Мұрағат сараптамасының мазмұны: мәтін және сканерленген формулалар тарихи теориялық есепті сақтайды, бірақ геотехникалық зерттеу, тірек қабырға жобасы, тұрақтылықты есептеу, бар қабырғаны бағалау, қазба жоспары немесе орындау нұсқаулары болып табылмайды. Жер және су қысымы нақты топыраққа, қабаттасуға, тығыздауға, дренажға, жер асты суларына, геометрияға, қабырғалардың қозғалысына, қосымша жүктемелерге, аязға және сейсмикалық әсерге байланысты. Әрбір нақты жағдай үшін тергеу жұмыстары, зертханалық деректер, жарамды стандарттар және уәкілетті геотехникалық және құрылымдық инженердің бірлескен тексеруі қажет.
Бүгінде Саво Кусич ағаш терезелерге, ағаш-алюминий терезелер, арнайы терезелер, есік және баға ұсыныстарын сұрау. Бұл мақала тарихи мұрағат болып қала береді және тіреу қабырғаларын геотехникалық жобалау, есептеу немесе салу ұсынысын білдірмейді.
Тірек қабырғалардағы жер қысымы
Тіреу қабырғасы ұстап тұрған жер массасы оған қысым жасап, оны алға қарай жылжытуға (1a-сурет) немесе итеруге (1b-сурет) ұмтылады. Жердегі қысымның шамасы E бірнеше факторларға байланысты, олардың ішінде топырақтың ең маңызды физикалық қасиеттері, қабырғаның деформациясы, топырақтың ылғалдылығы және жер асты суларының жағдайы, қабырға биіктігі, сыртқы жүктеме және қабырғаның ішкі бетінің кедір-бұдыры.
Сурет1— тірек қабырғасының трансляциялық қозғалысы және айналуы.
Жердің тыныштықтағы қысымы
Егер тіреу қабырғасы қатты және жылжымайтын болса, оған әсер ететін қысым _жердегі тыныштықтағы қысым деп аталады және E арқылы белгіленеді.0. Дәл осы қысым байқалатын тереңдікте, топырақтың өз салмағының әсерінен және бұрын эрозияға ұшыраған қабаттардың алдын ала жүктелуі кезіндегі бұзылмаған топырақта басым болады. Тыныштық күйіндегі жер қысымы сирек кездеседі және тек белгілі бір жағдайларда ғана болады, мысалы, тұтас жыныста бекітілген тірек қабырғаларында, содан кейін туннельдер мен құбырлардың жабық профильдерінде және толығымен қозғалмайтын массивті доктарда (Cурет 1).2).
Сурет 2 — үлкен доктағы тыныштықтағы жер қысымы.
Жерге белсенді қысым
Егер E қысымының әсерінен тірек қабырға алға жылжыса немесе А табан нүктесін немесе жоғарыда аталған жабық және массивтік құрылымдарды қоспағанда, сығылатын топырақта тұрақты жағдайлар болып табылатын кейбір төменгі нүктені айналдырса, онда қабырғаның артындағы жер массасы кеңейеді. Қабырғаның қозғалысы жеткілікті үлкен болса, қабырғаның артындағы топырақтың бір бөлігі, ABCA призмасы үзіліп, сырғанау беті AC төмен қарай сырғанайды (сур.2). Сырғымалы призманың тіреу қабырғасына түсіретін қысымы жердің белсенді қысымы деп аталады және Еа арқылы белгіленеді. Бұл қысым тыныштықтағы қысымнан айтарлықтай төмен, шамамен0,5дейін0,7_Е0_. Жер призмасының ABCA сырғанауынан τ ығысу кернеулері қалыптасқан AC сырғанау бетінде белсендіріледі, олар сырғуға қарсы тұрады және жерге қысымды төмендетеді. ABCA призмасы сырғана бастаған сәтте, τ ығысу кернеулері өзінің ең жоғары мәніне жетеді, яғни сол сәтте E белсенді жер қысымының мәні ең кіші болады. Демек, Еа жердегі қысымның төменгі шекті мәні.
Терзаги h= биіктіктегі қабырғадағы құм материалымен жер қысымының сынақтары1,50 mбелсенді жердегі қысымның Ea төменгі шекті мәніне жету үшін қабырғаның Δl орташа көлденең жылжуын көрсетті.5/10.000қабырғаның биіктігі немесе қабырғаның жоғарғы бөлігінің айналуы Δl of1/5.000_h_ аяқтың айналасында A.
