Konten ahli arsip: teks lan rumus sing dipindai njaga akun teoretis sejarah, nanging dudu studi geoteknik, proyek tembok penahan, pitungan stabilitas, penilaian tembok sing ana, rencana penggalian utawa instruksi eksekusi. Tekanan bumi lan banyu gumantung ing lemah tartamtu, stratifikasi, pemadatan, drainase, banyu lemah, geometri, gerakan tembok, beban tambahan, es lan aksi seismik. Kanggo saben kasus nyata, karya investigasi, data laboratorium, standar sing sah lan priksa bareng dening insinyur geoteknik lan struktur sing sah dibutuhake.
Saiki, Savo Kusić fokus ing jendela kayu, jendela kayu-aluminium, jendela khusus, lawang lan panyuwunan kutipan. Artikel iki tetep arsip sajarah lan ora makili tawaran desain geotechnical, pitungan utawa construction saka tembok penahan.
Tekanan bumi ing tembok penahan
Masa bumi sing disengkuyung dening tembok penahan menehi tekanan, cenderung nyurung kanthi translasi maju (anjir. 1a) utawa nyurung (anjir. 1b). Gedhene tekanan bumi E gumantung ing sawetara faktor, ing antarane sifat fisik lemah sing paling penting, deformasi tembok, kelembapan lemah lan kondisi banyu lemah, dhuwur tembok, beban eksternal lan kasar saka permukaan njero tembok.
Gambar 1 — gerakan translasi lan rotasi tembok penahan.
Tekanan bumi diam
Yen tembok penahan kaku lan ora bisa diobahake, tekanan sing ditindakake kasebut diarani tekanan bumi nalika istirahat lan dilambangake dening E0. Iki persis tekanan sing ana ing lemah sing ora diganggu ing kedalaman sing diamati, miturut pengaruh bobot lemah dhewe lan bisa uga preloading lapisan sing wis eroded sadurunge. Tekanan bumi nalika istirahat arang banget lan mung ana ing kasus tartamtu, kayata tembok penahan sing didegake ing watu sing padhet, banjur kanthi profil terowongan lan pipa sing ditutup, lan kanthi dermaga gedhe, sing ora bisa digerakake (Gbr.2).
Gambar2— ngaso tekanan bumi ing dermaga massive.
Tekanan tanah aktif
Yen tembok sing ndhukung ing tumindak tekanan E maju utawa muter ngubengi titik sikil A, utawa sawetara titik ngisor, sing kasus biasa ing lemah sing bisa dikompres, kajaba struktur sing ditutup lan gedhe sing kasebut, banjur massa bumi ing mburi tembok ngembang. Yen gerakan tembok cukup gedhe, bagean saka lemah ing mburi tembok, prisma ABCA, rusak lan minger mudhun lumahing geser AC (anjir.2). Tekanan sing ditindakake dening prisma geser ing tembok penahan diarani tekanan bumi aktif lan dilambangake dening Ea. Tekanan iki luwih murah tinimbang tekanan nalika istirahat, kira-kira0,5kanggo0,7_E0_. Amarga geser prisma bumi ABCA, tegangan geser τ diaktifake ing sadawane permukaan geser AC sing dibentuk, sing nentang geser lan nyuda tekanan bumi. Nalika prisma ABCA wiwit geser, tegangan geser τ tekan nilai paling dhuwur, sing tegese ing wektu kasebut nilai tekanan bumi aktif E paling cilik. Mulane, Ea minangka nilai wates ngisor tekanan bumi.
Tes Terzaghi babagan tekanan bumi kanthi bahan pasir ing tembok sing dhuwuré h=1,50 mnuduhake yen kanggo nggayuh nilai wates ngisor tekanan bumi aktif Ea, rata-rata pamindahan horizontal tembok Δl saka5/10.000dhuwur tembok utawa rotasi ndhuwur tembok Δl saka1/5.000_h_ sak sikil A.
