Ar, kaip inžinieriaus studentas ar inžinierius, kada nors susimąstėte, kaip tiltai, atraminės sienos ir prieplaukos gali atlaikyti didžiules horizontalias vėjo, vandens ar dirvožemio slėgio jėgas? Atsakymas slypi protingame tešlos krūvelių gamybos būdu.
Kai šios specialios pamatų dalys yra įkalamos kampu vertikaliai, jos suteikia konstrukcijoms, kurias palaiko, atsparumą ir stabilumą, reikalingą, kad jos būtų saugios ir tarnautų ilgai.
Nesvarbu, ar jus domina civilinė, konstrukcinė ar geotechninė inžinerija, jūsų karjerai svarbu žinoti, kaip veikia tešlos poliai ir kam jie gali būti naudojami.
Šiame straipsnyje sužinosiu daugiau apie tešlos krūvas, įskaitant jų paskirtį, naudą ir svarbiausius dalykus, į kuriuos reikia atsižvelgti kuriant.
Pasiruoškite sužinoti apie įdomią inžinerijos dalį, kuri šimtus metų keičia mano gyvenimą.
Įvadas į Batter Pile
Oficialus apibrėžimas:
Polis, sukamas pasviręs į vertikalią, siekiant užtikrinti atsparumą horizontalioms jėgoms.
Tešlos krūva yra tam tikros rūšies krūva, pastatyta kampu vertikaliai, kad galėtų atsispirti jėgoms iš šono.
Inžinerijoje tokio tipo poliai dažnai naudojami atviroje jūroje esančioms konstrukcijoms, bokštams ir tiltams laikyti.
Jis taip pat gali būti naudojamas kroviniams perkelti kampu ir jėgoms tiesia linija.
Šiame straipsnyje kalbėsime apie tai, kas yra tešlos krūva ir kaip ji naudojama inžinerijoje.
Pagrindinės tešlos krūvos sąvokos
Tešlos kampas:
Tešlos kampas yra kampas tarp vertikalės ir krūvos ašies.
Tešlos kampas gali skirtis kiekvienai konstrukcijai, priklausomai nuo pastato tipo, grunto sąlygų ir kitų projektavimo veiksnių.
Didžiausia tešlos krūvos ištraukimo galia didėja, kai tešlos kampas didėja, iki didžiausios vertės, kuri pasiekiama, kai tešlos kampas yra apie 20°.
Maksimalus ištraukimo pajėgumas po šio kampo sumažėja.
Lenkimo momentai:
Tešlos krūvos gali sulinkti dėl savo svorio arba dėl jėgų iš išorės.
Lenkimo momento dydis priklauso nuo krūvos ilgio, pločio ir tešlos kampo.
Projektuojant tešlos krūvą, reikia atsižvelgti į lenkimo momentą, kad būtų užtikrinta, jog polis atlaikys numatomas apkrovas.
Sukrečianti tiesa apie pasvirusius pamatus: kaip tešlos poliai gali išsaugoti jūsų konstrukcijas
Vis dar sunku suprasti? Šiek tiek pakeisiu požiūrį:
Ar pavargote matyti, kaip pastatai ir tiltai, kuriuos statydami sunkiai dirbote, griūva nuo menkiausios horizontalios jėgos? Na, nesijaudink! Mes turime atsakymą į jūsų pastato problemas: tiesiog pasukite polius kampu.
Taip, taip, pamirškite apie aukštą ūgį ir pasinerkite į nuostabų tešlos krūvų pasaulį! Kam reikalingas tvirtas pagrindas, kai galite turėti pakreiptą? Gerai, gerai, prieš pradėdami svarstyti, ar aš išprotėjau, pažvelkime į mokslą ir inžineriją, slypinčią už šio požiūrio, kuris, atrodo, prieštarauja sveikam protui.
Dabar grįžkime prie paaiškinimo.
Tešlos krūvos paskirtis ir privalumai
Tešlos polių tikslas yra perkelti apvertimo momentą į vertikalių ir tešlos polių derinį, kuris gali atlaikyti ir suspaudimo, ir įtempimo jėgas.
Krovinių pasiskirstymas ir atsparumas horizontalioms jėgoms
Preliminariame projekte tešlos krūvos apkrova paprastai laikoma ašine kryptimi.
Apkrovos gali būti paskirstytos tarp tešlos polių ir vertikalių polių grupėje, naudojant grafiką arba taikant analitinius metodus.
