брой население също са изложени на това тихо бедствие. Съответните разходи за поддръжка се увеличават с всяка година. Провинциалното правителство и общностите са длъжни често да издигат земната повърхност, за да поддържат пътищата и сградите сухи. Условията на живот на населението, засегнато от потъването на земята, като цяло намаляват.

Потъването на земята не е ново явление за Семаранг, който го преживява от повече от 100 години. Въз основа на изравнителните проучвания, проведени от Центъра по екологична геология от 1999 до 2003 г., беше установено, че относително голямото слягане е открито около пристанището Семаранг, жп гара Семаранг Таванг, Бандар Харджо и Пондок Хасанудин. Потъването на земята на тези места варира между 1 до 17 cm/година (Tobing и Murdohardono, 2004; Murdohardono, 2007). Резултатите показват, че северните крайбрежни райони на Семаранг отшумяват с темпове, по -големи от 8 см/година. Тези райони обикновено се състоят от блатно отлагане на мека глинеста почва.

Смята се, че потъването на земята в северната част на Семаранг е причинено от комбинацията от естествено уплътняване на млада алувийна почва, извличане на подземни води и натоварване на сгради и конструкции. Според ван Бемелен (1949), калното утаяване в крайбрежните райони на Семаранг е настъпило най -малко преди 500 години. Следователно може да се очаква, че крайбрежната естествена консолидация на млада алувиева почва ще има значителен принос за относително голямото наблюдавано слягане в крайбрежните зони на Семаранг.

Освен естествената консолидация на сравнително млади алувиеви почви, потъването на земята в Семаранг също може частично да бъде причинено от прекомерно извличане на подземни води. Добивът на подземни води в град Семаранг се увеличава рязко от началото на 90 -те години, особено в индустриалните райони. Според Marsudi (2001) броят на регистрираните кладенци през 200 г. е 1050. Прекомерното извличане на подземни води доведе до потъване на земята на повърхността.

Потъването на сушата доведе до това, че около половината от района на Семаранг се намира под средното морско равнище (или MSL) на Яванско море.

Пропаст в знанията

В Семаранг пътищата са проектирани с тежки материали. Пътищата през повечето време са изградени с асфалт. Когато строителството на пътя се утаи, те поставят нов слой асфалт отгоре. Това прави конструкцията по -тежка всеки път Това се случва една година. Това води до по -бързо отслабване. Инженерите в Семаранг не познават познанията за използване на леки иновативни материали за пътно строителство. Те мислят само по традиционен начин за изграждане на пътища.

Както бе споменато по -рано, допълнителен слой асфалт се полага върху съществуващата пътна конструкция за изравняване на пътя. Това причинява допълнително тегло, което прави заселването на земята по -голямо за определен период. Има минимални познания за резултатите от слягането на земята и пътните конструкции.

Стъпка 2: Цел и област на обучение

Обективен

Целта на тази статия е да се проектира пътна конструкция за град Семаранг, която да причини най -малкото потъване на земята за период от 10 години. Чрез проучване на няколко разнообразни пътни конструкции ще определим потъването на земята. Освен това предлагаме на местната власт няколко иновативни идеи за пътни конструкции в техния район.

Изследователски въпроси:

• Как да се изчисли потъването на земята (метод)?
• Как да сведем до минимум потъването на земята, причинено от пътищата?
• Колко потъване на земята, причиняващо традиционните пътища за 10 години?
• Кои леки пътни конструкции се използват в Холандия?
• Колко пропадане на земята е причинило описаните пътни конструкции за 10 години?

Учебна област

За това проучване е избран главен път в северозападната част на град Семаранг (Калигаве). Районът Kaligawe е един от основните маршрути на крайбрежния трафик на Северна Ява, а също и портал на град Семаранг от изток. Тъй като повече от 5 години тази зона е наводнена поради комбинация от потъване на сушата, увеличаващо се влияние от приливното движение от морето, невъзможността за свободно изтичане на речна вода. В периоди на наводнения възникват дълги задръствания с дължина над 10 километра. В района на Калигава много заинтересовани страни/ функции страдат от наводнения. Основните функции в района на Kaligawe са индустриална среда, офиси, образование, болници и уреждане на жилища. Загубите от наводненията стават все по -сериозни и се увеличават с течение на времето, основните последици от наводненията са задръстванията на трафика, щети по пътищата, екологични и икономически смущения в национален мащаб.