Tekanan tanah pasif
Yen kita ngetrapake tekanan ing tembok saka njaba menyang njero lemah (fig. 3), tembok bakal mundur lan lemah bakal kompak. Nalika gerakan tembok tekan nilai tartamtu Δl, prisma earthen ABCA bakal misahake saka lemah, kang bakal di-push munggah dening lumahing ngusapake AC ing tumindak luwih saka pasukan external. Rintangan sing diwenehake lemah marang aksi gaya eksternal ing wayahe pamisah prisma ABCA yaiku tekanan bumi pasif Ep. Iki minangka nilai wates ndhuwur sing paling dhuwur sing bisa tekan tekanan bumi.
Tekanan bumi nalika istirahat ditemtokake kanthi eksperimen, dene tekanan bumi aktif lan pasif bisa ditemtokake kanthi cara komputasi, nggunakake metode analitik utawa grafis, lan adhedhasar kawruh babagan karakteristik fisik lemah, biasane ditemtokake kanthi cara laboratorium.
Gambar 3 — tekanan tanah pasif dan prisma geser.
Penting kanggo aplikasi: status aktif, pasif lan nganggur ora mung dipilih kanthi jeneng struktur. Gerakan tembok sing diidinake, tekanan sing efektif, kahanan sing lemes utawa ora dikendhaleni, tingkat banyu lemah lan owah-owahan, beban tambahan lan potensial mundhut lemah ing ngarep tembok kudu dituduhake. Pilihan sing salah saka negara tekanan bisa mbebayani stabilitas marang geser, terguling, daya dukung lemah lan kekuwatan tembok.
Penentuan koefisien tekanan istirahat K0
Yen tembok penahan kena pengaruh tekanan statis, tekanan statis E0, sing luwih gedhe tinimbang tekanan bumi aktif, kudu diadopsi kanggo dimensi tembok penahan. Ukurane antara tekanan bumi aktif lan pasif, gumantung saka jinis lemah lan pemadatan.
Ing ambane t ngisor lumahing lemah, tekanan vertikal saka bobot lemah dhewe yaiku σt = γ·t. Yen ora ana kemungkinan ekspansi lateral lemah, tekanan horisontal σh = γ·t·K0, ngendi K0 = σh/σt.
K0 yaiku tekanan istirahat. Koefisien tekanan istirahat bisa ditemtokake kanthi tes triaksial kanthi cara ing ngisor iki.
Sampel lemah sing ora diganggu sing dijupuk saka ambane tekanan istirahat dilebokake ing piranti triaksial, ing endi tekanan lateral σ3 nalika ditrapake beban vertikal σ1 disetel supaya deformasi lateral ora kedadeyan, yaiku deformasi lateral saka sampel nol, yaiku deformitas nol. Nilai voltase efektif σ’1 lan σ’3 ditrapake ing diagram σ’1 – σ’3 (anjir. 4_) lan sing dipikolehi garis bagean lurus saka tangen kanggo diagram. nilai K0 = σ’3/σ’1.
Gambar 4 — penentuan koefisien K__0 tekanan istirahat kanthi uji triaksial.
Miturut Petermann, nilai perkiraan koefisien tekanan istirahat yaiku
kanggo pasir padat K0 = 0,40 – 0,45
kanggo pasir gembur K0 = 0,45 – 0,50
kanggo lempung K0 = 0,60 – 0,75
Nilai laboratorium: Kisaran kira-kira ing ngisor iki tetep dadi bagéan saka teks asli, nanging ora minangka pengganti kanggo nguji conto perwakilan, model geologi lan nilai desain. Notasi OCR saka rumus, indeks lan apostrof kudu dipriksa ing sumber resmi sadurunge pitungan.