Жерге пассивті қысым
Егер қабырғаға сырттан топырақтың ішкі жағына қарай қысым жасасақ (3-сурет), қабырға артқа қарай жылжиды және топырақ тығыздалады. Қабырғаның қозғалысы белгілі бір Δl шамасына жеткенде жер призмасы ABCA жерден бөлініп шығады, ол сыртқы күштің одан әрі әсер етуінен сырғымалы бетпен AC жоғары қарай итеріледі. ABCA призманың бөліну сәтінде сыртқы күштің әрекетіне топырақтың беретін кедергісі пассивті жерге қысым Ep. Бұл жер қысымы жетуі мүмкін ең жоғарғы шекті мән.
Тыныштық күйдегі жер қысымы эксперименталды түрде анықталады, ал белсенді және пассивті жер қысымы аналитикалық немесе графикалық әдістерді қолдану арқылы және топырақтың физикалық сипаттамаларын білуге негізделген, әдетте зертханалық әдістермен анықталады.
Сурет 3 — пассивті жерге тұйықтау қысымы және сырғанау призмасы.
Қолдану үшін маңызды: белсенді, пассивті және бос күй тек құрылым атымен таңдалмайды. Қабырғаның рұқсат етілген жылжуы, тиімді кернеулер, құрғатылған немесе құрғатылмаған жағдайлар, жер асты суларының деңгейі мен өзгеруі, қосымша жүктемелер және қабырға алдындағы топырақтың жоғалу ықтималдығы көрсетілуі керек. Қысым күйін қате таңдау сырғыуға, аударылуға, топырақтың көтергіштігіне және қабырғаның беріктігіне қауіп төндіруі мүмкін.
Тыныштық қысымының коэффициентін анықтау K0
Тіреу қабырғасы статикалық қысымның әсеріне ұшыраған жағдайда тіреу қабырғасының өлшемдері үшін белсенді жерге тұйықтау қысымынан жоғары E0 статикалық қысым қабылдануы керек. Оның мөлшері топырақ түріне және оның тығыздалуына байланысты белсенді және пассивті жер қысымы арасында болады.
Жер бетінен t төмен тереңдікте топырақтың өз салмағынан түсетін тік қысым σt = γ·t болады. Топырақтың бүйірлік кеңею мүмкіндігі болмаса, көлденең қысым σh = γ·t·K0, мұндағы K0 = σh/σt.
K0 – тыныштық қысымы. Тыныштық қысымының коэффициентін үш осьтік сынақ арқылы келесі жолмен анықтауға болады.
Тыныштық қысымының тереңдігінен алынған бұзылмаған топырақ үлгісі үш осьті аппаратқа орналастырылады, мұнда σ3 тік жүктемені қолданған кезде σ1 бүйірлік қысым σ1 үлгінің бүйір деформациясына тең болмайтындай етіп реттеледі. нөл. σ’1 және σ’3 тиімді кернеулерінің мәндері σ’1 – σ’3 диаграммасына (сур. 4) қолданылады, ал бастапқы диаграммның жанаю сызығының бастапқы бөлігі болып табылады. оның K0 = σ’3/σ’1 мәнін анықтайды.
Сурет 4 — үш осьті сынау арқылы тыныштық қысымының K__0 коэффициентін анықтау.
Петерманның айтуынша, тыныштық қысымының коэффициентінің жуық мәндері
нығыздалған құм үшін K0 = 0,40 – 0,45
бос құм үшін K0 = 0,45 – 0,50
саз үшін K0 = 0,60 – 0,75
Зертханалық мәндер: Төмендегі шамамен алынған диапазон түпнұсқа мәтіннің бөлігі болып қала береді, бірақ репрезентативті сынамаларды, геологиялық модельді және жобалық мәндерді алмастырмайды. Формулалардың, таңбалардың және апострофтардың OCR белгіленімі кез келген есептеуден бұрын беделді дереккөзбен тексерілуі керек.
