Eusi ahli Arsip: téks sareng rumus anu diseken ngawétkeun akun téoritis sajarah, tapi sanés ulikan geotéhnis, proyék témbok penahan, itungan stabilitas, penilaian témbok anu tos aya, rencana penggalian atanapi petunjuk palaksanaan. Tekanan bumi sareng cai gumantung kana taneuh khusus, stratifikasi, compaction, drainase, cai taneuh, géométri, gerakan témbok, beban tambahan, ibun sareng tindakan seismik. Pikeun unggal kasus nyata, pagawéan investigasi, data laboratorium, standar valid sareng pamariksaan babarengan ku insinyur géotéhnis sareng struktural anu otorisasi diperyogikeun.
Kiwari, Savo Kusić museurkeun kana jandela kayu, jandela kayu-aluminium, jandela custom, panto jeung pénta cutatan. Tulisan ieu tetep arsip sajarah sareng henteu ngawakilan tawaran desain geotéhnis, itungan atanapi pangwangunan tembok penahan.
Tekanan bumi dina tembok penahan
Masa bumi anu dirojong ku témbok panahan méré tekanan ka dinya, condong ngadorongna sacara translasi ka hareup (gbr. 1a) atanapi nyorongna (gbr. 1b). Gedéna tekanan bumi E gumantung kana sababaraha faktor, diantarana sipat fisik taneuh anu paling penting, deformasi témbok, kalembaban taneuh sareng kaayaan cai taneuh, jangkungna témbok, beban éksternal sareng kasarna permukaan jero témbok.
Gambar 1 — gerakan translasi jeung rotasi tembok panahan.
Tekanan bumi dina kaayaan diam
Lamun tembok panahan kaku jeung teu bisa digerakkeun, tekanan nu nimpahna disebut tekanan bumi dina kaayaan diam jeung dilambangkeun ku E.0. Ieu persis tekanan anu aya dina taneuh anu teu kaganggu dina jero anu dititénan, dina pangaruh beurat taneuh sorangan sareng kamungkinan preloading lapisan anu sateuacana eroded. Tekanan bumi nalika istirahat jarang pisan sareng ngan ukur aya dina kasus-kasus anu tangtu, sapertos tembok penahan anu diadegkeun dina batu padet, teras ku profil katutup tina torowongan sareng pipa, sareng sareng darmaga masif, anu lengkep teu gerak (Gbr.2).
Gambar2- tekanan bumi istirahat dina darmaga masif.
Tekanan bumi aktip
Lamun témbok ngarojong dina aksi tekenan E ngalir ka hareup atawa rotates sabudeureun titik suku A, atawa sababaraha titik handap, nu kasus biasa dina taneuh compressible, iwal ti struktur katutup sarta masif disebut tadi, lajeng massa bumi tukangeun témbok expands. Upami gerakan témbok cukup ageung, bagian tina taneuh di tukangeun témbok, prisma ABCA, pegat sareng ngageser ka handap permukaan ngageser AC (gbr.2). Tekanan anu dilakukeun ku prisma ngageser dina témbok penahan disebut tekanan bumi aktif sareng dilambangkeun ku Ea. tekanan ieu nyata leuwih handap tekanan dina sésana, approx0,5ka0,7_E0_. Kusabab ngageser prisma bumi ABCA, tegangan geser τ diaktipkeun sapanjang permukaan ngageser AC anu kabentuk, anu ngalawan ngageser sareng ngirangan tekanan bumi. Dina momen nalika prisma ABCA mimiti ngageser, tegangan geser τ ngahontal nilai pangluhurna maranéhanana, nu hartina dina momen éta nilai tekanan bumi aktif E nyaeta pangleutikna. Ku alatan éta, Ea nyaéta nilai wates handap tekanan bumi.
Tés Terzaghi ngeunaan tekanan bumi kalayan bahan keusik dina témbok jangkungna h=1,50 mnunjukkeun yén pikeun ngahontal nilai wates handap tekanan bumi aktif Ea, rata-rata kapindahan horizontal témbok Δl tina5/10.000jangkungna témbok atawa rotasi luhureun témbok Δl tina1/5.000_h_ sabudeureun suku A.
