Ang nilalaman ng eksperto sa archival: ang mga text at mga na-scan na formula ay nagpapanatili ng isang makasaysayang teoretikal na account, ngunit hindi ito isang geotechnical na pag-aaral, retaining wall project, pagkalkula ng stability, pagtatasa ng isang umiiral na pader, plano sa paghuhukay o mga tagubilin sa pagpapatupad. Ang mga presyon ng lupa at tubig ay nakasalalay sa partikular na lupa, layering, compaction, drainage, tubig sa lupa, geometry, paggalaw ng pader, karagdagang load, frost at seismic action. Para sa bawat tunay na kaso, ang gawaing pagsisiyasat, data ng laboratoryo, wastong pamantayan at isang pinagsamang pagsusuri ng isang awtorisadong geotechnical at structural engineer ay kinakailangan.
Ngayon, ang Savo Kusić ay nakatuon sa mga bintanang kahoy, mga bintanang kahoy-aluminyo, pasadyang mga bintana, pinto at mga kahilingan para sa panipi. Ang artikulong ito ay nananatiling isang makasaysayang archive at hindi kumakatawan sa isang alok ng geotechnical na disenyo, pagkalkula o pagtatayo ng mga retaining wall.
Presyon ng lupa sa mga retaining wall
Ang earth mass na sinusuportahan ng retaining wall ay nagdudulot ng pressure dito, na may posibilidad na itulak ito sa pagsasalin pasulong (fig. 1a) o itulak ito (fig. 1b). Ang magnitude ng presyon ng lupa E ay nakasalalay sa ilang mga kadahilanan, kung saan ang pinakamahalagang pisikal na katangian ng lupa, pagpapapangit ng dingding, kahalumigmigan ng lupa at kondisyon ng tubig sa lupa, taas ng pader, panlabas na karga at pagkamagaspang ng panloob na ibabaw ng dingding.
Larawan 1 — pagsasalin ng paggalaw at pag-ikot ng retaining wall.
Ang presyon ng lupa sa pamamahinga
Kung ang retaining wall ay matibay at hindi natitinag, ang pressure na kumikilos dito ay tinatawag na earth pressure at rest at tinutukoy ng E0. Ito mismo ang presyon na nananaig sa hindi nababagabag na lupa sa naobserbahang lalim, sa ilalim ng impluwensya ng sariling bigat ng lupa at posibleng ang paunang pagkarga ng mga dating naguhong layer. Ang presyon ng lupa sa pamamahinga ay bihira at nangyayari lamang sa ilang mga kaso, tulad ng sa mga retaining wall na itinatag sa solidong bato, pagkatapos ay may mga saradong profile ng mga tunnel at tubo, at may malalaking pantalan, na ganap na hindi kumikibo (Fig.2).
Larawan2— pagpapahinga ng presyon ng lupa sa isang napakalaking pantalan.
Aktibong presyon ng lupa
Kung ang sumusuporta sa pader sa ilalim ng pagkilos ng presyon E ay umuusad o umiikot sa paligid ng foot point A, o ilang mas mababang punto, na regular na mga kaso sa compressible na lupa, maliban sa nabanggit na sarado at napakalaking istruktura, kung gayon ang masa ng lupa sa likod ng dingding ay lumalawak. Kung ang paggalaw ng pader ay sapat na malaki, ang isang bahagi ng lupa sa likod ng dingding, ang prisma ABCA, ay nasira at dumudulas pababa sa sliding surface AC (fig.2). Ang presyur na ginagawa ng sliding prism sa retaining wall ay tinatawag na active earth pressure at tinutukoy ng Ea. Ang presyon na ito ay makabuluhang mas mababa kaysa sa presyon sa pamamahinga, humigit-kumulang0,5sa0,7_E0_. Dahil sa pag-slide ng earth prism ABCA, ang shear stresses τ ay isinaaktibo kasama ang nabuong sliding surface AC, na sumasalungat sa sliding at nagpapababa sa presyon ng lupa. Sa sandaling ang prisma ABCA ay nagsimulang mag-slide, ang shear stresses τ ay umabot sa kanilang pinakamataas na halaga, na nangangahulugan na sa sandaling iyon ang halaga ng aktibong presyon ng lupa E ay ang pinakamaliit. Samakatuwid, ang Ea ay ang mas mababang halaga ng limitasyon ng presyon ng lupa.