Жердің белсенді қысымын анықтау әдістері — Кулон теориясы
Кулон алғаш рет жер қысымы теориясын жариялады (1770. жыл), далалық тәжірибеге негізделген. Ол борпылдақ топырақты ұстап тұрған тірек қабырғаға қарады. Бір кезде ол қабырғаны алып тастады, оның көмегімен жер массасы горизонтальмен а бұрышымен көлбеу жылжымалы бетке AC сырғанайды (сур.5). Жер бедерімен BC, сырғымалы бетпен AC және тіреу қабырғасымен AB шектелген ABC сырғымалы жер призмасының салмағы W тіреу қабырғасына және сырғымалы бетке бір мезгілде әсер етеді. Жердегі белсенді қысымның шамасын Еа Кулон келесі екі болжам бойынша анықтады:
-
сырғанау бетінің нақты бет екенін;
-
үш әсер етуші күш: сырғанау призманың салмағы W, тірек қабырғасының кедергісі Ea және сырғанау беті бойындағы үйкеліс кедергісі Q AC бір нүктеде қиылысады, бұл күштер жазықтығы тұйық екенін білдіреді. Осы болжамға сәйкес шекті тепе-теңдік күйінде салмақ W бір мезгілде тіреу қабырғасының кедергісі Ea және сырғанау бетінің бойындағы үйкеліс кедергісі Q арқылы жойылады.
Сурет5— Кулон теориясы бойынша жердің белсенді қысымын анықтау.
Алдыңғы болжамдар шындыққа сәйкес келмейді. Сырғымалы бет түзу емес, қисық бет. Үш әрекет етуші күштің қиылысуы бір жағдайда ғана болады, қабырғаның артындағы жер бедерінің беті көлденең, қабырғаның ішкі беті тік және Еа күштің бағыты көлденең болған кезде, басқа жағдайларда ол болмайды. Дегенмен, осы ауытқуларға қарамастан, белсенді жер қысымын анықтау әлі де Кулон теориясына негізделген, өйткені ол көптеген жағдайларда практикалық түрде қолдануға жарамды екендігі дәлелденді.
Жердің белсенді қысымын анықтау үшін Еа Кулон жер массасының салмағының әсерінен W тірек қабырғасының қозғалысы және жердің белсенді қысымының ABC призмасының қалыптасуы болды деп есептеді. Топырақтың ішкі кедергісі тек үйкеліс күшінен тұрады деп есептесек. Кулон W салмақты екі құрамдас бөлікке ыдыратады, біреуі жердің белсенді қысым күші Ea бағытында, екіншісі сырғанау бетінің бойындағы нәтижелі үйкеліс кедергісі Q бағытында (сур.5б). Бұл ретте Кулон әрі қарай құрамдас бөлік сырғымалы бетке нормальмен AC ішкі үйкеліс бұрышында әрекет етеді, ал Ea құраушы AB қабырғасының ішкі бетіне нормальмен δ ауытқу бұрышында әрекет етеді деп есептейді. W күші бағыт, шама және бағыт бойынша анықталады.
Горизонтальмен α бұрышта берілген сырғанау беті үшін W күші ABC ұзындығы үшін жер призмасының бетінен алынады.1,0 mпланға перпендикуляр және топырақтың көлемдік салмағы γ, W=AΔABC x1,00x γ. Ea және Q күштері бағыт бойынша белгілі. Күштердің жоспарына сүйене отырып (Cурет.5б) және синустар теоремасы:
Сурет6— әрекет етуші күштердің бір нүктеде қиылысу жағдайы.
Бұл үлгі жер бедері көлденең болған жағдайда ғана дұрыс болады (v=0), қабырғаның ішкі беті тік (θ=0) және күштің бағыты Еа көлденең (δ=0) яғни қабырға толығымен тегіс болған кезде (сур.6).
Рэнкиннің арнайы ісі үшін бізде:
Салмағы W бұл жағдайда W =0.5·γ·h_2/tg_α, мұндағы γ – топырақтың көлемдік салмағы.
Егер Ea теңдеуіне алдыңғы мәнді енгізсек, мынаны аламыз:
Алдыңғы теңдеу AC еркін сырғымалы бетіне қатысты. Дегенмен, сыни сырғанау беті үшін Ea күшін анықтау қажет, яғни сырғанау ықтималдығы жоғары. Бұл max Ea белсенді жер қысымының ең жоғары мәнін беретін бет болады.
