Като студент по инженерство или инженер, чудили ли сте се някога как мостовете, подпорните стени и колоните могат да издържат на огромните хоризонтални сили на вятъра, водата или натиска на почвата? Отговорът се крие в интелигентния начин, по който се правят тестени купчини.
Когато тези специални фундаментни части се забият под ъгъл спрямо вертикалата, те дават на конструкциите, които поддържат, устойчивостта и стабилността, от които се нуждаят, за да бъдат безопасни и да издържат дълго време.
Независимо дали се интересувате от гражданско, структурно или геотехническо инженерство, знанието как работят пилотите за тесто и за какво могат да се използват е важно за вашата кариера.
В тази статия ще науча повече за купчините за тесто, включително тяхното предназначение, предимствата им и най-важните неща, за които трябва да помислите, когато проектирате.
Пригответе се да научите за една интересна част от инженерството, която променя начина ми на живот от стотици години.
Въведение в Batter Pile
Официална дефиниция:
Пилот, забит под наклон към вертикалата, за да осигури устойчивост на хоризонтални сили.
Купчина за тесто е вид купчина, която е поставена под ъгъл спрямо вертикалата, така че да може да устои на силите отстрани.
В инженерството този тип купчина често се използва за задържане на офшорни конструкции, кули и мостове.
Може да се използва и за преместване на товари под ъгъл и сили по права линия.
В тази статия ще говорим за това какво е купчина тесто и как се използва в инженерството.
Основни понятия за купчина тесто
Ъгъл на удара:
Ъгълът на тестото е ъгълът между вертикала и оста на купчината.
Ъгълът на удара може да бъде различен за всяка конструкция в зависимост от вида на сградата, почвените условия и други конструктивни фактори.
Максималният капацитет на издърпване на тестовата купчина нараства с нарастването на ъгъла на тестото, до максимална стойност, която се достига, когато ъгълът на тестото е около 20°.
Максималният капацитет на изтегляне пада след този ъгъл.
Огъващи моменти:
Купчините за тесто могат да се огънат поради собственото си тегло или поради сили отвън на купчината.
Колко голям е моментът на огъване зависи от дължината, ширината и ъгъла на тестото на купчината.
Когато проектирате купчина за тесто, моментът на огъване трябва да се вземе предвид, за да сте сигурни, че купчината може да издържи очакваните натоварвания.
Шокиращата истина за наклонените основи: Как батерийните купчини могат да спасят вашите конструкции
Все още трудно за разбиране? Да променя малко гледната точка:
Писнало ли ви е да виждате как сградите и мостовете, които сте работили упорито, за да построите, падат при най-малката хоризонтална сила? Е, не се притеснявайте! Ние имаме отговор на вашите строителни проблеми: просто забийте пилотите си под ъгъл.
Да, точно така, забравете за това, че сте високи и прегърнете прекрасния свят на тестените купчини! Кой се нуждае от здрава основа, когато можете да имате такава, която е наклонена? Добре, добре, преди да започнете да се чудите дали съм луд, нека да разгледаме науката и инженерството зад този подход, който изглежда противоречи на здравия разум.
Сега да се върнем към обяснението.
Предназначение и предимства на тестото
Целта на купчините за тесто е да прехвърлят момента на преобръщане към комбинация от вертикални и купчини за тесто, които могат да се справят както със сили на компресия, така и на напрежение.
Разпределение на натоварването и устойчивост на хоризонтални сили
В предварителния проект натоварването върху купчината за тесто обикновено се разглежда като в аксиална посока.
Натоварванията могат да бъдат разпределени между купчини тесто и вертикални купчини в група с помощта на графика или чрез използване на аналитични методи.
Купчините за тесто могат да се справят с голяма сила от страна до страна и те предават тази сила от страна до страна частично под формата на аксиална сила, вместо просто да се огъват и срязват.
Хоризонталните сили се спират от пасивното съпротивление на купчината за тесто, което се основава на хоризонталната част на аксиалното натоварване.
Капацитет на издърпване на тестови купчини
Количеството тегло, което една купчина тесто може да издържи, зависи от това как е оформена и колко е стръмна.
Квадратните или правоъгълните купчини могат да бъдат изтеглени по-лесно от кръглите купчини.
Когато плътността на пясъка се повиши, съотношението между грубия и гладкия капацитет на изтегляне намалява.
Коефициентът на тънкост (L/d) на наклонен пилот влияе върху неговия краен капацитет на изтегляне.
Тъй като коефициентът на тънкост се увеличава, крайният капацитет на изтегляне намалява.
Огъващ момент и слягане на околната почва
Купчинките за тесто, които стоят самостоятелно, могат да се огънат поради собственото си тегло или поради сили отвън.
Поради движението на почвата около тях, купчини тесто в насипен пълнеж или отлагания, които стават по-плътни, могат да се натоварят странично.
Например, трябва да се постави постоянна обвивка, когато глината се втвърдява.
