Lätta vägkonstruktioner Semarang: 8 steg

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:38

Skolprojekt

Som ett skolprojekt för Rotterdam University of Applied Science var vi tvungna att komma med en lösning för både höjning av vattennivån och marknedgången i Semarang, Indonesien.

Följande produkter tillverkas under detta projekt:

• Webbplats/instruerbar;
• Kapacitet byggmaterial;
• Professionell artikel;
• Affisch.

Kapacitetsuppbyggnadsmaterialet, den professionella artikeln och affischen bifogas.

Abstrakt

I den norra delen av Semarang (Indonesien) finns det ofta översvämningar. Översvämningarna påverkar det dagliga livet eftersom vägarna översvämmar först. Dessa översvämningar orsakas av kombinationen av havsnivåhöjning och extrem marknedgång. Marknedgången är cirka 1 till 17 cm per år. Denna marknedgång orsakas av de svaga markförhållandena, vattenuttag och de tunga infrastrukturkonstruktionerna. Det är mycket viktigt att skydda huvudvägarna mot översvämningar. De lokala ingenjörerna håller på att jämna ut vägarna genom att lägga till nya asfaltlager som gör vägkonstruktionerna tyngre och resulterar i mer marknedgång. Det är ett faktum att marknedgången inte kan tas bort men de lokala ingenjörerna har inte kunskapen att använda innovativa, lätta material så att marknedgången kan minimeras. I Nederländerna använder vi byggmaterial som plast, trä, lavastenar och vattenbuffertlådor för att göra lätta vägkonstruktioner. Vi undersökte huvudvägen vid Kaligawe -området Semarang. Vi konstruerade 5 olika vägkonstruktioner och beräknade marknedgången under en period av 10 år. Som ett resultat fann vi att användning av PlasticRoad -konstruktionen kommer att minimera marknedgången och bosättningen kommer att minimeras. Marknedgången efter 10 år kommer att vara 0, 432 meter. Förutom att PlasticRoad kan lagra vatten i strukturen fungerar konstruktionen som kulvert under vägen. Elementen är gjorda av plast som kan tillverkas av återvunnen plast och minskar plastavfallet i området. Och slutligen kan elementen lyftas enkelt så om det behövs kan vägen jämnas med bambuflis.

Kvitteringar

Vi tackar Unsissula -universitetet (Semarang Indonesia) för sneda flera dokument med data om markförhållandena i området Semarang. Vi tackar våra lärare, E. A. Schaap, W. J. J. M. Kuppen, J. Lekkerkerk och J. M. P. A. Langedijk för förklaring av fallet och förslag på projektet som ledde till förbättringar i denna undersökning. Vi tackar också W. Wardana och studenterna vid Unsissule -universitetet för informationen om situationen i Semarang så att våra resultat är mer representativa för projektets läge. Detta arbete stöddes av Rotterdam University of Applied Sciences.

Steg 1: Problemdefinition

Projektplats (Semararang, Indonesien) Semarang är huvudstaden i centrala Java -provinsen, belägen på den norra kusten av Java -ön, Indonesien. Semarang täcker ett område på cirka 37.366 hektar eller 373, 7 km2, med en befolkning på cirka 1, 8 miljoner människor 2017 (Dr. Abdul Rochim, 2017). Topografiskt bestod Semarang av två stora landskap, nämligen lågland och kustområde i norr och kuperat område i söder. Den norra delen, var är stadens centrum, järnvägsstationer, flygplats och hamn är relativt platt medan den södra delen har större sluttningar och en höjd upp till cirka 350 meter över havet. Den norra delen har relativt högre befolkningstäthet och har också fler industri- och affärsområden jämfört med den södra delen.

Socialt problem

På grund av det förändrade klimatet blir extrema väderförhållanden vanliga. Dessa extrema väderförhållanden leder ofta till oönskade situationer. Detta beror på att det offentliga rummet inte är väl anpassat till dessa exceptionella situationer. Eftersom det offentliga rummet inte tål dessa extrema situationer finns det stora problem för den omgivande befolkningen. Detta gäller även invånarna i Semerang. Som ett resultat hindras invånarna i Semerang i sitt dagliga liv.

