Dans l'ingénierie des fondations, il est une exigence commune pour calculer la longueur minimale d'accès requise pour un poteau ou un tas afin de résister à la charge latérale. Par exemple, considérez un poteau léger qui peut avoir des actions verticales minimales car elle ne prend en charge son poids que mais des actions latérales significatives dues au vent et à un grand cantilever. Même si notre poteau lumineux est infiniment fort, il y a un risque que la charge latérale puisse provoquer une défaillance dans le sol de support, ce qui entraîne notre randonnée.. En conséquence, nous devons vérifier que notre poteau est intégré suffisamment profondément pour les forces et la géologie dans notre problème.

La stabilité latérale des piles dépend principalement des facteurs suivants:

• Longueur de tas (L)
• Diamètre de pile (D)
• Cohésion du sol (c ’)
• Angle de friction interne du sol (la spécification fournit un traitement intégré de la conception de la résistance admissible)
• Poids unitaire du sol (c)
• Charge horizontale en haut de la pile (H)
• Moment au sommet de la pile (M)

La pile peut échouer en raison de la charge latérale de trois manières différentes. Les modes de défaillance sont:

• échec géotechnique (se produit pour un tas fort sans intégration suffisante)
• rupture de cisaillement structurel (peu probable mais une pile pourrait échouer en cisaillement, Un diagramme de force de cisaillement est fourni pour que les forces de cisaillement puissent être examinées)
• Échec de la flexion structurelle (plus probable, Mais si une charnière en plastique est prise en considération en utilisant la méthode des broms, cela pourrait être correct)

Pour le reste de ce blog, nous nous préoccuperons principalement de l'échec géotechnique pour une pile. Nous déterminerons également la force de cisaillement maximale et le moment de flexion sur la pile afin que nous puissions ensuite vérifier que la capacité structurelle est suffisante.

Comme une force latérale commence à agir sur une pile, la résistance passive d'un sol commencera à se développer à la base de la pile. La façon dont la résistance passive du sol est calculée est l'une des principales différences entre les broms et la méthode Brinch Hansen.

En tant que limite supérieure, nous pouvons supposer que toute la résistance passive agit d'un seul côté. Si notre pile ne peut pas résoudre ces forces, elle n'est pas stable et aucune autre vérification n'est requise. Un diagramme pour les différentes méthodes de stabilité de la pile en supposant que la résistance passive est tout d'un côté de la pile ci-dessous.

Pour Brinch Hansen, les calculs sont un peu compliqués à faire à la main, mais pour les broms qui résolvent les équations à la main sont plus possibles avec la pression de terre passive calculée à partir des formules suivantes.

Pour les broms granulaires:

• P_z = 3 * D * c * z * K_p
• K_p = bronzer²(45 + Φ / 2)

Pour Broms cohérent:

• P_z = 9 * c_u * D (où le haut 1.5 * D La profondeur de la pile a Pz = 0)

Après avoir calculé les pressions de la Terre le long du tas, nous devons maintenant considérer comment la pile pourrait tourner. À une certaine profondeur, il y aura un moment où le tas tourne. Au-dessous du point de rotation, les pressions passives agiraient à gauche de la pile dans le même sens que la force appliquée et au-dessus du point de rotation que les pressions passives agiraient à gauche de la pile dans la direction opposée à la force appliquée. Ce point de rotation est un inconnu que nous devrons résoudre pour.

Nous pouvons résoudre le point de rotation en utilisant nos conditions aux limites pour le problème. Nous nous attendons à ce que la pile soit stable, la somme de toutes nos forces horizontales devrait être 0. Nous nous attendons également à ce que la somme de nos moments soit aussi 0, Dans le cas de notre pile, nous prévoyons 0 moments au bas de la pile et un moment de m en haut de la pile.

La méthode Brinch Hansen implique de résumer les forces horizontales à 0 de sorte que le diagramme de force de cisaillement commence à la charge horizontale et se termine à un 0 au bas de la pile. Une fois que nous avons trouvé le point de rotation à travers cette méthode, nous pouvons interpréter le diagramme de moment de flexion pour voir quel moment maximum le pile pourrait maintenir pour cette force de cisaillement.

La méthode Broms est légèrement différente en ce que la somme des moments de flexion est considérée afin de déterminer le point de rotation. Le diagramme de force de cisaillement est ensuite examiné pour voir quelle est la charge latérale maximale que la pile peut maintenir.

Des facteurs de réduction tels qu'un facteur de sécurité peuvent être utilisés pour réduire les pressions passives de la Terre qui sont considérées comme agissant sur la pile. Une fois que les pressions passives ont été réduites à un montant admissible, les calculs peuvent se dérouler comme normal.

La méthode Brinch Hansen est bonne lorsque la pile peut être supposée être infiniment rigide. Si les charnières en plastique doivent être prises en compte ou si les calculs souhaitent être comparés aux calculs manuels, la méthode de calcul des broms est plus appropriée.

Selon le mode de défaillance de la pile, différentes approches peuvent convenir afin d'augmenter une capacité de piles.

Une approche pourrait être d'augmenter le diamètre de la pile. Par exemple, pour un poteau circulaire de clôture en acier creux, il est courant de l'intégrer dans une fondation en béton avec un diamètre plus grand que le poteau. Cela aide la clôture à être stable contre le chargement latéral.

Une autre approche consiste à augmenter la longueur d'intégration de la pile. Lorsque la pile n'échoue pas structurellement, cela augmentera la quantité de pression de terre passive agissant sur la pile et aidera à augmenter la résistance aux piles.

Une méthode plus difficile consiste à augmenter la résistance au matériau géotechnique qui n'est souvent pas pratique. Cela pourrait signifier utiliser un remplissage contrôlé autour d'un poteau ou même d'un remplissage stabilisé en ciment si nécessaire.

La calculatrice de capacité de pile latérale Skyciv a de nombreuses fonctionnalités et capacités:

• Charges latérales et moments: La calculatrice explique l'impact des charges et moments latéraux, fournir une évaluation précise de la stabilité de la fondation dans de telles conditions.
• Optimiseur intégré: Optimiser automatiquement la longueur minimale d'une pile ou d'une charge horizontale maximale
• Méthodes: Utilisez Broms ou Brinch Hansen et comparer les résultats entre les deux calculs
• Plusieurs couches de sol: Pour le calcul de Brinch Hansen, utilisez plusieurs couches de sol
• Charnière en plastique: Pour la méthode Broms, montrez l'effet des charnières en plastique sur la distribution de charge dans la pile

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