Предимства на Pile Batter
Пайл тестото е важно, защото може да даде допълнителна опора на сгради, които са ударени от неща като земетресения, вятър и вълни.
Тестото за купчини също може да затрудни изваждането на купчини от земята в пясък и може да помогне за по-стабилни склонове.
Също така тестото за купчина може да намали движението на капачката на купчината и надстройката, като същевременно позволява големи завъртания.
Като цяло, купчините за тесто могат да направят конструкциите по-стабилни и издръжливи, като ги направят по-устойчиви на странични сили и гарантират, че ще издържат дълго време.
Използване на купчина тесто в строителството и инженерството
В строителството и инженерството пилотите често се използват, за да осигурят на конструкциите опора и устойчивост на странични сили.
Тези пилоти се забиват под ъгъл спрямо вертикалната равнина.
Това ги прави достатъчно здрави, за да издържат на моменти на преобръщане, причинени от натоварване от вятър или земетресение.
В този раздел ще говорим за различните начини, по които тестовите купчини могат да се използват в строителството и инженерството.
Поддържащи офшорни структури
Пилотите за тесто често се използват за изграждане на структури като нефтени платформи, вятърни турбини и плаващи конструкции, които са в морето.
Силни вълни и сили на вятъра натискат тези конструкции, което може да причини големи странични натоварвания, които трябва да бъдат спрени.
Пилотите за тесто се използват, за да осигурят на тези конструкции необходимото странично съпротивление и да се уверят, че са стабилни.
Поддържащи кули
Кулите, като предавателните кули и комуникационните кули, също се изграждат с помощта на тестови купчини.
През повечето време тези кули са високи и тънки, което ги прави уязвими на вятър и земетресение.
Купчините за тесто се използват, за да поддържат конструкцията стабилна при тези натоварвания и да се гарантира, че е безопасна и ще издържи дълго време.
Поддържащи мостове
При изграждането на мостове често се използват ударни пилоти за поддържане на опори, колони и други части на конструкцията, които са подложени на странични натоварвания.
Използването на батерии гарантира, че мостът е стабилен и безопасен, особено на места, където има много земетресения или силни ветрове.
Поддържащи морски структури
Пилотите за тесто също се използват за изграждане на неща като кейове, кейове и вълноломи, които са на водата.
Силни вълнови сили често се прилагат върху тези конструкции, което може да причини големи странични натоварвания.
Пилотите за тесто се използват, за да осигурят на тези конструкции необходимото странично съпротивление и да се уверят, че са стабилни.
Устойчивост на страничното разпространение
В геотехническото инженерно строителство пилотите от тесто могат да се използват и за спиране на страничното разпространение на почвата.
На места със слаба почва или много земетресения, страничното разпространение може да причини много щети на сградите.
Пилотите за тесто се използват, за да осигурят на конструкцията необходимото странично съпротивление и да я поддържат стабилна.
Сравнение на купчини за тесто и вертикални купчини
Поведение при странични натоварвания
В сравнение с вертикални и положителни купчини за тесто, беше видяно, че купчините за отрицателно тесто могат да се справят най-добре със странични натоварвания.
При същото натоварване, положителна купчина тесто има 19% по-голяма вероятност да се огъне от вертикална купчина.
Купчината не може да издържи толкова тежест, колкото равномерен слой едър пясък, защото има тънък слой фин пясък отгоре, което го прави по-малко устойчив.
Триене и пасивно земно налягане
Както за вертикалните, така и за пилотите с тесто, пасивният земен натиск се влияе от това колко повърхността на пилота се трие в почвата.
Типичното тесто (хоризонтално към вертикално) на наклонените пилоти варира от 1:5 до 1:3, в зависимост от почвените условия и нуждите на конструкцията.
Устойчивост на странични натоварвания
Групите купчини с тесто и вертикални пилоти са по-устойчиви на странични натоварвания в посока на тестото или срещу тестото, отколкото групите купчини само с вертикални пилоти.
Група с отрицателни купчини тесто е по-устойчива от подобна група с положителни купчини тесто.
Фактори, влияещи върху оптималния ъгъл на купчина тесто
Фактори, влияещи върху оптималния ъгъл на купчината на тестото в инженерството
Най-добрият ъгъл на удар за даден проект зависи от редица фактори, които са уникални за този проект.
В този раздел ще говорим за нещата, които влияят на най-добрия ъгъл за купчина тесто за даден проект.
Коефициент на тънкост на купчината
Коефициентът на тънкост (L/d) на наклонена купчина определя колко може да бъде издърпана.
Крайният капацитет на издърпване намалява с увеличаването на коефициента на тънкост.
Плътност на пясъка
До 20 градуса ъгъл на тесто, капацитетът на изтегляне на купчина тесто в пясък се увеличава.
След това започва да се спуска.
Съотношението на грубия към гладкия капацитет на издърпване намалява с увеличаването на плътността на пясъка.