När en översvämning inträffar är det möjligt att detta kommer att leda till förlust av människoliv, förlust av boskap, skador på hus, förstörelse av grödor och underlåtenhet att tillhandahålla lämpliga infrastrukturanläggningar. Dessutom kommer vattenförvaltningen i området också att störas, vilket avsevärt ökar risken för sjukdom. Det finns dock en skillnad i orsaken till översvämningar. Orsakas översvämningarna av floder som kommer ut ur deras stränder eller av extrema förhållanden till sjöss. För i händelse av en flodflod är situationen ganska märkbar, så att konsekvenserna i allmänhet kan förbli begränsade. Men om det orsakas av en extrem situation till sjöss är detta ofta en process som snabbt utvecklas, vilket innebär att människor har mindre tid att kunna agera på lämpligt sätt.

På grund av det faktum att floder flyter utanför deras banker infrastruktur som vägar, broar och kraftstationer störs. Eller så är denna infrastruktur till och med helt oanvändbar för invånarna i Semarang. Detta gör att den ekonomiska verksamheten stannar. Olika andra processer kan också stanna som är viktiga för att förse de boende med sina dagliga behov. Tänk på odling av grödor och transport av fot. Distraheringen av dessa processer gör det svårt för vissa människor att förse sina egna och sina familjer med dagliga behov. Och när produktionen av en gröda störs kan detta också leda till stora problem senare på året, eftersom det kan orsaka brist på mat.

På grund av översvämningarna i Semerang störs det befintliga vattenhanteringssystemet. Det betyder att vatten som används för att laga mat och tvätta människorna är förorenat. Eftersom detta vatten är försett med alla föroreningar som finns i det offentliga rummet. Dessa konsekvenser av översvämningarna kommer att leda till att sjukdomar blir mycket lättare att sprida över befolkningen i Semerang. På grund av dessa sjukdomar ökar chansen avsevärt att människor inte längre kan utföra sina dagliga aktiviteter eftersom de inte kan arbeta.

Dessutom kan översvämningar leda till psigiese problem för människor. Eftersom de ser att deras dagliga liv påverkas av vattnet. Denna situation är ofta svårare att behandla för barn än för äldre. Och eftersom stora delar av infrastrukturen ligger platt i Semerang kan de inte heller fly situationen. Eftersom denna situation inträffar ökar chansen att människor tappar förtroendet för den politiska styrelsen. Eftersom de tydligen inte har möjlighet att förse sina invånare med en trygg livsmiljö.

Tekniskt problem

Marknedgång i Semarang har rapporterats i stor utsträckning och dess inverkan kan ses redan i det dagliga livet. Det kan ses i formerna av översvämningar vid kusten (det kallas rån av lokalbefolkningen) att dess täckning tenderar att öka med tider. De ekonomiska förluster orsakade av marknedgång i Semarang är enorma; eftersom många byggnader och infrastrukturer i industriområdet i Semarang drabbas hårt av marknedgång och dess sammanhängande katastrofer vid kustöversvämningar.

Många hus, allmännyttiga företag och ett stort antal befolkningar är också utsatta för denna tysta katastrof. Motsvarande underhållskostnad ökar med år. Provinsregering och samhällen måste höja markytan ofta för att hålla vägar och byggnader torra. Levnadsvillkoren för befolkningen som påverkas av marknedgången minskar i allmänhet.

Marknedgång är inget nytt fenomen för Semarang, som har upplevt det sedan mer än 100 år. Baserat på de utjämningsundersökningar som Center of Environmental Geology genomförde från 1999 till 2003 visade det sig att de relativt stora sjunkningarna detekterades runt Semarang hamn, Semarang Tawang järnvägsstation, Bandar Harjo och Pondok Hasanuddin. Marknedgången på dessa platser ligger mellan 1 och 17 cm/år (Tobing och Murdohardono, 2004; Murdohardono, 2007). Resultaten ger att de norra kustområdena i Semarang avtar med hastigheter som är större än 8 cm/år. Dessa områden består generellt av träskavlagring av mjuk lerjord.

