مقدمة إلى كومة الخليط للمهندسين

كطالب هندسة أو مهندس ، هل تساءلت يومًا كيف يمكن للجسور والجدران الاستنادية والأرصفة أن تصمد أمام القوى الأفقية الهائلة للرياح أو الماء أو ضغط التربة؟ تكمن الإجابة في الطريقة الذكية لصنع أكوام الخليط.

عندما يتم تحريك قطع الأساس الخاصة هذه بزاوية على الوضع الرأسي ، فإنها تمنح الهياكل التي تدعم المقاومة والاستقرار الذي تحتاجه لتكون آمنة وتستمر لفترة طويلة.

سواء كنت مهتمًا بالهندسة المدنية أو الإنشائية أو الجيوتقنية ، فإن معرفة كيفية عمل الخوازيق وما يمكن استخدامها من أجله أمر مهم لحياتك المهنية.

في هذه المقالة ، سأتعلم المزيد عن أكوام الخليط ، بما في ذلك الغرض منها ، وفوائدها ، وأهم الأشياء التي يجب التفكير فيها عند تصميم واحدة.

استعد للتعرف على جزء مثير للاهتمام من الهندسة والذي غيّر طريقة عيشي لمئات السنين.

مقدمة إلى الخليط بايل

تعريف رسمي:

كومة يتم تحريكها بميل إلى الوضع الرأسي لتوفير مقاومة للقوى الأفقية.

كومة الخليط هي نوع من الكومة يتم وضعها بزاوية مع الاتجاه الرأسي بحيث يمكنها مقاومة القوى من الجانب.

في الهندسة ، غالبًا ما يستخدم هذا النوع من الركائز لمقاومة الهياكل والأبراج والجسور البحرية.

يمكن استخدامه أيضًا لتحريك الأحمال بزاوية والقوى في خط مستقيم.

في هذه المقالة ، سنتحدث عن ماهية كومة الخليط وكيف يتم استخدامها في الهندسة.

المفاهيم الأساسية لكومة الخليط

زاوية الخليط:

زاوية الخليط هي الزاوية بين العمود الرأسي ومحور الكومة.

يمكن أن تكون زاوية الخليط مختلفة لكل هيكل ، اعتمادًا على نوع المبنى وظروف التربة وعوامل التصميم الأخرى.

ترتفع سعة السحب القصوى لكومة الخليط كلما ارتفعت زاوية الخليط ، لتصل إلى أقصى قيمة يتم الوصول إليها عندما تكون زاوية الخليط حوالي 20 درجة.

تنخفض سعة الانسحاب القصوى بعد هذه الزاوية.

لحظه الانحناء:

يمكن أن تنثني أكوام الخليط بسبب وزنها أو بسبب قوى من خارج الكومة.

يعتمد حجم لحظة الانحناء على طول وعرض وزاوية خليط الكومة.

عند تصميم كومة الخليط ، يجب مراعاة لحظة الانحناء للتأكد من أن الكومة يمكنها التعامل مع الأحمال المتوقعة.

الحقيقة المذهلة حول الأساسات المائلة: كيف يمكن لأكوام الخليط أن تنقذ الهياكل الخاصة بك

ما زال من الصعب فهمها؟ اسمحوا لي أن أغير وجهة النظر قليلاً:

هل سئمت من رؤية المباني والجسور التي عملت بجد لبنائها تسقط بأدنى قوة أفقية؟ حسنًا ، لا تقلق! لدينا إجابة لمشاكل البناء الخاصة بك: فقط قم بقيادة الأكوام بزاوية.

نعم ، هذا صحيح ، انسَ أمر كونك طويل القامة واحتضن العالم الرائع من أكوام الخليط! من يحتاج إلى قاعدة قوية بينما يمكنك الحصول على قاعدة مائلة؟ حسنًا ، حسنًا ، قبل أن تبدأ في التساؤل عما إذا كنت مجنونًا ، دعنا ننظر في العلوم والهندسة وراء هذا النهج الذي يبدو أنه يتعارض مع الفطرة السليمة.

الآن دعنا نعود إلى الشرح.

الغرض من الخليط وفوائده

الهدف من أكوام الخليط هو نقل لحظة الانقلاب إلى مجموعة من الأكوام الرأسية والخلفية التي يمكنها التعامل مع قوى الضغط والتوتر.

توزيع الحمل ومقاومة القوى الأفقية

في التصميم الأولي ، يُعتقد عادةً أن الحمل على كومة الخليط في اتجاه محوري.

يمكن توزيع الأحمال بين أكوام الخليط والأكوام العمودية في مجموعة باستخدام رسم بياني أو باستخدام طرق تحليلية.

