Kas olete inseneriüliõpilasena või insenerina mõelnud, kuidas sillad, tugiseinad ja muulid suudavad vastu pidada tuule, vee või pinnase surve tohututele horisontaaljõududele? Vastus peitub nutikas taignakuhjade valmistamise viisis.
Kui need spetsiaalsed vundamenditükid lükatakse vertikaali suhtes nurga all, annavad need toetavatele konstruktsioonidele vastupidavuse ja stabiilsuse, mida nad vajavad, et olla ohutud ja kestaksid kaua.
Olenemata sellest, kas olete huvitatud tsiviil-, ehitus- või geotehnilisest insenerist, on teie karjääri jaoks oluline teadmine, kuidas taignavaiad töötavad ja milleks neid kasutada saab.
Sellest artiklist saan rohkem teada taignakuhjade kohta, sealhulgas nende eesmärgi, eeliste ja kõige olulisemate asjade kohta, millele hunniku kujundamisel mõelda.
Olge valmis õppima inseneriteaduse huvitava osa kohta, mis on muutnud minu elustiili sadu aastaid.
Batter Pile'i tutvustus
Ametlik määratlus:
Vertikaalsuunas kaldega löödud vaia, et tagada vastupanu horisontaaljõududele.
Taignakuhi on teatud tüüpi vaia, mis on püstitatud vertikaali suhtes nurga all, nii et see suudab vastu seista küljelt tulevatele jõududele.
Inseneritöös kasutatakse seda tüüpi vaia sageli avamerekonstruktsioonide, tornide ja sildade hoidmiseks.
Seda saab kasutada ka koormate nurga all ja jõudude liigutamiseks sirgjooneliselt.
Selles artiklis räägime sellest, mis on taignahunnik ja kuidas seda tehnikas kasutatakse.
Taignahunniku põhikontseptsioonid
Taigna nurk:
Taigna nurk on nurk kuhja vertikaali ja telje vahel.
Taigna nurk võib iga konstruktsiooni puhul olla erinev, olenevalt hoone tüübist, pinnasetingimustest ja muudest konstruktsiooniteguritest.
Taigna kuhja maksimaalne väljatõmbevõimsus suureneb taigna nurga tõustes kuni maksimaalse väärtuseni, mis saavutatakse, kui taigna nurk on umbes 20°.
Maksimaalne väljatõmbevõimsus langeb pärast seda nurka.
Paindemomendid:
Taignavaiad võivad painduda oma raskuse või hunniku väliste jõudude mõjul.
Kui suur on paindemoment, sõltub kuhja pikkusest, laiusest ja taigna nurgast.
Taignavaia projekteerimisel tuleks arvestada paindemomenti, et vaia taluks eeldatavaid koormusi.
Šokeeriv tõde kallutatud vundamentide kohta: kuidas taignavaiad võivad teie konstruktsioone päästa
Ikka raske mõista? Lubage mul veidi vaatenurka muuta:
Kas olete tüdinud nähes, kuidas hooned ja sillad, mille ehitamiseks palju vaeva nägite, kukuvad alla vähimagi horisontaalse jõu mõjul? Noh, ära muretse! Meil on vastus teie ehitusprobleemidele: lihtsalt ajage vaiad viltu.
Jah, see on õige, unustage pikk olemine ja võtke omaks imeline taignahunnikute maailm! Kellele on vaja tugevat alust, kui teil võib olla selline, mis on viltu? Olgu, okei, enne kui hakkate mõtlema, kas ma olen hull, uurime selle lähenemisviisi taga olevat teadust ja tehnikat, mis näib olevat vastuolus terve mõistusega.
Nüüd pöördume tagasi selgituse juurde.
Taigna kuhja eesmärk ja eelised
Taignavaiade eesmärk on kanda ümberminekumoment vertikaalsete ja taignavaiade kombinatsioonile, mis suudavad taluda nii surve- kui ka tõmbejõude.
Koormuse jaotus ja vastupidavus horisontaaljõududele
Eelprojektis peetakse taignahunnikule avalduvat koormust tavaliselt teljesuunaliseks.
Koormusi saab graafiku või analüütiliste meetodite abil jaotada taignakuhjade ja vertikaalvaiade vahel rühmas.
