Ngày nay, Savo Kusić tập trung vào cửa sổ gỗ, cửa sổ nhôm-gỗ, cửa sổ tùy chỉnh, cửa ra vào và yêu cầu báo giá. Văn bản này vẫn là một kho lưu trữ địa kỹ thuật và không phải là một đề nghị cho việc thiết kế tường chắn, điều tra địa kỹ thuật hoặc công việc đào đất.
Phương pháp xác định áp lực đất thụ động
Áp lực đất thụ động chỉ xuất hiện trong trường hợp độ biến dạng của tường đối với mặt đất đủ lớn để kích hoạt nội lực của mặt đất chống lại ngoại lực. Franzius đã xác định bằng thực nghiệm rằng để kích hoạt áp lực đất thụ động, cần phải có chuyển động của tường trong trường hợp cát ướt s=30_h_1,5 và trong trường hợp cát dưới nước s=23h2,5 trong đó chuyển động s tính bằng mm và h là chiều cao của tường tính bằng m. Do đó, nếu chiều cao của tường là h=3,0 m thì để kích hoạt áp lực thụ động, trong trường hợp cát ướt thì cần phải chuyển động của tường theo hướng mặt đất s=156 mm. Tuy nhiên, vì hầu hết các trường hợp không được phép di chuyển tường lớn như vậy nên việc này được xử lý theo một trong các cách sau:
a) Nếu chiều cao của tường nhỏ, như trường hợp tỷ lệ móng CD (hình 1a), áp lực đất thụ động Ep không được tính đến, miễn là lớp đất phía trước tỷ lệ CD sau đó có thể được đào hoặc xói mòn và chỉ được tính với áp lực đất chủ động Ea trên toàn bộ chiều cao của tường AB.
b) Trong trường hợp chiều cao tường cao hơn (hình 1b), thay vì áp lực đất thụ động Ep lên phần tường CD, Ea được sử dụng làm lực cản chống lại các lực Ea1 và Ea2.
c) Trong trường hợp thanh chống cần chịu lực ngang lớn thì cần phải có toàn bộ áp lực thụ động Ep lên toàn bộ chiều cao của tường AB, để chống lại lực tấn công R (hình 1c). Trong trường hợp đó, biến dạng đất được thực hiện trước bằng cách sử dụng cần cẩu thủy lực và nếu đất bao gồm đất sét mềm hoặc vật liệu tương tự biến dạng mạnh dưới tải trọng, vật liệu này được thay thế ở chiều rộng yêu cầu b bằng vật liệu sỏi, có góc ma sát trong lớn và có thể dễ dàng nén chặt, do đó loại trừ các biến dạng tiếp theo của đất dưới tải trọng của kết cấu.
Hình. 1. Các trường hợp tác dụng áp lực đất thụ động
Có một số phương pháp xác định áp lực đất thụ động, trong đó nổi tiếng nhất là phương pháp đồ họa của Coulomb và Rebhann-Poncelet.
Phương pháp đồ thị Coulomb
Theo phương pháp này, sử dụng mặt trượt thực, đồng thời nội trở của đất chỉ bao gồm ma sát, không có lực dính (c=0). Vì áp lực đất thụ động xuất hiện dưới dạng lực cản nên đây là góc ma sát trong của đất và góc lệch của lực Ep so với pháp tuyến đối với tường có dấu ngược lại, tức là -δ và -ϕ (hình 2a).
Nếu mặt trong của tường là AB và nếu chúng ta sử dụng mặt trượt tùy ý AC thì ngoại lực Ep bị tác dụng bởi trọng lượng W của lăng trụ trượt ABCA và lực cản ma sát Q dọc theo mặt trượt AC. Vì trọng lượng W được biết qua kích thước, hướng và hướng của nó, trong khi các lực Q và Ep được biết theo hướng và hướng của chúng, nên có thể tạo ra một sơ đồ lực (hình 2b), từ đó xác định được độ lớn của lực Ep.
Hình. 2. Áp suất đất thụ động Coulomb
Tuy nhiên, do áp suất thụ động nhỏ nhất Ep,min tương ứng với bề mặt trượt tới hạn AC, trên đó lăng kính trượt rất có thể sẽ hình thành và bị đẩy ra ngoài nhiều nhất dưới tác dụng của ngoại lực, nên việc thực hiện như sau (Hình 3).
Hình. 3. Xác định áp lực đất thụ động EP bằng Coulomb
Vẽ một số mặt trượt tùy ý AC1, AC2, AC3. . . và với mỗi lăng trụ trượt tương ứng xác định trọng lượng W1 = AΔABC1 x 1,00 x γ, W2 = AΔABC2 x 1,00 x γ, W3 = AΔABC3 x 1,00 x γ. Sau đó, với mỗi lăng kính, lập một phương án lực phù hợp và xác định các lực EP1, EP2, EP3… Các lực này được tác dụng theo thang đo phù hợp vào sơ đồ lực EP và tiếp tuyến của sơ đồ này song song với trục hoành cho giá trị nhỏ nhất Ep, tương ứng với mặt trượt tới hạn AC. Nhược điểm của phương pháp này là do giải pháp đồ họa nên nó có thể tạo ra lực Ep sai lệch rất nhiều so với thực tế. Vì vậy, phương pháp này hiếm khi được sử dụng.