Tekanan bumi pasif
Lamun ditekenan kana tembok ti luar ka arah jero taneuh (gbr. 3), tembok bakal pindah ka tukang jeung taneuh bakal kompak. Nalika gerakan témbok ngahontal nilai nu tangtu Δl, prisma earthen ABCA bakal misahkeun tina taneuh, nu bakal kadorong ka luhur ku permukaan ngageser AC handapeun aksi salajengna tina gaya éksternal. Résistansi anu disayogikeun ku taneuh ngalawan aksi gaya luar dina momen pamisahan prisma ABCA nyaéta tekanan bumi pasif Ep. Ieu mangrupikeun nilai wates luhur pangluhurna anu tiasa dihontal ku tekanan bumi.
Tekanan bumi dina kaayaan diam ditangtukeun sacara ékspériméntal, sedengkeun tekanan bumi aktif jeung pasif bisa ditangtukeun sacara komputasi, ngagunakeun métode analitik atawa grafik, sarta dumasar kana pangaweruh ngeunaan karakteristik fisik taneuh, biasana ditangtukeun ku cara laboratorium.
Gambar 3 — tekanan bumi pasif sareng prisma geser.
Penting pikeun aplikasi: kaayaan aktip, pasip sareng dianggurkeun henteu dipilih ngan ku nami strukturna. Gerakan témbok anu diijinkeun, tekenan anu épéktip, kaayaan lemes atanapi henteu diturunkeun, tingkat cai taneuh sareng parobahan, beban tambahan sareng poténsi leungitna taneuh di payuneun témbok kedah ditingalikeun. Pilihan kaayaan tekanan anu salah tiasa ngabahayakeun stabilitas ngalawan ngageser, ngagulingkeun, daya dukung taneuh sareng kakuatan témbok.
Penentuan koefisien tekanan istirahat K0
Dina kasus nalika tembok panahan kakeunaan pangaruh tekanan statik, tekanan statik E0, nu leuwih gede ti tekanan bumi aktif, kudu diadopsi pikeun dimensioning tina témbok panahan. Ukuranna antara tekanan bumi aktif sareng pasif, gumantung kana jinis taneuh sareng pemadatanna.
Di jerona t handapeun beungeut taneuh, tekanan vertikal tina beurat taneuh sorangan nyaéta σt = γ·t. Lamun henteu aya kamungkinan ékspansi lateral taneuh, tekanan horizontal σh = γ·t·K0, dimana K0 = σh/σt.
K0 nyaéta tekanan istirahat. Koéfisién tekanan sésana bisa ditangtukeun ku uji triaxial ku cara kieu.
Sampel taneuh anu teu kaganggu anu dicandak tina jerona tekanan istirahat disimpen dina alat triaxial, dimana tekanan gurat σ3 kana aplikasi beban nangtung σ1 disaluyukeun supados deformasi gurat henteu lumangsung, nyaéta deformasi gurat nu sarua jeung nol. Nilai tegangan éféktif σ’1 jeung σ’3 diterapkeun kana diagram σ’1 – σ’3 (gbr. 4_) diagram σ’1 – σ’3 (gbr. 4_), sarta diala bagian lempeng tina garis tangent nu diala . nilai K0 = σ’3/σ’1.
Gambar 4 — determinasi koefisien K__0 tekanan istirahat ku uji triaxial.
Numutkeun Petermann, nilai perkiraan koefisien tekanan istirahat nyaéta
pikeun keusik kompak K0 = 0,40 – 0,45
pikeun keusik leupas K0 = 0,45 – 0,50
pikeun liat K0 = 0,60 – 0,75
Niléy laboratorium: Kisaran perkiraan di handap tetep bagian tina téks asli, tapi sanés gaganti pikeun nguji conto wawakil, modél géologis sareng nilai desain. Notasi OCR pikeun rumus, indéks, sareng tanda kutip kedah dipariksa kana sumber anu otoritatif sateuacan itungan naon waé.
