Ca student la inginerie sau inginer, te-ai întrebat vreodată cum podurile, zidurile de sprijin și digurile pot rezista forțelor orizontale uriașe ale vântului, apei sau presiunii solului? Răspunsul constă în modul inteligent în care sunt făcute grămezile de aluat.
Atunci când aceste piese speciale de fundație sunt conduse într-un unghi față de verticală, ele conferă structurilor pe care le suportă rezistența și stabilitatea de care au nevoie pentru a fi sigure și a dura mult timp.
Indiferent dacă sunteți interesat de inginerie civilă, structurală sau geotehnică, cunoașterea modului în care funcționează grămezii de aluat și pentru ce pot fi utilizate este importantă pentru cariera dumneavoastră.
În acest articol, voi afla mai multe despre grămezile de aluat, inclusiv scopul lor, beneficiile lor și cele mai importante lucruri la care trebuie să vă gândiți atunci când proiectați unul.
Pregătește-te să înveți despre o parte interesantă a ingineriei care a schimbat modul în care trăiesc de sute de ani.
Introducere în Batter Pile
Definiție formală:
O grămadă înclinată pe verticală pentru a oferi rezistență la forțele orizontale.
O grămadă de aluat este un tip de grămadă care este instalată într-un unghi față de verticală, astfel încât să poată rezista forțelor laterale.
În inginerie, acest tip de grămadă este adesea folosit pentru a susține structuri offshore, turnuri și poduri.
De asemenea, poate fi folosit pentru a muta sarcini în unghi și forțe în linie dreaptă.
În acest articol, vom vorbi despre ce este o grămadă de aluat și cum este folosită în inginerie.
Concepte de bază ale gramada de aluat
Unghiul baterii:
Unghiul de aluat este unghiul dintre verticala si axa gramezii.
Unghiul de aluat poate fi diferit pentru fiecare structură, în funcție de tipul de clădire, de condițiile solului și de alți factori de proiectare.
Capacitatea maximă de extragere a unei grămezi de aluat crește pe măsură ce unghiul de aluat crește, până la o valoare maximă care este atinsă atunci când unghiul de aluat este de aproximativ 20°.
Capacitatea maximă de extragere scade după acest unghi.
Momente de încovoiere:
Pilotele de aluat se pot îndoi din cauza propriei greutăți sau din cauza forțelor din afara grămezii.
Cât de mare este momentul încovoietor depinde de lungimea, lățimea și unghiul de aluat al grămezii.
Atunci când proiectați o grămadă de aluat, trebuie luat în considerare momentul de încovoiere pentru a vă asigura că grămada poate suporta sarcinile așteptate.
Adevărul șocant despre fundațiile înclinate: cum grămezile de aluat vă pot salva structurile
Încă greu de înțeles? Hai sa schimb putin punctul de vedere:
Te-ai săturat să vezi că clădirile și podurile pe care ai muncit din greu să le construiești căzând la cea mai mică forță orizontală? Ei bine, nu-ți face griji! Avem răspunsul la problemele dvs. De construcție: pur și simplu aruncați grămezii într-un unghi.
Da, așa e, uită să fii înalt și îmbrățișează lumea minunată a grămezilor de aluat! Cine are nevoie de o bază puternică când poți avea una care este înclinată? Bine, bine, înainte de a începe să vă întrebați dacă sunt nebun, să ne uităm la știința și ingineria din spatele acestei abordări care pare să contravină bunului simț.
Acum să revenim la explicație.
Scopul și beneficiile Batter Pile
Scopul grămezilor de aluat este de a transfera momentul de răsturnare într-o combinație de grămezi verticale și de aluat care pot face față atât forțelor de compresie, cât și de tensiune.
Distribuția sarcinii și rezistența la forțele orizontale
În proiectarea preliminară, sarcina pe grămada de aluat este de obicei considerată ca fiind într-o direcție axială.
Încărcările pot fi împărțite între grămezi de aluat și grămezi verticale într-un grup folosind un grafic sau folosind metode analitice.
Pilotele de aluat pot suporta o mulțime de forțe laterale și transmit acea forță laterală parțial sub formă de forță axială, în loc de doar îndoire și forfecare.