Taignavaiad taluvad suurt külgsuunalist jõudu ja annavad selle külgsuunalise jõu edasi osaliselt telgjõu kujul, mitte ainult painutamise ja nihkega.
Horisontaalsed jõud peatatakse taignahunniku passiivse takistusega, mis põhineb aksiaalkoormuse horisontaalsel osal.
Taignahunnikute väljatõmbamisvõimsus
Taignahunniku raskus sõltub selle kujust ja järsust.
Ruudu- või ristkülikukujulisi vaia saab välja tõmmata kergemini kui ümmargusi vaia.
Kui liiva tihedus suureneb, väheneb kareda ja sileda väljatõmbevõime suhe.
Kaldvaia saledussuhe (L/d) mõjutab selle lõplikku väljatõmbevõimet.
Kui saleduse suhe suureneb, väheneb lõplik väljatõmbevõime.
Paindemoment ja ümbritseva pinnase settimine
Eraldi seisvad taignakuhjad võivad oma raskuse või väljastpoolt tulevate jõudude mõjul painduda.
Pinnase liikumise tõttu nende ümber võivad lahtise täidisega taignakuhjad või tihenevad ladestused külgkoormust saada.
Näiteks savi karastamise ajal tuleb paika panna püsiv ümbris.
Kuhjataina eelised
Vaia tainas on oluline, kuna see võib anda täiendavat tuge hoonetele, mida on tabanud näiteks maavärinad, tuul ja lained.
Vaiade tainas võib raskendada ka vaiade väljatõmbamist maa seest ja see võib aidata muuta nõlvad stabiilsemaks.
Samuti võib vaia taigen vähendada vaia korgi ja pealisehituse liikumist, võimaldades samal ajal suuri pöörlemisi.
Üldiselt võivad taignavaiad muuta konstruktsioonid stabiilsemaks ja vastupidavamaks, muutes need vastupidavamaks külgjõududele ja tagades nende pika kasutusea.
Taignahunniku kasutamine ehituses ja inseneritöös
Ehituses ja inseneritöös kasutatakse sageli taignavaiu, et anda konstruktsioonidele tuge ja vastupidavust külgjõududele.
Need vaiad lükatakse vertikaaltasapinna suhtes nurga all.
See muudab need piisavalt tugevaks, et vastu pidada tuule või maavärina põhjustatud ümberminekumomentidele.
Selles jaotises räägime erinevatest viisidest, kuidas taignahunnikuid ehituses ja inseneritöös kasutada.
Avamerestruktuuride toetamine
Tainahunnikuid kasutatakse sageli selliste konstruktsioonide ehitamiseks nagu naftaplatvormid, tuuleturbiinid ja merel olevad ujuvkonstruktsioonid.
Tugevad laine- ja tuulejõud suruvad neid konstruktsioone, mis võivad põhjustada suuri külgmisi koormusi, mis tuleb peatada.
Nendele konstruktsioonidele vajaliku külgmise takistuse andmiseks ja nende stabiilsuse tagamiseks kasutatakse taignavaiu.
Toetavad tornid
Tornid, nagu ülekandetornid ja sidetornid, ehitatakse samuti taignavaiade abil.
Enamasti on need tornid kõrged ja õhukesed, mis muudab need tuule- ja maavärinakoormuste suhtes haavatavaks.
Taigna vaiasid kasutatakse selleks, et hoida konstruktsioon nende koormuste all stabiilsena ning tagada selle ohutus ja kauakestvus.
Sildade toetamine
Sildade ehitamisel kasutatakse sageli taignavaiu tugipostide, muulide ja muude konstruktsiooni osade toetamiseks, mis on külgkoormuse all.
Taignavaiade kasutamine tagab silla stabiilsuse ja ohutuse, eriti kohtades, kus on palju maavärinaid või tugevat tuult.
Merestruktuuride toetamine
Taignahunnikuid kasutatakse ka veepealsete muulide, kaide ja lainemurdjate ehitamiseks.
Nendele konstruktsioonidele avaldatakse sageli tugevaid lainejõude, mis võivad põhjustada suuri külgmisi koormusi.
