Caisson (strojírenství) - Caisson (engineering)

Schematický průřez tlakovým kesonem

v geotechnické inženýrství, a keson (/ˈkeɪsən/ nebo /ˈkeɪsɒn/; půjčil si od francouzštiny kesonz italštiny Cassone, význam velká krabice, augmentativ kasa) je vodotěsná konstrukce[1] slouží například k práci na internetu základy a most molo, na stavbu betonu přehrada,[2] nebo na opravu lodě.[3] Kachny jsou konstruovány tak, aby bylo možné vodu odčerpávat a udržovat tak pracovní prostředí v suchu. Pokud se pilíře staví pomocí otevřeného kesonu a není praktické dosáhnout vhodné půdy, třecí pilíře mohou být poháněny k vytvoření vhodného podkladu. Tyto hromady jsou spojeny základovou podložkou, na kterou je postaveno sloupové molo.

Typy

K instalaci kesonu na místo je spuštěn dolů měkkým bahnem, dokud nenarazí na vhodný podkladový materiál. Zatímco skalní podloží je výhodné, stabilní, tvrdé bahno se někdy používá, když je podloží příliš hluboké. Čtyři hlavní typy kesonu jsou box keson, otevřený keson, pneumatický keson a monolitický keson.[4]

Krabice

A box keson je prefabrikovaná betonová bedna (se stranami a dnem); stanoví se na připravené podklady. Jakmile je na místě, je vyplněn betonem, aby se stal součástí stálých prací, jako je základ pro mostní molo. Duté betonové konstrukce jsou obvykle méně husté než voda, proto musí být skříňový keson zatěžován nebo ukotven, aby nemohl plovoucí, dokud nebude možné jej naplnit betonem. Někdy mohou být vyžadovány komplikované kotevní systémy, například v přílivové zóny. Nastavitelné kotevní systémy v kombinaci s průzkumem GPS umožňují inženýrům umístit kesonovou krabici s přesnou přesností.[Citace je zapotřebí ]

Otevřeno

An otevřený keson je podobný boxovému kesonu, kromě toho, že nemá spodní plochu. Je vhodný pro použití v měkkých jílech (např. Na některých korytech řek), ale ne tam, kde mohou být v zemi velké překážky. Otevřený keson, který se používá na měkkém podkladu nebo na vysokých vodních hladinách, kde jsou otevřené výkopy nepraktické, lze také použít k instalaci hlubokých šachet, čerpacích stanic a přijímacích / odpalovacích šachet pro mikro tunelování, zvedání potrubí a další operace.[Citace je zapotřebí ]

Keson je potopen vlastní tíhou, betonem nebo vodním balastem umístěným nahoře nebo hydraulickými zvedáky. Náběžná hrana (nebo řezací bota) kesonu je skloněn pod ostrým úhlem, aby se napomohlo vertikálnímu potopení; obvykle je vyroben z oceli. Bota je obecně širší než keson, aby se snížilo tření, a přední hrana může být dodávána pod tlakem bentonit kejda, která bobtná ve vodě a stabilizuje usazování vyplněním prohlubní a dutin. Otevřený keson se může během potopení naplnit vodou. Materiál je ražen lopatovým rýpadlem na jeřábu.[Citace je zapotřebí ]

Podloží na úrovni formace nemusí být stále vhodné pro výkop nebo nosná kapacita. Voda v kesonu (kvůli vysoké hladině podzemní vody) vyrovnává tlakové síly měkkých půd pod ní. Je-li voda odvodněna, může základna „potrubí“ nebo „vařit“,[je zapotřebí objasnění ] což způsobilo potopení kesonu. V boji proti tomuto problému mohou být hromady vyhnány z povrchu, aby fungovaly jako:

  • Nosné stěny, v tom, že přenášejí zatížení do hlubších půd.
  • Kotvy v tom, že odolávají flotaci kvůli tření na rozhraní mezi jejich povrchy a okolní zemí, do které byly zatlačeny.

Profily H-paprsku (typické profily sloupů, kvůli odolnosti proti ohybu ve všech osách) mohou být poháněny v úhlech „hrabaných“ na skálu nebo jiné pevnější půdy; paprsky H jsou ponechány prodloužené nad základnou. Pod vodu lze umístit železobetonovou zátku, což je proces známý jako Umístění betonu Tremie. Když je keson odvodněn, působí tato zátka jako hromádkový uzávěr, který odolává silám podloží směrem nahoru.[Citace je zapotřebí ]

Monolitické

A monolitický keson (nebo jednoduše a monolit) je větší než u ostatních typů kesonů, ale podobný otevřeným kesonům. Takové kesony se často nacházejí ve hrázi, kde je vyžadována odolnost proti nárazu lodí.[Citace je zapotřebí ]

Pneumatický

Mělké kesony mohou být otevřené do vzduchu, zatímco pneumatické kesony (někdy nazývané tlakové kesony), které pronikají měkce bláto, jsou bezedné boxy utěsněné nahoře a naplněné stlačeným vzduchem, aby voda a bahno zůstaly v hloubce. An přechodová komora umožňuje přístup do komory. Pracovníci, zavolali sandhogs, pohybujte bahnem a kamennými zbytky (tzv bláto) od okraje pracovního prostoru k jímce naplněné vodou, spojené trubkou (tzv muck tube) na povrch. A jeřáb na povrchu odstraňuje půdu pomocí a véčko. Tlak vody v trubici vyrovnává tlak vzduchu, přičemž přebytečný vzduch uniká nahoru do trubice. Proud stlačeného vzduchu musí být konstantní, aby zajistil pravidelné výměny vzduchu pro pracovníky a zabránil nadměrnému přítoku bahna nebo vody na základně kesonu. Když keson narazí na skalní podloží, pískovci vycházejí přes přechodovou komoru a naplní krabici betonem a vytvoří pevný základový pilíř.[5]