Tešlos krūvos gali atlaikyti didelę jėgą iš vienos pusės į kitą ir iš dalies perduoda šią jėgą ašinės jėgos pavidalu, o ne tik lenkdamos ir kirpdamos.
Horizontaliąsias jėgas sustabdo pasyvus tešlos krūvos pasipriešinimas, pagrįstas horizontalia ašinės apkrovos dalimi.
Tešlos polių ištraukimo talpa
Tešlos krūvos svoris priklauso nuo jos formos ir statumo.
Kvadratinius ar stačiakampius polius galima ištraukti lengviau nei apvalius.
Didėjant smėlio tankiui, grubaus ir lygaus ištraukimo pajėgumo santykis mažėja.
Nuožulnios polio plonumo santykis (L/d) turi įtakos jo didžiausiai ištraukimo galiai.
Didėjant lieknumo santykiui, mažėja didžiausias ištraukimo pajėgumas.
Lenkimo momentas ir aplinkinio dirvožemio nusėdimas
Pačios stovinčios tešlos krūvos gali sulinkti dėl savo svorio arba dėl išorinių jėgų.
Dėl dirvožemio judėjimo aplink juos tešlos krūvos puriame užpilde arba vis tankėjančios nuosėdos gali būti apkrautos iš šono.
Pavyzdžiui, kietėjant moliui, reikia uždėti nuolatinį apvalkalą.
Pūkinės tešlos pranašumai
Polių tešla yra svarbi, nes ji gali suteikti papildomos paramos pastatams, kuriuos nukentėjo žemės drebėjimai, vėjas ir bangos.
Dėl polių tešlos taip pat gali būti sunkiau ištraukti polius iš žemės smėlyje, o šlaitai gali būti stabilesni.
Be to, polių tešla gali sumažinti krūvos dangtelio ir antstato judėjimą, tuo pačiu leidžiant didelius sukimus.
Apskritai, tešlos poliai gali padaryti konstrukcijas stabilesnes ir elastingesnes, todėl jos bus atsparesnės šoninėms jėgoms ir užtikrins, kad jos tarnaus ilgą laiką.
Tešlos krūvos naudojimas statybose ir inžinerijoje
Statybose ir inžinerijoje tešlos poliai dažnai naudojami siekiant suteikti konstrukcijoms atramą ir atsparumą šoninėms jėgoms.
Šie poliai įkalami kampu į vertikalią plokštumą.
Tai daro juos pakankamai tvirtus, kad galėtų atsispirti vėjo ar žemės drebėjimo apkrovoms sukeliamiems apvirtimo momentams.
Šiame skyriuje kalbėsime apie įvairius būdus, kaip tešlos poliai gali būti naudojami statybose ir inžinerijoje.
Offshore struktūrų palaikymas
Tešlos poliai dažnai naudojami statant tokias konstrukcijas kaip naftos platformos, vėjo turbinos ir jūroje esančios plūduriuojančios konstrukcijos.
Stiprios bangos ir vėjo jėgos stumia šias konstrukcijas, todėl gali atsirasti didelių šoninių apkrovų, kurias reikia sustabdyti.
Tešlos poliai naudojami siekiant suteikti šioms konstrukcijoms reikiamą šoninį atsparumą ir užtikrinti, kad jos būtų stabilios.
Atraminiai bokštai
Bokštai, kaip ir perdavimo bokštai bei ryšių bokštai, taip pat statomi naudojant tešlos polius.
Dažniausiai šie bokštai yra aukšti ir ploni, todėl jie yra pažeidžiami vėjo ir žemės drebėjimo apkrovų.
Tešlos poliai naudojami siekiant išlaikyti konstrukcijos stabilumą esant tokioms apkrovoms ir užtikrinti, kad ji būtų saugi ir tarnautų ilgą laiką.
Palaikantys tiltus
Statant tiltus, tešlos poliai dažnai naudojami atramų, atramų ir kitų konstrukcijų dalių, kurias veikia šoninės apkrovos, paremti.
Naudojant tešlos polius užtikrinama, kad tiltas būtų stabilus ir saugus, ypač tose vietose, kur yra daug žemės drebėjimų ar stiprus vėjas.
Jūrų konstrukcijų palaikymas
Tešlos krūvos taip pat naudojamos statant tokius dalykus kaip prieplaukos, prieplaukos ir bangolaužiai, esantys ant vandens.
Šios konstrukcijos dažnai veikia stiprias bangų jėgas, kurios gali sukelti dideles šonines apkrovas.