يمكن أن تتعامل أكوام الخليط مع الكثير من القوة من جانب إلى جانب ، وتمرر تلك القوة من جانب إلى جانب جزئيًا في شكل قوة محورية بدلاً من الانحناء والقص فقط.

يتم إيقاف القوى الأفقية بواسطة المقاومة السلبية لكومة الخليط ، والتي تعتمد على الجزء الأفقي للحمل المحوري.

قدرة الانسحاب من أكوام الخليط

يعتمد مقدار الوزن الذي يمكن أن تحمله كومة الخليط على كيفية تشكيلها ومدى شدتها.

يمكن سحب الركائز المربعة أو المستطيلة بسهولة أكبر من الركائز المستديرة.

عندما ترتفع كثافة الرمال ، تنخفض نسبة سعة السحب الخشنة إلى السلس.

تؤثر نسبة النحافة (L / d) للركيزة المائلة على قدرتها القصوى على الانسحاب.

مع ارتفاع نسبة النحافة ، تنخفض سعة الانسحاب النهائية.

لحظة الانحناء واستقرار التربة المحيطة

يمكن أن تنثني أكوام الخليط التي تقف من تلقاء نفسها بسبب وزنها أو بسبب قوى من الخارج.

بسبب حركة التربة من حولهم ، يمكن أن تصبح أكوام الخليط في حشوة فضفاضة أو الرواسب التي تزداد إحكامًا محملة على الجانب.

على سبيل المثال ، يجب وضع غلاف دائم في مكانه عندما يتم تقسية الطين.

فوائد الوبر الخليط

تعتبر عجينة الوبر مهمة لأنها يمكن أن تقدم دعمًا إضافيًا للمباني التي تصيبها أشياء مثل الزلازل والرياح والأمواج.

يمكن أن يؤدي خليط الوبر أيضًا إلى صعوبة سحب الأكوام من الأرض في الرمال ، ويمكن أن يساعد في جعل المنحدرات أكثر ثباتًا.

أيضًا ، يمكن أن تقلل عجينة الوبر من حركة غطاء الوبر والهيكل العلوي مع السماح بالدورات الكبيرة.

بشكل عام ، يمكن أن تجعل أكوام الخليط الهياكل أكثر استقرارًا ومرونة ، مما يجعلها أكثر مقاومة للقوى الجانبية وتضمن استمرارها لفترة طويلة.

استخدامات الخليط في البناء والهندسة

في البناء والهندسة ، غالبًا ما تستخدم أكوام الخليط لمنح الهياكل الدعم والمقاومة للقوى الجانبية.

يتم دفع هذه الأكوام بزاوية على المستوى الرأسي.

وهذا يجعلها قوية بما يكفي لمقاومة لحظات الانقلاب التي تسببها أحمال الرياح أو الزلازل.

في هذا القسم ، سنتحدث عن الطرق المختلفة التي يمكن بها استخدام أكوام الخليط في البناء والهندسة.

دعم الهياكل البحرية

غالبًا ما تُستخدم أكوام الخليط لبناء هياكل مثل منصات النفط وتوربينات الرياح والهياكل العائمة الموجودة في البحر.

تدفع قوى الرياح والأمواج القوية هذه الهياكل ، مما قد يتسبب في حدوث أحمال جانبية كبيرة يجب إيقافها.

تُستخدم أكوام الخليط لمنح هذه الهياكل المقاومة الجانبية المطلوبة والتأكد من ثباتها.

دعم الأبراج

الأبراج ، مثل أبراج النقل وأبراج الاتصالات ، يتم بناؤها أيضًا باستخدام أكوام الخليط.

في معظم الأحيان ، تكون هذه الأبراج طويلة ورفيعة ، مما يجعلها عرضة لأحمال الرياح والزلازل.

تُستخدم أكوام الخليط للحفاظ على استقرار الهيكل تحت هذه الأحمال وللتأكد من أنها آمنة وستستمر لفترة طويلة.

دعم الجسور

عند بناء الجسور ، غالبًا ما تُستخدم أكوام الخلاط لدعم الدعامات والأرصفة وأجزاء أخرى من الهيكل التي تخضع لأحمال جانبية.

يضمن استخدام الخوازيق أن الجسر مستقر وآمن ، خاصة في الأماكن التي يوجد بها الكثير من الزلازل أو الرياح القوية.

دعم الهياكل البحرية

تُستخدم أكوام الخليط أيضًا لبناء أشياء مثل الأرصفة البحرية والأرصفة وحواجز الأمواج الموجودة على الماء.

غالبًا ما يتم وضع قوى موجية قوية على هذه الهياكل ، والتي يمكن أن تسبب أحمالًا جانبية كبيرة.