Taigna vaia kasutatakse selleks, et anda nendele konstruktsioonidele vajalik külgtakistus ja tagada nende stabiilsus.
Külgsuunalise leviku vastupanu
Geotehnilises inseneriehituses saab taignavaiadega tõkestada ka pinnase külili levimist.
Nõrga pinnasega või rohkete maavärinatega kohtades võib külgsuunaline levimine hoonetele palju kahju teha.
Struktuurile vajaliku külgtakistuse andmiseks ja stabiilsena hoidmiseks kasutatakse taignavaiu.
Taigna vaiade ja vertikaalsete vaiade võrdlus
Käitumine külgkoormuse all
Võrreldes vertikaalsete ja positiivsete taignakuhjadega, on näha, et negatiivsed taignavaiad taluvad kõige paremini külgkoormust.
Sama koormuse korral paindub positiivne taignahunnik 19% tõenäolisemalt kui vertikaalne vaia.
Kuhi ei talu nii palju raskust kui ühtlane jämeda liiva kiht, kuna selle peal on õhuke kiht peent liiva, mis muudab selle vähem vastupidavaks.
Hõõrdumine ja passiivne maapinna rõhk
Nii vertikaal- kui ka taignavaiade puhul mõjutab passiivset maapinna survet see, kui palju vaia pind hõõrub vastu mulda.
Kaldvaiade tüüpiline taigna (horisontaalne kuni vertikaalne) on vahemikus 1:5 kuni 1:3, olenevalt pinnasetingimustest ja konstruktsiooni vajadustest.
Vastupidavus külgmistele koormustele
Nii taigna- kui ka vertikaalvaiadega vaiarühmad taluvad paremini taignasuunalist või taigna vastast külgkoormust kui ainult vertikaalvaiadega vaiarühmad.
Negatiivsete taignakuhjadega rühm on vastupidavam kui sarnane positiivsete taignakuhjadega rühm.
Optimaalset taigna kuhja nurka mõjutavad tegurid
Optimaalset taigna kuhja nurka mõjutavad tegurid inseneritöös
Projekti parim taignanurk sõltub paljudest selle projekti jaoks ainulaadsetest teguritest.
Selles jaotises räägime asjadest, mis mõjutavad antud projekti jaoks taignahunniku parimat nurka.
Kuhja saleduse suhe
Kaldvaia sihvakuse suhe (L/d) määrab, kui palju seda saab välja tõmmata.
Ülim väljatõmbevõime väheneb sihvakuse suhte suurenedes.
Liiva tihedus
Kuni 20-kraadise taigna nurga all tõuseb taignahunniku väljatõmbevõime liivas.
Pärast seda hakkab see alla minema.
Kareda ja sujuva väljatõmbevõime suhe väheneb, kui liiva tihedus suureneb.
Muud tegurid
Lisaks vaiade laiuse ja sügavuse suhtele ning liiva tihedusele võivad optimaalset taigna kuhja nurka mõjutada ka:
- Mullatingimused.
- Struktuurinõuded.
- Küljel olevate koormuste suurus ja suund.
- Liidese hõõrdenurk.
- Niiskusesisaldus.
Terade suurus ja kuju.
Aku mõistmine vaiade ajamises
Vaiad, nagu taignavaiad, lükatakse vertikaaltelje suhtes nurga all, et seista vastu horisontaaljõududele.
Selles jaotises räägime taignavaiade erinevatest osadest, mida vaiade ajamisel kasutatakse.
Taigna nurga mõõtmine
Enamasti kasutatakse väljakul šablooni taigna kuhjas oleva taigna nurga mõõtmiseks.
Konkreetse projekti parim taigna nurk sõltub paljudest projektispetsiifilistest teguritest, nagu pinnase tingimused, konstruktsiooni vajadused ning külgkoormuse suurus ja suund.
Külgmine laadimine ja arveldamine
Taignahunnikuid kasutatakse kaldkoormuste ja horisontaalsete jõudude liigutamiseks ning need võivad muutuda külgkoormuseks, kui pinnas nende ümber nihkub.
Projekti jaoks parima taignanurga väljamõtlemisel on oluline hoolikalt läbi mõelda pinnase tingimused ja projekti struktuurilised vajadused.