Други фактори
В допълнение към съотношението на ширината на купчината към дълбочината и плътността на пясъка, оптималният ъгъл на купчината на тестото може също да бъде повлиян от:
- Почвени условия.
- Конструктивни изисквания.
- Размерът и посоката на товарите отстрани.
- Ъгъл на интерфейсно триене.
- Съдържание на влага.
Размер и форма на зърната.
Разбиране на тестото при набиване на купчини
Видове купчини, като тестови купчини, се набиват под ъгъл спрямо вертикалната ос, за да устоят на хоризонталните сили.
В този раздел ще говорим за различните части на купчини за тесто, които се използват при забиване на пилоти.
Измерване на ъгъла на удара
През повечето време на полето се използва шаблон за измерване на ъгъла на тестото в купчина тесто.
Най-добрият ъгъл на удар за даден проект зависи от редица специфични за проекта фактори, като например почвените условия, нуждите на конструкцията и размера и посоката на страничните натоварвания.
Странично натоварване и слягане
Пилотите за тесто се използват за преместване на наклонени товари и хоризонтални сили и могат да станат странично натоварени, ако почвата около тях се размести.
Когато определяте най-добрия ъгъл на удар за даден проект, важно е да помислите внимателно за почвените условия и структурните нужди на проекта.
Въздействие върху оборудването
Когато се използват тестови купчини, буталото и цилиндърът се износват повече, което може да ги накара да издържат по-малко.
Когато забивате купчини за тесто, може да е необходимо удължение на цилиндъра, за да намалите износването и да направите нещата по-безопасни.
Разпределение на натоварването
В предварителния проект натоварванията на купчина от тесто обикновено се смятат за аксиални.
Натоварванията могат да бъдат разпределени между купчини тесто и вертикални купчини в група с помощта на графика или чрез използване на аналитични методи.
Вторичното огъване и движението на капачката на пилота трябва да се вземат предвид, особено когато шапката на пилота е твърда.
Теренно измерване на купчина тесто
Измерване на ъгъла на тестото на купчина
Шаблон може да се използва на полето за измерване на ъгъла на тестото върху купчина.
За измерване на ъгъла можете да използвате клинометър или цифрово ниво.
Можете също да използвате рулетка и отвес, за да измерите дълбочината и разстоянието между две точки на купчината.
С тази информация можете да разберете ъгъла на тестото на купчината.
Можете също така да използвате тотална станция с визир с концентричен кръг, за да измерите точно ъгъла на удара на купчина, без да спирате конструкцията.
Характеристики на поведението на купчините за тесто при вертикално натоварване
Изследователите са проучили как действат единичните купчини тесто, когато се зареждат отгоре.
С нарастването на ъгъла на тестото, капацитетът на изтегляне на грубите купчини на тестото, изградени в плътен пясък, се увеличава и достига максималната си стойност.
Съотношението на крайния капацитет на издърпване между грапавите и гладките пилоти намалява с нарастването на плътността на пясъка.
Метод за оптимизация и настройка за ориентация на пилота
Генетичен алгоритъм също е използван за създаване на метод за оптимизиране и регулиране на ориентацията на пилоти.
С този метод купчините за тесто за кей, поддържан от пилоти, могат да бъдат обърнати, така че да не се пресичат в пространството.
Като се уверите, че купчините за тесто са поставени по най-добрия начин, стабилността и безопасността на кея могат да бъдат подобрени.
Като цяло има различни начини за измерване на ъгъла на удара на купчината в полето и са направени изследвания, за да научите повече за това как се държат купчините за тесто при вертикално натоварване.
Стабилността и безопасността на конструкциите, които се държат от купчини за тесто, също могат да бъдат подобрени, като се измисли начин за оптимизиране и регулиране на посоката на купчините.
Работна последователност на морски пилоти
Съвет: Включете бутона за надписи, ако имате нужда от него. Изберете „автоматичен превод“ в бутона за настройки, ако не сте запознати с говоримия език. Може да се наложи първо да щракнете върху езика на видеоклипа, преди любимият ви език да стане достъпен за превод.
Заключение
В заключение, купчините за тесто са завладяваща и важна част от инженерството, която заслужава нашето внимание и признателност.
От древни времена до днес те са показали, че са важни, за да гарантираме, че нашите сгради са безопасни и стабилни.
Докато се сблъскваме с нови проблеми като изменението на климата, разрастващите се градове и новите технологии, купчините за тесто стават още по-важна част от нашата бъдеща инфраструктура.
Като студент по инженерство или инженер вие имате властта и отговорността да добавите към това наследство от високи постижения и иновации.
Така че следващия път, когато преминете през мост, карате покрай подпорна стена или погледнете нагоре към висока сграда, помислете за купчините тесто.
Те са невъзпятите герои, които правят всички тези неща възможни.
Една купчина наведнъж, нека продължим да разширяваме границите на инженерството.
Връзки и препратки
Речник по архитектура и строителство
Сподели на…
