Stenspärrbarriär
En stenfallsbarriär är en struktur byggd för att fånga upp stenfall , oftast gjord av metalliska komponenter och som består av en avlyssningsstruktur hängd på kablar som stöds av stolpen.
Barriärer är passiva stenfallsreducerande strukturer anpassade för bergblocks kinetiska energier upp till 8 megajoule.
Alternativt benämns dessa strukturer också som staket, fångstängsel, stennät, nätstängsel... .
Historia
På 1960-talet genomförde Washington State Department of Transportation de allra första experimenten för att utvärdera effektiviteten av barriärer för att stoppa stenblock. En så kallad "kedjelänksstängseldämpare" utsattes för stötar av block som fritt rullade nedför en sluttning för att utvärdera dess effektivitet. Dessa experiment följdes av några andra fram till slutet av 1990-talet. Progressivt förbättrades testtekniken med hjälp av zip-lines för att föra stenblocket till barriären. Att testa strukturer i verklig skala är nu mycket vanligt och en del av designprocessen.
Den allra första användningen av stensprängsbarriärer går tillbaka till denna period. Det blev successivt utbrett. Numera är barriärer den mest använda typen av stenfallsreducerande strukturer och deras variation har ökat avsevärt sedan 1970-talet och i synnerhet under de senaste två decennierna.
En vanlig typ av nät är gjord av metallringar. I sådana nät är varje ring sammanflätad med antingen 4 eller 6 angränsande ringar. Dessa nät användes först efter att ett franskt företag köpt ett lager av nät som används i Sovjetunionen för att skydda hamnar mot ubåtintrång. Dessa nät kallas ASM (anti-ubåt). Andra nätformer observeras också i stenfallsbarriärer (se nedan).
Från 2000-talet anpassades dessa barriärer successivt för att användas som skyddsstrukturer mot olika typer av geofysiska flöden såsom små jordskred, lerflöden skräpflöden, snölaviner ...
Typer av barriärer
Barriärer är huvudsakligen gjorda av metalliska komponenter som huvudsakligen är nät, kablar, stolpar, schacklar och bromsar. Barriärer är anslutna till marken tack vare ankare. Beroende på bergblockets kinetiska energi och tillverkare finns det olika strukturtyper och design som kombinerar dessa olika komponenter.
Denna variation i barriärdesign beror i synnerhet på de olika:
- stolptvärsnittsformer (cirkulära, kvadratiska...)
- maskstorlek och form: tillverkad av sexkantigt trådnät , cirkulära ringar eller kablar, dessa senare bildar antingen rektangulära, kvadratiska, romber eller vattendroppar nätformer
- avstånd mellan stödstolpar (dvs. längden på nätpanelerna)
- nummer och lägg ut av kablar och bromsar (om några)
- bromsar (om några): olika tekniker och aktiveringskraftsnivåer
- nummer och lay out av bromsarna (om några)
- postposition med avseende på avlyssningsstrukturen.
Statiska barriärer
När bergblockets kinetiska energi är mindre än 500 kJ, anpassas ofta en statisk barriär. I allmänhet består den av statiska stolpar, kablar och ett avlyssningsnät. Som ett resultat av denna konstruktion är deformationen av strukturen vid påverkan begränsad.
Flexibla barriärer
Flexibla barriärer används när bergblockets kinetiska energi är större än 500 kJ och upp till 8000 kJ. Strukturen ges flexibilitet genom att använda bromsar, placerade längs kablarna anslutna till avlyssningsnätet. När stenblocket slår, utvecklas nätet, kraft i dessa kablar. När kraften i kablarna når ett givet värde, aktiveras bromsen, vilket möjliggör en större barriärdeformation och försvinner energi. Hur denna komponent avleder energi varierar från en bromsteknik till en annan: ren friktion, partiellt brott, plastisk deformation, blandad friktion/plastisk deformation). Bromsar undviker också att stora krafter utvecklas i barriärförankringen och är därför nyckelkomponenter.
Designprinciper
De två huvudsakliga designegenskaperna för bergspärrbarriärer är deras höjd och slaghållfasthet.
På samma sätt som för andra passiva skyddskonstruktioner för stensprängningar (t.ex. vallar ) definieras den erforderliga barriärhöjden baserat på stenfragment som passerar höjder erhållna från bansimuleringar. Dessa simuleringar ger också den kinetiska energin att beakta för valet av barriärer och designen. Det lämpliga valet av barriär baseras på dessa två parametrar.
Islagshållfastheten för en specifik stenspärrbarriär bestäms huvudsakligen från islagsexperiment i verklig skala. Till exempel bygger utformningen av flexibla barriärer ofta på resultat från de överensstämmelsetest som föreskrivs i en specifik europeisk ram. Dessa tester består av vinkelrätt mot barriären i mitten av en trepanelsbarriär av en projektil med en translationshastighet på minst 25 m/s och ingen rotationshastighet.
Svaret från en barriär kan också utvärderas baserat på specifika numeriska modeller, utvecklade utifrån en finita elementmetod eller en diskret elementmetod.
