No category

مقاله رایگان با موضوع کولمب، …، خاک‌ریز، داس،

نهایتاً نیروی مقاوم از رابطه (۲-۲۱) قابل محاسبه خواهد بود.
(۲-۲۱)

۲-۴- نظریه فشار خاک کولمب
این نظریه برای خاکهای دانهای با در نظر گرفتن اصطکاک بین دیوار و خاک ارائه گردیده است. این نظریه بر پایه فرضهایی استوار میباشد. فرضهای اساسی که در تئوری فشار خاک کولمب در نظر گرفته‌شده عبارت است از:
۱- خاک، دانه‌ای، همسان و همگن میباشد.
۲- سطوح گسیختگی از صفحات مساوی تشکیل یافتهاند.
۳- مقاومت اصطکاکی خاک در طول سطوح گسیختگی به‌صورت یکنواخت توزیع میشود.
۴- گوه گسیختگی جسم صلب فرض میشود.
۵- شرایط کرنش مسطح بر مسئله حاکم است.

۲-۴-۱- فشار جانبی محرک خاک کولمب
در حالت فشار محرک کولمب دیوار از توده خاک دور میگردد و از فشار وارد بر خاک پشت دیوار کاسته میگردد. با توجه به شکلهای (۲-۴) و (۲-۵) و با در نظر گرفتن گوه ABE خواهیم داشت:
(۲-۲۲)
که در آن w وزن گوه گسیختگی، β زاویه سطح خاک‌ریز شیبدار با افق، زاویه شیب دیوار نسبت به افق و شیب گوه گسیختگی نسبت به افق است.

شکل ۲-۴: گوه گسیختگی در تئوری کولمب برای تعیین نیروی جانبی وارد بر دیوار (براجا ام داس، ۲۰۰۱)

شکل ۲-۵: الف) شرایط مفروض برای گوه گسیختگی کولمب، ب) محل تلاقی نیروها از O نمیگذرد و تعادل لنگرها ارضا نمیشود، ج) مثلث نیروها برای تعیین نیروی محرک (براجا ام داس، ۲۰۰۱)

با در نظر گرفتن مثلث نیروها و استفاده از رابطه سینوسها داریم:
(۲-۲۳)
که در آن زاویه اصطکاک بین خاک و دیوار میباشد و ازآنجا به دست میآید:
(۲-۲۴)
در این رابطه نیروی رانش محرک به‌صورت تابعی از بیان‌شده است. حداکثر مقدار این نیرو به‌صورت (۲-۱۵) تعیین میگردد.
(۲-۲۵)
و ازآنجا:
(۲-۲۶)
(۲-۲۷)
حال با استفاده از رابطه (۲-۲۷) ضریب فشار محرک خاک را به‌صورت زیر به دست میآوریم:
(۲-۲۸)
در حالت خاص اگر و باشد، از رابطه (۲-۲۸) خواهیم داشت:
(۲-۲۹)
در این رابطه H ارتفاع دیوار و ضریب فشار محرک خاک است.

۲-۴-۲- فشار جانبی مقاوم خاک کولمب
در حالت فشار مقاوم کولمب دیوار به سمت توده خاک رانده میشود. در این حالت به میزان فشار خاک پشت دیوار افزوده میگردد. برای به دست آوردن نیروی مقاوم خاک زاویه میل نیروهای اعمال‌شده به گوه را تغییر میدهیم، حال با توجه به شکل (۲-۶) وزن گوه خاک را میتوان به دست آورد.
(۲-۳۰)
و مقدار حداکثر را به همان ترتیب به دست میآوریم.
(۲-۳۱)
و ازآنجا:
(۲-۳۲)
(۲-۳۳)
با استفاده از رابطه (۲-۳۳) ضریب رانش مقاوم خاک به دست میآید که در رابطه (۲-۳۴) بیان میشود.
(۲-۳۴)
آن‌چنان‌که در شکل (۲-۵-ب) مشاهده میشود، محل تلاقی سه نیرو از یک نقطه نمیگذرد و درنتیجه تعادل لنگرها برای گوه ارضاء نخواهد شد. علت این امر فرضی است که بر مسئله حکم فرماست. توضیح بیشتر اینکه، با یکنواخت فرض کردن توزیع مقاومت اصطکاکی خاک در سطح لغزش، نتیجه این نیروها (Q) در مرکز سطح لغزش اعمال میشود و درنتیجه Q از محل تلاقی (P,W) نمیگذرد. ولی اگر علیرغم فرضهای حاکم بر مسئله، محور دوران دیوار نقطهای بالاتر از پای دیوار بوده و صفحه لغزش مساوی نباشد، آنگاه تعادل استاتیک کامل گوه گسیختگی ارضاء خواهد شد.

