Danes je Savo Kusić osredotočen na lesena okna, les-aluminijasta okna, okna po meri, vrata in prošnje za ponudbe. To besedilo ostane kot geotehnični arhiv in ni ponudba za projektiranje podpornih zidov, geotehničnih raziskav ali zemeljskih del.
Metode določanja pasivnega zemeljskega pritiska
Pasivni zemeljski pritisk se pojavi le v primeru, ko je deformacija zidu proti tlom dovolj velika, da aktivira notranji upor tal, ki nasprotuje zunanji sili. Franzius je eksperimentalno ugotovil, da je za aktiviranje pasivnega zemeljskega pritiska potrebno gibanje stene v primeru mokrega peska s=30_h_1,5 in v primeru podvodnega peska s=23h2,5, kjer je premik s v mm, h pa je višina stene v m. Če je torej višina stene h=3,0 m, je za aktiviranje pasivnega tlaka v primeru mokrega peska potrebno premikanje stene v smeri tal s=156 mm. Ker pa tako velik premik stene v večini primerov ni dovoljen, se ga lotimo na enega od naslednjih načinov:
a) Če je višina zidu majhna, kot je to v primeru stopnje temeljenja CD (slika 1a), se pasivni zemeljski pritisk Ep ne upošteva, dokler je plast zemlje pred stopnjo CD mogoče naknadno izkopati ali erodirati, in se izračuna samo z aktivnim zemeljskim pritiskom Ea na celotni višini stena AB.
b) V primeru višje višine zidu (sl. 1b) se namesto pasivnega zemeljskega pritiska Ep na delu zidu CD sprejme Ea kot upor, ki nasprotuje silama Ea1 in Ea2.
c) V primeru opornikov, ki morajo prejeti velike horizontalne sile, je potreben polni pasivni pritisk Ep na celotno višino stene AB, da se zoperstavi napadalni sili R (slika 1c). V tem primeru se predhodno izvede deformacija zemljine s hidravličnimi žerjavi, in če je zemljina sestavljena iz mehke gline ali podobnega materiala, ki se pod obremenitvijo močno deformira, se ta material v zahtevani širini b nadomesti z gramoznim materialom, katerega kot notranjega trenja je velik in ga je mogoče enostavno zbiti, tako da so izključene naknadne deformacije zemljine pod obremenitvijo konstrukcije.
Sl. 1. Primeri učinka pasivnega zemeljskega pritiska
Obstaja več metod za določanje pasivnega zemeljskega pritiska, med katerimi sta najbolj znani grafični metodi Coulomba in Rebhann-Ponceleta.
Coulombova grafična metoda
Po tej metodi je sprejeta realna drsna površina, kot tudi, da je notranji upor tal sestavljen le iz trenja, brez kohezije (c=0). Ker se pasivni zemeljski tlak pojavlja kot uporna sila, sta to kot notranjega trenja zemljine in kot odklona sile Ep od normale na steno nasprotnega predznaka, to sta -δ in -ϕ (slika 2a).
Če je notranja ploskev stene AB in če sprejmemo poljubno drsno ploskev AC, zunanji sili Ep nasprotujeta teža W drsne prizme ABCA in torni upor Q vzdolž drsne ploskve AC. Ker utež W poznamo po velikosti, smeri in smeri, medtem ko sili Q in Ep poznamo po svoji smeri in smeri, je mogoče ustvariti načrt sil (sl. 2b), iz katerega se določi velikost sile Ep.
Sl. 2. Coulombov pasivni zemeljski tlak
Ker pa je potreben najmanjši pasivni tlak Ep,min, ki ustreza kritični drsni ploskvi AC, na kateri se bo pod vplivom zunanje sile najverjetneje oblikovala in najbolj izrinila drsna prizma, se to naredi na naslednji način (slika 3).
Sl. 3. Določanje pasivnega zemeljskega tlaka EP s Coulombom
Narisanih je več poljubnih drsnih ploskev AC1, AC2, AC3. . . in za vsako ustrezno drsno prizmo določite težo W1 = AΔABC1 x 1,00 x γ, W2 = AΔABC2 x 1,00 x γ, W3 = AΔABC3 x 1,00 x γ. Nato se za vsako prizmo ustvari ustrezen načrt sil in določijo sile EP1, EP2, EP3 … Te sile se v primernem merilu uporabijo za diagram sil EP in tangento na ta diagram vzporedno z abscisna os daje najmanjšo vrednost Ep, ki ustreza kritični drsni površini AC. Slabost te metode je, da lahko zaradi svoje grafične rešitve poda silo Ep, ki zelo odstopa od realnosti. Zato se ta metoda redko uporablja.