Sänkning av mark i den norra delen av Semarang antas orsakas av kombinationen av naturlig konsolidering av ung alluviumjord, grundvattenuttag och belastning av byggnader och struktur. Enligt van Bemmelen (1949) inträffade lerigt sediment i kustområdena i Semarang för minst 500 år sedan. Därför kan det förväntas att den kustnära naturliga konsolideringen av ung alluviumjord kommer att ha ett betydande bidrag till den relativt stora observerade sjunkningen i kustområdena i Semarang.

Förutom den naturliga konsolideringen av relativt ung alluviumjord kan marknedgång i Semarang också delvis orsakas av överdriven grundvattenutvinning. Grundvattenuttag i Semarang stad har ökat kraftigt sedan början av 1990 -talet, särskilt i industriområden. Enligt Marsudi (2001) är antalet registrerade brunnar i 200 1050. Överdriven grundvattenutvinning införde marknedgång på ytan.

Marknedgången resulterade i att omkring halvan av området Semarang ligger under Java -havets medelhavsnivå (eller MSL).

Kunskapslucka

I Semarang är vägarna konstruerade med tunga material. Vägarna är oftast konstruerade med asfalt. När vägbyggen löser sig lägger de ett nytt lager asfalt ovanpå. Detta gör konstruktionen tyngre varje gång Detta sker en om året. Detta resulterar i snabbare sänkning. Kunskapen om att använda lättviktsinnovativa material för vägbyggnad finns inte av ingenjörerna i Semarang. De tänker bara på ett traditionellt sätt för att anlägga vägar.

Som nämnts tidigare läggs ett extra lager asfalt ovanpå det befintliga vägbygget för att jämna ut vägen. Detta orsakar en extra vikt som gör bosättningen av landet större under en viss period. Det finns minsta kunskap om resultaten i marknedgång och vägkonstruktioner.

Steg 2: Mål- och studieområde

Mål

Syftet med detta dokument är att designa ett vägbygge för staden Semarang, vilket gör att marken sjunker minst på en period av 10 år. Genom undersökning av flera olika vägarbeten kommer vi att bestämma marknedgången. Dessutom erbjuder vi den lokala regeringen flera innovativa idéer för vägbyggen i deras område.

Forskningsfrågor:

• Hur beräknar man marknedgång (metod)?
• Hur minimerar marknedgången orsakad av vägar?
• Hur mycket marknedgång orsakar de traditionella vägarna på 10 år?
• Vilka lätta vägkonstruktioner används i Nederländerna?
• Hur mycket marknedgång orsakade de beskrivna vägstrukturerna på 10 år?

Studieområde

För denna studie väljs en huvudväg i nordväst om staden Semarang (Kaligawe). Kaligawe -området är en av huvudvägarna för nordjavas kusttrafik och även porten till Semarang stad från öst. Sedan mer än 5 år har detta område uttalats av översvämningar på grund av en kombination av sjunkande mark, ökande inflytande av tidvattenrörelser från havet oförmågan att fritt flöde släppa ut flodvatten. Under perioder med översvämningar uppstår långa trafikstockningar som är mer än 10 kilometer långa. Inom Kaligawe -området lider många intressenter/ funktioner av översvämningar. Huvudfunktionerna inom Kaligawe -området är industrimiljöer, kontor, utbildning, sjukhus och bosättning av bostäder. Förlusterna av översvämningarna blir mer allvarliga och ökar med tiden, stora konsekvenser av översvämningarna är trafikstockningar, vägskador, miljö- och ekonomiska störningar av nationell skala.

Steg 3: Metoder

Lokala invånare

För att förstå situationen i Semarang talade vi med Wisnu Wardana. Han är en lokal som studerar civilingenjörer. Wisnu arbetar på ett projekt vid Rotterdam University of Applied Sciences. Han gav oss data om den lokala situationen. Detta är nödvändigt eftersom vi aldrig besöker Semarang själva. Han berättade till exempel hur regeringen hanterar sjunkningen just nu.

Litteraturrecension

Det första steget för att utforma en vägbyggnad är att undersöka de olika typerna av material som kan användas eller de olika principerna för att konstruera en väg. Forskningen skedde på internet. Där hittade vi flera webbplatser och digitaliserade dokument om många innovationer inom vägbyggen som rekommenderas för att bygga ovanför mycket sjunkande mark.