Tešlos poliai naudojami siekiant suteikti šioms konstrukcijoms reikiamą šoninį atsparumą ir užtikrinti, kad jos būtų stabilios.
Atsparus šoniniam plitimui
Geotechninėje inžinerinėje statyboje tešlos poliai taip pat gali būti naudojami siekiant sustabdyti dirvožemio plitimą į šoną.
Vietose, kuriose yra silpnas dirvožemis arba daug žemės drebėjimų, sklaidymas į šoną gali padaryti daug žalos pastatams.
Tešlos poliai naudojami tam, kad konstrukcija suteiktų reikiamą šoninį atsparumą ir išliktų stabili.
Tešlos polių ir vertikalių polių palyginimas
Elgesys esant šoninėms apkrovoms
Palyginus su vertikaliais ir teigiamais tešlos poliais, buvo pastebėta, kad neigiami tešlos poliai geriausiai atlaiko šonines apkrovas.
Esant tokiai pačiai apkrovai, teigiama tešlos krūva 19 % labiau linksta nei vertikali.
Krūva negali išlaikyti tiek svorio, kiek vienodas stambaus smėlio sluoksnis, nes ant viršaus yra plonas smulkaus smėlio sluoksnis, todėl jis yra mažiau atsparus.
Trintis ir pasyvus žemės slėgis
Tiek vertikaliems, tiek mišiniams poliams pasyviam žemės slėgiui įtakos turi tai, kiek polio paviršius trinasi į dirvą.
Tipinė nuožulnių polių masė (horizontali ir vertikali) svyruoja nuo 1:5 iki 1:3, priklausomai nuo dirvožemio sąlygų ir konstrukcijos poreikių.
Atsparumas šoninėms apkrovoms
Polių grupės su tešla ir vertikaliais poliais yra atsparesnės šoninėms apkrovoms tešlos kryptimi arba tešlos atžvilgiu nei polių grupės su tik vertikaliais poliais.
Grupė su neigiamomis tešlos krūvomis yra atsparesnė nei panaši grupė su teigiamomis tešlos krūvomis.
Veiksniai, turintys įtakos optimaliam tešlos krūvos kampui
Veiksniai, turintys įtakos optimaliam tešlos krūvos kampui inžinerijoje
Geriausias projekto tešlos kampas priklauso nuo daugelio tam projektui būdingų veiksnių.
Šiame skyriuje kalbėsime apie dalykus, kurie turi įtakos geriausio tešlos krūvos kampui konkrečiame projekte.
Krūvos plonumo santykis
Nuožulnios krūvos plonumo santykis (L/d) lemia, kiek jis gali būti ištrauktas.
Didžiausias ištraukimo pajėgumas mažėja, kai didėja lieknumo santykis.
Smėlio tankis
Iki 20 laipsnių tešlos kampo padidėja tešlos krūvos smėlyje ištraukimo galia.
Po to jis pradeda kristi.
Didėjant smėlio tankiui, grubaus ir lygaus ištraukimo pajėgumo santykis mažėja.
Kiti veiksniai
Be krūvos pločio ir gylio santykio bei smėlio tankio, optimalų tešlos krūvos kampą taip pat gali paveikti:
- Dirvožemio sąlygos.
- Struktūriniai reikalavimai.
- Krovinių dydis ir kryptis šone.
- Sąsajų trinties kampas.
- Drėgmės kiekis.
Grūdų dydis ir forma.
Supratimas apie tešlą kaliant polius
Polių tipai, tokie kaip tešlos poliai, sukalami kampu vertikalios ašies atžvilgiu, kad būtų atsparūs horizontalioms jėgoms.
Šiame skyriuje kalbėsime apie įvairias tešlos polių dalis, kurios naudojamos kaliant polius.
Tešlos kampo matavimas
Dažniausiai lauke naudojamas šablonas tešlos kampui tešlos krūvoje matuoti.
Geriausias tešlos kampas konkrečiam projektui priklauso nuo daugelio su projektu susijusių veiksnių, tokių kaip dirvožemio sąlygos, konstrukcijos poreikiai ir šoninių apkrovų dydis bei kryptis.
Šoninis pakrovimas ir atsiskaitymas
Tešlos krūvos naudojamos pasvirusioms apkrovoms ir horizontalioms jėgoms perkelti, jos gali būti apkraunamos iš šono, jei pasislenka aplink juos esantis gruntas.
Išsiaiškinant geriausią projekto tešlos kampą, svarbu gerai apgalvoti dirvožemio sąlygas ir projekto struktūrinius poreikius.