شکل ۲-۶: گوه گسیختگی برای محاسبه نیروی جانبی وارد بر دیوار در تئوری کولمب (سپهر، ۱۳۹۰)

۲-۴-۳- روش ترسیمی محاسبه فشار خاک محرک کولمب
کولمان۴۰ در سال ۱۸۷۵ یک روش ترسیمی مناسب برای حل نظریه فشار کولمب ارائه کرد (براجا ام داس، ۲۰۰۳). روش ترسیمی کولمان برای هر مقدار اصطکاک دیوار، بدون توجه به نامنظمی خاک‌ریز و سربار، قابل استفاده است. بنابراین یک تکنیک قوی برای تخمین فشار جانبی خاک میباشد. با توجه به شکل (۲-۷) روش گام‌به‌گام کولمان برای حل ترسیمی تعیین فشار جانبی خاک‌ریز دانهای به شرح زیر میباشد:

شکل ۲-۷: حل کولمان برای فشار محرک خاک (براجا ام داس، ۲۰۰۳)

۱- با یک مقیاس مناسب، هندسه مقطع دیوار و خاک‌ریز را رسم کنید.
۲- مقدار را تعیین نمایید که در آن مساوی شیب وجه پشتی دیوار به قائم و زاویه اصطکاک سطح پشتی دیوار است.
۳- خط BD را که با افق زاویه میسازد را رسم نمایید.
۴- خط BE را که زاویه با خط BD میسازد را رسم کنید.
۵- خطوط BC1، BC2، BC3، ….، BCn را برای تولید گوههای گسیختگی آزمایشی رسم کنید. لازم به ذکر است که این خطوط به‌صورت دلخواه و با فرض منطقی قابل رسم هستند.
۶- مساحت مثلثهای ABC1، ABC2، ABC3، ….، ABCn را به دست آورید.
۷- وزن خاک w هر یک از گوههای آزمایشی را با استفاده از مساحتهای به‌دست‌آمده از گام ۶ به‌صورت زیر محاسبه میشود.

۸- یک مقیاس مناسب برای نیرو انتخاب کرده و اوزان w1، w2، ….، wn به‌دست‌آمده از گام ۷ را در روی خط BD رسم نمایید.
۹- خطوط ، ، ، ….، را به‌موازات خط BE رسم نمایید تا خطوط گسیختگی مربوطه را قطع نماید.
۱۰- از نقاط ، ، ، …، یک منحنی پیوسته عبور دهید. این منحنی خط کولمان نامیده میشود.
۱۱- مماس را به‌موازات BD بر منحنی به‌دست‌آمده از گام ۱۰ رسم کرده و نقطه تماس را با نمایش دهید.
۱۲- خط را به‌موازات BE رسم کنید.
۱۳- نیروی محرک بر واحد عرض دیوار را از رابطه زیر محاسبه کنید.
Pa=طول)(*(مقیاس بار)
۱۴- خط را رسم کنید. ABCa گوه گسیختگی مطلوب میباشد.
توجه شود که در روش کولمان، درواقع مثلث نیروها برای هر یک از گوههای گسیختگی آزمایشی رسم شده و پس از تعیین نیروی محرک برای هر گوه، بزرگترین نیروی محرک به‌دست‌آمده برای گوههای مختلف، به‌عنوان نیروی محرک انتخاب میگردد.

این مطلب رو هم توصیه می کنم بخونین:   پایان نامه دربارهادبیات داستانی، بیژن نجدی، پایان نامه، داستان کوتاه

۲-۴-۴- روش ترسیمی محاسبه فشار محرک خاک با خاک‌ریز چسبنده
روش ترسیمی کولمان (براجا ام داس، ۲۰۰۳) فقط در مورد خاکهای دانهای غیر چسبنده کاربرد دارد. برای تعیین فشار محرک خاک روی دیوار حائل با خاک‌ریز چسبنده، روشی مشابه، تعمیم‌یافته که به روش حل گوه آزمایشی معروف است. دیوار حائل زیر مطابق شکل (۲-۸) در نظر گرفته میشود. با توجه به چسبنده بودن خاک‌ریز، مقاومت برشی آن در سطح گسیختگی از رابطه (۲-۳۵) به دست میآید:
(۲-۳۵)
که در آن c چسبندگی خاک میباشد. مقاومت برشی بین دیوار و خاک نیز طبق رابطه (۲-۳۶) تعریف میشود:
(۲-۳۶)
که در آن ca چسبندگی بین خاک و دیوار میباشد.