Metode kanggo nemtokake tekanan bumi aktif — Teori Coulomb
Coulomb minangka sing pisanan nerbitake teori tekanan bumi (1770 taun), adhedhasar pengalaman lapangan. Dheweke nyawang tembok penahan sing ndhukung lemah sing gembur. Ing sawijining titik, dheweke mbusak tembok, kanthi massa bumi geser ing sadawane permukaan geser AC, miring ing sudut a karo horisontal (fig. 5). Bobot W saka prisma bumi ngusapake ABC, diwatesi dening lumahing terrain BC, lumahing geser AC lan tembok penahan AB, tumindak bebarengan ing tembok penahan lan ing lumahing ngusapake. Gedhene tekanan bumi aktif Ea ditemtokake dening Coulomb miturut rong asumsi ing ngisor iki:
-
sing lumahing ngusapake iku lumahing nyata;
-
yen telung gaya tumindak: bobot prisma geser W, resistance saka tembok ndhukung Ea lan resistance gesekan Q sadawane lumahing ngusapake AC persimpangan ing siji titik, kang tegese bidang saka pasukan ditutup. Miturut asumsi iki, ing kahanan keseimbangn watesan bobot W bebarengan dibatalake dening resistance saka tembok ndhukung Ea lan resistance gesekan Q sadawane lumahing geser.
Gambar 5 — penentuan tekanan bumi aktif miturut teori Coulomb.
Asumsi sadurunge ora cocog karo kasunyatan. Permukaan sing ngusapake ora lurus nanging permukaan sing mlengkung. Persimpangan saka telung pasukan tumindak mung ana ing siji kasus, nalika lumahing terrain konco tembok iku horisontal, lumahing njero tembok vertikal lan arah gaya Ea horisontal, nalika iku ora ana ing kasus liyane. Nanging, senadyan panyimpangan kasebut, penentuan tekanan bumi aktif isih adhedhasar teori Coulomb, amarga wis kabukten praktis bisa digunakake ing pirang-pirang kasus.
Kanggo nemtokake tekanan bumi aktif Ea Coulomb nganggep yen amarga pengaruh bobot massa bumi W ana gerakan tembok sing ndhukung lan pembentukan prisma ABC tekanan bumi aktif. Kanthi asumsi yen resistensi internal lemah mung dumadi saka gesekan. Coulomb decomposes bobot W dadi rong komponen, siji ing arah gaya tekanan bumi aktif Ea, liyane ing arah asil resistance gesekan Q sadawane lumahing geser (anjir.5b). Kanthi mengkono, Coulomb luwih nganggep yen komponen kasebut tumindak ing sudut gesekan internal kanthi normal menyang permukaan geser AC, lan komponen Ea tumindak ing sudut panyimpangan δ karo normal menyang permukaan njero tembok AB. Gaya W ditemtokake dening arah, magnitudo, lan arah.
Kanggo lumahing geser tartamtu kanthi sudut α karo horisontal, gaya W dipikolehi saka permukaan prisma lemah ABC kanggo dawa.1,0 mtegak karo rencana lan bobot volumetrik lemah γ, W=AΔABC x1,00x γ. Pasukan Ea lan Q dikenal kanthi arah. Adhedhasar rencana pasukan (Fig.5b) lan teorema sinus kita duwe:
Gambar 6 — kasus persimpangan gaya tumindak ing sawijining titik.
Formulir iki bener mung ing kasus nalika terrain horisontal (v=0), lumahing njero tembok vertikal (θ=0) lan arah gaya Ea horisontal (δ=0) ig. 6).
Kanggo kasus Rankin khusus iki kita duwe:
Bobot W ing kasus iki W = 0.5·γ·h_2/tg_α, ngendi γ iku bobot volume lemah.
Yen kita ngenalake nilai sadurunge menyang persamaan kanggo Ea, entuk:
Persamaan sadurunge nuduhake lumahing ngusapake sembarang AC. Nanging, iku perlu kanggo nemtokake gaya Ea kanggo lumahing kritis ngusapake, IE kang paling kamungkinan kanggo ngusapake. Iki bakal dadi permukaan sing menehi nilai tekanan bumi aktif maksimal Ea.