A pneumatický (stlačený vzduch) keson má tu výhodu, že poskytuje suché pracovní podmínky, což je lepší pro umístění betonu. Je také vhodný pro základy, u nichž by jiné metody mohly způsobit usazení sousedních struktur.[Citace je zapotřebí ]

Stavební dělníci, kteří opouštějí tlakové prostředí kesonu, musí být dekomprimovat rychlostí, která umožňuje uvolňování inertních plynů rozpuštěných v tělních tkáních bez příznaků, pokud se jim má zabránit dekompresní nemoc, stav poprvé identifikovaný u pracovníků kesonu a původně pojmenovaný „kesonova choroba“ jako uznání pracovního rizika. Stavba Brooklynský most, který byl postaven pomocí tlakových kesonů, vedl k tomu, že při jeho stavbě bylo mnoho děl zabito nebo trvale zraněno kesonovou chorobou.[6] Barotrauma uší, dutin dutin a plic a dysbarická osteonekróza jsou další rizika.[7]

Jiná použití

Jiné významy

  • Lanovkové kesony: Slovo keson se také používá jako synonymum pro pohyblivou část žlabu kesonové zámky, výtahy kanálů a stoupání ve kterém lodě a lodě odpočívají, zatímco jsou zvedány z jednoho kanál povýšení do jiného; voda je zadržována na vnitřní straně kesonu nebo je z kesonu vyloučena podle příslušného pracovního principu.[Citace je zapotřebí ]
  • Strukturální kesony: Caisson je také někdy používán jako hovorový termín pro železobetonovou konstrukci vytvořenou nalitím do dutého válcového tvaru, obvykle umístěním kesonové formy pod stupeň v otevřeném výkopu a nalitím, jakmile je zásyp hotový, nebo vrtáním ve třídě, ačkoli to může být problematické s hlubokými kesony, protože nepodporované výkopy se mohou zhroutit před vložením kesonové formy. Tímto způsobem poskytuje země umístěná kolem prázdné formy kesonu stabilitu a pevnost, což umožňuje nalití betonu s menšími komplikacemi a s menším rizikem výbuchu formy. Zatímco technicky je pouze forma sama o sobě ve skutečnosti kesonem, není neobvyklé, že se o jakémkoli podlitinovém litém betonovém pilíři hovoří jako o jednoduše keson.[Citace je zapotřebí ]
  • Ventilační filtrační systémy: Slovo keson se také používá jako název vzduchotěsného krytu ventilačních filtrů v zařízeních, která manipulují s nebezpečnými materiály. Pouzdro má obvykle předřazenou část pro předfiltrový prvek a dolní část pro vysoce účinný filtrační prvek. Může mít více sad přihrádek. Pouzdro má přístupová dvířka s těsněním, která umožňují výměnu filtračních prvků. Pouzdro je obvykle vybaveno připojovacími body používanými k testování účinnosti filtrů a monitorování změn diferenčního tlaku na filtračním médiu.[Citace je zapotřebí ]

Viz také

  • Sací keson - Otevřete kotevní trubku se zapuštěným dnem a uvolněte tlakovým rozdílem
  • Závod na potápěčský zvon - Podmořský člun podporující práci používaný na Gibraltaru, mobilní strojní keson namontovaný na člunu používaný v přístavu Gibraltar
  • Cofferdam - Bariéra umožňující odčerpání kapaliny z uzavřeného prostoru, dočasná konstrukce vylučující vodu postavená na místě, někdy obklopující pracovní prostor stejně jako otevřený keson.
  • Offshore geotechnické inženýrství - Podoblast inženýrství zabývající se lidskými konstrukcemi v moři, informace o geotechnických hlediscích.

Patenty

Reference

  1. ^ Def. „Keson“ 3. Rytíř, Edward Henry. Rytířský americký mechanický slovník Popis nástrojů, nástrojů, strojů, procesů a inženýrství; historie vynálezů; obecný technologický slovník; a trávení mechanických zařízení ve vědě a umění. sv. 1. Boston: Houghton, Osgood and Co., 1880. 420. Tisk.
  2. ^ Aichel, Ordulf George. Keson jako nový prvek při stavbě betonové přehrady; návrh předložený v souvislosti s projektem Columbia River Power Project. New York: Spon & Chamberlain; [atd.], 1916. Tisk.
  3. ^ Wilson, Theodore Delavan a Edward J. Reed. Náčrt stavby lodí, teoretický a praktický. New York: J. Wiley & son, 1873. 383. Tisk.
  4. ^ Chudley, R .; Greeno, R. Pokročilá stavební technologie. Třetí edice. Oxford: Longman, 1999. ISBN  9780582316171, 0582316170. 173. Tisk.
  5. ^ Wallace, Mike (2018). Greater Gotham: A History of New York City from 1898 to 1919. New York: Oxford University Press. 155–56. ISBN  9780195116359.
  6. ^ Butler WP (2004). „Caissonova choroba při stavbě mostů Eads a Brooklyn Bridges: recenze“. Podmořský Hyperb Med. 31 (4): 445–59. PMID  15686275. Archivovány od originál dne 22.08.2011. Citováno 2008-10-08.
  7. ^ Stellman, Jeanne Mager. Encyklopedie bezpečnosti a ochrany zdraví při práci. 4. vyd. Ženeva: Mezinárodní úřad práce, 1998. 36.5. Tisk.
  8. ^ Personál. „Příběh přístavu Mulberry“. arromanches-museum.com. Arromanches: Musée de Débarquement. Citováno 1. června 2017.

externí odkazy

  • Práce související s Caisson na Wikisource