Koppejan metod

Koppejan -metoden är uppkallad efter ingenjören A. W. Koppejan som på 1950 -talet ofta utförde undersökningar i laboratorierna i Delft (Nederländerna). Han producerade den första versionen av Koppejan -metoden. Några år senare gjorde olika professorer mindre justeringar och förbättringar i metod och beräkning. Beräkningen är baserad på teorin om Prandtl, som härrör från markmekanik. (Sewnath, 2018)

Inom tekniken utvecklas en relativt enkel och tillförlitlig metod för att beräkna nedsänkningen genom belastningar. Koppejan -metoden är en beräkningsmetod på grundval av ett kon -penetrationstest på platsen. Det skulle vara ännu bättre att utföra ett påladdningstest på högen, där högen lastas, till exempel av betongblock på en stålram, med en testbelastning som närmar sig sin maximala bärighet. Detta är mycket dyrt och konpenetrationstestet (CPT) anses vanligtvis tillräckligt pålitligt. (Baars, 2012)

I en homogen jord kan man anta att under statiska förhållanden är felbelastningen för en lång hög hög oberoende eller praktiskt taget oberoende av högens diameter. Detta innebär att konmotståndet som mäts i en CPT kan anses vara lika med pålens kapacitet. I verkligheten är jorden runt högspetsen vanligtvis inte helt homogen. Mycket ofta består jorden av lager med olika egenskaper. I det här fallet har praktiska konstruktionsformler utvecklats, som tar hänsyn till olika konmotstånd under och över högspetsnivån. Vidare kan man i dessa konstruktionsformler redogöra för möjligheten att felläget föredrar den svagaste jorden. I ingenjörspraxis används ofta Koppejan -formeln. (Baars, 2012)

Excel -kalkylblad (Koppejan)

Vi har utformat vårt eget Excel -kalkylblad för beräkning av markavvecklingen. Excel -kalkylbladet är ett förenklat sätt att beräkna med Koppejan -metoden. De olika markparametrarna för platsen kan fyllas i. Dessa parametrar måste undersökas genom att göra ett kon -penetrationstest. Förutom den externa belastningen kan väljas. Slutligen måste tidsperioden för avveckling fyllas i. Excel -kalkylbladet beräknar markens sedimentering genom extern belastning för en specifik plats.

D-uppgörelse

D-avveckling är en datorprogramvara som används för att styra vårt själv skapade (förenklade) Excel-kalkylblad. Programvaran utvecklas av Deltares Systems, ett Deltares -företag. D-Settlement är ett dedikerat verktyg för att förutsäga markbundenhet genom extern belastning. D-Settlement bestämmer exakt och snabbt den direkta avvecklingen, konsolideringen och krypningen längs vertikaler i tvådimensionell geometri. Deltares har utvecklat D-Settlement. (Deltares system, 2016)

D-Settlement ger en komplett funktionalitet för att bestämma avräkningar för vanliga tvådimensionella problem. Väletablerade och avancerade modeller kan användas för att beräkna primär bosättning/svullnad, konsolidering och sekundär krypning, med möjlig påverkan av vertikala avlopp. Olika typer av yttre belastningar kan appliceras: ojämn, trapetsformad, cirkulär, rektangulär, likformig och vattenbelastning. Vertikala avlopp (remsor och plan) med valfri konsolidering genom tillfällig avvattning eller vakuumkonsolidering kan modelleras. D-Settlement skapar en omfattande tabell och grafisk utmatning med sedimenteringar, spänningar och porstryck vid de vertikaler som måste definieras. Ett automatiskt pass på uppmätta avräkningar kan tillämpas för att fastställa förbättrade uppskattningar av den slutliga avräkningen. Slutligen kan bandbredd och parameterkänslighet för totala och kvarvarande avräkningar bestämmas, inklusive effekten av mätningar. (Deltares system, 2016)

Steg 4: Möjliga lösningar

Som ett resultat av litteraturgenomgången för innovativa lätt vägkonstruktioner fann vi flera (koncept) idéer. De möjliga lättviktskonstruktionerna beskrivs nedan.

