Τι είναι η Τριβή
Η τριβή είναι μια δύναμη αντίστασης που δημιουργείται όταν αλληλεπιδρούν δύο σώματα, συνήθως το ένα γλιστράει κατά μήκος του άλλου. Ίσως θυμάστε από τα μαθήματα φυσικής του σχολείου σας ότι υπάρχουν δύο κατηγορίες τριβής, στατικός και κινητικός. Η στατική τριβή είναι η δύναμη τριβής που δημιουργείται για να αποτραπεί οποιαδήποτε κίνηση μεταξύ των δύο σωμάτων, ενώ η κινητική τριβή είναι η δύναμη τριβής που δημιουργείται όταν τα δύο σώματα βρίσκονται σε κίνηση.
Για σχεδιασμός τοίχου συγκράτησης, θεωρούμε ότι ο τοίχος είναι ακίνητος, επομένως έχουμε να κάνουμε με στατική τριβή. Εξάλλου, για να διασφαλιστεί ότι ο τοίχος πληροί τον απαιτούμενο παράγοντα ασφάλειας, πρέπει να λάβουμε υπόψη τη δύναμη τριβής που δημιουργείται μεταξύ του εδάφους και της κάτω πλευράς της βάσης του τοίχου αντιστήριξης στους υπολογισμούς μας. Η δύναμη τριβής κάτω από το στήριγμα βοηθά το σχεδιασμό μας να αντισταθεί στη λειτουργία αστοχίας ολίσθησης ενός τοίχου αντιστήριξης.
Πώς να υπολογίσετε τη δύναμη τριβής
Η εξίσωση για τον υπολογισμό της δύναμης τριβής είναι πολύ απλή. Το πιο δύσκολο κομμάτι μπορεί να είναι η προσπάθεια προσδιορισμού ενός κατάλληλου συντελεστή τριβής.
Οπου:
\({φά}_{φά}\) = Δύναμη Τριβής
\(μ) = Συντελεστής τριβής
\({Δ}_{τ}\) = Συνολικό βάρος που συμβάλλει στη δύναμη τριβής
Ας εξερευνήσουμε τη λογική αυτής της εξίσωσης. Σκεφτείτε ένα κουτί που κάθεται στο πάτωμα με βάρος 1 kN. Γνωρίζουμε ότι η δύναμη τριβής είναι το γινόμενο του μ και του συνολικού συνεισφέροντος βάρους. Μόνο για μια στιγμή, ας δώσουμε στο μ μια τιμή του 1 αφαιρώντας το ουσιαστικά από την εξίσωση. Αυτό σημαίνει ότι η δύναμη τριβής είναι πλέον ίση με το συνολικό βάρος. Αν το συνολικό βάρος του κουτιού μας ήταν 1 kN τότε είναι και η δύναμη τριβής. Αν προσπαθήσουμε να σύρουμε αυτό το κουτί στο πάτωμα, θα πρέπει να κάνουμε αίτηση >1kN στο πλάι του κουτιού για να ξεπεράσει τη στατική αντίσταση τριβής και να αρχίσει να γλιστράει.
Ας πούμε ότι το κουτί μας είναι κατασκευασμένο από χαρτόνι και το δάπεδο είναι κατασκευασμένο με ξύλινες σανίδες δαπέδου. Τώρα μπορούμε να το αναγνωρίσουμε στην πραγματικότητα, δεν θα χρειαστεί να πιέσουμε τόσο πολύ για να μετακινήσουμε το κουτί. Αυτό συμβαίνει γιατί ο συντελεστής τριβής μεταξύ του κουτιού μας και του δαπέδου είναι πιο πιθανό να είναι σημαντικά μικρότερος από 1. Καθώς χαμηλώνουμε τον συντελεστή τριβής, μπορούμε στη συνέχεια να εφαρμόσουμε λιγότερη δύναμη στο πλάι του κουτιού για να ξεπεράσουμε την αντίσταση τριβής.
Ο τελικός μας ορισμός του συντελεστή τριβής μπορεί να είναι κάπως έτσι: Ο συντελεστής τριβής είναι η τιμή που ορίζει πόσο από το συνολικό συνεισφέρον βάρος μεταφράζεται στη δύναμη τριβής που εμποδίζει ένα σώμα να γλιστρήσει σε μια άλλη επιφάνεια.