Қабырғаның берілген биіктігі H және ішкі үйкелістің қабылданған тұрақты бұрышы ϕ үшін белсенді жерге тұйықталу қысымының мәні сырғанау бетінің горизонтальға α көлбеу бұрышымен өзгереді. Ea мәнін α арқылы дифференциалдап, дифференциалды нөлге теңестірсек, max Ea мәні алынады:
Формула калькулятор емес: сканерленген теңдеулерде оқылмайтын дәрежелер, индекстер, бұрыштар және белгілер болуы мүмкін. Олар сенімді сарапшы дереккөзбен салыстырусыз, бірліктерді тексерусіз, модельдік болжамдар мен нәтижелерді тәуелсіз бақылаусыз жобаға көшірілмейді. Есепте суды, дренажды, қабырға тәжі бойындағы жүктемені, сейсмикалық әсерді және барлық тиісті шекті жағдайларды қамту керек.
ϕ және δ
Ішкі үйкеліс бұрышы ϕ зертханада анықталады. Оның мөлшері топырақтың түріне, ылғалдылығына және тығыздалуына байланысты. Топырақтың белгілі бір түрлері үшін ϕ бұрышының мәні әдетте 1 кестесінде берілген шектерде болады.
Кесте 1 — белгілі бір топырақ түрлері үшін ішкі үйкеліс бұрышының ϕ жуық мәндері.
Қабырғаның қалыптыдан ішкі бетіне Ea күшінің δ ауытқу бұрышы қабырға мен оның артындағы топырақтың деформациясына және қабырғаның ішкі бетінің кедір-бұдырлығына байланысты. Егер жердің отыруы ең көп таралған жағдай болып табылатын қабырғаның шөгуінен үлкен болса, онда δ бұрышы оң болады, қабырға мен жер арасындағы үйкеліс жоғары қарай әрекет етеді. Егер қабырғаның отыруы жердің шөгуінен үлкен болса, бұл ерекше жағдай, онда δ бұрышы теріс, қабырға мен жер арасындағы үйкеліс төмен қарай әрекет етеді. δ бұрышының шекті мәндері толығымен тегіс қабырға беті үшін δ=0, толығымен өрескел δ=ϕ үшін. Жалпы алғанда, δ=2/3_ϕ_ қабылданған, бұл ретте қабырғаның топырағы қатты суланудан тұрақты қорғалған. Қабырғаның артындағы топырақ күшті жер сілкінісіне ұшыраса, δ=ϕ/2 қабылданады, ал өте ылғалды болса δ=0.
Бұрыштардың жобалық мәндері: кестелік және сипаттамалық ϕ және δ мәндері нақты орынға тікелей қолданылмайды. Параметрлерді таңдау топырақтың түрі мен күйіне, орнату және нығыздау әдісіне, дренажға, қабырғаның күтілетін қозғалысына, жанасудың кедір-бұдырлығына және жобаның тиісті тәсіліне сәйкес болуы керек.
Қабырғаның артындағы жер қысымының таралуы және күш шабуыл нүктесі Ea
Сурет 7 — A.
Қабырғаның ішкі беті бойынша жердегі қысымның таралуы тіреу қабырғасының деформациясына, қабырға артындағы топырақ бетінің пішініне және қабырғаның ішкі бетінің пішініне байланысты.
Жердегі белсенді қысымның шабуыл нүктесі Ea қабырғаның ішкі бетіндегі қысымның таралуына және оның пішініне байланысты. Ол әрқашан қысым диаграммасының бетінің ауырлық центрінің биіктігінде болады.
Кулон қабырғаның артындағы жер қысымы судағы сияқты тереңдікке қарай сызықты түрде өсетінін қабылдады. жердегі қысымның гидростатикалық таралуы (7-сурет). Дегенмен, гидростатикалық қысымның таралуы қабырға A аяқтың немесе қандай да бір төменгі нүктенің айналасында айналатын жағдайда ғана болады, ал қалған барлық жағдайларда ол одан ауытқиды.
Егер тіреу қабырғасы A табан нүктесінің немесе біршама төменгі нүктенің айналасында айналса, топырақ төмен қарай жылжиды (7a-сурет), бұл ретте топырақтың ішкі жағына қарай итеру болмайды. Бұл жағдайда қабырғаның айналуы AC сырғанау бетіне параллель M1C1, M2C2… ең аз кедергісі бар беттерде топырақ сырғанауы пайда болады. ABCA.