Ang mga pagsubok ni Terzaghi sa presyon ng lupa na may materyal na buhangin sa isang pader na may taas na h=1,50 may nagpakita na upang maabot ang mas mababang halaga ng limitasyon ng aktibong presyon ng lupa Ea, ang ibig sabihin ng pahalang na pag-aalis ng pader Δl ng5/10.000taas ng dingding o pag-ikot ng tuktok ng dingding Δl ng1/5.000_h_ sa paligid ng binti A.
Passive earth pressure
Kung lagyan natin ng pressure ang dingding mula sa labas patungo sa loob ng lupa (fig. 3), ang pader ay uurong pabalik at ang lupa ay siksik. Kapag ang paggalaw ng pader ay umabot sa isang tiyak na halaga Δl, ang earthen prism ABCA ay hihiwalay sa lupa, na itutulak paitaas ng sliding surface AC sa ilalim ng karagdagang pagkilos ng panlabas na puwersa. Ang paglaban na ibinibigay ng lupa laban sa pagkilos ng panlabas na puwersa sa sandali ng paghihiwalay ng prisma ABCA ay passive earth pressure Ep. Ito ang pinakamataas na halaga sa itaas na limitasyon na maaaring maabot ng presyon ng lupa.
Ang presyon ng lupa sa pamamahinga ay natutukoy sa eksperimentong paraan, habang ang aktibo at passive na presyon ng lupa ay maaaring matukoy sa pamamagitan ng pagkalkula, gamit ang analytical o graphical na mga pamamaraan, at batay sa kaalaman sa mga pisikal na katangian ng lupa, na karaniwang tinutukoy sa pamamagitan ng laboratoryo.
Figure 3 — passive earth pressure at sliding prism.
Mahalaga para sa aplikasyon: aktibo, passive at idle na estado ay hindi pinili lamang sa pangalan ng istraktura. Ang pinahihintulutang pag-aalis ng pader, mga epektibong stress, mga kondisyon na pinatuyo o hindi na-drain, antas ng tubig sa lupa at pagbabago, mga karagdagang karga, at potensyal para sa pagkawala ng lupa sa harap ng dingding ay dapat ipakita. Ang maling pagpili ng estado ng presyon ay maaaring mapahamak ang katatagan laban sa pag-slide, pagbaligtad, kapasidad ng pagdadala ng lupa at ang lakas ng pader.
Pagpapasiya ng coefficient ng rest pressure K0
Sa kaso kapag ang retaining wall ay nalantad sa epekto ng static pressure, ang static pressure E0, na mas malaki kaysa sa aktibong earth pressure, ay dapat gamitin para sa dimensyon ng retaining wall. Ang laki nito ay nasa pagitan ng active at passive earth pressure, depende sa uri ng lupa at compaction nito.
Sa lalim t sa ibaba ng ibabaw ng lupa, ang vertical pressure mula sa sariling timbang ng lupa ay σt = γ·t. Kung walang posibilidad ng lateral expansion ng lupa, ang pahalang na presyon σh = γ·t·K0, kung saan K0 = σh/σt.
K0 ay ang resting pressure. Ang coefficient ng rest pressure ay maaaring matukoy ng triaxial test sa sumusunod na paraan.