Forțele orizontale sunt oprite de rezistența pasivă a grămezii de aluat, care se bazează pe partea orizontală a sarcinii axiale.
Capacitatea de extragere a grămezilor de aluat
Cantitatea de greutate pe care o poate suporta o grămadă de aluat depinde de modul în care este formată și de cât de abruptă este.
Piloții pătrați sau dreptunghiulari pot fi scoși mai ușor decât grămezile rotunde.
Când densitatea nisipului crește, raportul dintre capacitatea de extragere aspră și netedă scade.
Raportul de zveltență (L/d) al unei grămadă înclinată afectează capacitatea sa finală de extragere.
Pe măsură ce raportul de zveltețe crește, capacitatea finală de extragere scade.
Momentul de încovoiere și așezarea solului înconjurător
Mormanele de aluat care stau singure se pot îndoi din cauza propriei greutăți sau din cauza forțelor din exterior.
Datorită mișcării solului în jurul lor, grămezile de aluat în umplutură liberă sau depozitele care devin mai strânse se pot încărca lateral.
De exemplu, o carcasă permanentă trebuie să fie pusă la loc atunci când argila este întărită.
Beneficiile Pile Batter
Aluatul de grămadă este important, deoarece poate oferi un sprijin suplimentar clădirilor care sunt lovite de lucruri precum cutremure, vânt și valuri.
Aluatul de grămezi poate îngreuna, de asemenea, smulgerea grămezilor din pământ în nisip și poate ajuta la stabilizarea pantelor.
De asemenea, aluatul de grămadă poate reduce mișcarea capacului de grămadă și a suprastructurii, permițând în același timp rotații mari.
În general, grămezile de aluat pot face structurile mai stabile și mai rezistente, făcându-le mai rezistente la forțele laterale și asigurându-se că vor dura mult timp.
Utilizări ale grămezilor de aluat în construcții și inginerie
În construcții și inginerie, grămezii de aluat sunt adesea folosiți pentru a oferi structurilor suport și rezistență la forțele laterale.
Aceste grămezi sunt îndreptate într-un unghi față de planul vertical.
Acest lucru le face suficient de puternice pentru a rezista momentelor de răsturnare cauzate de încărcăturile vântului sau cutremurelor.
În această secțiune, vom vorbi despre diferitele moduri în care grămezile de aluat pot fi utilizate în construcții și inginerie.
Sprijinirea structurilor offshore
Pilotele de aluat sunt adesea folosite pentru a construi structuri precum platforme petroliere, turbine eoliene și structuri plutitoare care se află în larg.
Forțele puternice ale valurilor și vântului împing asupra acestor structuri, ceea ce poate cauza sarcini laterale mari care trebuie oprite.
Pilotele de aluat sunt folosite pentru a oferi acestor structuri rezistența laterală necesară și pentru a se asigura că sunt stabile.
Turnuri de sprijin
Turnurile, cum ar fi turnurile de transmisie și turnurile de comunicație, sunt, de asemenea, construite folosind grămezi de aluat.
De cele mai multe ori, aceste turnuri sunt înalte și subțiri, ceea ce le face vulnerabile la vânt și cutremur.
Pilotele de aluat sunt folosite pentru a menține structura stabilă sub aceste sarcini și pentru a vă asigura că este sigură și va dura mult timp.
Poduri de sprijin
Atunci când se construiesc poduri, piloții de aluat sunt adesea folosiți pentru a susține stâlpi, piloni și alte părți ale structurii care sunt supuse sarcinilor laterale.
Folosirea grămezilor de aluat vă asigură că podul este stabil și sigur, mai ales în locurile în care sunt multe cutremure sau vânturi puternice.
Sprijinirea structurilor marine
Pilotele de aluat sunt, de asemenea, folosite pentru a construi lucruri precum debarcadere, cheiuri și diguri care se află pe apă.
Asupra acestor structuri sunt adesea aplicate forțe puternice ale valurilor, ceea ce poate cauza sarcini laterale mari.
Pilotele de aluat sunt folosite pentru a oferi acestor structuri rezistența laterală necesară și pentru a se asigura că sunt stabile.
