Υπολογισμός πλευρικής πίεσης γης σε τοίχο αντιστήριξης
Ένα από τα κύρια φορτία που επιδρούν σε έναν τοίχο αντιστήριξης είναι η πλευρική πίεση γείωσης. Για αυτόν τον λόγο, Η καλή εκτίμηση του μεγέθους και της κατανομής του είναι καθοριστική στο σχεδιασμό ενός τοίχου αντιστήριξης από σκυρόδεμα. Γενικά, Υπάρχουν τρεις διαφορετικοί τύποι πλευρικής πίεσης γείωσης ανάλογα με την κατεύθυνση που τείνει να κινηθεί ο τοίχος:
- Πίεση γης σε ηρεμία: Όταν ο τοίχος είναι εντελώς συγκρατημένος από την κίνηση
- Ενεργή πίεση γείωσης: Όταν ο τοίχος μπορεί να γέρνει μακριά από το συγκρατημένο χώμα
- Παθητική πίεση γείωσης: Όταν ο τοίχος μπορεί να ωθηθεί στο συγκρατημένο χώμα
Σε αυτό το άρθρο, θα επικεντρωθούμε στην περιγραφή των τύπων για κάθε μία από τις περιπτώσεις πίεσης γείωσης που αναφέρονται παραπάνω.
Πλευρική κατανομή πίεσης γείωσης
Γενικά, Η πλευρική πίεση γείωσης συμπεριφέρεται όπως η υδροστατική πίεση. Έχοντας μηδενική τιμή στην επιφάνεια και μέγιστη τιμή στο βαθύτερο σημείο μετά από γραμμική κατανομή μεταξύ των δύο αναφερόμενων ορίων. Επομένως, η οριζόντια κατανομή υποεπιφανειακής τάσης περιγράφεται από την ακόλουθη έκφραση:
\(\sigma_h = K_* \cdot (\γάμμα ζ)\)
Οπου \(K_*\) παίρνει την αξία του \(K_o\) για την περίπτωση της πίεσης σε ηρεμία, \(K_a\) για την περίπτωση ενεργητικής πίεσης, και \(K_p\) για την περίπτωση της παθητικής πίεσης.
Ενσωμάτωση της δεδομένης έκφρασης για την πλευρική υποεπιφανειακή τάση από \(0\) προς το \(H\) σε \(z), το προκύπτον αποδεικνύεται:
\(P_*=\frac{1}{2} K_* \cdot \gamma \cdot H^2\)
Η γραμμή δράσης αυτού του αποτελέσματος βρίσκεται \(\frac{2}{3}H\) από την επιφάνεια. Η πλευρική κατανομή της πίεσης γείωσης, το αποτέλεσμα του, και η τοποθεσία που περιγράφεται παραπάνω απεικονίζονται στην παρακάτω εικόνα:
Είναι σημαντικό να αναφερθεί ότι η παρουσιαζόμενη προσέγγιση κατανομής και υπολογισμού που προκύπτει ισχύει μόνο για πιέσεις εδάφους που δρουν σε κάθετη πίσω επιφάνεια. Στην περίπτωση τοίχου αντιστήριξης με κεκλιμένη πίσω όψη (όπως αυτό στην παραπάνω εικόνα), η επιφάνεια όπου δρα η πίεση του εδάφους εξακολουθεί να θεωρείται κατακόρυφη αφού θεωρείται ότι δρα σε κατακόρυφο επίπεδο που βρίσκεται εκεί που τελειώνει η φτέρνα.