Infiltrationsbox

Infiltrationslådan är en bra vattengenomsläpplig låda som används för att lagra och infiltrera vatten. En infiltrationslåda är gjord av plast, vilket kan bidra till plastproblemet i området. För att förhindra att infiltrationslådorna flyter med sand packas de med en geotextil filterduk. Genom att placera dessa infiltrationslådor i grunden på en väg. Regnvattnet som faller på vägens asfalterade yta kan fås under vägen. Detta lådor en extra lagring son för vattnet i området. Utan det bör befintligt öppet vatten användas för detta. Enligt den konsulterade källan skulle en låda ha en vikt på 11 kg och en kapacitet att lagra 290 liter vatten.

Plastväg

PlasticRoad är en vägkonstruktion som är baserad på återvunnen plast. Det är prefabricerat och har ett halligt utrymme som kan användas för olika ändamål. Detta inkluderar vattenlagring, transitering av kablar och rör, uppvärmningsvägar, energiproduktion etc. Dessutom är elementet fyra gånger lättare än den traditionella vägstrukturen som vi känner dem i Nederländerna. Den extra fördelen med PlasticRoad är att den kan tillverkas av återvunnen plast. Vilket kan bidra till plastproblemet i området. Och när konstruktionen realiseras behöver den inte mycket underhåll och har en relativt längre livslängd än vanliga vägkonstruktioner. Under PlasticRoadens livstid är det enkelt att justera höjden på strukturen.

Lavastenar/Bambusflis

Vägunderlag i Nederländerna är konstruerade av olika material. Grundlagets nedre lager består alltid av en sandbädd. Blandgranulat appliceras normalt ovanpå detta sandskikt. Detta är dock ett relativt tungt material som inte gynnar markens sänkning. Det är därför det är möjligt att byta ut detta material för lavstenar eller bambuflis. Fördelarna med lavastenar är det faktum att det är ett poröst och relativt lätt material med hög vattengenomsläpplighet och lagringskapacitet för vatten. Genom att applicera en grund av lavastenar med grad 4-32 realiseras 48% ihåligt utrymme i kontrast till det blandade granulatet. En skadlig effekt på grunden orsakas av att gradering 0-4 saknas. Det är en låg sammanhållning mellan de olika bergarterna, detta gör fundamentets stabilitet mycket lägre. Bambustränderna är ett material med samma egenskaper.

Steg 5: Resultat Sänkningsberäkning

Marknedgång med Excel -kalkylblad

Vårt egenutvecklade Excel -kalkylblad beräknar marknedgången baserat på Koppejan -metoden. Som inmatning i Excel -kalkylbladet valde vi de närmaste markförhållandena (på KUBRO -marknaden) som visas i figuren ovan. Vi beräknade viktkonstruktionen av de innovativa lättviktsvägkonstruktionerna som beskrivs ovan. Resultaten av Excel -kalkylbladet visas i bifogad PDF.

Marknedgång genom D-bosättning

Dessutom beräknade vi viktkonstruktionen av de innovativa lättviktsvägskonstruktionerna som beskrivs ovan. Resultaten av D-avvecklingen visas i bifogad PDF.

Steg 6: Slutsats

Slutsats

I den norra delen av Semarang där viktiga anläggningar i staden är belägna som hamnen, tågstationen, sjukhus, kontor och huvudvägarna är ofta översvämningar som påverkar det dagliga livet för lokalbefolkningen. Dessa översvämningar orsakas av havsnivåhöjning och marknedgång i området. För närvarande bygger den lokala regeringen vägarna på ett traditionellt sätt med tunga byggmaterial. När vägarna är för låga (orsakade av marknedgång) läggs ett extra lager asfalt ovanpå konstruktionen för att jämna ut vägen. Detta sätt att bygga vägar gör marknedgången värre.