Kanggo dhuwur tembok tartamtu H lan diadopsi sudut konstan gesekan internal ϕ, nilai tekanan bumi aktif beda-beda karo amba saka inclination α saka lumahing geser menyang horisontal. Nilai maks Ea bakal dipikolehi yen kita mbedakake Ea kanthi α lan nyetel diferensial padha karo nol:
Formula dudu kalkulator: persamaan sing dipindai bisa duwe eksponen, indeks, sudut lan tandha sing ora bisa dibaca. Dheweke ora disalin menyang proyek kasebut tanpa dibandhingake karo sumber pakar sing dipercaya, mriksa unit, asumsi model lan kontrol independen saka asil. Pitungan kudu kalebu banyu, saluran, beban ing sadawane mahkota tembok, aksi seismik lan kabeh kasus watesan sing relevan.
Penentuan sudut ϕ lan δ
Sudut gesekan internal ϕ ditemtokake ing laboratorium. Ukurane gumantung saka jinis lemah, kelembapan lan kompaksi. Kanggo jinis lemah tartamtu, nilai sudut ϕ biasane ana ing watesan sing diwenehake ing tabel 1.
Tabel 1 — nilai kira-kira sudut gesekan internal ϕ kanggo jinis lemah tartamtu.
Sudut panyimpangan δ gaya Ea saka normal menyang lumahing njero tembok gumantung saka deformasi tembok lan lemah ing mburi lan ing kasar saka lumahing njero tembok. Yen pemukiman lemah luwih gedhe tinimbang pemukiman tembok, sing paling umum, mula sudut δ positif, gesekan antarane tembok lan lemah tumindak munggah. Yen padhukuhan tembok luwih gedhe tinimbang pemukiman lemah, yaiku kasus sing luar biasa, mula sudut δ negatif, gesekan antarane tembok lan lemah tumindak mudhun. Nilai watesan saka sudut δ yaiku kanggo permukaan tembok sing rata δ=0, kanggo sing kasar δ=ϕ. Umumé, δ=2/3_ϕ_ diadopsi, kanthi kasunyatan manawa lemah ing tembok kasebut dilindhungi kanthi permanen saka udan sing kuat. Yen lemah ing mburi tembok kena lindhu sing kuat, δ=ϕ/2 diadopsi, lan yen teles banget δ=0.
Nilai desain sudut: Nilai tabular lan deskriptif ϕ lan δ ora langsung ditrapake ing lokasi tartamtu. Pilihan paramèter kudu cocog karo jinis lan kondisi lemah, cara instalasi lan pemadatan, saluran banyu, gerakan tembok sing dikarepake, kekasaran kontak lan pendekatan proyek sing cocog.
Distribusi tekanan bumi ing mburi tembok lan titik serangan gaya Ea
Gambar 7 — distribusi tekanan bumi sajrone rotasi tembok penahan ing sekitar titik sikil A.
Distribusi tekanan bumi ing sadawane permukaan njero tembok gumantung saka deformasi tembok penahan, wangun permukaan lemah ing mburi tembok lan ing wangun permukaan njero tembok.
Titik serangan tekanan bumi aktif Ea gumantung saka distribusi tekanan ing sadawane permukaan njero tembok lan ing wangune. Iku tansah ing dhuwur saka pusat gravitasi saka lumahing diagram tekanan.
Coulomb diadopsi yen tekanan bumi ing mburi tembok mundhak linearly karo ambane, kaya banyu, sing disebut. distribusi hidrostatik tekanan bumi (gbr. 7). Nanging, distribusi tekanan hidrostatik mung ana ing kasus nalika tembok muter ngubengi sikil A utawa sawetara titik ngisor, nalika ing kabeh kasus liyane nyimpang saka iku.
Yen tembok penahan muter ngubengi titik sikil A, utawa sawetara titik ngisor, lemah obah mudhun (anjir. 7a), nalika ora ana push menyang njero lemah. Ing kasus iki, lemah ngusapake katon ing lumahing paling resistance M1C1, M2C2… sejajar karo lumahing geser AC, kang dumadi nalika rotasi saka tembok geser cukup gedhe. ABCA.
