Что такое трение
Трение - это сила сопротивления, возникающая при взаимодействии двух тел., обычно один скользит по другому. Вы, наверное, помните из школьных уроков физики, что существует два класса трения., статический и кинетический. Статическое трение - это сила трения, создаваемая для предотвращения любого движения между двумя телами, в то время как кинетическое трение - это сила трения, возникающая, когда два тела находятся в движении..
Для Конструкция подпорной стены, мы считаем стену неподвижной, поэтому мы имеем дело со статическим трением. более того, чтобы стена соответствовала требуемому коэффициенту безопасности, в наших расчетах мы должны учитывать силу трения, возникающую между землей и нижней стороной основания подпорной стены.. Сила трения под опорой помогает нашей конструкции противостоять режиму разрушения подпорной стены при скольжении..
Как рассчитать силу трения
Уравнение для расчета силы трения очень простое.. Более сложная часть может заключаться в попытке определить подходящий коэффициент трения..
куда:
\({F}_{е}\) = Сила трения
\(μ\) = Коэффициент трения
\({W}_{T}\) = Общий вес, влияющий на силу трения
Давайте исследуем логику этого уравнения.. Рассмотрим коробку, стоящую на полу, весом 1 кН.. Мы знаем, что сила трения является произведением μ и полного вклада веса.. Лишь на мгновение, дадим μ значение 1 по существу удалив его из уравнения. Это означает, что сила трения теперь равна общей массе. Если бы общий вес нашей коробки был 1 кН, то сила трения равна. Если мы попытаемся сдвинуть эту коробку по полу, нам нужно будет подать заявку >1кН сбоку от коробки, чтобы он преодолел статическое сопротивление трения и начал скользить.
Скажем, наша коробка сделана из картона, а пол сделан из деревянных половиц.. Теперь мы можем признать, что на самом деле, нам не нужно так сильно толкать, чтобы переместить коробку. Это потому, что коэффициент трения между нашей коробкой и полом, скорее всего, будет значительно меньше, чем 1. Когда мы снижаем коэффициент трения, тогда мы можем приложить меньшее усилие к стороне коробки, чтобы преодолеть сопротивление трения.
Наше окончательное определение коэффициента трения может быть примерно таким: Коэффициент трения - это значение, которое определяет, какая часть общего веса, вносящего свой вклад, переводится в силу трения, которая предотвращает скольжение тела по другой поверхности..
Учет трения в дизайне
Если рассматривать один из самых распространенных виды подпорных стен, консольная подпорная стена, мы должны учитывать три основные силы, которые будут взаимодействовать друг с другом, чтобы уравновесить силы скольжения.. К ним относятся пассивное давление грунта, сопротивление трению, и активное давление грунта.
На диаграмме выше, мы должны гарантировать, что [Пассивные силы + Сила трения > Активные силы] для предотвращения скольжения. Мы можем рассчитать общий вес как вес почвы и воды над основанием и, собственный вес стены. Затем мы должны выбрать подходящий коэффициент трения., для окончательной окончательной силы трения.
В теории, μ может быть любым значением из 0 в 1 тем не мение, в дизайне, коэффициент трения обычно принимают равным 0.5. Это может быть увеличено до 2/3 который (в большинстве случаев) приведет к тому, что расчет будет менее консервативным. Наиболее точное значение можно получить, выполнив несколько быстрых тестов почвы на месте..
Другой общепринятый способ определения коэффициента трения - подставить внутренний угол трения почвы в следующее уравнение:
куда:
μ = коэффициент трения
φ = внутренний угол трения
Некоторые общие значения внутреннего угла трения различных грунтов включают: 30-40 (песок), 35 (гравий), 34 (ил) и, 20 (глина). Построив эти значения, мы получим следующую диаграмму.
Резюме
Мы пересмотрели наше определение трения, чтобы признать, что обычно мы имеем дело с трением статического электричества при проектировании подпорной стены.. После этого, Затем мы рассмотрели уравнение для расчета силы трения. Рассматривая случаи более высоких и более низких коэффициентов трения, мы смогли обсудить, какое влияние это окажет на попытку толкнуть объект по полу..
Затем мы рассмотрели, как это явление происходит в подпорных стенах и что это значит для нас как дизайнеров.. Затем мы завершили рассмотрение общепринятыми значениями коэффициента трения при проектировании подпорной стены и простым уравнением, которое позволяет нам аппроксимировать коэффициент трения с учетом внутреннего угла трения для грунта..
Вы можете попробовать SkyCiv Калькулятор подпорной стены, это бесплатно! В платной версии, пользователи могут изменить коэффициент трения, чтобы увидеть, как он влияет на ваши конструкции, используя наши подробные отчеты о расчетах конструкции..
API-менеджер - Австралия / Новая Зеландия
BEng (гражданского)