Métode nangtukeun tekanan bumi aktif — Téori Coulomb
Coulomb mangrupikeun anu munggaran nyebarkeun téori tekanan bumi (1770 taun), dumasar kana pangalaman lapangan. Anjeunna neuteup kana tembok panahanan nu ngadukung taneuh nu leubeut. Dina hiji titik anjeunna dipiceun témbok, whereby massa bumi slid sapanjang permukaan ngageser AC, condong dina hiji sudut a jeung horizontal (gbr. 5). Beurat W prisma bumi ngageser ABC, diwatesan ku permukaan rupa bumi BC, permukaan ngageser AC sareng témbok penahan AB, tindakan sakaligus dina témbok penahan sareng dina permukaan ngageser. Besarna tekanan bumi aktif Ea ditangtukeun ku Coulomb dina dua asumsi ieu:
-
yén permukaan ngageser nyaéta permukaan nyata;
-
yén tilu gaya akting: beurat prisma ngageser W, résistansi tina témbok ngarojong Ea sarta résistansi frictional Q sapanjang permukaan ngageser AC motong di hiji titik, nu hartina pesawat gaya ditutup. Numutkeun asumsi ieu, dina kaayaan kasatimbangan wates beurat W sakaligus dibatalkeun ku résistansi témbok pangrojong Ea sareng résistansi gesekan Q sapanjang permukaan ngageser.
Gambar 5 — penentuan tekanan bumi aktif nurutkeun téori Coulomb.
Anggapan saméméhna teu luyu jeung kanyataan. Beungeut ngageser lain lempeng tapi beungeut melengkung. Persimpangan tina tilu gaya akting aya ngan dina hiji kasus, nalika beungeut rupa bumi tukangeun témbok horizontal, beungeut jero témbok nangtung sarta arah gaya Ea horisontal, bari teu aya dina kasus séjén. Sanajan kitu, sanajan panyimpangan ieu, determinasi tekanan bumi aktif masih dumasar kana téori Coulomb, sabab geus kabuktian praktis bisa dipaké dina loba kasus.
Pikeun nangtukeun tekanan bumi aktif Ea Coulomb nganggap yén alatan pangaruh beurat massa bumi W aya gerakan témbok ngarojong sarta formasi prisma ABC tekanan bumi aktif. Anggap yén résistansi internal taneuh ngan ukur aya gesekan. Coulomb nguraikeun beurat W jadi dua komponén, hiji arah gaya tekanan bumi aktif Ea, hiji deui arah résistansi gesekan hasilna Q sapanjang permukaan ngageser (gbr.5b). Dina ngalakukeun kitu, Coulomb salajengna nganggap yén komponén tindakan dina hiji sudut gesekan internal jeung normal ka permukaan ngageser AC, sarta yén komponén Ea tindakan dina sudut simpangan δ jeung normal kana beungeut jero témbok AB. Gaya W ditangtukeun ku arah, magnitudo, jeung arah.
Pikeun permukaan anu ngageser dina sudut α sareng horizontal, gaya W dicandak tina permukaan prisma taneuh ABC pikeun panjangna.1,0 mjejeg rencana jeung beurat taneuh volumetrik γ, W=AΔABC x1,00x γ. Gaya Ea jeung Q dipikanyaho ku arah. Dumasar kana rencana gaya (Gbr.5b) jeung teorema sinus kami boga:
Gambar 6 — kasus parapatan gaya akting dina hiji titik.
Bentuk ieu bener ngan lamun rupa bumi horizontal (v=0), beungeut jero témbok nangtung (θ=0) jeung arah gaya Ea horizontal (δ=0) i.g. 6).
Kanggo khusus anu disebut kasus Rankin ieu kami gaduh:
Beurat W dina hal ieu W = 0.5·γ·h_2/tg_α, dimana γ nyaéta beurat volume taneuh.
Mun urang ngawanohkeun nilai saméméhna kana persamaan pikeun Ea, urang meunang:
Persamaan saacanna nujul kana permukaan ngageser wenang AC. Sanajan kitu, perlu pikeun nangtukeun gaya Ea pikeun permukaan ngageser kritis, nyaéta salah sahiji nu ngageser paling dipikaresep lumangsung. Ieu bakal permukaan anu masihan nilai pangluhurna tekanan bumi aktif max Ea.