Ang isang sample ng hindi nababagabag na lupa na kinuha mula sa lalim ng resting pressure ay inilalagay sa triaxial apparatus, kung saan ang lateral pressure σ3 sa paglapat ng vertical load σ1 ay ini-adjust upang hindi mangyari ang lateral deformation sa zero, i.e. Ang mga halaga ng mga epektibong boltahe σ’1 at σ’3 ay inilapat sa diagram σ’1 – σ’3 (fig. 4_) ay inilapat sa diagram na σ’1 – σ’3 (fig. ang halaga K0 = σ’3/σ’1.
Figure 4 — pagpapasiya ng coefficient K__0 ng resting pressure sa pamamagitan ng triaxial test.
Ayon kay Petermann, ang tinatayang halaga ng resting pressure coefficient ay
para sa siksik na buhangin K0 = 0,40 – 0,45
para sa maluwag na buhangin K0 = 0,45 – 0,50
para sa luad K0 = 0,60 – 0,75
Mga halaga ng laboratoryo: Ang tinatayang mga hanay sa ibaba ay nananatiling bahagi ng orihinal na teksto, ngunit hindi ito kapalit para sa pagsubok ng mga sample na kinatawan, modelong geological at mga halaga ng disenyo. Ang notasyon ng OCR ng mga formula, indeks at kudlit ay dapat suriin laban sa isang awtoritatibong pinagmulan bago ang anumang pagkalkula.
Mga paraan ng pagtukoy ng aktibong presyon ng lupa — Teorya ni Coulomb
Coulomb ang unang nag-publish ng theory of earth pressure (1770 year), batay sa field experience. Napatingin siya sa retaining wall na sumusuporta sa maluwag na lupa. Sa isang punto ay inalis niya ang dingding, kung saan ang masa ng lupa ay dumudulas sa isang dumudulas na ibabaw AC, na nakahilig sa isang anggulo a sa pahalang (fig. 5). Ang bigat W ng sliding earth prism ABC, na napapalibutan ng terrain surface BC, ang sliding surface AC at ang retaining wall AB, ay kumikilos nang sabay-sabay sa retaining wall at sa sliding surface. Ang magnitude ng aktibong presyon ng lupa Ea ay tinutukoy ng Coulomb sa ilalim ng sumusunod na dalawang pagpapalagay:
-
na ang sliding surface ay isang tunay na surface;
-
na ang tatlong kumikilos na pwersa: ang bigat ng sliding prism W, ang resistensya ng supporting wall Ea at ang frictional resistance Q kasama ang sliding surface AC ay nagsalubong sa isang punto, na nangangahulugan na ang eroplano ng pwersa ay sarado. Ayon sa pagpapalagay na ito, sa estado ng limit equilibrium ang timbang W ay sabay na kinakansela ng paglaban ng sumusuportang pader Ea at ang frictional resistance Q kasama ang sliding surface.
Figure 5 — pagpapasiya ng aktibong presyon ng lupa ayon sa teorya ni Coulomb.
Ang mga naunang pagpapalagay ay hindi tumutugma sa katotohanan. Ang sliding surface ay hindi isang tuwid ngunit isang curved surface. Ang intersection ng tatlong kumikilos na pwersa ay umiiral lamang sa isang kaso, kapag ang ibabaw ng lupain sa likod ng dingding ay pahalang, ang panloob na ibabaw ng dingding ay patayo at ang direksyon ng puwersa Ea ay pahalang, habang wala ito sa iba pang mga kaso. Gayunpaman, sa kabila ng mga paglihis na ito, ang pagpapasiya ng aktibong presyon ng lupa ay batay pa rin sa teorya ng Coulomb, dahil ito ay napatunayang praktikal na magagamit sa maraming mga kaso.
