הבדלים בין גרסאות בדף "מכניקה וכשל של בולטים"

מתוך Climbing_Encyclopedia
קפיצה אל: ניווט, חיפוש
(כשל של הסלע)
(כשל של הסלע)
שורה 7: שורה 7:
 
===כשל של הסלע===
 
===כשל של הסלע===
 
הדינמיקה של כשל של הסלע היא מסובכת, מכיוון שסלע, מטבעו, בד״כ אינו הומוגני. יש לו איזורי חולשה (איזורים רכים, סדקים, כיסים וכו׳) והחוזק שלו שונה בכיוונים שונים.
 
הדינמיקה של כשל של הסלע היא מסובכת, מכיוון שסלע, מטבעו, בד״כ אינו הומוגני. יש לו איזורי חולשה (איזורים רכים, סדקים, כיסים וכו׳) והחוזק שלו שונה בכיוונים שונים.
 +
[[תמונה: volume _elements.jpg|שמאל|ממוזער|200px|השפעת אלמנטי נפח על שכניהם הקרובים]]
 
מקרים ברורים הם:
 
מקרים ברורים הם:
 
* שיכוב אופקי בסלעי משקע
 
* שיכוב אופקי בסלעי משקע
שורה 12: שורה 13:
  
 
לכן, נוח לנו לנתח של סלע בתווך הומוגני כמו בטון (או גוש סלע גדול והומוגני, אבל בטון יותר זמין...).
 
לכן, נוח לנו לנתח של סלע בתווך הומוגני כמו בטון (או גוש סלע גדול והומוגני, אבל בטון יותר זמין...).
[[תמונה: volume _elements.jpg|שמאל|ממוזער|200px|השפעת אלמנטי נפח על שכניהם הקרובים]]
+
 
 
מכיוון שסלע אינו הומוגני, נבחן התנהגות של עיגונים בבטון. ניסויים מראים שחוזק העיגון לשליפה (משיכה בניצב לפני השטח) תלוי בעיקר בעומק העיגון. ההסבר האינטואיטיבי הוא שכל אלמנט נפח (כמו קובייה קטנה) של סלע מפעילה כוח על השכנים הקרובים אליה. כדי להתנתק מהם - צריך לשבור את ה״הדבקה״ הפנימית שבין הקוביות. זה תלוי בסוג החומר, כמובן, אבל מקובל שבסלע (וגם בבטון) כל אלמנט נפח כזה דוחף יותר מקוביה אחת. באיור שלנו (שהוא דו-מימדי), פישטנו את אלמנטי הנפח לכדורים קטנים, וניתן לראות שכל כדור ״דוחף״ שני כדורים שכנים. מקבלים שהאיזור המושפע מהמשיכה הוא מעין משולש. אם נדמיין מבנה תלת מימדי - נקבל חרוט שמושפע מהמשיכה הזו, ובמקרה של כשל - יישבר חרוט של חומר ויישלף החוצה מהחומר. זווית הראש של החרוט תלוייה בתכונה של החומר, שיש לה שם מוזר. ניתן לכנות אותה ״מקדם חוזק ההדבקה העצמית״ או ״מקדם ההחלקה הפנימית״ או משהו כזה. אני מקווה שאתם מבינים את הרעיון.
 
מכיוון שסלע אינו הומוגני, נבחן התנהגות של עיגונים בבטון. ניסויים מראים שחוזק העיגון לשליפה (משיכה בניצב לפני השטח) תלוי בעיקר בעומק העיגון. ההסבר האינטואיטיבי הוא שכל אלמנט נפח (כמו קובייה קטנה) של סלע מפעילה כוח על השכנים הקרובים אליה. כדי להתנתק מהם - צריך לשבור את ה״הדבקה״ הפנימית שבין הקוביות. זה תלוי בסוג החומר, כמובן, אבל מקובל שבסלע (וגם בבטון) כל אלמנט נפח כזה דוחף יותר מקוביה אחת. באיור שלנו (שהוא דו-מימדי), פישטנו את אלמנטי הנפח לכדורים קטנים, וניתן לראות שכל כדור ״דוחף״ שני כדורים שכנים. מקבלים שהאיזור המושפע מהמשיכה הוא מעין משולש. אם נדמיין מבנה תלת מימדי - נקבל חרוט שמושפע מהמשיכה הזו, ובמקרה של כשל - יישבר חרוט של חומר ויישלף החוצה מהחומר. זווית הראש של החרוט תלוייה בתכונה של החומר, שיש לה שם מוזר. ניתן לכנות אותה ״מקדם חוזק ההדבקה העצמית״ או ״מקדם ההחלקה הפנימית״ או משהו כזה. אני מקווה שאתם מבינים את הרעיון.
  

גרסה מ־03:46, 30 במרץ 2017

מאמר זה עוסק בהיבטים הנדסיים של בולטים ומנסה להסביר את המנגנון, התכונות שמשפיעות והמקרים השונים שמובילים לכשל של בולטים. הוא לא מתיימר להיות ריגורוזי, מדוייק או מדעי אלא לתת באופן פשוט הסבר של העקרונות.

נבדיל בין שלשה מקרים:

  1. כשל של הסלע
  2. כשל של הבולט עצמו
  3. כשל של ממשק סלע-בולט

כשל של הסלע

הדינמיקה של כשל של הסלע היא מסובכת, מכיוון שסלע, מטבעו, בד״כ אינו הומוגני. יש לו איזורי חולשה (איזורים רכים, סדקים, כיסים וכו׳) והחוזק שלו שונה בכיוונים שונים.

השפעת אלמנטי נפח על שכניהם הקרובים

מקרים ברורים הם:

  • שיכוב אופקי בסלעי משקע
  • מינרלים שמתגבשים עם כיווניות ברורה.

