Ako študent inžinierstva alebo inžinier, premýšľali ste niekedy nad tým, ako môžu mosty, oporné múry a móla odolať obrovským horizontálnym silám vetra, vody alebo tlaku pôdy? Odpoveď spočíva v dômyselnom spôsobe výroby kôpky cesta.
Keď sú tieto špeciálne základové diely zasunuté pod uhlom k vertikále, dodávajú konštrukciám, ktoré podporujú, odolnosť a stabilitu, ktorú potrebujú, aby boli bezpečné a dlho vydržali.
Či už sa zaujímate o stavebné, stavebné alebo geotechnické inžinierstvo, pre vašu kariéru je dôležité vedieť, ako hromady cesta fungujú a na čo sa dajú použiť.
V tomto článku sa dozviem viac o hromadách cesta, vrátane ich účelu, výhod a najdôležitejších vecí, na ktoré treba myslieť pri ich navrhovaní.
Pripravte sa na to, že sa dozviete o zaujímavej časti inžinierstva, ktorá už stovky rokov mení môj spôsob života.
Úvod do Batter Pile
Formálna definícia:
Pilóta hnaná so sklonom k vertikále, aby bola zaistená odolnosť voči horizontálnym silám.
Kopa cesta je typ kopy, ktorá je postavená pod uhlom k vertikále tak, aby odolala silám zo strany.
V strojárstve sa tento typ pilóty často používa na zadržanie pobrežných konštrukcií, veží a mostov.
Môže sa použiť aj na pohyb bremien pod uhlom a síl v priamom smere.
V tomto článku si povieme, čo je to hromada cesta a ako sa používa v strojárstve.
Základné pojmy hromady cesta
Uhol cesta:
Uhol cesta je uhol medzi vertikálou a osou hromady.
Uhol cesta môže byť pre každú konštrukciu odlišný v závislosti od typu budovy, pôdnych podmienok a iných konštrukčných faktorov.
Maximálna vyťahovacia kapacita cesta sa zvyšuje so stúpajúcim uhlom cesta až po maximálnu hodnotu, ktorá sa dosiahne, keď je uhol cesta asi 20°.
Maximálna vyťahovacia kapacita po tomto uhle klesá.
Ohybové momenty:
Hromady cesta sa môžu ohýbať v dôsledku svojej vlastnej hmotnosti alebo v dôsledku síl z vonkajšej strany hromady.
Aký veľký je ohybový moment závisí od dĺžky, šírky a uhla nánosu cesta.
Pri navrhovaní hromady cesta by sa mal brať do úvahy ohybový moment, aby sa zabezpečilo, že hromada zvládne očakávané zaťaženie.
Šokujúca pravda o naklonených základoch: Ako môžu hromady cesta zachrániť vaše konštrukcie
Stále ťažké pochopiť? Dovolím si trochu zmeniť uhol pohľadu:
Už vás nebaví vidieť, ako budovy a mosty, ktoré ste tvrdo postavili, padajú pri najmenšej horizontálnej sile? No nebojte sa! Máme odpoveď na vaše problémy so stavbou: jednoducho hádžte hromady pod uhlom.
Áno, je to tak, zabudnite na výšku a vychutnajte si úžasný svet hromád cesta! Kto potrebuje pevnú základňu, keď môžete mať takú, ktorá je naklonená? Dobre, dobre, predtým, ako sa začnete pýtať, či som blázon, pozrime sa na vedu a techniku za týmto prístupom, ktorý sa zdá byť v rozpore so zdravým rozumom.
Teraz sa vráťme k vysvetleniu.
Účel a výhody hromady cesta
Cieľom hromád cesta je preniesť moment prevrátenia na kombináciu zvislých a hromád cesta, ktoré dokážu zvládnuť tlakové aj ťahové sily.
Rozloženie zaťaženia a odolnosť voči horizontálnym silám
V predbežnom návrhu sa zaťaženie na hromadu cesta zvyčajne považuje za zaťaženie v axiálnom smere.
Zaťaženia je možné rozložiť medzi hromady cesta a vertikálne hromady v skupine pomocou grafu alebo pomocou analytických metód.