Upang matukoy ang aktibong presyon ng lupa Ea Ipinapalagay ni Coulomb na dahil sa epekto ng bigat ng masa ng lupa W nagkaroon ng paggalaw ng sumusuportang pader at ang pagbuo ng prisma ABC ng aktibong presyon ng lupa. Ipagpalagay na ang panloob na pagtutol ng lupa ay binubuo lamang ng friction. Nabulok ng Coulomb ang bigat W sa dalawang bahagi, ang isa sa direksyon ng aktibong puwersa ng presyon ng lupa Ea, ang isa pa sa direksyon ng resultang frictional resistance Q kasama ang sliding surface (fig.5b). Sa paggawa nito, higit na ipinapalagay ni Coulomb na ang bahagi ay kumikilos sa isang anggulo ng panloob na alitan na may normal sa sliding surface AC, at ang component na Ea ay kumikilos sa isang anggulo ng deviation δ na may normal sa panloob na ibabaw ng dingding AB. Ang puwersa W ay tinutukoy ng direksyon, magnitude, at direksyon.
Para sa isang ibinigay na sliding surface sa isang anggulo α na may pahalang, ang puwersa W ay nakuha mula sa ibabaw ng ground prism ABC para sa haba1,0 mpatayo sa plano at volumetric na timbang ng lupa γ, W=AΔABC x1,00x γ. Ang mga puwersang Ea at Q ay kilala sa direksyon. Batay sa plano ng pwersa (Fig.5b) at ang sine theorem na mayroon tayo:
Figure 6 — kaso ng intersection ng kumikilos na pwersa sa isang punto.
Ang form na ito ay tama lamang sa kaso kapag ang terrain ay pahalang (v=0), ang panloob na ibabaw ng pader ay patayo (θ=0) at ang direksyon ng puwersa Ea ay pahalang (δ=0) i. 6).
Para sa espesyal na tinatawag na kaso ni Rankin mayroon kaming:
Ang bigat W sa kasong ito W = 0.5·γ·h_2/tg_α, kung saan ang γ ay ang volume weight ng lupa.
Kung ilalagay natin ang dating value sa equation para sa Ea, makukuha natin ang:
Ang naunang equation ay tumutukoy sa isang arbitrary sliding surface AC. Gayunpaman, kinakailangan upang matukoy ang puwersa Ea para sa kritikal na sliding surface, ibig sabihin, ang isa kung saan ang pag-slide ay malamang na mangyari. Ito ang magiging surface na nagbibigay ng pinakamataas na halaga ng active earth pressure max Ea.
Para sa isang partikular na taas ng pader H at pinagtibay ang pare-parehong anggulo ng panloob na friction ϕ, ang halaga ng aktibong presyon ng lupa ay nag-iiba sa anggulo ng inclination α ng sliding surface sa pahalang. Ang halagang max Ea ay makukuha kung iibahin natin ang Ea sa pamamagitan ng α at itatakda ang differential na katumbas ng zero:
Ang formula ay hindi isang calculator: ang mga na-scan na equation ay maaaring may mga hindi mabasang exponent, indeks, anggulo at palatandaan. Ang mga ito ay hindi kinokopya sa proyekto nang walang paghahambing sa isang maaasahang mapagkukunan ng eksperto, pagsuri ng mga yunit, pagpapalagay ng modelo at independiyenteng kontrol ng mga resulta. Dapat kasama sa kalkulasyon ang tubig, drainage, load sa kahabaan ng korona ng pader, seismic action at lahat ng nauugnay na limit cases.
Pagpapasiya ng mga anggulo ϕ at δ
Ang anggulo ng internal friction ϕ ay tinutukoy sa laboratoryo. Ang laki nito ay depende sa uri ng lupa, halumigmig at compaction. Para sa ilang uri ng lupa, ang halaga ng anggulo ϕ ay karaniwang nasa loob ng mga limitasyong ibinigay sa talahanayan 1.
Talahanayan 1 — tinatayang halaga ng internal friction angle ϕ para sa ilang uri ng lupa.