Pikeun jangkungna témbok nu tangtu H jeung diadopsi sudut konstan gesekan internal ϕ, nilai tekanan bumi aktif beda-beda jeung sudut inclination α tina permukaan ngageser ka horizontal. Nilai max Ea bakal diala lamun urang ngabedakeun Ea ku α tur nyetel diferensial sarua jeung nol:
Rumus sanés kalkulator: persamaan anu diseken tiasa gaduh éksponén, indéks, sudut sareng tanda anu teu kabaca. Éta henteu disalin kana proyék tanpa ngabandingkeun sareng sumber ahli anu dipercaya, mariksa unit, asumsi modél sareng kontrol mandiri tina hasil. Itungan kudu ngawengku cai, drainase, beban sapanjang makuta tembok, aksi seismik jeung sakabeh kasus wates relevan.
Penentuan sudut ϕ jeung δ
Sudut gesekan internal ϕ ditangtukeun di laboratorium. Ukuranna gumantung kana jinis taneuh, kalembaban sareng compaction. Pikeun sababaraha jinis taneuh, nilai sudut ϕ biasana aya dina wates anu dijelaskeun dina tabél 1.
Tabel 1 — nilai perkiraan sudut gesekan internal ϕ pikeun jenis taneuh nu tangtu.
Sudut panyimpangan δ gaya Ea ti normal ka permukaan jero témbok gumantung kana deformasi témbok jeung taneuh tukangeunana sarta dina kasarna beungeut jero témbok. Upami padumukan taneuh langkung ageung tibatan padumukan témbok, anu mangrupikeun kasus anu paling umum, maka sudut δ positip, gesekan antara témbok sareng taneuh tindakan ka luhur. Upami padumukan témbok langkung ageung tibatan padumukan taneuh, anu mangrupikeun hal anu luar biasa, maka sudut δ négatif, gesekan antara témbok sareng taneuh nindak ka handap. Nilai watesan sudut δ nyaéta pikeun permukaan témbok lengkep lemes δ=0, pikeun hiji lengkep kasar δ=ϕ. Sacara umum, δ=2/3_ϕ_ diadopsi, kalayan kanyataan yén taneuh témbok ditangtayungan permanén tina baseuh kuat. Lamun taneuh tukangeun tembok kakeunaan lini kuat, δ=ϕ/2 diadopsi, sarta lamun baseuh pisan δ=0.
Nilai desain sudut: nilai tabular sareng deskriptif _ϕ_ sareng δ henteu langsung dilarapkeun ka lokasi khusus. Pilihan parameter kedah saluyu sareng jinis sareng kaayaan taneuh, metode pamasangan sareng compaction, drainase, gerakan anu dipiharep tina témbok, kasarna kontak sareng pendekatan proyék anu relevan.
Distribusi tekanan bumi di tukangeun tembok sareng titik serangan gaya Ea
Gambar 7 — sebaran tekanan bumi salila rotasi tembok panahan sabudeureun titik suku A.
Distribusi tekanan bumi sapanjang beungeut jero tembok gumantung kana deformasi tembok panahan, dina bentuk beungeut taneuh tukangeun tembok jeung dina bentuk beungeut jero tembok.
Titik serangan tekanan bumi aktif Ea gumantung kana distribusi tekanan sapanjang beungeut jero témbok jeung dina bentukna. Éta salawasna dina jangkungna puseur gravitasi beungeut diagram tekanan.
Coulomb diadopsi yén tekanan bumi tukangeun témbok naek linearly kalawan jero, sakumaha jeung cai, nu disebut. distribusi hidrostatik tekanan bumi (gbr. 7). Sanajan kitu, sebaran tekanan hidrostatik ngan aya dina kasus nalika témbok muter sabudeureun suku A atawa sababaraha titik handap, bari dina sakabeh kasus sejenna eta nyimpang ti dinya.
Lamun tembok panahan muter sabudeureun titik suku A, atawa sababaraha titik handap, taneuh pindah ka handap (gbr. 7a), bari teu aya nu ngadorong ka arah jero taneuh. Dina hal ieu, taneuh ngageser némbongan dina permukaan anu paling saeutik résistansi M1C1, M2C2… paralel jeung permukaan ngageser AC, anu lumangsung nalika rotasi témbok cukup badag. ABCA.