Rezistă la răspândirea laterală
În construcțiile de inginerie geotehnică, grămezii de aluat pot fi, de asemenea, utilizați pentru a împiedica răspândirea în lateral a solului.
În locurile cu sol slab sau cu multe cutremure, răspândirea laterală poate provoca multe daune clădirilor.
Pilotele de aluat sunt folosite pentru a conferi structurii rezistența laterală necesară și pentru a o menține stabilă.
Comparație dintre grămezi de aluat și grămezi verticale
Comportament la încărcări laterale
În comparație cu grămezii de aluat vertical și pozitiv, s-a văzut că grămezii de aluat negativ pot suporta cel mai bine sarcinile laterale.
Cu aceeași sarcină, o grămadă de aluat pozitivă are cu 19% mai multe șanse de a se îndoi decât o grămadă verticală.
Grămada nu poate susține la fel de multă greutate ca un strat uniform de nisip grosier deoarece are deasupra un strat subțire de nisip fin, ceea ce îl face mai puțin rezistent.
Frecare și presiune pasivă-pământ
Atât pentru grămezi verticali, cât și pentru grămezi de aluat, presiunea pasivă a pământului este afectată de cât de mult se freacă suprafața grămezii de sol.
Aluatul tipic (de la orizontală la verticală) a piloților înclinați variază de la 1:5 la 1:3, în funcție de condițiile solului și de nevoile structurii.
Rezistenta la incarcari laterale
Grupurile de grămezi cu aluat și grămezi verticale sunt mai rezistente la sarcini laterale în direcția aluatului sau împotriva aluatului decât grupurile de grămezi cu grămezi numai verticale.
Un grup cu grămezi de aluat negativ este mai rezistent decât un grup similar cu grămezi de aluat pozitiv.
Factori care afectează unghiul optim al stivuitorului aluat
Factori care afectează unghiul optim al stivuitorului în inginerie
Cel mai bun unghi de aluat pentru un proiect depinde de o serie de factori unici pentru acel proiect.
În această secțiune, vom vorbi despre lucrurile care afectează cel mai bun unghi pentru o grămadă de aluat pentru un proiect dat.
Raportul de zveltețe a grămezii
Raportul de zveltețe (L/d) al unei grămadă înclinată determină cât de mult poate fi scos.
Capacitatea maximă de extragere scade pe măsură ce raportul de zveltețe crește.
Densitatea nisipului
Până la 20 de grade unghiul aluat, capacitatea de extragere a unei grămezi de aluat în nisip crește.
După aceea, începe să coboare.
Raportul dintre capacitatea de extragere aspră și netedă scade pe măsură ce densitatea nisipului crește.
Alti factori
Pe lângă raportul dintre lățimea grămezii și adâncimea și densitatea nisipului, unghiul optim al grămezii poate fi afectat și de:
- Condițiile solului.
- Cerințe structurale.
- Dimensiunea și direcția sarcinilor pe lateral.
- Unghiul de frecare a interfeței.
- Conținutul de umiditate.
Dimensiunea și forma boabelor.
Înțelegerea Batterului în Pile Driving
Tipurile de grămezi, cum ar fi grămezii de aluat, sunt conduse la un unghi față de axa verticală pentru a rezista forțelor orizontale.
În această secțiune, vom vorbi despre diferitele părți ale grămezilor de aluat care sunt utilizate la strângerea grămezilor.
Măsurarea unghiului baterii
De cele mai multe ori, un șablon este folosit pe teren pentru a măsura unghiul aluatului dintr-o grămadă de aluat.
Cel mai bun unghi de aluat pentru un proiect dat depinde de o serie de factori specifici proiectului, cum ar fi condițiile solului, nevoile structurii și dimensiunea și direcția sarcinilor laterale.
Încărcare laterală și decontare
Pilotele de aluat sunt folosite pentru a muta sarcinile înclinate și forțele orizontale și pot deveni încărcate lateral dacă solul din jurul lor se schimbă.
Atunci când stabiliți cel mai bun unghi de aluat pentru un proiect, este important să vă gândiți cu atenție la condițiile solului și la nevoile structurale ale proiectului.
Impact asupra echipamentelor
Când se folosesc grămezi de aluat, pistonul și cilindrul se uzează mai mult, ceea ce le poate face să reziste mai puțin.