Επιπροσθέτως, όταν το επίχωμα έχει κλίση υπό κάποια γωνία \(\alpha\) ως προς την οριζόντια, η κατανομή της πίεσης και η προκύπτουσα είναι κλίση στην ίδια γωνία \(\alpha\) όπως φαίνεται στη συνέχεια:
Η σωστή εκτίμηση της κατανομής της πλευρικής πίεσης γείωσης και του αποτελέσματός της είναι ένα κρίσιμο βήμα στη διαδικασία σχεδιασμού του τοίχου αντιστήριξης. Για περισσότερες πληροφορίες σχετικά με τον τρόπο με τον οποίο περιλαμβάνεται αυτή η πλευρική πίεση γείωσης στη Διαδικασία Σχεδιασμού Τοίχων Αντιστήριξης, ανατρέξτε στο άρθρο εδώ. Ας βουτήξουμε τώρα στους τύπους για τον υπολογισμό της προκύπτουσας πλευρικής πίεσης γης που ασκείται σε έναν τοίχο αντιστήριξης από το έδαφος σε διαφορετικές συνθήκες.
Πλευρική πίεση γείωσης σε ηρεμία
Αυτή η προσέγγιση για τον υπολογισμό της πλευρικής πίεσης γείωσης σε έναν τοίχο αντιστήριξης μπορεί να χρησιμοποιηθεί μόνο εάν ο τοίχος είναι εντελώς σε ηρεμία και δεν επιτρέπεται να μετακινηθεί είτε μακριά από το έδαφος είτε στο έδαφος, Αυτή η συνθήκη διασφαλίζει ότι η οριζόντια καταπόνηση στο έδαφος είναι μηδενική. για τις τεγίδες και, ο συντελεστής πίεσης σε ηρεμία (\(K_o\)) είναι αυτή που αντικαθιστά \(K_*\) στις προηγούμενες εξισώσεις. Αυτός ο συντελεστής είναι ο μόνος άγνωστος για τον υπολογισμό της κατανομής της πίεσης και του αποτελέσματός της. Για κανονικά ενοποιημένο έδαφος, η σχέση για \(K_o\) είναι:
\(K_o = 1-αμαρτία(\φι')\)
Οπου \(\phi’\) είναι η πραγματική γωνία τριβής του εδάφους υπό εξέταση.
Για υπερβολικά στερεοποιημένο έδαφος, ο συντελεστής μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας την ακόλουθη έκφραση:
\(K_o = (1-χωρίς(\φι'))\cdot OCR^{χωρίς(\φι')}\)
Οπου \(\phi’\) είναι η ενεργός γωνία τριβής, και \(OCR\) η αναλογία υπερστερεοποίησης του εδάφους υπό εξέταση.
Η σύνδεση αυτού του συντελεστή στην έκφραση για τον υπολογισμό της προκύπτουσας δύναμης από την πλευρική πίεση γείωσης σε ηρεμία αποδίδει σε:
\(P_o=\frac{1}{2} \gamma \cdot H^2 \cdot K_o\)
Ενεργή πλευρική πίεση γείωσης
Η προηγούμενη προσέγγιση μπορεί να χρησιμοποιηθεί όταν ο τοίχος δεν υποχωρεί καθόλου, ωστόσο, εάν ένας τοίχος τείνει να απομακρύνεται από το έδαφος, η πίεση του εδάφους στον τοίχο σε οποιοδήποτε βάθος θα μειωθεί. για τις τεγίδες και, ο συντελεστής ενεργού πίεσης (\(K_a\)) είναι αυτή που αντικαθιστά \(K_*\) στις αρχικές εξισώσεις. Χρησιμοποιώντας την προσέγγιση του Rankine για α κοκκώδη επίχωση, και υποθέτοντας ότι η πίεση δρα σε α κάθετη πίσω όψη, ο ενεργός συντελεστής πίεσης γείωσης μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας την εξίσωση:
\(K_a=cos(\άλφα) \frac{συν(\άλφα) – \τ.μ.{cos^2(\άλφα) – cos^2(\φι')}}{συν(\άλφα) + \τ.μ.{cos^2(\άλφα) – cos^2(\φι')}}\)
Οπου \(\phi’\) είναι η γωνία τριβής του εδάφους υπό εξέταση και \(\alpha\) είναι η γωνία κλίσης της επιφάνειας επίχωσης ως προς την οριζόντια.