Culmannova grafična metoda
V skladu s to metodo se predpostavlja, da pasivni zemeljski tlak Ep deluje pod kotom -δ z normalo na podporni zid, da linija naravnega naklona tal prekriva kot -ϕ z vodoravno in da položajna črta prekriva kot -(δ+ϕ) s črto zidu (sl. 4a). V stanju mejnega ravnovesja se tri delujoče sile W, Q in Ep sekajo v eni točki. Ker silo W poznamo po smeri, velikosti in smeri, sili Q in Ep pa po smeri in smeri, lahko narišemo načrt sil (slika 4b). Če ta trikotnik sil zavrtimo za 90°- ϕ v nasprotni smeri urinega kazalca, bo padala sila W v smeri črte naravnega naklona tal AN, sila Q v smeri drsne površine AC in sila Ea v smeri legne črte BH, saj je kot med silama W in Q je α+ϕ, medtem ko je kot med Ep in normalo na steno δ, smer sile Ep pa sovpada s smerjo legne črte BH (sl. 4a).
Sl. 4. Določanje pasivnega zemeljskega tlaka s Coulombom
Postopek za določanje pasivnega zemeljskega tlaka je naslednji (slika 4c). Iz kraka stene A narišemo več poljubnih drsnih ploskev AC1, AC2, AC3…. Vsaka od teh ploskev ustreza drsni prizmi ABC1, ABC2, ABC3…, katerega dolžina, pravokotna na risbo, ki jo sprejmemo, je enaka enoti. Če so teže teh zemeljskih prizem W1 = AΔABC1 x 1,00 x γ, W2 = AΔABC2 x 1,00 x γ, W3 = AΔABC3 x 1,00 x γ, kjer je γ volumetrična teža zemljine, nanešena na črto naravnega naklona zemljine AN, dobimo točke I, II, III… Če iz teh točk potegnemo črte, vzporedne s položajno črto, dobimo presečišča R1, R2, R3… Trikotniki A_I_R1, A_II_R2, A_III_R3 so ravnine sile W, Q in Ep za pripadajoče drsne površine. S povezavo točk R1, R2, R3… dobimo Cullmannovo linijo pasivnih zemeljskih pritiskov, tako imenovano Cullmannovo Ep Line. Tangenta na to črto, vzporedno s črto naravnega naklona tal, daje najmanjšo dolžino KK’, ki glede na sile W daje pasivni zemeljski tlak Ep.
Če smer AK podaljšamo do presečišča s črto terena, dobimo drsno ploskev najmanjšega upora AC.
Metoda Rebhann-Poncelet
Po tej metodi je postopek podoben kot pri določanju aktivnega zemeljskega pritiska s to razliko, da sila Q deluje pod kotom -ϕ z normalo na drsno ploskev, sila Ep pa pod kotom -δ z normalo na stensko črto. Po Rebhannu je AΔABC = AΔACD (sl. 5a). Postopek za določanje pasivnega zemeljskega tlaka je naslednji:
Sl. 5. Določanje pasivnega zemeljskega pritiska po Rebhann-Ponceletu
Iz podnožja zidu A potegnemo črto naravnega naklona tal pod kotom -ϕ z vodoravno.
Iz vrha stene B potegnemo položajno črto BH pod kotom -(δ+ϕ). V točki M presečišča lege in naravnega naklona tal je normala dvignjena na presečišče L s polkrogom nad AN kot premerom.
Z odprtjem kompasa AL prenesemo točko L v D (AL=AD).
Z risanjem od točke D vzporedno s položajno črto do presečišča C s terensko črto dobimo eno stranico trikotnika zemeljskega pritiska DC = e. S prenosom točke C v F (DC= DF) in znižanjem normale CK na linijo naravnega pobočja tal, dobimo trikotnik zemeljskega pritiska DCF, iz katerega dobimo Ep=1/2_γ_ ef, kjer je γ prostorninska teža prst.
Črta AC predstavlja drsno površino. Diagram pasivnega zemeljskega tlaka je ba (slika 5b). Pridobiva se na podlagi obrazca
Ep = xh/2, od koder je x = 2_Ep_/h
Napadna točka sile Ep je na višini težišča trikotnika abc. Sila Ep deluje pod kotom -δ z normalo na podporno steno.
Navedene metode, enote, formule in vrednosti so prenesene iz zgodovinskega vira in niso nadomestilo za geotehnično študijo, statični izračun, projekt podporne stene ali izvedbeni načrt. Možnost mobilizacije pasivnega upora je odvisna od dovoljenih deformacij, dejanskih parametrov in slojev tal, podzemnih in površinskih voda, odvodnjavanja, dodatnih obremenitev, potresnih vplivov, erozije, izkopov, gradbenih faz in sosednjih objektov. Rešitev za določen teren morajo določiti ustrezne raziskave in pooblaščeni strokovnjaki geotehnike in gradbeništva po veljavnih predpisih.