Mulane, ing kasus iki, tekanan mundhak kanthi proporsional karo ambane, yaiku distribusi tekanan bumi miturut hidrostatik Coulomb. Diagram tekanan bumi aktif bakal dipikolehi adhedhasar kawruh babagan gaya Ea lan dhuwur tembok h, amarga gaya Ea padha karo area diagram tekanan abc (Gbr.7b):
Ea=x·h/2, saka ngendi x=2Ea/h,
yaiku, wiwit Ea = ½ γh2Ka, x = γhKa.
_Gambar8- distribusi tekanan bumi nalika tembok muter ngubengi ndhuwur B utawa titik L sing luwih dhuwur.
Yen tembok sing ndhukung ngubengi ndhuwur tembok B utawa sawetara titik sing luwih dhuwur L (anjir.8a), ana push ing sisih ndhuwur menyang njero lemah, sing akibate didorong munggah ing permukaan sing paling tahan M1C1, M2C2…
Ing rotasi tembok sing cukup gedhe, lumahing geser AC dibentuk, ing sadawane prisma geser minger mudhun nalika ekstrusi. Amarga dorongan lemah ing sisih ndhuwur, tekanan bumi pasif katon, sing luwih dhuwur tinimbang sing aktif, lan ing bagean kasebut diagram tekanan bd cocog karo tekanan pasif Ep (gbr. 8b). Amarga tekanan bumi total Ea gumantung saka ukuran prisma bumi ABCA lan padha karo permukaan segi telu saka diagram tekanan abe, diagram iki bakal mudhun ing dalan liyane, nganti permukaane dadi padha karo permukaan segitiga abe. Diagram tekanan nyata ing kasus iki yaiku curvilinear bc, sing ora bisa ditemtokake kanthi matematis. Nanging, pusat gravitasi S saka lumahing diagram ac ndhuwur pusat gravitasi saka lumahing diagram segi telu, kang kurang sarujuk kanggo stabilitas tembok penahan, amarga titik serangan saka pasukan Ea luwih dhuwur. Miturut Terzaghi, papan kasebut dumunung ing setengah saka dhuwur tembok sing ndhukung.
Yen tembok pendhukung dipindhah maju ing terjemahan (anjir. 9a), tekanan sing sadurunge gerakan kasebut cocog karo tekanan bumi ing negara istirahat E0 mudhun, mula lumahing resistensi sing luwih murah ora katon, nanging nalika tembok obah cukup gedhe, lumahing bumi sing geser, m_BCA geser. minger mudhun. Amarga tekanan total padha karo area segi telu saka diagram tekanan abe (fig. 9b), diagram tekanan bakal mudhun ing dalan sabanjure. Diagram tekanan sing nyata yaiku garis mlengkung ac, sing ora bisa ditemtokake kanthi matematis. Miturut Terzaghi, pusat gravitasi S ana ing dhuwur 0,40 – 0,45_h_.
Gambar 9 — distribusi tekanan bumi sajrone gerakan translasi tembok penahan maju.
Ngelingi cara nemtokake tekanan bumi minangka nilai ekstrem, paling gedhe kanggo aktif lan paling pasif, teori Coulomb dianggep minangka metode ekstrem kanggo nemtokake tekanan bumi.
**Cathetan rekayasa pungkasan: ** distribusi lan titik serangan saka tekanan gumantung saka cara nyata struktur kasebut cacat. Saliyane tekanan bumi, drainase lan tekanan hidrostatik, stabilitas global lan internal, geser, pamindahan, bantalan lan pemukiman lemah, kekuatan tembok lan pondasi, erosi, leaching, fase penggalian lan stabilitas sementara kudu dipriksa. Kondisi tembok sing ana sing nuduhake gerakan, retak, bocor utawa bocor banyu sing ora bisa dikontrol mbutuhake penilaian profesional langsung.