לכן, נוח לנו לנתח של סלע בתווך הומוגני כמו בטון (או גוש סלע גדול והומוגני, אבל בטון יותר זמין...).

מכיוון שסלע אינו הומוגני, נבחן התנהגות של עיגונים בבטון. ניסויים מראים שחוזק העיגון לשליפה (משיכה בניצב לפני השטח) תלוי בעיקר בעומק העיגון. ההסבר האינטואיטיבי הוא שכל אלמנט נפח (כמו קובייה קטנה) של סלע מפעילה כוח על השכנים הקרובים אליה. כדי להתנתק מהם - צריך לשבור את ה״הדבקה״ הפנימית שבין הקוביות. זה תלוי בסוג החומר, כמובן, אבל מקובל שבסלע (וגם בבטון) כל אלמנט נפח כזה דוחף יותר מקוביה אחת. באיור שלנו (שהוא דו-מימדי), פישטנו את אלמנטי הנפח לכדורים קטנים, וניתן לראות שכל כדור ״דוחף״ שני כדורים שכנים. מקבלים שהאיזור המושפע מהמשיכה הוא מעין משולש. אם נדמיין מבנה תלת מימדי - נקבל חרוט שמושפע מהמשיכה הזו, ובמקרה של כשל - יישבר חרוט של חומר ויישלף החוצה מהחומר. זווית הראש של החרוט תלוייה בתכונה של החומר, שיש לה שם מוזר. ניתן לכנות אותה ״מקדם חוזק ההדבקה העצמית״ או ״מקדם ההחלקה הפנימית״ או משהו כזה. אני מקווה שאתם מבינים את הרעיון.

מכיוון שזווית הראש של החרוט קבועה - שטח המעטפת של חרוט הכשל תלוי רק בגובה החרוט, כלומר - אורך הבולט

זה אומר שהחוזק של הבולט, בהקשר של כשל של הסלע, תלוי באופן ישיר בשטח המעטפת של החרוט הזה. ככל שהחרוט גדול יותר - יש יותר שטח מעטפת - יש יותר שטח הדבקה ונדרש כוח גדול יותר לשבור אותו. שטח המעטפת הזה תלוי בשני דברים:

  1. בזווית הראש של החרוט
  2. בגובה של החרוט.

זווית הראש של החרוט היא שונה מחומר לחומר, כאמור, אבל בבטון (ובסלעים) היא דומה ל-45°. אנחנו ניקח 45° כמספר כללי, שגם נוח לעבוד איתו (נראה בהמשך למה).

הגובה של החרוט הוא העומק של נקודת האחיזה של הבולט, כלומר - בערך האורך של הבולט.

יוצא, שככל שהבולט יותר ארוך - הסיכוי לכשל של הסלע יורד.



כשל של הסלע יכול להתרחש במספר צורות:

שליפה של הבולט יחד עם חלק מהסלע

קונוס חומר שנעקר מתוך בלוק הניסוי
.

אם הסלע מאסיבי, הוא יתנהג כמו בבטון, וזה אומר - שליפה של קונוס סלע מתוך הסלע.

שבירה של הסלע בסמוך לחלל אויר/כיס המסה/חריצים או סדקים

[[תמונה: rock failure2.jpeg|שמאל|ממורכז|200px|בלוק ].




זה יקרה במקרים שהבולט קרוב לכיס אויר או סדק בסלע. למעשה - מקבלי כי שטח ההדבקה של הסלע לעצמו מופחת באופן משמעותי.

כשל של הבולט עצמו

ברגים של 8מ״מ ומעלה הם בעיקרון חזקים מספיק לשימושים של טיפוס וגלישה. הבעייה היא שיש להם גם אורך חיים קצר יותר:

  1. מכיוון שקורוזיה מתפתחת על פני השטח. ככל שהבורג דק - כך השכבה החיצונית שלו מהווה חלק גדול יותר משטח החתך שלו. זה אומר שהבולט ״מזדקן״ יותר מהר.
  2. בורג דק יותר קל למתוח. זה אומר שהידוק יתר של הבורג עלול להפחית את העמידות שלו בגזירה ולקרב אותו לכשל.

על הבורג של הבולט פועלים שני מאמצים עיקריים:

  1. מאמץ גזירה - בהעמסה במקביל לפני הסלע.
  2. מאמץ קריעה - בהעמסה בניצב לפני הסלע (בכיוון שליפה).

גזירה של הבורג

מאמץ גזירה גזירה על הבורג קיים כאשר פועלים עליו שני כוחות במקביל לפני השטח של הסלע. זה קורה כאשר מעמיסים את הבולט במקביל לפני הסלע.

קריעה של הבורג

כשל כזה נובע ממאמץ המתיחה שקיים במשיכה של הבולט בכיוון ניצב לפני הסלע - בכיוון שליפה. למעשה - בבולטים מכאניים קיים מאמץ מתיחה גם ללא עומס על הבולט. האום שמהדק את האוזן לפני הסלע למעשה מותח קצת את הבורג של הבולט. מהחוזק למתיחה תלוי בחומר (כמובן) ובשטח החתך של הבורג. למעשה - בבולטים מכאניים (לא ברגים היוצרים הברגה) הקוטר האפקטיבי לקריעה קטן מקוטר הבורג והוא החלק הצר ביותר של הקונוס של הבורג. בבולטים כימיים ובבולטים נקדחים ביד הקוטר האפקטיבי לקריעה הוא קוטר הבורג.

כשל של האוזן

כשל של ממשק סלע-בולט

זחילה של הבולט החוצה

Rock failure2.jpeg
.



תרמו לדף זה: מיכה יניב ואחרים...קניונינג