Hromady cesta dokážu zvládnuť veľkú silu zo strany na stranu a túto silu zo strany na stranu prenášajú čiastočne vo forme axiálnej sily namiesto toho, aby sa len ohýbali a strihali.
Horizontálne sily sú zastavené pasívnym odporom cesta, ktorý je založený na horizontálnej časti osového zaťaženia.
Výsuvná kapacita hromád cesta
Množstvo hmotnosti, ktorú môže hromada cesta udržať, závisí od toho, ako je tvarovaná a aká je strmá.
Štvorcové alebo obdĺžnikové pilóty sa dajú vytiahnuť ľahšie ako okrúhle.
Keď hustota piesku stúpa, pomer drsnej a hladkej vyťahovacej kapacity klesá.
Pomer štíhlosti (L/d) naklonenej pilóty ovplyvňuje jej konečnú vyťahovaciu kapacitu.
So stúpajúcim pomerom štíhlosti klesá maximálna vyťahovacia kapacita.
Ohybový moment a sadanie okolitej pôdy
Hromady cesta, ktoré samy stoja, sa môžu ohnúť vlastnou váhou alebo vonkajšími silami.
V dôsledku pohybu pôdy okolo nich sa môžu hromádky cesta vo voľnej výplni alebo nánosy, ktoré sú stále tesnejšie, zaťažiť zboku.
Napríklad pri tvrdnutí hliny sa musí nasadiť trvalé puzdro.
Výhody Pile Batter
Hromadné cesto je dôležité, pretože môže poskytnúť dodatočnú podporu budovám, ktoré sú zasiahnuté vecami, ako sú zemetrasenia, vietor a vlny.
Hromadové cesto môže tiež sťažiť vyťahovanie hromádok zo zeme v piesku a môže pomôcť, aby boli svahy stabilnejšie.
Cesto na hromadu môže tiež znížiť pohyb uzáveru a nadstavby, pričom umožňuje veľké rotácie.
Celkovo môžu hromádky cesta urobiť štruktúry stabilnejšími a odolnejšími, vďaka čomu sú odolnejšie voči bočným silám a zaisťujú, že vydržia dlhú dobu.
Použitie hromady cesta v stavebníctve a strojárstve
V stavebníctve a strojárstve sa hromady cesta často používajú na poskytnutie podpory konštrukciám a odolnosti voči bočným silám.
Tieto pilóty sú vedené pod uhlom k vertikálnej rovine.
Vďaka tomu sú dostatočne pevné, aby odolali momentom prevrátenia spôsobeným vetrom alebo zemetrasením.
V tejto časti si povieme o rôznych spôsoboch použitia hromád cesta v stavebníctve a strojárstve.
Podpora offshore štruktúr
Hromady cesta sa často používajú na stavbu štruktúr, ako sú ropné plošiny, veterné turbíny a plávajúce konštrukcie, ktoré sú na mori.
Silné vlny a sily vetra tlačia na tieto konštrukcie, čo môže spôsobiť veľké bočné zaťaženie, ktoré je potrebné zastaviť.
Hromady cesta sa používajú na to, aby týmto konštrukciám poskytli požadovaný bočný odpor a zabezpečili ich stabilitu.
Podporné veže
Veže, ako sú vysielacie veže a komunikačné veže, sa tiež stavajú pomocou hromád cesta.
Väčšinu času sú tieto veže vysoké a tenké, čo ich robí zraniteľnými voči zaťaženiu vetrom a zemetrasením.
Hromady cesta sa používajú na udržanie stability konštrukcie pri tomto zaťažení a na zabezpečenie toho, aby bola bezpečná a dlho vydržala.
Podporné mosty
Pri stavbe mostov sa pilóty cesta často používajú na podopretie opier, pilierov a iných častí konštrukcie, ktoré sú vystavené bočnému zaťaženiu.
Použitie hromád cesta zaisťuje, že most je stabilný a bezpečný, najmä na miestach, kde je veľa zemetrasení alebo silný vietor.
Podporné námorné štruktúry
Hromady cesta sa tiež používajú na stavbu vecí, ako sú móla, prístavy a vlnolamy, ktoré sú na vode.
Na tieto konštrukcie často pôsobia silné vlny, ktoré môžu spôsobiť veľké bočné zaťaženie.