Mõju seadmetele
Taignahunnikute kasutamisel kuluvad kolb ja silinder rohkem, mistõttu need võivad kesta vähem.
Taignahunnikute ajamisel võib kulumise vähendamiseks ja asjade ohutumaks muutmiseks vaja minna silindri pikendust.
Koormuse jaotus
Eelprojektis peetakse taigna vaiade koormust tavaliselt teljesuunaliseks.
Koormusi saab graafiku või analüütiliste meetodite abil jaotada taignakuhjade ja vertikaalvaiade vahel rühmas.
Arvesse tuleks võtta nii sekundaarset painutamist kui ka vaiakorgi liikumist, eriti kui vaiakate on jäik.
Taigna kuhja välimõõtmine
Kuhja taigna nurga välimõõtmine
Šablooni saab kasutada põllul, et mõõta taigna kaldenurka kuhja peal.
Nurga mõõtmiseks võite kasutada klinomeetrit või digitaalset loodi.
Võite kasutada ka mõõdulinti ja nööri, et mõõta sügavust ja kaugust kuhja kahe punkti vahel.
Selle teabe abil saate aru saada kuhja taigna nurga.
Võite kasutada ka kontsentrilise ringvõrku sisaldavat tametrit, et mõõta täpselt vaia taigna nurka ilma ehitamist katkestamata.
Taigna vaiade käitumisomadused vertikaalse koormuse all
Teadlased on uurinud, kuidas üksikud taignakuhjad toimivad, kui neid ülalt laadida.
Kui taigna kaldenurk tõuseb, suureneb tihedast liivast ehitatud taignast karedate vaiade väljatõmbevõimsus ja saavutab maksimaalse väärtuse.
Karedate ja siledate vaiade lõpliku väljatõmbevõimsuse suhe väheneb liiva tiheduse kasvades.
Optimeerimis- ja reguleerimismeetod vaiade orientatsiooni jaoks
Vaiade orientatsiooni optimeerimise ja reguleerimise meetodi tegemiseks on kasutatud ka geneetilist algoritmi.
Selle meetodi abil saab vaiadele toestatud kai taignahunnikuid pöörata nii, et need ei ristuks ruumis.
Veendudes, et taignavaiad on üles seatud parimal viisil, saab sadamakai stabiilsust ja ohutust parandada.
Üldiselt on kuhja taigna nurga mõõtmiseks põllul erinevaid viise ning on tehtud uuringuid, et saada rohkem teada, kuidas taignavaiad vertikaalse koormuse all käituvad.
Taignavaiade poolt üleval olevate konstruktsioonide stabiilsust ja ohutust saab parandada ka vaiade optimeerimise ja suuna reguleerimise viisiga.
Merevaiade töö järjekord
Nõuanne. Lülitage subtiitrite nupp sisse, kui seda vajate. Valige seadete nupust "automaattõlge", kui te ei ole kõnekeelega tuttav. Võimalik, et peate esmalt klõpsama video keelel, enne kui teie lemmikkeel muutub tõlkimiseks kättesaadavaks.
Järeldus
Kokkuvõtteks võib öelda, et taignavaiad on inseneritöö põnev ja oluline osa, mis väärib meie tähelepanu ja tunnustust.
Iidsetest aegadest tänapäevani on nad näidanud, et need on olulised meie hoonete ohutuse ja stabiilsuse tagamiseks.
Kuna seisame silmitsi uute probleemidega, nagu kliimamuutused, kasvavad linnad ja uued tehnoloogiad, muutuvad taignahunnikud meie tulevase infrastruktuuri veelgi olulisemaks osaks.
Inseneriüliõpilasena või insenerina on teil õigus ja vastutus sellele tipptaseme ja uuenduslikkuse pärandile lisada.
Nii et järgmine kord, kui kõnnite üle silla, sõidate mööda tugiseina või vaatate kõrgele hoonele, mõelge taignahunnikutele.
Nad on laulmata kangelased, kes teevad kõik need asjad võimalikuks.
Üks hunnik korraga, nihutagem edasi inseneriteaduse piire.
Lingid ja viited
Arhitektuuri ja ehituse sõnastik
Jaga…