Стъпка 3: Методи

Местни жители

За да разберем ситуацията в Семаранг, говорихме с Вишну Вардана. Той е местен, който учи гражданско инженерство. Уишну работи по проект в Ротердамския университет за приложни науки. Той ни даде данни за местната ситуация. Това е необходимо, защото ние никога не посещаваме Семаранг. Той ни разказа например как правителството в момента се справя с потъването.

Литературен преглед

Първата стъпка за проектиране на пътна конструкция е да се изследват разнообразните видове материали, които могат да се използват, или различните принципи за изграждане на път. Изследването е проведено в интернет. Там открихме няколко уебсайта и дигитализиран документ за многобройни иновации в пътното строителство, които се препоръчват за изграждане върху най -просвета.

Метод на Koppejan

Методът Koppejan е кръстен на инженера A. W. Koppejan, който през 50 -те години често е провеждал изследвания в лабораториите в Делфт (Холандия). Той е създал първата версия на метода Koppejan. Няколко години по -късно различни професори са направили малки корекции и подобрения в метода и изчисленията. Изчислението се основава на теорията на Prandtl, произхождаща от механиката на почвата. (Sewnath, 2018)

В инженерството е разработен сравнително прост и надежден метод за изчисляване на пропадането чрез натоварвания. Методът Koppejan е метод за изчисление въз основа на тест за проникване на конус на мястото. Още по -добре би било да се извърши тест за натоварване на купчина върху купчината, в която купчината се натоварва, например от бетонни блокове върху стоманена рамка, с изпитвателно натоварване, което се доближава до максималната си носеща способност. Това е много скъпо и тестът за проникване на конус (CPT) обикновено се счита за достатъчно надежден. (Баарс, 2012)

В хомогенна почва може да се приеме, че при статични условия натоварването при повреда на дълга купчина е независимо или практически независимо от диаметъра на купчината. Това означава, че съпротивлението на конуса, измерено в CPT, може да се счита за равно на носещата способност на върха на купчината. В действителност почвата около върха на купчината обикновено не е идеално хомогенна. Много често почвата се състои от слоеве с различни свойства. За този случай са разработени практически формули за проектиране, които отчитат различното съпротивление на конуса под и над нивото на върха на купчината. Освен това в тези формули за проектиране може да се отчете възможността режимът на повреда да предпочете най -слабата почва. В инженерната практика формулата на Копеян често се използва. (Баарс, 2012)

Изчислителен лист на Excel (Koppejan)

Ние проектирахме наш собствен изчислителен лист на Excel за изчисляване на утаяването на почвата. Изчислителният лист на Excel е опростен начин за изчисление с метода на Koppejan. Параметрите на различните наземни места за местоположението могат да бъдат попълнени. Тези параметри трябва да бъдат изследвани чрез провеждане на тест за проникване на конус. Освен това може да бъде избрано външно зареждане. Накрая трябва да се попълни периодът от време за утаяване. Изчислителният лист на Excel изчислява утаяването на почвата чрез външно натоварване за конкретно място.

D-селище

D-уреждането е компютърен софтуер, който се използва за управление на нашия самостоятелно създаден (опростен) лист за изчисления на Excel. Софтуерът се разработва от Deltares Systems, компания на Deltares. D-Settlement е специален инструмент за прогнозиране на утаяването на почвата чрез външно натоварване. D-Settlement точно и бързо определя директното утаяване, уплътняване и пълзене по вертикали в двуизмерна геометрия. Deltares разработва D-Settlement. (Системи Deltares, 2016 г.)

D-Settlement предоставя пълна функционалност за определяне на сетълменти за редовни двуизмерни проблеми. Добре утвърдени и усъвършенствани модели могат да се използват за изчисляване на първичното утаяване/набъбване, уплътняване и вторично пълзене, с възможен ефект на вертикални дренажи. Могат да се прилагат различни видове външни натоварвания: неравномерни, трапецовидни, кръгли, правоъгълни, равномерни и водни натоварвания. Могат да се моделират вертикални канали (ленти и равнини) с опционално принудително уплътняване чрез временно обезводняване или вакуумно уплътняване. D-Settlement създава изчерпателна таблична и графична продукция с утаявания, напрежения и порови налягания по вертикалите, които трябва да бъдат дефинирани. Може да се приложи автоматичен фит за измерените сетълменти, за да се определят подобрените оценки на окончателното уреждане. И накрая, честотната лента и чувствителността на параметрите за общите и остатъчните уреждания могат да бъдат определени, включително ефекта от измерванията. (Системи Deltares, 2016 г.)