Hromady cesta sa používajú na to, aby týmto konštrukciám poskytli potrebný bočný odpor a zabezpečili ich stabilitu.
Odolnosť voči bočnému šíreniu
V geotechnickom inžinierstve sa môžu hromádky cesta použiť aj na zabránenie rozširovania pôdy do strán.
Na miestach so slabou pôdou alebo mnohými zemetraseniami môže bočné rozširovanie narobiť veľa škody na budovách.
Hromady cesta sa používajú na to, aby konštrukcii poskytli potrebný bočný odpor a udržali ju stabilnú.
Porovnanie hromád cesta a zvislých hromád
Správanie pri bočnom zaťažení
Pri porovnaní s vertikálnymi a kladnými hromadami cesta sa ukázalo, že záporné hromady cesta najlepšie zvládajú bočné zaťaženie.
Pri rovnakom zaťažení je kladná hromada cesta o 19 % väčšia pravdepodobnosť, že sa ohne ako vertikálna hromada.
Hromada neunesie takú váhu ako rovnomerná vrstva hrubého piesku, pretože má na vrchu tenkú vrstvu jemného piesku, vďaka čomu je menej odolná.
Trenie a pasívny zemný tlak
V prípade zvislých hromád a hromád je pasívny zemný tlak ovplyvnený tým, do akej miery sa povrch hromady otiera o pôdu.
Typická cesta (horizontálna až vertikálna) šikmých hromád sa pohybuje od 1:5 do 1:3 v závislosti od pôdnych podmienok a potrieb konštrukcie.
Odolnosť proti bočnému zaťaženiu
Skupiny pilót s cestom aj zvislými pilótami sú odolnejšie voči bočnému zaťaženiu v smere cesta alebo proti cestičke ako skupiny pilót len so zvislými pilótami.
Skupina s negatívnymi hromadami cesta je odolnejšia ako podobná skupina s kladnými hromadami cesta.
Faktory ovplyvňujúce optimálny uhol stohu cesta
Faktory ovplyvňujúce optimálny uhol stohu cesta v strojárstve
Najlepší uhol cesta pre projekt závisí od množstva faktorov, ktoré sú pre daný projekt jedinečné.
V tejto časti si povieme o veciach, ktoré ovplyvňujú najlepší uhol hromady cesta pre daný projekt.
Pomer štíhlosti vlasu
Pomer štíhlosti (L/d) naklonenej hromady určuje, o koľko sa dá vytiahnuť.
Konečná vyťahovacia kapacita klesá so zvyšujúcim sa pomerom štíhlosti.
Hustota piesku
Až do 20 stupňového uhla cesta sa kapacita vytiahnutia hromady cesta v piesku zvyšuje.
Potom to začne klesať.
Pomer drsnej a hladkej vyťahovacej kapacity klesá so stúpajúcou hustotou piesku.
Iné faktory
Okrem pomeru šírky vlasu k hĺbke a hustoty piesku môže byť optimálny uhol vlasu cesta ovplyvnený aj:
- Pôdne podmienky.
- Štrukturálne požiadavky.
- Veľkosť a smer zaťaženia na strane.
- Uhol vzájomného trenia.
- Obsah vlhkosti.
Veľkosť a tvar zŕn.
Pochopenie odpaľovania v pilotovaní
Typy hromád, ako sú hromádky cesta, sú poháňané pod uhlom k vertikálnej osi, aby odolali horizontálnym silám.
V tejto časti si povieme o rôznych častiach hromád cesta, ktoré sa používajú pri hromadení.
Meranie uhla cesta
Väčšinou sa na poli používa šablóna na meranie uhla cesta v hromade cesta.
Najlepší uhol cesta pre daný projekt závisí od množstva faktorov špecifických pre daný projekt, ako sú pôdne podmienky, potreby konštrukcie a veľkosť a smer priečneho zaťaženia.
Bočné zaťaženie a vyrovnanie
Hromady cesta sa používajú na presun šikmých bremien a horizontálnych síl a môžu sa zaťažiť zboku, ak sa pôda okolo nich posunie.
Pri zisťovaní najlepšieho uhla cesta pre projekt je dôležité dôkladne premyslieť pôdne podmienky a štrukturálne potreby projektu.