Când conduceți grămezi de aluat, poate fi necesară o prelungire a cilindrului pentru a reduce uzura și a face lucrurile mai sigure.
Distribuția încărcăturii
În proiectarea preliminară, încărcările piloților de aluat sunt de obicei considerate ca fiind axiale.
Încărcările pot fi împărțite între grămezi de aluat și grămezi verticale într-un grup folosind un grafic sau folosind metode analitice.
Îndoirea secundară și mișcarea capacului de grămadă ar trebui să fie luate în considerare, în special atunci când capacul de grămadă este rigid.
Măsurarea în câmp a grămezilor de aluat
Măsurarea câmpului unghiului de aluat al unei grămezi
Un șablon poate fi folosit pe teren pentru a măsura unghiul de aluat pe o grămadă.
Pentru a măsura unghiul, puteți folosi un clinometru sau o nivelă digitală.
De asemenea, puteți utiliza o bandă de măsurare și un plumb bob pentru a măsura adâncimea și distanța dintre două puncte de pe grămadă.
Cu aceste informații, vă puteți da seama unghiul de aluat al grămezii.
Puteți utiliza, de asemenea, o stație totală cu un reticulul cerc concentric pentru a măsura cu precizie unghiul de aluat al unei grămezi fără a opri construcția.
Caracteristicile de comportament ale grămezilor de aluat sub sarcină verticală
Cercetătorii s-au uitat la modul în care acționează grămezile unice de aluat atunci când sunt încărcate de sus.
Pe măsură ce unghiul de aluat crește, capacitatea de extragere a grămezilor de aluat dur construite în nisip dens crește și atinge valoarea maximă.
Raportul dintre capacitatea finală de smulgere dintre grămezi aspru și netezi scade pe măsură ce densitatea nisipului crește.
Metoda de optimizare și ajustare pentru orientarea grămezii
Un algoritm genetic a fost, de asemenea, folosit pentru a realiza o metodă de optimizare și ajustare a orientării piloților.
Cu această metodă, grămezile de aluat pentru un debarcader susținut de grămezi pot fi răsucite astfel încât să nu traverseze în spațiu.
Asigurându-vă că grămezile de aluat sunt așezate în cel mai bun mod, stabilitatea și siguranța debarcaderului pot fi îmbunătățite.
În general, există diferite moduri de a măsura unghiul de aluat al unei grămezi pe teren și s-au făcut cercetări pentru a afla mai multe despre cum se comportă grămezile de aluat sub sarcină verticală.
Stabilitatea și siguranța structurilor care sunt susținute de grămezi de aluat pot fi, de asemenea, îmbunătățite prin găsirea unei modalități de optimizare și ajustare a direcției piloților.
Secvența de lucru pentru pile maritime
Sfat: activați butonul de subtitrare dacă aveți nevoie de el. Alegeți „traducere automată” în butonul de setări, dacă nu sunteți familiarizat cu limba vorbită. Poate fi necesar să faceți mai întâi clic pe limba videoclipului înainte ca limba preferată să devină disponibilă pentru traducere.
Concluzie
În concluzie, grămezile de aluat sunt o parte fascinantă și importantă a ingineriei care merită atenția și aprecierea noastră.
Din cele mai vechi timpuri și până astăzi, ei au arătat că sunt importante pentru a ne asigura că clădirile noastre sunt sigure și stabile.
Pe măsură ce ne confruntăm cu noi probleme, cum ar fi schimbările climatice, orașele în creștere și noile tehnologii, grămezile de aluat devin o parte și mai importantă a infrastructurii noastre viitoare.
În calitate de student sau inginer la inginerie, aveți puterea și responsabilitatea de a adăuga această moștenire de excelență și inovație.
Deci data viitoare când treceți peste un pod, treceți pe lângă un zid de sprijin sau priviți în sus la o clădire înaltă, gândiți-vă la grămezile de aluat.
Ei sunt eroii necunoscuți care fac toate aceste lucruri posibile.
Câte o grămadă, să continuăm să depășim limitele ingineriei.
Link-uri și referințe
Dicţionar de arhitectură şi construcţii
Distribuie pe…