Λαμβάνοντας υπόψη την τριβή στο σχεδιασμό
Αν αναλογιστούμε ένα από τα πιο κοινά είδη τοίχων αντιστήριξης, ένας τοίχος αντιστήριξης προβόλου, πρέπει να εξετάσουμε τρεις κύριες δυνάμεις που θα αλληλεπιδράσουν μεταξύ τους για να εξισορροπήσουν τις δυνάμεις ολίσθησης. Αυτές περιλαμβάνουν την παθητική πίεση γείωσης, αντίσταση τριβής, και ενεργή πίεση γείωσης.
Στο παραπάνω διάγραμμα, πρέπει να το διασφαλίσουμε [Παθητικές Δυνάμεις + Δύναμη Τριβής > Ενεργές Δυνάμεις] για να βεβαιωθείτε ότι δεν θα συμβεί ολίσθηση. Μπορούμε να υπολογίσουμε το συνολικό βάρος ως το βάρος του εδάφους και του νερού πάνω από το πέλμα και, το αυτο-βάρος του τοίχου. Τότε πρέπει να επιλέξουμε κατάλληλο συντελεστή τριβής, για να τελειώσει η τελική δύναμη τριβής.
Θεωρητικά, Το μ θα μπορούσε να είναι οποιαδήποτε τιμή από 0 προς το 1 ωστόσο, στο σχέδιο, είναι χαρακτηριστικό ο συντελεστής τριβής να λαμβάνεται ως 0.5. Αυτό μπορεί να αυξηθεί μέχρι 2/3 οι οποίες (στις περισσότερες περιπτώσεις) θα έχει ως αποτέλεσμα ο υπολογισμός να είναι λιγότερο συντηρητικός. Η πιο ακριβής τιμή μπορεί να επιτευχθεί με την εκτέλεση μερικών γρήγορων δοκιμών του εδάφους επί τόπου.
Ένας άλλος κοινά αποδεκτός τρόπος για τον προσδιορισμό του συντελεστή τριβής είναι να αντικαταστήσετε την εσωτερική γωνία τριβής ενός εδάφους στην ακόλουθη εξίσωση:
Οπου:
μ = Συντελεστής τριβής
φ = Εσωτερική γωνία τριβής
Μερικές κοινές τιμές για την εσωτερική γωνία τριβής διαφόρων εδαφών περιλαμβάνουν 30-40 (άμμος), 35 (χαλίκι), 34 (λάσπη) και, 20 (πηλός). Σχεδιάζοντας αυτές τις τιμές παίρνουμε το παρακάτω διάγραμμα.
Περίληψη
Επανεξετάσαμε τον ορισμό της τριβής για να αναγνωρίσουμε ότι συνήθως αντιμετωπίζουμε τη στατική τριβή στο σχεδιασμό τοίχων αντιστήριξης. Ακολουθώντας αυτό, Στη συνέχεια ρίξαμε μια ματιά στην εξίσωση για τον υπολογισμό της δύναμης τριβής. Λαμβάνοντας υπόψη περιπτώσεις υψηλότερων και χαμηλότερων συντελεστών τριβής, μπορέσαμε να συζητήσουμε τι είδους επιπτώσεις θα είχε αυτό στην προσπάθεια ώθησης ενός αντικειμένου στο πάτωμα.
Στη συνέχεια εξετάσαμε πώς συμβαίνει αυτό το φαινόμενο στους τοίχους αντιστήριξης και τι σημαίνει για εμάς ως σχεδιαστές. Στη συνέχεια, ολοκληρώσαμε εξετάζοντας κοινά αποδεκτές τιμές που πρέπει να χρησιμοποιήσουμε για τον συντελεστή τριβής στο σχεδιασμό τοίχου αντιστήριξης και μια εύκολη εξίσωση που μας επιτρέπει να προσεγγίσουμε τον συντελεστή τριβής δεδομένης της εσωτερικής γωνίας τριβής για ένα έδαφος.
Μπορείτε να δοκιμάσετε το SkyCiv's Υπολογιστής τοίχου αντιστήριξης, είναι δωρεάν για χρήση! Κάτω από την πληρωμένη έκδοση, οι χρήστες μπορούν να αλλάξουν τον συντελεστή τριβής για να δουν πώς επηρεάζει τα σχέδιά σας χρησιμοποιώντας τις λεπτομερείς αναφορές υπολογισμού σχεδίασης.
Διαχειριστής API - Αυστραλία / NZ
BEng (Εμφύλιος)