Vplyv na vybavenie
Keď sa používajú hromady cesta, piest a valec sa viac opotrebúvajú, čo môže spôsobiť, že vydržia menej dlho.
Pri hromadení cesta môže byť potrebné predĺženie valca, aby sa znížilo opotrebovanie a veci boli bezpečnejšie.
Rozloženie zaťaženia
V predbežnom návrhu sa zaťaženie hromady cesta zvyčajne považuje za axiálne.
Zaťaženia je možné rozložiť medzi hromady cesta a vertikálne hromady v skupine pomocou grafu alebo pomocou analytických metód.
Je potrebné vziať do úvahy sekundárne ohýbanie a pohyb krytu vlasu, najmä ak je kryt vlasu pevný.
Poľné meranie hromady cesta
Terénne meranie uhla cesta na hromade
Na meranie uhla cesta na hromade je možné použiť šablónu v teréne.
Na meranie uhla môžete použiť sklonomer alebo digitálnu vodováhu.
Na meranie hĺbky a vzdialenosti medzi dvoma bodmi na hromade môžete použiť aj zvinovací meter a olovnicu.
Pomocou týchto informácií môžete zistiť uhol cesta.
Môžete tiež použiť totálnu stanicu so sústredným kruhovým zameriavačom na presné meranie uhla cesta na hromade bez zastavenia stavby.
Charakteristiky správania hromád cesta pri vertikálnom zaťažení
Výskumníci skúmali, ako fungujú jednotlivé kôpky cesta, keď sú naložené zhora.
S rastúcim uhlom cesta stúpa kapacita vyťahovania hrubých hromád cesta zabudovaných v hustom piesku a dosahuje svoju maximálnu hodnotu.
Pomer maximálnej vyťahovacej kapacity medzi hrubými a hladkými hromadami klesá so zvyšujúcou sa hustotou piesku.
Spôsob optimalizácie a úpravy pre orientáciu hromady
Genetický algoritmus bol tiež použitý na vytvorenie metódy na optimalizáciu a úpravu orientácie hromád.
Touto metódou je možné hromady cesta pre hrádzu podoprenú hromadami otočiť tak, aby sa v priestore nekrížili.
Zabezpečením toho, že sú hromady cesta nastavené tým najlepším spôsobom, sa môže zlepšiť stabilita a bezpečnosť prístaviska.
Celkovo existujú rôzne spôsoby, ako merať uhol cesta na hromade v teréne, a bol vykonaný výskum s cieľom dozvedieť sa viac o tom, ako sa hromady cesta správajú pri vertikálnom zaťažení.
Stabilita a bezpečnosť konštrukcií, ktoré držia hromady cesta, sa môže zlepšiť aj tým, že sa vymyslí spôsob, ako optimalizovať a upraviť smer hromád.
Pracovná postupnosť námorného hromadenia
Tip: Ak potrebujete, zapnite tlačidlo titulkov. Ak nie ste oboznámení s hovoreným jazykom, vyberte v tlačidle nastavení „automatický preklad“. Možno budete musieť najskôr kliknúť na jazyk videa, až potom bude váš obľúbený jazyk dostupný na preklad.
Záver
Na záver možno povedať, že hromady cesta sú fascinujúcou a dôležitou súčasťou inžinierstva, ktorá si zaslúži našu pozornosť a ocenenie.
Od staroveku až po dnešok ukázali, že sú dôležité pre zaistenie bezpečnosti a stability našich budov.
Keďže čelíme novým problémom, ako sú klimatické zmeny, rastúce mestá a nové technológie, hromady cesta sa stávajú ešte dôležitejšou súčasťou našej budúcej infraštruktúry.
Ako študent alebo inžinier inžinierstva máte silu a zodpovednosť pridať k tomuto dedičstvu excelentnosti a inovácie.
Takže keď nabudúce pôjdete po moste, pôjdete popri opornom múre alebo sa pozriete na vysokú budovu, myslite na kopy cesta.
Sú to neospevovaní hrdinovia, ktorí všetky tieto veci umožňujú.
Jedna hromada po druhej, pokračujme v posúvaní limitov inžinierstva.
Odkazy a referencie
Slovník architektúry a stavebníctva
Zdieľať na…