Poveikis įrangai
Kai naudojamos tešlos krūvos, stūmoklis ir cilindras labiau susidėvi, todėl gali trumpiau tarnauti.
Važiuojant tešlos krūvas, gali prireikti pratęsti cilindrą, kad būtų sumažintas nusidėvėjimas ir viskas būtų saugesnė.
Krovinio paskirstymas
Preliminariame projekte tešlos krūvos apkrovos paprastai laikomos ašinėmis.
Apkrovos gali būti paskirstytos tarp tešlos polių ir vertikalių polių grupėje, naudojant grafiką arba taikant analitinius metodus.
Reikėtų atsižvelgti ir į antrinį lenkimą, ir į krūvos dangtelio judėjimą, ypač kai krūvos dangtelis yra standus.
Tešlos krūvos matavimas lauke
Krūvos tešlos kampo matavimas lauke
Lauke galima naudoti šabloną tešlos kampui ant krūvos išmatuoti.
Norėdami išmatuoti kampą, galite naudoti klinometrą arba skaitmeninį nivelyrą.
Norėdami išmatuoti gylį ir atstumą tarp dviejų krūvos taškų, taip pat galite naudoti matavimo juostą ir svamzdelį.
Turėdami šią informaciją galite išsiaiškinti krūvos tešlos kampą.
Taip pat galite naudoti tašką su koncentriniu apskritimo tinkleliu, kad tiksliai išmatuotų krūvos tešlos kampą nestabdydami statybos.
Tešlos polių elgsenos charakteristikos veikiant vertikaliai apkrovai
Tyrėjai ištyrė, kaip veikia atskiros tešlos krūvos, kai jos kraunamos iš viršaus.
Didėjant tešlos kampui, tankiame smėlyje pastatytų tešlos šiurkščių polių ištraukimo galia didėja ir pasiekia maksimalią vertę.
Didėjant smėlio tankiui, šiurkščių ir lygių polių ribinės ištraukimo galios santykis mažėja.
Polių orientacijos optimizavimo ir reguliavimo metodas
Genetinis algoritmas taip pat buvo naudojamas polių orientacijos optimizavimo ir reguliavimo metodui sukurti.
Taikant šį metodą, poliais paremtos prieplaukos tešlos krūvas galima pasukti taip, kad jos nesikirstų erdvėje.
Įsitikinę, kad tešlos krūvos yra išdėstytos geriausiu būdu, galima pagerinti prieplaukos stabilumą ir saugumą.
Apskritai, yra įvairių būdų, kaip išmatuoti krūvos tešlos kampą lauke, ir buvo atlikti tyrimai, siekiant sužinoti daugiau apie tai, kaip tešlos poliai elgiasi esant vertikaliai apkrovai.
Konstrukcijų, kurias laiko poliai, stabilumas ir saugumas taip pat gali būti pagerintas sugalvojus būdą optimizuoti ir reguliuoti polių kryptį.
Jūrų polių klojimo darbų seka
Patarimas: jei reikia, įjunkite antraštės mygtuką. Jei nesate susipažinę su šnekamąja kalba, nustatymų mygtuke pasirinkite „automatinis vertimas“. Gali tekti pirmiausia spustelėti vaizdo įrašo kalbą, kad jūsų mėgstamiausia kalba taptų prieinama versti.
Išvada
Apibendrinant, tešlos krūvos yra patraukli ir svarbi inžinerijos dalis, kuri nusipelno mūsų dėmesio ir įvertinimo.
Nuo seniausių laikų iki šių dienų jie parodė, kad jie yra svarbūs siekiant užtikrinti, kad mūsų pastatai būtų saugūs ir stabilūs.
Kadangi susiduriame su naujomis problemomis, tokiomis kaip klimato kaita, augantys miestai ir naujos technologijos, tešlos krūvos tampa dar svarbesne mūsų ateities infrastruktūros dalimi.
Kaip inžinieriaus studentas arba inžinierius, jūs turite galią ir atsakomybę papildyti šį meistriškumo ir naujovių palikimą.
Taigi kitą kartą eidami per tiltą, važiuodami pro atraminę sieną ar pažvelgdami į aukštą pastatą, pagalvokite apie tešlos krūvas.
Jie yra negiedoti herojai, dėl kurių visa tai įmanoma.
Po vieną krūvą, toliau stumkime inžinerijos ribas.
Nuorodos ir nuorodos
Architektūros ir statybos žodynas
Pasidalinti…
