Seitliche Stapelstabilität
Das Skyciv Lateral Stapel Stability -Tool soll Ingenieuren bei der Konstruktion von Stangen und Pfählen helfen.
Das Tool unterstützt gemeinsame Methoden für die Berechnungen der lateralen Stapelstabilität:
- Bremse
- Brinch Hansen
Der Taschenrechner bietet nützliche Scherkraft und Biegemomentdiagramme für den Stap. Das Tool kann auch verwendet werden, um eine Auslastung oder eine maximale horizontale Kraft für eine bestimmte Anordnung zu berechnen.
Die Methode von Brinch Hansen ermöglicht die Bereitstellung mehrerer Bodenschichten und setzt einen starren und unendlich starken Stapel an. Die Brom -Methode ermöglicht ein einzelnes körniges oder kohäsiv.
Dieses Tool wurde unter Bezugnahme auf die folgenden beiden Lehrbücher erstellt:
- Reese, L.C.. Einzelne Pfähle und Stapelgruppen unter lateraler Belastung, 2011.
- Brinch Hansen, J.. Der ultimative Widerstand starrer Pfähle gegen transversale Kräfte. Bulletin Nr. 12, Geotechnisches Institut (Das dänische geotechnische Institut), Kopenhagen, 1961.
Über den Pfahlstabilitätsrechner
Was ist eine Pfahlstabilitätsprüfung ?
In Foundation Engineering ist es häufig erforderlich. Betrachten Sie beispielsweise einen leichten Pol, der möglicherweise nur minimale vertikale Aktionen hat, da sie nur ihr Selbstgewicht, aber erhebliche seitliche Aktionen aufgrund von Wind und einem großen Ausleger unterstützt. Auch wenn unser Lichtpol unendlich stark ist. Infolgedessen sollten wir überprüfen, ob unser Pol für die Kräfte und die Geologie in unserem Problem ausreichend tief eingebettet ist.
Die laterale Stapelstabilität hängt hauptsächlich von den folgenden Faktoren ab:
- Länge des Stapels (L.)
- Durchmesser des Stapels (D.)
- Zusammenhalt des Bodens (C')
- Bodinner -Reibungswinkel (Phi)
- Gewicht der Bodeneinheit (γ )
- Horizontale Last am Oberseite des Stapels (H.)
- Moment auf dem Stapel (M.)
Stapelstabilitätsausfallmodi
Der Stapel kann aufgrund der lateralen Belastung auf drei verschiedene Arten scheitern. Die Fehlermodi sind:
- geotechnisches Versagen (tritt für einen starken Stapel ohne ausreichende Einbettung auf)
- strukturelle Scherversagen (unwahrscheinlich, aber ein Stapel könnte scherfeln, Es wird ein Scherkraftdiagramm bereitgestellt, damit Scherkräfte überprüft werden können)
- strukturelles Biegeversagen (eher, Aber wenn ein Plastikscharnier unter Verwendung der Brom -Methode berücksichtigt wird, kann dies in Ordnung sein)
Für den Rest dieses Blogs werden wir uns in erster Linie um geotechnisches Versagen für einen Stapel befassen. Wir werden auch die maximale Scherkraft und das Beugenmoment auf dem Stapel bestimmen, damit wir überprüfen können, ob die strukturelle Kapazität ausreicht.
Wie man den seitlichen Pfahl passiven Erdwiderstand berechnet?
Als seitliche Kraft beginnt sich der passive Widerstand eines Bodens am Boden des Stapels zu entwickeln. Die Art und Weise, wie der passive Bodenwiderstand berechnet wird.
Als Obergrenze können wir davon ausgehen, dass der gesamte passive Widerstand auf einer einzigen Seite wirkt. Wenn unser Stapel diese Kräfte nicht lösen kann, ist er nicht stabil und es sind keine weiteren Überprüfungen erforderlich. Ein Diagramm für die unterschiedlichen Pfahlstabilitätsmethoden unter der Annahme, dass der passive Widerstand auf einer Seite des Pfahls liegt.
Für Brinch Hansen sind die Berechnungen von Hand etwas kompliziert, aber für Broms, die die Gleichungen von Hand lösen.
Für Broms körnig:
- P.mit = 3 * D. * γ * mit * K.p
- K.p = tan2(45 + Φ/2)
Für Broms zusammenhängend:
- P.mit = 9 * cu * D. (wo die Oberseite 1.5 * D Die Tiefe des Stapels hat pz = 0)
Wie man die seitliche Stapelstabilität berechnet?