شکل ۲-۸: چندضلعی نیرو برای تعیین نیروی محرک در گوه گسیختگی خاک چسبنده (براجا ام داس، ۲۰۰۱)

همان‌طور که مشاهده میشود با گذشت زمان، ترک کششی۴۱ تا عمق در خاک چسبنده به وجود میآید. برای تعیین نیروی محرک در مقابل دیوار، فرض وجود ترک کششی در جهت اطمینان میباشد. خط B1B2 درشکل (۲-۸) عمق نفوذ ترک کششی در خاک‌ریز است. برای تعیین نیروی محرک در مقابل دیوار به علت این گوه، باید کثیرالاضلاع این نیرو رسم شود. نیروهای واحد عرض دیوار که در تعادل این گوه باید مورد توجه قرار گیرند، عبارت‌اند از:
W وزن گوه که امتداد و جهت آن معلوم است.
ca نیروی چسبندگی در امتداد سطح تماس خاک‌ریز با دیوار که امتداد و مقدار آن معلوم است.
c نیروی چسبندگی در امتداد سطح گسیختگی آزمایشی که امتداد و مقدار آن معلوم است.
F برآیند نیروهای برشی و قائم مؤثر بر سطح گسیختگی آزمایشی BD که فقط امتداد آن معلوم است.
Pa نیروی محرک به علت گوه گسیختگی آزمایشی که فقط امتداد آن معلوم است.
چندضلعی نیرو برای نیروهای مذکور در شکل (۲-۸) نشان داده شده است. برای تعیین حداکثر نیروی وارد بر دیوار، لازم است گوههای آزمایشی متعددی در نظر گرفته شود و برای آن‌ها چندضلعی نیرو رسم شود. این موضوع در شکل (۲-۹) نشان داده شده است. روش تعیین حداکثر نیروی محرک به شرح زیر است.
۱- با یک مقیاس مناسب، هندسه مقطع دیوار و خاک‌ریز را رسم کنید.
۲- خط B1B2 را از انتهای ترکها عبور دهید.
۳- گوههای آزمایشی متعددی مانند و … را رسم نمایید.
۴- وزن گوهها را برای واحد عرض دیوار به دست آورید.

۵- مقادیر و را به دست آورید.
۶- مقادیر ، و … و را به دست آورید که در آن زاویه بین D1BE و زاویه بین D2BE و … است.
۷- یک مقیاس مناسب برای بار پیدا کنید.
۸- با مقیاس انتخابی خطوط w1=ae1، w2=ae2 و … و wn=aen را رسم کنید.
۹- را رسم کنید. توجه شود که نیروی چسبندگی ca برای تمام گوهها یکسان است و ab، زاویه با قائم میسازد.
۱۰ نیروهای چسبندگی موجود در امتداد صفحات گسیختگی را به‌صورت زیر محاسبه کنید.
C1=c(BD1), C2=c(BD2),…, Cn=c(BDn)
۱۱- خطوط C1=bc1 و C2=bc2 و …؛ و Cn=bcn را که به ترتیب با افق زوایای ، ، …، میسازند را رسم کنید.
۱۲- خطوط dc1، dc2 و … و dcn را که به ترتیب با قائم زوایای ، و … و میسازند رسم کنید.

شکل ۲-۹: روش گوه آزمایشی برای تعیین نیروی محرک در خاک‌ریز چسبنده (براجا ام داس، ۲۰۰۱)

۱۳- خطوط ed1، ed2 و … edn را که همگی زاویه با قائم میسازد رسم کنید.
۱۴- حال که نقاط d1، d2 و … و dn معلوم شدند، یک منحنی هموار از آن‌ها عبور دهید.
۱۵- ممان را به‌موازات ae4 بر منحنی d1، d2 و … و dn رسم کنید و نقطه تماس را da بنامید.
۱۶- خط eada را که زاویه با قائم میسازد، رسم کنید. درواقع eada به‌موازات e1d1، e2d2 و … و endn است.
۱۷- حداکثر نیروی محرک برابر است با:
Pa=طول) eada (*(مقیاس بار)

۲-۵- فشار جانبی خاک بر اساس روشهای تحلیل سایر محققان
در جدول (۲-۱) فشار جانبی خاک، که بر اساس سطح گسیختگی اسپیرال لگاریتمی۴۲ به‌دست‌آمده (کاکو۴۳ و کریزل، ۱۹۴۸)، آورده شده است که نتایج تحلیل آن‌ها را در حالت محرک نشان میدهد. تمام پارامترهای جدول (۲-۱) با توجه به شکل (۲-۱۰) معرفی میگردد.
جدول ۲-۱: ضرایب فشار جانبی محرک خاک (کاکو و کریزل، ۱۹۴۸)

شکل ۲-۱۰: پارامترهای مربوط به روش کاکو و کریزل (۱۹۴۸)

جانبو۴۴ (۱۹۵۷) و سپس شیلدز۴۵ و تولونی۴۶ (۱۹۷۳) روشی برای مسائل فشار جانبی خاک پیشنهاد کردهاند که مشابه روش قطعات در تحلیل شیروانی میباشد. سوکولوفسکی۴۷ نیز (۱۹۶۰) تحلیلی بر اساس روش تفاوتهای محدود برای فشار جانبی خاک ارائه داد.
تمام این بررسیها، مقادیر کمتری برای ضرایب فشار خاک در حالت مقاوم (در مقایسه با تئوری کولمب و رانکین) به دست میدهند؛ اما ضریب فشار جانبی خاک محرک به‌دست‌آمده از این تحلیلها اختلاف چندانی

دیدگاهتان را بنویسید