Ang anggulo ng paglihis δ ng puwersa Ea mula sa normal hanggang sa panloob na ibabaw ng dingding ay nakasalalay sa pagpapapangit ng dingding at ang lupa sa likod nito at sa pagkamagaspang ng panloob na ibabaw ng dingding. Kung ang settlement ng lupa ay mas malaki kaysa sa settlement ng pader, na kung saan ay ang pinaka-karaniwang kaso, kung gayon ang anggulo δ ay positibo, ang alitan sa pagitan ng dingding at lupa ay kumikilos paitaas. Kung ang settlement ng pader ay mas malaki kaysa sa settlement ng lupa, na isang pambihirang kaso, kung gayon ang anggulo δ ay negatibo, ang friction sa pagitan ng pader at lupa ay kumikilos pababa. Ang mga naglilimitang halaga ng anggulo δ ay para sa ganap na makinis na ibabaw ng dingding δ=0, para sa ganap na magaspang na δ=ϕ. Sa pangkalahatan, ang δ=2/3_ϕ_ ay pinagtibay, kasama ang katotohanan na ang lupa ng pader ay permanenteng protektado mula sa malakas na basa. Kung ang lupa sa likod ng pader ay nalantad sa malalakas na lindol, δ=ϕ/2 ay pinagtibay, at kung ito ay masyadong basa δ=0.
Mga halaga ng disenyo ng mga anggulo: Ang mga halaga ng tabular at mapaglarawang ϕ at δ ay hindi direktang inilalapat sa isang partikular na lokasyon. Ang pagpili ng mga parameter ay dapat na tumutugma sa uri at kondisyon ng lupa, ang paraan ng pag-install at compaction, drainage, ang inaasahang paggalaw ng pader, ang gaspang ng contact at ang nauugnay na diskarte sa proyekto.
Pamamahagi ng presyon ng lupa sa likod ng pader at puwersang atake na punto Ea
Figure 7 — pamamahagi ng presyon ng lupa sa panahon ng pag-ikot ng retaining wall sa paligid ng foot point A.
Ang pamamahagi ng presyon ng lupa sa kahabaan ng panloob na ibabaw ng dingding ay nakasalalay sa pagpapapangit ng retaining wall, sa hugis ng ibabaw ng lupa sa likod ng dingding at sa hugis ng panloob na ibabaw ng dingding.
Ang attack point ng aktibong earth pressure Ea ay depende sa pamamahagi ng presyon sa loob ng dingding at sa hugis nito. Ito ay palaging nasa taas ng sentro ng grabidad ng ibabaw ng diagram ng presyon.
Coulomb na ang presyon ng lupa sa likod ng pader ay tumataas nang linearly sa lalim, tulad ng sa tubig, ang tinatawag. hydrostatic distribution ng earth pressure (fig. 7). Gayunpaman, ang hydrostatic pressure distribution ay umiiral lamang sa kaso kapag ang pader ay umiikot sa paligid ng binti A o ilang mas mababang punto, habang sa lahat ng iba pang mga kaso ito ay lumihis mula rito.
Kung ang retaining wall ay umiikot sa foot point A, o ilang mas mababang punto, ang lupa ay gumagalaw pababa (fig. 7a), habang walang itinutulak patungo sa loob ng lupa. Sa kasong ito, lumilitaw ang pag-slide ng lupa sa mga ibabaw na hindi gaanong lumalaban M1C1, M2C2… parallel sa sliding surface AC, na nangyayari kapag ang pag-ikot ng pader ay sapat na malaki upang makabuo ng isang sliding na pader. ABCA.
Samakatuwid, sa kasong ito, ang presyon ay tumataas nang proporsyonal sa lalim, i.e. ang pamamahagi ng presyon ng lupa ay ayon sa Coulomb hydrostatic. Ang aktibong diagram ng presyon ng lupa ay makukuha batay sa kaalaman ng puwersa Ea at taas ng pader h, dahil ang puwersa Ea ay katumbas ng lugar ng diagram ng presyon abc (Fig.7b):
Ea=x·h/2, saan x=2Ea/h,
ibig sabihin, dahil Ea = ½ γh2Ka, x = γhKa.