Nachdem wir den Erddruck entlang des Stapels berechnet haben, müssen wir jetzt überlegen, wie sich der Stapel drehen könnte. In einer bestimmten Tiefe wird es einen Punkt geben, an dem sich der Stapel umdreht. Unter dem Rotationspunkt würde passive Drücke links vom Pfahl in die gleiche Richtung wie die angelegte Kraft und über dem Rotationspunkt -Passivdrücken links vom Pfahl in der entgegengesetzten Richtung zur angelegten Kraft wirken. Dieser Rotationspunkt ist ein Unbekannter, für das wir lösen müssen.
Wir können den Rotationspunkt mit unseren Randbedingungen für das Problem lösen. Wir erwarten, dass der Stapel stabil ist, die Summe aller horizontalen Kräfte sein sollte 0. Wir erwarten auch, dass die Summe unserer Momente auch ist 0, Im Falle unseres Stapels würden wir erwarten 0 Momente am Boden des Stapels und ein Moment von m oben auf dem Stapel.
Die Methode von Brinch Hansen beinhaltet die Summierung der horizontalen Kräfte zu 0 so dass das Scherkraftdiagramm bei der horizontalen Belastung beginnt und an a endet 0 am Boden des Stapels. Sobald wir den Rotationspunkt durch diese Methode gefunden haben.
Die Brom -Methode unterscheidet sich bei der Summe der Biegemomente, um den Rotationspunkt zu bestimmen. Das Scherkraftdiagramm wird dann überprüft, um zu sehen.
So wenden Sie Reduktionsfaktoren für die laterale Stapelstabilität an?
Reduktionsfaktoren wie Sicherheitsfaktor können verwendet werden. Sobald der passive Druck auf einen zulässigen Betrag reduziert wurde, können die Berechnungen wie gewohnt verlaufen.
Welche Stapelstabilitätsmethode zu verwenden ?
Die Brinch Hansen -Methode ist gut, wenn der Stapel als unendlich starr angenommen werden kann. Wenn Kunststoffscharniere berücksichtigt werden müssen oder Berechnungen mit Handberechnungen verglichen werden möchten, ist die Brom -Berechnungsmethode besser geeignet.
So erhöhen Sie die Seitenkapazität der Pfähle
Abhängig vom Ausfallmodus des Pfahlansatzes ist möglicherweise geeignet, um eine Stapelkapazität zu erhöhen.
Ein Ansatz könnte darin bestehen, den Durchmesser des Stapels zu erhöhen. Zum Beispiel für einen kreisförmigen Hohlstahlzaunposten ist es üblich, ihn in ein Betonfundament mit einem größeren Durchmesser als dem Pol zu verbringen. Dies hilft dem Zaun, gegen die laterale Belastung stabil zu sein.
Ein anderer Ansatz besteht darin, die Einbettungslänge des Stapels zu erhöhen. Wenn der Stapel strukturell nicht versagt, erhöht dies die Menge an passivem Erddruck, die auf den Stapel wirken.
Eine schwierigere Methode besteht darin, die geotechnische Materialstärke zu erhöhen, die oft nicht praktisch ist. Dies kann bedeuten, dass die kontrollierte Füllung um einen Pfosten oder sogar eine Zementstabilisierte bei Bedarf verwendet wird.
Skyciv Lateral Pfahlkapazitätsrechner Merkmale
Der Skyciv Lateral Stapel -Kapazitätsrechner verfügt über viele Funktionen und Fähigkeiten:
- Seitliche Lasten und Momente: Der Taschenrechner berücksichtigt die Auswirkungen von seitlichen Lasten und Momenten, Bereitstellung einer genauen Bewertung der Stabilität der Stiftung unter solchen Bedingungen.
- Eingebauter Optimierer: Optimieren Sie automatisch die minimale Länge eines Pfahls oder die maximale horizontale Last
- Methoden: Verwenden Sie entweder die Brom- oder die Brinch -Hansen -Methode und vergleichen Sie die Ergebnisse zwischen beiden Berechnungen
- Mehrere Bodenschichten: Für die Berechnung der Brinch Hansen verwenden Sie mehrere Bodenschichten
- Plastikscharniere: Für die Brom -Methode zeigen die Auswirkung von Kunststoffscharnieren auf die Lastverteilung im Stapel
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Über SkyCiv
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