Phương pháp đồ họa của Culmann
Theo phương pháp này, giả sử áp lực đất thụ động Ep tác dụng một góc -δ với pháp tuyến với tường chắn, đường dốc tự nhiên của đất trùng với góc -ϕ_ với phương ngang và đường vị trí trùng với góc -(δ+ϕ) với đường tường (hình 4a). Ở trạng thái cân bằng giới hạn, ba lực tác dụng W, Q và Ep cắt nhau tại một điểm. Vì lực W được biết theo hướng, độ lớn và hướng của nó, còn các lực Q và Ep theo hướng và hướng của nó, nên chúng ta có thể vẽ sơ đồ các lực (hình 4b). Nếu chúng ta xoay tam giác lực này một góc 90°- ϕ theo hướng ngược chiều kim đồng hồ thì lực W sẽ rơi theo phương của đường dốc tự nhiên của mặt đất AN, lực Q theo phương của mặt trượt AC, và lực Ea theo phương của đường vị trí BH, vì góc giữa hai lực W và Q là α+ϕ, trong khi góc giữa Ep và pháp tuyến của tường δ, đồng thời hướng của lực Ep trùng với hướng của đường vị trí BH (hình 4a).
Hình. 4. Xác định áp lực đất thụ động bằng Coulomb
Quy trình xác định áp lực đất thụ động như sau (hình. 4c). Từ chân tường A vẽ một số mặt trượt tùy ý AC1, AC2, AC3…. Mỗi mặt trượt này tương ứng với một lăng trụ trượt ABC1, ABC2, ABC3…, có chiều dài vuông góc với hình vẽ chúng tôi chấp nhận là bằng sự thống nhất. Nếu trọng lượng của các lăng kính trái đất này W1 = AΔABC1 x 1,00 x γ, W2 = AΔABC2 x 1,00 x γ, W3 = AΔABC3 x 1,00 x γ, trong đó γ là trọng lượng thể tích của đất, áp dụng cho đường dốc tự nhiên của đất AN, ta sẽ được các điểm I, II, III… Bằng cách kẻ các đường thẳng song song với đường vị trí từ các điểm này ta được các giao điểm R1, R2, R3… Các tam giác A_I_R1, A_II_R2, A_III_R3 là các mặt phẳng lực W, Q và Ep ứng với các mặt trượt tương ứng. Bằng cách nối các điểm R1, R2, R3… chúng ta thu được đường áp lực đất thụ động Cullmann, còn gọi là Đường Ep của Cullmann. Tiếp tuyến của đường này song song với đường dốc tự nhiên của đất cho chiều dài nhỏ nhất KK’, liên hệ với lực W cho ra áp lực thụ động của đất Ep.
Nếu mở rộng hướng AK đến giao điểm với đường địa hình thì ta được mặt trượt có lực cản nhỏ nhất AC.
Phương pháp Rebhann-Poncelet
Theo phương pháp này, quy trình tương tự như cách xác định áp lực đất chủ động với hiệu lực Q tác dụng một góc -ϕ với phương pháp tuyến của mặt trượt, và lực Ep tác dụng một góc -δ với phương pháp tuyến của tường. Theo Rebhann, AΔABC = AΔACD (hình 5a). Quy trình xác định áp lực đất thụ động như sau:
Hình. 5. Xác định áp lực đất thụ động theo Rebhann-Poncelet
Từ chân tường A vẽ đường dốc tự nhiên của đất hợp một góc -ϕ với phương ngang.
Từ đỉnh tường B ta vẽ đường vị trí BH nghiêng một góc -(δ+ϕ). Tại điểm M giao nhau giữa vị trí và độ dốc tự nhiên của mặt đất, pháp tuyến được nâng lên giao điểm L có đường kính là hình bán nguyệt phía trên AN.
Với việc mở la bàn AL, chúng ta chuyển điểm L sang D (AL=AD).
Bằng cách vẽ từ điểm D song song với đường vị trí đến giao điểm C với đường địa hình, ta được một cạnh của tam giác áp lực đất DC = e. Chuyển điểm C sang F (DC= DF) và hạ pháp tuyến CK xuống đường dốc tự nhiên của đất, ta được tam giác áp lực đất DCF, từ đó ta được Ep=1/2_γ_ ef, trong đó γ là trọng lượng thể tích của đất.
Đường AC tượng trưng cho mặt trượt. Sơ đồ áp lực đất thụ động là ba (hình 5b). Nó được lấy trên cơ sở mẫu
Ep = xh/2, từ đó x = 2_Ep_/h
Điểm tấn công của lực Ep nằm ở độ cao trọng tâm của tam giác abc. Lực Ep tác dụng một góc -δ với pháp tuyến của tường đỡ.
Các phương pháp, đơn vị, công thức và giá trị đã nêu được chuyển từ nguồn lịch sử và không thể thay thế cho nghiên cứu địa kỹ thuật, tính toán tĩnh, dự án tường chắn hoặc kế hoạch thi công. Khả năng huy động lực cản thụ động phụ thuộc vào biến dạng cho phép, các thông số thực tế và phân lớp của đất, nước ngầm và nước mặt, hệ thống thoát nước, tải trọng bổ sung, tác động địa chấn, xói mòn, đào đất, giai đoạn xây dựng và các công trình lân cận. Giải pháp cho một địa hình cụ thể phải được xác định bởi các nghiên cứu phù hợp và các chuyên gia địa kỹ thuật, xây dựng được ủy quyền theo quy định hiện hành.