Larawan8— distribusyon ng presyon ng lupa kapag umiikot ang pader sa itaas na B o ilang mas mataas na punto L.
Kung ang sumusuportang pader ay umikot sa tuktok ng dingding B o sa mas mataas na punto L (fig.8a), mayroong isang pagtulak sa itaas na bahagi patungo sa loob ng lupa, na dahil dito ay itinutulak paitaas kasama ang mga ibabaw na hindi gaanong lumalaban M1C1, M2C2…
Sa isang sapat na malaking pag-ikot ng dingding, isang sliding surface AC ay nabuo, kung saan ang sliding prism ay dumudulas pababa sa panahon ng extrusion. Dahil sa pagtulak ng lupa sa itaas na bahagi, lumilitaw ang isang passive earth pressure, na mas mataas kaysa sa aktibo, at sa bahaging iyon ang pressure diagram bd ay tumutugma sa passive pressure Ep (fig. 8b). Dahil ang kabuuang presyon ng lupa Ea ay nakasalalay sa laki ng earth prism ABCA at katumbas ng tatsulok na ibabaw ng pressure diagram abe, ang diagram na ito ay bababa sa kanyang karagdagang kurso, hanggang sa ang ibabaw nito ay maging katumbas ng triangular na ibabaw abe. Ang aktwal na diagram ng presyon sa kasong ito ay curvilinear bc, na hindi matutukoy sa matematika. Gayunpaman, ang sentro ng grabidad S ng ibabaw ng diagram ac ay nasa itaas ng sentro ng grabidad ng ibabaw ng tatsulok na diagram, na hindi gaanong kanais-nais para sa katatagan ng retaining wall, dahil mas mataas ang attack point ng puwersa Ea. Ayon kay Terzaghi, ito ay matatagpuan sa kalahati ng taas ng sumusuportang pader.
Kung ang sumusuportang pader ay inilipat pasulong sa pagsasalin (fig. 9a), ang presyon na bago ang paggalaw ay tumutugma sa presyon ng lupa sa resting state E0, kung saan ang mga ibabaw ng mas mababang resistensya ay hindi lilitaw, ngunit kapag ang pader ay gumagalaw ng sapat na malaki, isang AC_BCA ang lumilikha sa kahabaan ng lupa. dumudulas pababa. Dahil ang kabuuang presyon ay katumbas ng tatsulok na lugar ng pressure diagram abe (fig. 9b), ang pressure diagram ay bababa sa karagdagang kurso nito. Ang aktwal na diagram ng presyon ay ang curved line ac, na hindi matukoy sa matematika. Ayon kay Terzaghi, ang sentro ng grabidad S ay nasa taas 0,40 – 0,45_h.
Figure 9 — distribusyon ng presyon ng lupa sa panahon ng pagsasalin ng paggalaw ng retaining wall pasulong.
Isinasaalang-alang ang paraan ng pagtukoy sa presyon ng lupa bilang isang matinding halaga, ang pinakamalaki para sa aktibo at pinakamaliit para sa passive, ang teorya ni Coulomb ay itinuturing bilang isang matinding paraan ng pagtukoy ng presyon ng lupa.
Panghuling tala ng inhinyero: ang pamamahagi at punto ng pag-atake ng presyon ay depende sa aktwal na paraan ng pag-deform ng istraktura. Bilang karagdagan sa presyon ng lupa, drainage at hydrostatic pressure, global at internal stability, sliding, displacement, soil bearing and settlement, wall at foundation strength, erosion, leaching, excavation phases at pansamantalang stability ay dapat suriin. Ang kondisyon ng isang umiiral na pader na nagpapakita ng paggalaw, mga bitak, nakaumbok o hindi nakokontrol na pagtagas ng tubig ay nangangailangan ng agarang propesyonal na pagtatasa.