Genom att använda lätt vägbyggnadsmaterial kan marknedgången minimeras. Genom att använda följande konstruktionsmaterial (innovativa) material kan vägkonstruktionens vikt (och marknedgången) minskas:

• Vattenbuffertlådor
• Plastväg
• Lavastenar
• Bambu chips

Genom att använda Koppejan -metoden beräknas marknedgången för huvudvägen i Kaligawe -området under 10 år. På tio år orsakade PlasticRoad minst marknedgång (0, 432 meter). Förutom PlatsicRoad -konstruktionen har följande fördelar:

• Ihålig konstruktion som fungerar som kulvert (och vattenlagring) under vägen.
• Elementen är gjorda av återvunnen plast som kan minska plastavfallet i området
• Elementen kan enkelt filtas, så om det behövs kan vägen nivelleras med bambusflis.

Steg 7: Diskussion

Levererad information

Flera dokument med lokal data, till exempel jordförhållanden skickas till oss av Unissula universitet i Semarang. Eftersom vi som team aldrig besöker studieområdet och dessutom inte gjorde undersökningar av till exempel markförhållanden själva antog vi att de levererade uppgifterna är 100% korrekta. Dessutom fick vi inte alla nödvändiga data så vi gjorde flera antaganden för beräkningen av marknedgången. Till exempel grundvattennivån och värdena i Koppejan -metoden.

Marknedgång under de senaste åren

För Cp och Cs i Koppejan -metoden antog vi värdena. De exakta värdena på platsen var inte tillgängliga så vi sökte på internet efter representativa värden. Värdena påverkar resultatet av beräkningen baserat på de senaste årens nedgång på platsen. För ett exakt resultat av marknedgången behövde det faktiska Cp- och Cs -värdet bestämmas på plats.

Utredning av erforderlig vägnivå

Vi undersökte marknedgången av 6 olika vägkonstruktioner under en tidsperiod på 10 år. För att se till att vägarna inte kan översvämma med höga havsvattenförhållanden måste det undersökas havsnivåhöjningen så att vägnivån kan utformas på en minsta höjd.

Undersökningsförhållanden/vägkonstruktioner

Vi utformade ett förenklat Excel -kalkylblad för snabba beräkningar av avräkning baserat på markförhållandena och vägkonstruktionernas vikt. Det finns bara tre markförhållanden som skickas av universitetet i Unissula. För att tillämpa Excel -kalkylbladet på slumpmässiga platser i Semarang (och andra delar av Indonesien) behövs fler kon -penetrationsresultat.

Dessutom undersökte vi 5 olika vägkonstruktioner. Det finns förmodligen mycket lättare vägkonstruktioner som kan orsaka mindre marknedgång. Mer utredning om typen av vägkonstruktioner är nödvändig.

Tillgänglighet och kostnad för material

Vi vet inte exakt vilken typ av material som finns på Semarang och kostnaden för det. Denna forskning måste göras av lokalbefolkningen eftersom de har kunskap om leverantörernas möjligheter.

Steg 8: Litteratur

Litteratur används

Abidin, H., Andreas, H., I., G., Sidiq, T., Mohammad Gamal, M., Murdohardono, D., & Yoichi, F. (2012). Studerar marknedgång i Semarang (Indonesien) med hjälp av geodetiska metoder. Sydney.

Alibaba.com. (2019). Bambu chips till salu. Opgehaald van Alibaba.com: www.alibaba.com/product-detail/Bamboo-Chips-For-Sale

Baars, S. v. (2012). Foundation Engineering. Luxemburg.

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

Daga, S. (2016, 31 augusti). Stärka Semarangs klimatförändringslösningar: Samarbete, nyckeln till att förbättra motståndskraften. Opgehaald van Thomson Reuters Foundation News:

Deltares system. (2016). D-Settlement användarmanual. Delft: Deltares.

Google. (2019). Öppna Google Maps:

Plastväg. (2019). Opgehaald van PlasticRoad:

Rochim, A. (2017). Jordkonsolidering. Rotterdam.

Sewnath, P. (2018). Den utveckling av en digital tränare för de Koppejan metod i Maple TA. Rotterdam: TUDelft.

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

Wahyudi, S., Adi, H., & Lekkerkerk, J. (sd). Hantering av lösning Tidvattenflod i Kaligawe -området av Polder System Drainage.