Η σύνδεση αυτού του συντελεστή στην έκφραση για τον υπολογισμό της προκύπτουσας δύναμης από την πλευρική πίεση γείωσης σε ενεργή κατάσταση αποδίδει σε:
\(P_a=\frac{1}{2} \gamma \cdot H^2 \cdot K_a\)
Οι υπολογισμοί ενεργού πίεσης Rankine που παρουσιάστηκαν προηγουμένως βασίζονται στην υπόθεση ότι ο τοίχος είναι χωρίς τριβή.
Παθητική πλευρική πίεση γείωσης
Η πλευρική πίεση γείωσης που ενεργεί σε έναν τοίχο αντιστήριξης θεωρείται παθητική όταν ο τοίχος ωθείται στη μάζα του εδάφους, σε αυτή την κατάσταση, η οριζόντια τάση θα αυξηθεί σε σχέση με την κατάσταση ηρεμίας. για τις τεγίδες και, ο συντελεστής παθητικής πίεσης (\(K_p\)) είναι αυτή που αντικαθιστά \(K_*\) στις αρχικές εξισώσεις. Χρησιμοποιώντας την προσέγγιση του Rankine για α κοκκώδη επίχωση, και υποθέτοντας ότι η πίεση δρα σε α κάθετη πίσω όψη, ο συντελεστής παθητικής πίεσης γείωσης μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας τις εκφράσεις:
Όταν η επίχωση είναι εντελώς οριζόντια
\(K_p = tan^2(45º+\frac{\φι'}{2})\)
Όταν η επίχωση έχει κλίση μια ορισμένη γωνία ως προς την οριζόντια
\(K_p=cos(\άλφα) \frac{συν(\άλφα) + \τ.μ.{cos^2(\άλφα) – cos^2(\φι')}}{συν(\άλφα) – \τ.μ.{cos^2(\άλφα) – cos^2(\φι')}}\)
Οπου \(\phi’\) είναι η γωνία τριβής του εδάφους υπό εξέταση και \(\alpha\) είναι η γωνία κλίσης της επιφάνειας επίχωσης ως προς την οριζόντια.
Η σύνδεση αυτού του συντελεστή στην έκφραση για τον υπολογισμό της προκύπτουσας δύναμης από την πλευρική πίεση γείωσης σε παθητική κατάσταση αποδίδει σε:
\(P_p=\frac{1}{2} \gamma \cdot H^2 \cdot K_p\)
Πάλι, οι υπολογισμοί ενεργού πίεσης Rankine που παρουσιάστηκαν προηγουμένως βασίζονται στην υπόθεση ότι ο τοίχος είναι χωρίς τριβή.
βιβλιογραφικές αναφορές
Υπολογιστής τοίχου αντιστήριξης
Το SkyCiv προσφέρει δωρεάν έναν υπολογιστή αντιστήριξης τοίχου που θα υπολογίζει την πλευρική πίεση γείωσης στον τοίχο, και πραγματοποιήστε ανάλυση ευστάθειας στους τοίχους αντιστήριξής σας. Η SkyCiv προσφέρει μια δωρεάν Αριθμομηχανή Τοίχων αντιστήριξης που θα ελέγχει την ολίσθηση σε τοίχο αντιστήριξης και θα πραγματοποιεί ανάλυση σταθερότητας στους τοίχους αντιστήριξής σας, Η SkyCiv προσφέρει μια δωρεάν Αριθμομηχανή Τοίχων αντιστήριξης που θα ελέγχει την ολίσθηση σε τοίχο αντιστήριξης και θα πραγματοποιεί ανάλυση σταθερότητας στους τοίχους αντιστήριξής σας, Στην περίπτωση που η βάση εκτείνεται επίσης μακριά από το συγκρατημένο έδαφος, ολίσθηση, Στην περίπτωση που η βάση εκτείνεται επίσης μακριά από το συγκρατημένο έδαφος!
Προγραμματιστής προϊόντος
BEng (Εμφύλιος)