Стъпка 4: Възможни решения

В резултат на прегледа на литературата за иновативни леки пътни конструкции открихме няколко (концептуални) идеи. Възможните леки конструкции са описани по-долу.

Инфилтрационна кутия

Инфилтрационната кутия е страхотна водопропусклива кутия, която се използва за съхранение и инфилтриране на вода. Инфилтрационната кутия е направена от пластмаса, което може да допринесе за проблема с пластмасата в района. За да се предотврати проникването на инфилтрационните щайги с пясък, те са опаковани с филтърна кърпа от геотекстил. Чрез поставянето на тези инфилтрационни щайги в основата на пътя. Дъждовната вода, която пада върху павираната повърхност на пътя, може да се получи под пътя. Това съдържа допълнително място за съхранение на водата в района. Без това трябва да се използва съществуваща открита вода. Според консултирания източник щайгата ще има тегло 11 кг и капацитет за съхранение на 290 литра вода.

PlasticRoad

PlasticRoad е пътна конструкция, базирана на рециклирана пластмаса. Той е сглобяем и разполага с празно пространство, което може да се използва за различни цели. Това включва съхранение на вода, транзит на кабели и тръби, отопление на пътища, генериране на енергия и др. Освен това елементът е четири пъти по -лек от традиционната пътна конструкция, каквато ги познаваме в Холандия. Допълнителното предимство на PlasticRoad е, че може да бъде направено от рециклирана пластмаса. Което може да допринесе за проблема с пластмасата в района. И когато конструкцията е реализирана, тя не се нуждае от много поддръжка и има относително по -дълъг експлоатационен живот от стандартните пътни конструкции. По време на живота на PlasticRoad е лесно да се регулира височината на конструкцията.

Лавови камъни/бамбуков чипс

Пътните основи в Холандия са изградени от различни материали. Долният слой на основата винаги се състои от пясъчно легло. Смесеният гранулат обикновено се нанася върху горната част на този пясъчен слой. Това обаче е сравнително тежък материал, който не е от полза за потъването на почвата. Ето защо е възможно да се замени този материал за лав камъни или бамбукови стърготини. Професионалистите на лавовите камъни са фактът, че това е порест и относително лек материал с висока водопропускливост и капацитет за съхранение на вода. Чрез прилагане на основа от лавови скали с клас 4-32 се постига 48% кухо пространство за разлика от смесения гранулат. Пагубен ефект върху основата се причинява поради факта, че градацията 0-4 липсва. Налице е ниска кохезия между различните скали, което прави стабилността на основата много по -ниска. Бамбуковите ивици са материал със същите свойства.

Стъпка 5: Изчисляване на резултатите за пропускане

Потъване на земята чрез изчислителен лист на Excel

Нашият собствен изчислителен лист на Excel изчислява потъването на земята въз основа на метода Koppejan. Като вход на изчислителния лист на Excel избрахме най -близките почвени условия (на пазара KUBRO), както е показано на фигурата по -горе. Изчислихме конструкцията на теглото на иновативните леки пътни конструкции, описани по-горе. Резултатите от таблицата за изчисления на Excel са показани в прикачения PDF файл.

Потъване на земята чрез D-селище

Освен това изчислихме теглото на конструкцията на иновативните леки пътни конструкции, описани по-горе. Резултатите от D-уреждането са показани в прикачения PDF файл.

Стъпка 6: Заключение

Заключение

В северната част на Семаранг, където се намират важни съоръжения на града като пристанището, гарата, болниците, офисите и главните пътища, често са наводнени, което оказва влияние върху ежедневието на местните жители. Тези наводнения са причинени от покачването на морското равнище и залягането на сушата в района. В момента местната власт изгражда пътищата по традиционен начин с тежки строителни материали. Когато пътищата са ниски (причинени от пропадане на земята), допълнителен слой асфалт се нанася върху конструкцията за изравняване на пътя. Този начин на пътно строителство влошава потъването на земята.