Ku alatan éta, dina hal ieu, tekanan naek proporsional jeung jero, nyaéta sebaran tekanan bumi dumasar kana Coulomb hydrostatic. Diagram tekanan bumi aktif bakal dicandak dumasar kana pangaweruh gaya Ea sareng jangkungna tembok h, sabab gaya Ea sami sareng luas diagram tekanan abc (Gbr.7b):
Ea=x·h/2, ti mana x=2Ea/h,
nyaeta, saprak Ea = ½ γh2Ka, x = γhKa.
_Gambar8- Distribusi tekanan bumi nalika témbok muter ngurilingan luhureun B atanapi sababaraha titik L anu langkung luhur.
Upami témbok anu ngadukung ngagulung luhureun témbok B atanapi sababaraha titik anu langkung luhur L (gbr.8a), aya dorongan dina bagian luhur ka arah jero taneuh, anu akibatna kadorong ka luhur sapanjang permukaan anu paling saeutik lalawanan M1C1, M2C2…
Dina rotasi tembok anu cukup badag, permukaan ngageser AC kabentuk, sapanjang prisma ngageser ngageser ka handap nalika ékstrusi. Kusabab ngadorong taneuh di bagean luhur, tekanan bumi pasip muncul, anu nyata langkung luhur tibatan anu aktip, sareng dina bagian éta diagram tekanan bd pakait sareng tekanan pasif Ep (gbr. 8b). Kusabab total tekanan bumi Ea gumantung kana ukuran prisma bumi ABCA sareng sami sareng permukaan segitiga tina diagram tekanan abe, diagram ieu bakal turun dina kursus salajengna, dugi permukaanna janten sami sareng permukaan segitiga abe. Diagram tekanan sabenerna dina hal ieu curvilinear bc, nu teu bisa ditangtukeun sacara matematis. Sanajan kitu, puseur gravitasi S beungeut diagram ac luhureun puseur gravitasi beungeut diagram triangular, nu kirang nguntungkeun pikeun stabilitas témbok panahan, sabab titik serangan gaya Ea leuwih luhur. Numutkeun Terzaghi, éta ayana dina satengah jangkungna témbok pangrojong.
Upami témbok pendukung dipindahkeun ka hareup dina tarjamahan (gbr. 9a), tekanan anu sateuacan gerakan pakait sareng tekanan bumi dina kaayaan istirahat E0 ngirangan, dimana permukaan anu résistansi handap henteu muncul, tapi nalika témbok pindah cukup ageung, permukaan bumi anu ngageser _ AC_BCA ngageser. ngageser ka handap. Kusabab tekanan total sarua jeung wewengkon triangular tina diagram tekanan abe (gbr. 9b), diagram tekanan bakal turun dina kursus salajengna. Diagram tekanan sabenerna nyaéta garis melengkung ac, nu teu bisa ditangtukeun sacara matematis. Numutkeun Terzaghi, pusat gravitasi S aya dina jangkungna 0,40 – 0,45_h_.
Gambar 9 — distribusi tekanan bumi salila translasi gerak tembok panahan ka hareup.
Mertimbangkeun métode nangtukeun tekanan bumi salaku hiji nilai ekstrim, nu panggedéna keur aktip jeung nu pangleutikna pikeun pasif, téori Coulomb urang dianggap salaku métode ekstrim nangtukeun tekanan bumi.
Catetan rékayasa ahir: sebaran sarta titik serangan tekanan gumantung kana cara sabenerna struktur ieu deformed. Salian tekanan bumi, drainase sareng tekanan hidrostatik, stabilitas global sareng internal, ngageser, pamindahan, bantalan taneuh sareng padumukan, kakuatan témbok sareng pondasi, erosi, leaching, fase penggalian sareng stabilitas samentawis kedah dipariksa. Kaayaan témbok anu aya anu nunjukkeun gerakan, retakan, bulging atanapi bocor cai anu teu dikadalikeun peryogi penilaian profésional langsung.