تُستخدم أكوام الخليط لمنح هذه الهياكل المقاومة الجانبية اللازمة والتأكد من ثباتها.

مقاومة الانتشار الجانبي

في البناء الهندسي الجيوتقني ، يمكن أيضًا استخدام أكوام العجين لمنع التربة من الانتشار الجانبي.

في الأماكن ذات التربة الضعيفة أو التي يوجد بها الكثير من الزلازل ، يمكن أن يؤدي الانتشار الجانبي إلى إحداث الكثير من الضرر للمباني.

تُستخدم أكوام الخليط لإعطاء الهيكل المقاومة الجانبية اللازمة والحفاظ عليه مستقرًا.

مقارنة بين الخوازيق والأكوام العمودية

السلوك تحت الأحمال الجانبية

عند مقارنتها بأكوام الخليط الرأسية والإيجابية ، فقد لوحظ أن أكوام الخليط السالبة يمكنها التعامل مع الأحمال الجانبية بشكل أفضل.

مع نفس الحمل ، يكون احتمال ثني كومة الخليط الموجبة أكثر بنسبة 19٪ من الركيزة العمودية.

لا يمكن أن تحمل الكومة وزنًا مثل طبقة موحدة من الرمل الخشن لأنها تحتوي على طبقة رقيقة من الرمل الناعم في الأعلى ، مما يجعلها أقل مقاومة.

الاحتكاك وضغط الأرض السلبي

بالنسبة للأكوام الرأسية والخلفية ، يتأثر ضغط الأرض السلبي بمدى احتكاك سطح الوبر بالتربة.

يتراوح الخليط النموذجي (الأفقي إلى الرأسي) للأكوام المائلة من 1: 5 إلى 1: 3 ، اعتمادًا على ظروف التربة واحتياجات الهيكل.

مقاومة الأحمال الجانبية

تكون مجموعات الخوازيق التي تحتوي على كل من الخليط والأكوام الرأسية أكثر مقاومة للأحمال الجانبية في اتجاه الخليط أو ضد الخليط من مجموعات الخوازيق ذات الأكوام الرأسية فقط.

المجموعة التي بها أكوام الخليط السالبة تكون أكثر مقاومة من مجموعة مماثلة مع أكوام الخليط الموجبة.

العوامل التي تؤثر على الزاوية المثلى لركيزة الخليط

العوامل التي تؤثر على الزاوية المثلى لركيزة الخليط في الهندسة

تعتمد أفضل زاوية للعجينة لمشروع ما على عدد من العوامل الفريدة لهذا المشروع.

في هذا القسم ، سنتحدث عن الأشياء التي تؤثر على أفضل زاوية لكومة الخليط لمشروع معين.

نسبة النحافة كومة

تحدد نسبة النحافة (L / d) للكومة المائلة مقدار ما يمكن سحبه للخارج.

تنخفض سعة الانسحاب النهائية مع ارتفاع نسبة النحافة.

كثافة الرمال

حتى 20 درجة من زاوية الخليط ، ترتفع قدرة سحب كومة الخليط في الرمال.

بعد ذلك ، يبدأ في النزول.

تنخفض نسبة سعة السحب الخشنة إلى السلس مع ارتفاع كثافة الرمال.

عوامل اخرى

بالإضافة إلى نسبة عرض الوبر إلى العمق وكثافة الرمل ، يمكن أيضًا أن تتأثر زاوية كومة الخليط المثلى بما يلي:

• ظروف التربة.
• المتطلبات الهيكلية.
• حجم واتجاه الأحمال على الجانب.
• زاوية احتكاك الواجهة.
• محتوى الرطوبة.

حجم وشكل الحبوب.

فهم الخليط في القيادة كومة

يتم دفع أنواع الخوازيق مثل أكوام الخليط بزاوية على المحور الرأسي لمقاومة القوى الأفقية.

في هذا القسم ، سنتحدث عن الأجزاء المختلفة لأكوام الخليط المستخدمة في دق الخوازيق.

قياس زاوية الخليط

في معظم الأحيان ، يتم استخدام قالب في الحقل لقياس زاوية الخليط في كومة الخليط.

تعتمد أفضل زاوية خلطة لمشروع معين على عدد من العوامل الخاصة بالمشروع ، مثل ظروف التربة ، واحتياجات الهيكل ، وحجم واتجاه الأحمال الجانبية.

التحميل الجانبي والتسوية

تُستخدم أكوام الخليط لتحريك الأحمال المائلة والقوى الأفقية ، ويمكن أن تصبح محملة على الجانب إذا تحولت التربة المحيطة بها.