Чрез използването на леки пътно -строителни материали потъването на земята може да бъде сведено до минимум. С помощта на следните строителни (иновативни) материали теглото на пътната конструкция (и пропадането на земята) може да бъде намалено:

• Буферни сандъци за вода
• PlasticRoad
• Лавови камъни
• Бамбуков чипс

С помощта на метода Koppejan се изчислява слягането на земята за главния път в района на Kaligawe за повече от 10 години. След 10 години PlasticRoad причинява най -малко потъване на земята (0, 432 метра). Освен че конструкцията на PlatsicRoad има следните предимства:

• Куха конструкция, която функционира като водопровод (и съхранение на вода) под пътя.
• Елементите са изработени от рециклирана пластмаса, която може да намали пластмасовите отпадъци в района
• Елементите могат лесно да бъдат филтрирани, така че ако е необходимо, пътят може да бъде изравнен с помощта на бамбукови стърготини.

Стъпка 7: Дискусия

Доставена информация

Няколко документа с местни данни, например почвени условия, ни се изпращат от университета Unissula в Семаранг. Тъй като ние като екип никога не посещаваме района на изследване и освен това не сме правили проучване например на състоянието на почвата, предположихме, че предоставените данни са 100% верни. Освен това не получихме всички необходими данни, затова направихме няколко предположения за изчисляване на потъването на земята. Например нивото и стойностите на подземните води по метода на Копеян.

Потъване на земята през последните години

За Cp и Cs в метода Koppejan приехме стойностите. Точните стойности на местоположението не бяха налични, затова направихме търсене в интернет за представителни стойности. Стойностите влияят върху резултата от изчислението въз основа на потъването през последните години на мястото. За точен резултат от потъването на земята е необходимо да се определи действителната стойност на Cp и Cs на място.

Проучване на необходимото ниво на пътя

Изследвахме потъването на земята на 6 различни пътни конструкции за период от 10 години. За да се гарантира, че пътищата не могат да бъдат наводнени с условия на висока морска вода, трябва да се проучи повишаването на морското равнище, така че нивото на пътя да може да бъде проектирано на минимална височина.

Изследване на почвените условия/пътните конструкции

Ние проектирахме опростен лист за изчисления на Excel за бързи изчисления на селището въз основа на почвените условия и теглото на пътните конструкции. Има само 3 почвени условия, изпратени от университета на Унисула. За прилагане на изчислителния лист на Excel на произволни места в Семаранг (и други части на Индонезия) са необходими повече резултати от проникването на конуси.

Освен това изследвахме 5 различни пътни конструкции. Вероятно има много по -леки пътни конструкции, които може да причинят по -малко потъване на земята. Необходими са допълнителни проучвания относно вида на пътните конструкции.

Наличност и цена на материалите

Не знаем точно какви материали се предлагат в Semarang и цената им. Това проучване трябва да бъде направено от местните жители, защото те са запознати с възможностите на доставчиците.

Стъпка 8: Литература

Използвана литература

Abidin, H., Andreas, H., I., G., Sidiq, T., Mohammad Gamal, M., Murdohardono, D., & Yoichi, F. (2012). Изучаване на потъването на земята в Семаранг (Индонезия) с помощта на геодезически методи. Сидни.

Alibaba.com. (2019). Бамбукови чипове за продажба. Opgehaald van Alibaba.com: www.alibaba.com/product-detail/Bamboo-Chips-For-Sale

Baars, S. v. (2012). Инженеринг на фондацията. Люксембург.

Beuker kunststof leidingsystemen. (2019). Инфилтрациякратен. Opgehaald van Beuker kunststof leidingsystemen: www.beuker-bkl.com/producten/infiltratie/infiltratiekratten/

Дага, С. (2016 г., 31 август). Укрепване на решенията на Semarang относно изменението на климата: Сътрудничество, ключово за повишаване на устойчивостта. Opgehaald van Thomson Ройтерс фондация новини:

Системи Deltares. (2016). D-Settlement Ръководство на потребителя. Делфт: Делтарес.

Google. (2019). Opgehaald van Google Maps:

PlasticRoad. (2019). Opgehaald van PlasticRoad:

Рохим, А. (2017). Укрепване на почвата. Ротердам.

Sewnath, P. (2018). Детектирайте и прегледайте дигитален треньор за Koppejan Methode в Maple TA. Ротердам: TUDelft.

Tuindomein.nl. (2019). Lavasteen natuursteen 40-80mm Big-bag 750 килограма. Opgehaald van Tuindomein.nl:

Wahyudi, S., Adi, H., & Lekkerkerk, J. (sd). Решение за манипулиране Приливни наводнения в района на Kaligawe чрез дренаж на Polder System.