Seitlicher Erddruck

Seitlicher Erddruck ist der horizontale Druck, der vom oder auf den Boden ausgeübt wird, wenn er gegen stehende Strukturen wie Keller (Gebäude) und Stützmauern wirkt. Der laterale Erddruck (() in jeder Tiefe ist ein Faktor (K) der vertikalen effektiven Spannung () und der Kohäsion (c):

Aktiv:

Passiv:

In Ruhe:

Die vertikale effektive Belastung wird aus dem Bodeneinheitsgewicht und der Tiefe der Struktur berechnet.

Die Kohäsion ist normalerweise gegeben und ist für Sande oder wenn das Problem kohäsionslosen Boden angibt, oft Null. Kohäsion ist die “Klebrigkeit” des Bodens.

Ich denke, es ist erwähnenswert, dass Sie, nachdem Sie den zu verwendenden seitlichen Erddruck und seine Größe bestimmt haben, die verteilte Last verwenden können, um die Stabilität der Struktur zu lösen, aber ich werde einige Hinweise dazu in einem separaten Beitrag.

Arten des seitlichen Erddrucks und die (vereinfachten) Gleichungen für ihre Koeffizienten (K)

Ich verwende das vereinfachte, weil ich denke, dass sich die Breitenprobleme immer mit vertikalen Strukturen befassen, mit flacher Verfüllung über der Haltestruktur, und angenommen, dass die Struktur reibungsfrei gegen den Boden ist. Ansonsten ist die Gleichung zu groß.

Aktiver Erddruck ist Bodendruck, der versucht, die Struktur zu bewegen, fast alle Formen von Erddrucksituationen beinhalten aktiven Erddruck. Der Boden, der den aktiven Druck induziert, löst sich von einem anderen Bodenkörper ab (z. B. würde der Boden hinter einer Stützmauer normalerweise abbrechen und bröckeln) und steht unter Spannung. Der aktive Erdungskoeffizient ist kleiner als der passive, Werte sind typischerweise 0,2 bis 0,5. Dies ist Rankines aktive Erddruckformel für eine vertikale Struktur, deren Kohäsion als Null angenommen wird (die meisten Fälle):

Passiver Erddruck ist der Druck, der versucht, die Struktur an Ort und Stelle zu halten. Der Boden, der den passiven Druck induziert, steht unter Kompression. Der passive Druck ist typischerweise höher als der aktive Druck mit Werten im Bereich von 2 bis 5.Dies ist die gleiche Formel von oben mit Ausnahme des passiven Erddrucks (beachten Sie den kleinen Unterschied?):

Der ruhende Bodendruck ist ein angenommener Zustand, in dem angenommen wird, dass sich der Boden und die Struktur NIEMALS bewegen. Denken Sie an einen Flugzeugträger im Ozean, er bewegt sich kaum, wenn er von kleinen Wellen getroffen wird. Es wird angenommen, dass sich Strukturen wie massive Brückenpfeiler und Fundamente, die sich bis zum Grundgestein erstrecken, niemals bewegen (oder vernachlässigbar sind), und die Ruhegleichung kann verwendet werden. Die Werte für den Koeffizienten sind etwas höher als die aktiven, aber weniger als passive, 0,4 bis 0,8 oder so.

ist der Reibungswinkel des Bodens. Dies wird Ihnen entweder in der Problemeingabeaufforderung angegeben oder Sie müssen eine Annahme verwenden, die auf dem Bodentyp basiert. Die meisten Referenzen haben eine Tabelle mit einigen sicher angenommenen Werten für verschiedene Bodentypen.

Was ist, wenn die Struktur nicht vertikal oder die Verfüllung nicht horizontal ist?

Wenn die Struktur nicht vertikal ist, müssen Sie die erweiterte Form der Rankine-Formel oder die Coulomb-Formel verwenden. Beide sind viel größer und haben zusätzliche Variablen, um den Verfüllwinkel von der Horizontalen () und den Winkel der Fläche der Struktur von der Horizontalen () zu berücksichtigen. Ich bezweifle ernsthaft, dass dies auf dem breiten Teil der Prüfung sein wird, also eines Tages, wenn jemand es anfordert, kann ich es zu einem geotechnischen Tiefenartikel hinzufügen.

Einige Anmerkungen:

• Die Kohäsion wird im aktiven Zustand subtrahiert, da die Kohäsion im Boden die Spannungskräfte des aktiven Drucks verringert (der Boden versucht sich zu lösen und die Kohäsion hält ihn an Ort und Stelle).
• In ähnlicher Weise wird die Kohäsion im passiven Zustand hinzugefügt, da sie die Kompression unterstützt.
• Beachten Sie das Bild oben, dass sich der aktive Druck langsamer aufbaut als der passive Druck, da der Koeffizient des passiven Drucks etwas höher ist als der Koeffizient für aktiv (betrachten Sie es als Steigung). Bitte achten Sie auch nicht auf die Skalierung in diesem Bild.

Und schließlich, hier sind einige Beispiele, wenn der Bodendruck aktiv vs passiv ist:

Aktiv – Boden wird durch eine Stützmauer zurückgehalten (der Boden versucht, die Wand umzustoßen!)
Passiv – Boden, der die Basis einer Stützmauer an Ort und Stelle hält (der Boden wird komprimiert!)
Passiv – Boden auf der anderen Seite eines vollen Wasserbehälters. Das Wasser im Tank übt einen Druck auf den Boden aus, der Boden hält ihn fest.
At-Rest – Der Boden gegen eines der Widerlager an der Golden Gate Bridge (es bewegt sich nicht)

Dies ist ein längeres Thema und wahrscheinlich verwirrend.