عند تحديد أفضل زاوية خلطة لمشروع ما ، من المهم التفكير بعناية في ظروف التربة والاحتياجات الهيكلية للمشروع.

التأثير على المعدات

عند استخدام أكوام الخليط ، يتعرض المكبس والأسطوانة لمزيد من البلى ، مما قد يجعلهما تدومان لفترة أطول.

عند تحريك أكوام الخليط ، قد تكون هناك حاجة لتمديد الأسطوانة لتقليل التآكل وجعل الأشياء أكثر أمانًا.

توزيع الحمولة

في التصميم الأولي ، عادةً ما يُعتقد أن أحمال كومة الخليط محورية.

يمكن توزيع الأحمال بين أكوام الخليط والأكوام العمودية في مجموعة باستخدام رسم بياني أو باستخدام طرق تحليلية.

يجب أن يؤخذ كل من الانحناء الثانوي وحركة غطاء الوبر في الاعتبار ، خاصة عندما يكون غطاء الوبر صلبًا.

القياس الميداني لكومة الخليط

مجال قياس زاوية الخليط لكومة

يمكن استخدام قالب في الحقل لقياس زاوية الخليط على كومة.

لقياس الزاوية ، يمكنك استخدام مقياس الميل أو المستوى الرقمي.

يمكنك أيضًا استخدام شريط قياس وشاقول لقياس العمق والمسافة بين نقطتين على الكومة.

باستخدام هذه المعلومات ، يمكنك معرفة زاوية الخليط للكومة.

يمكنك أيضًا استخدام محطة كلية مع شبكة دائرية متحدة المركز لقياس زاوية الخليط بدقة دون إيقاف البناء.

الخصائص السلوكية لأكوام الخليط تحت الحمل الرأسي

نظر الباحثون في كيفية عمل أكوام العجين المفردة عندما يتم تحميلها من الأعلى.

مع ارتفاع زاوية الخليط ، ترتفع قدرة الانسحاب لأكوام الخليط الخشنة المبنية في الرمال الكثيفة وتصل إلى أقصى قيمتها.

تنخفض نسبة سعة السحب القصوى بين الركائز الخشنة والناعمة مع ارتفاع كثافة الرمال.

طريقة التحسين والتعديل لاتجاه الوبر

كما تم استخدام خوارزمية جينية لعمل طريقة لتحسين وضبط اتجاه الأكوام.

باستخدام هذه الطريقة ، يمكن إدارة أكوام الخليط الخاصة بالرصيف المدعوم بالأكوام بحيث لا تتقاطع في الفضاء.

من خلال التأكد من إعداد أكوام الخليط بأفضل طريقة ، يمكن تحسين استقرار وسلامة رصيف الميناء.

بشكل عام ، هناك طرق مختلفة لقياس زاوية الخليط لكومة ما في الحقل ، وقد تم إجراء بحث لمعرفة المزيد حول كيفية تصرف أكوام الخليط تحت الحمل الرأسي.

يمكن أيضًا تحسين استقرار وسلامة الهياكل التي يتم تثبيتها بواسطة أكوام الخليط من خلال الخروج بطريقة لتحسين وضبط اتجاه الركائز.

تسلسل عمل الأساسات البحرية

نصيحة: قم بتشغيل زر التسمية التوضيحية إذا كنت بحاجة إليه. اختر "ترجمة آلية" في زر الإعدادات ، إذا لم تكن معتادًا على اللغة المنطوقة. قد تحتاج إلى النقر فوق لغة الفيديو أولاً قبل أن تصبح لغتك المفضلة متاحة للترجمة.

خاتمة

في الختام ، تعتبر الركائز جزءًا رائعًا وهامًا من الهندسة التي تستحق اهتمامنا وتقديرنا.

منذ العصور القديمة وحتى اليوم ، أظهروا أهميتهم للتأكد من أن مبانينا آمنة ومستقرة.

نظرًا لأننا نواجه مشكلات جديدة مثل تغير المناخ ، والمدن النامية ، والتقنيات الجديدة ، فإن الأكوام العجينية تصبح جزءًا أكثر أهمية من بنيتنا التحتية المستقبلية.

كطالب هندسة أو مهندس ، لديك القوة والمسؤولية لتضيف إلى هذا الإرث من التميز والابتكار.

لذا في المرة القادمة التي تمشي فيها عبر جسر ، أو تقود سيارتك بجدار حاجز ، أو تنظر إلى مبنى شاهق ، فكر في أكوام الخليط.

إنهم الأبطال المجهولون الذين يجعلون كل هذه الأشياء ممكنة.

كومة واحدة في كل مرة ، دعونا نستمر في دفع حدود الهندسة.

الروابط والمراجع

قاموس العمارة والبناء