Upp í vindinn - 01.05.2004, Blaðsíða 30

...upp í vindinn
Styrkurjarðvegur í
mannvirkjagerð
Inngangur
Til þess aö yfirvinna hæðarmun viö
mannvirkjagerö, hver sem tilgangurinn er,
eru reistir veggir eða fláar. Sé pláss lítið þá
eru reistir lóðréttir veggir en sé nægilegt
rými er hægt að ná slíkum mun upp með
flatari fláa. Lóðrétta veggi hefur hingað til
verið algengast að reisa úr steinsteypu og
fláar hafa verið byggðir úr jarðefnum mis-
brattir eftir eðli og eignleikum efnisins sem
byggt er úr. Á seinni helmingi síðustu aldar
var byrjað að þróa lausnir við gerð veggja og
fláa sem byggjast á styrktum jarðvegi. Hér á
eftir verður sagt frá þessari aðferð og hvern-
ig hægt er að nýta hana í mannvirkjagerð.
Styrktur jarðvegur
Styrktur jarðvegur er það sem á ensku
hefur verið kallaö reinforced earth eða me-
chanically stablllzed earth. Þá er notast við
jarðgerviefni (e. geosynthetics) til að ná
festu í fyllingunni aftan við framhlið veggj-
arins eða fláans. Þannig mynda fyllingar-
efnið og styrkingin eina heild sem bregst
við álaginu sem allt mannvirkið verður fyrir.
Á síðustu árum hefur notkun á styrktum
jarðvegi aukist mikið og mikil þróun hefur
átt sér stað bæði hvað varðar styrkingar og
framhliðar fláa og veggja. Ástæður vaxandi
notkunar eru helstar að kostnaður er al-
mennt talinn lægri en við hefðbundna
steypta stoðveggi sem og að brattari jarð-
vegsfláar nýta betur pláss sem sífellt verður
verðmætara.
Segja má að tæknin hafi lítið sem ekkert
rutt sértil rúms hér á landi enn sem komið
er. Þó hafa verið reist snjóflóðavarnarmann-
virki í Neskaupstað, þvergarður og keilur,
þar sem þessi tækni er notuð. Nú eru einn-
ig í byggingu snjóflóðavarnarmannvirki á
Jón Skúli Indriöason
Próf í jarðverkfrseói
1992 frá Georgia
Institute of Technology
í US. Verkfræóingur
hjá Línuhönnun.
Siglufirði, Seyðisfirði og á isafirði sem reist
eru með þessu lagi. Hinar norðurlandaþjóð-
irnar hafa um hríð nýtt sér styrktan jarðveg
og þá helst Norðmenn sem hafa notað
tæknina nokkuð víða.
Á myndinni hér að neðan má sjá muninn
á hefðbundnum steinsteyptum stoðvegg og
vegg sem reistur er með styrktri fyllingu og
framhlið.
Hefðbundinn stoðveggur nýtir eigin þunga
og þunga þess efnis sem á honum hvílir til
að haldast stöðugur. Álagið frá fyllingunni
þarf því að velta miklum massa til að stoð-
veggurinn gefi sig. Veggurinn með styrkta
jarðveginum er sjálfur mun efnisminni en
styrkingarnar í bakfyllingunni tengja mikinn
massa efnis við vegginn. Þannig má segja
að ákveðið virkt svæði verði til í báðum til-
fellum, merkt með skyggðu svæði á mynd-
inni. Utan þessara svæða má segja að vegg-
irnir tveir séu svipaðir, þeir búa yfir ákveðn-
um massa og eru þeir nokkuð stöðugir. Brot
í undirstöðu getur orðið með svipuðum
hætti óháð gerð veggjanna. Þó má segja að
brotflöturinn þurfi almennt aö vera stærri
hjá styrkta jarðveginum þar sem áhrifa-
svæðið nær oftast innar í fyllinguna. Á móti
kemur að hefðbundinn stoðveggur nær al-
mennt neðar í jörðu.
Nokkru munar á aóferðunum tveimur
með tilliti til jarðskálftaálags. Steypti stoð-
veggurinn er stífari og því mest heetta á að
brot verói í tá hans. Styrkti jarðvegurinn er
mun sveigjaniegri og tekur almennt jarð-
skjálfta vel. Tjón yrði helst það að form-
breytingar yrðu en segja má að veggurinn
þurfi alls ekki að vera ónýtur þótt slíkt
hendi. Hins vegar er hætt við að brot í hefð-
bundnum stoðvegg væri talið alvarleg
skemmd.
Þar sem pláss er lítið en koma þarf fyrir
mannvirkjum t.d. til hljóðvarna geta mann-
virki úr styrktum jarðvegi verið álitlegur kost-
ur. Þau eru ódýrari en hefðbundnir steyptir
stoðveggir og auk þess er hægt að gera
þau þannig úr garði að þau hafi betri hljóð-
eiginleika heldur en flatur steyptur veggur
hvað varðar endurkast hljóðs. Algengast
hefur hingað til verið að reisa hljóðmanir úr
jarðvegi með tiltölulega flötum fláum. Á
meðfylgjandi mynd má sjá hversu mikið
pláss megi spara með því að nýta styrktan
jarðveg í hljóðvarnir.
Efni til styrkinga í fyllingu
Til styrkingar á fyllingum er eins og áður
segir oftast notast við jarðgerviefni. Jarð-
gerviefni er samheiti yfir hóp efna sem not-
uð eru í ýmsum tilgangi í jarðvegi til að
bæta við eiginleika hans. Þau má nota til
að haldajarðefnum aðskildum, til að styrkja
jarðveg á einhvern hátt, til að stuðla að
öruggri vatnsræsingu, við síun og til að
hindra leka. Efnin eru oftast úr plasti, trefja-
efnum eða stáli.
• Jarðdúkar (e. geotextiles): Aðallega gerð-
ir úr trefjaefnum (geotextiles) og eru ýrn-
ist ofnir eða ekki. Þó að þeir séu aðal-
lega notaðir í aðskilnaó eða síun þá eru
þeir einnig notaðir til styrkingar. Við notk-
un í styrkingar eru dúkarnir lagðir með
millibili í fyllingarefnið og endi brettur
upp í næsta lag fyrir ofan. Oftast notað í
bráðabirgða mannvirki en ef nota á jarð-
dúka í varanleg mannvirki þarf að ganga
frá framhlió.
• Jarðgrindur (e. geogrids): Jarðgrindur eru
oftast gerðar úr polyethyleni eða poly-
ester. Um er að ræða grindur með hlut-
fallslega stór op. Þær geta tekið álag í
eina eða tvær áttir. Jarðgrindur eru mest
30