Демек, бұл жағдайда қысым тереңдікке пропорционалды түрде артады, яғни жердегі қысымның таралуы Кулон гидростатикасына сәйкес. Белсенді жерге тұйықтау диаграммасы Ea күші мен қабырғаның h биіктігін білу негізінде алынады, өйткені Ea күші abc қысым диаграммасының ауданына тең (Cурет 1).7б):
Ea=x·h/2, қайдан x=2Еа/сағ,
яғни Ea = ½ γh болғандықтан2Ka, x = γhKa.
Сурет8— қабырғаның В жоғарғы немесе одан жоғары L нүктесінің айналасында айналу кезінде жердегі қысымның таралуы.
Егер тірек қабырға қабырғаның жоғарғы жағына B немесе біршама жоғарырақ L нүктесіне айналса (сур.8a), жоғарғы бөлігінде топырақтың ішкі жағына қарай итеру бар, ол сәйкесінше ең аз кедергісі бар беттер бойымен жоғары қарай итеріледі M1C1, М2C2…
Қабырғаның жеткілікті үлкен айналуы кезінде сырғанау беті AC пайда болады, оның бойымен сырғымалы призма экструзия кезінде төмен қарай сырғиды. Топырақтың жоғарғы бөлігінде итерілуіне байланысты пассивті жерге тұйықтау қысымы пайда болады, ол белсендіден айтарлықтай жоғары және сол бөлікте қысым диаграммасы bd пассивті қысымға Ep сәйкес келеді (8b-сурет). Жердің жалпы қысымы Еа жер призмасының өлшеміне ABCA тәуелді және қысым диаграммасының abe үшбұрышты бетіне тең болғандықтан, бұл диаграмма оның әрі қарай жүру барысында оның беті abe үшбұрышты бетіне тең болғанша төмендейді. Бұл жағдайда қысымның нақты диаграммасы қисық сызықты bc болып табылады, оны математикалық жолмен анықтау мүмкін емес. Дегенмен, ac диаграммасының бетінің ауырлық центрі S үшбұрышты диаграмма бетінің ауырлық центрінен жоғары, бұл тірек қабырғасының тұрақтылығы үшін онша қолайлы емес, өйткені Ea күшінің шабуыл нүктесі жоғары. Терзагидің айтуынша, ол тірек қабырғасының жарты биіктігінде орналасқан.
Егер тірек қабырға аудармада алға жылжытылса (сур. 9a), қозғалыс алдында тыныштық күйіндегі жер қысымына сәйкес келетін қысым E0 төмендейді, бұл ретте төменгі кедергісі бар беттер пайда болмайды, бірақ қабырға жеткілікті үлкен қозғалғанда, AC_ABC бойымен сырғыма беті пайда болады. төмен қарай сырғанады. Жалпы қысым abe қысым диаграммасының үшбұрышты ауданына тең болғандықтан (сур. 9b), қысым диаграммасы одан әрі қарай төмендейді. Нақты қысым диаграммасы ac қисық сызық болып табылады, оны математикалық жолмен анықтау мүмкін емес. Терзаги бойынша S ауырлық орталығы 0,40 – 0,45_h_ биіктікте.
Сурет 9 — тіреу қабырғасының алға жылжыту қозғалысы кезінде жердегі қысымның таралуы.
Жер қысымын анықтау әдісін экстремалды шама ретінде қарастыра отырып, белсенді үшін ең үлкені және пассивті үшін ең азы, Кулон теориясы жер қысымын анықтаудың экстремалды әдісі ретінде қарастырылады.
Қорытынды инженерлік ескерту: қысымның таралуы және шабуыл нүктесі құрылымның нақты деформациялану жолына байланысты. Жердің қысымынан басқа, дренаждық және гидростатикалық қысым, ғаламдық және ішкі тұрақтылық, сырғанау, орын ауыстыру, топырақтың тіректері мен шөгулері, қабырғалар мен іргетастардың беріктігі, эрозия, шаймалау, қазу фазалары және уақытша тұрақтылық тексерілуі керек. Қозғалыс, жарықтар, дөңес немесе бақыланбайтын су ағуын көрсететін қолданыстағы қабырғаның жағдайы шұғыл кәсіби бағалауды қажет етеді.