Механика на заключване на товара и максимален капацитет на издърпване ( 𝑄 𝑢 ): Физиката на мобилизацията на почвения конус при ударни земни котви

Механика на заключване на натоварването и максимален капацитет на издърпване (𝑄𝑢): Физиката на мобилизацията на почвения конус при ударни инструментиЗемна котваs

При геотехническо проектиране с високи натоварвания, временни връзки за изкопни работи, кули за предаване на енергия и структурни фундаментни системи, инсталирането на ударна земна котва е само половината от инженерното уравнение. Критичният преход от задвижван проникващ прът към опъващ елемент с голям капацитет се случва по време на фазата на блокиране на товара.
Когато първоначално се забие анкер с накланяща се плоча, той представлява тясно напречно сечение с ниско съпротивление, което прорязва почвените слоеве. Въпреки това, при достигане на проектната дълбочина на вграждане и прилагане на аксиално опън, анкерът се завърта на 90 градуса под земята, завъртайки се от вертикален профил на задвижване към хоризонтална носеща плоча, перпендикулярна на вектора на натоварването.
Разбирането на основната геотехническа физика на мобилизацията на почвения конус и изчисляването на крайния капацитет на издърпване (𝑄𝑢) е от съществено значение за определяне на земни анкери при променлива механика на почвата.

 

1. Геотехническата физика на мобилизацията на почвения конус
След като се завърти напълно в ориентацията си с фиксиран товар, котвата не разчита на триене на кожата по тесен прът; действа като дълбока механична носеща плоча. С увеличаване на напрежението плочата мобилизира пресечен обърнат конус или пирамида от местна почва точно над нея.
Плитко срещу дълбокоЗемна котваРежими на отказ:

Поведение на плитка котва (𝐻/𝐷<(𝐻/𝐷)𝑐𝑟𝑖𝑡): At shallow embedment depths (𝐻), the mobilized soil cone extends all the way to the ground surface, resulting in a visible surface heave and a failure surface governed by the classic Terzaghi earth pressure theory.

Поведение при дълбоко закрепване (𝐻/𝐷 По-голямо или равно на (𝐻/𝐷)𝑐𝑟𝑖𝑡): При коефициенти на дълбоко вграждане (обикновено когато дълбочината 𝐻 е по-голяма от 5 до 8 пъти ширината на плочата 𝐷), режимът на повреда се измества към локализирано щанцоване на срязване. Полето на напрежение образува компресирана пластмасова зона над плочата, без да нарушава земната повърхност, като драстично повишава ефективността на задържане.

 

2. Математическо моделиране на максимален капацитет на издърпване (𝑄𝑢) Крайният капацитет на задържане (𝑄𝑢) на ударна котва с фиксиран товар се изчислява, като се използват параметри за якост на срязване на почвата, получени от критерия за разрушаване на Мор-Кулон:

𝑄𝑢=𝐴𝑝⋅(𝑐⋅𝑁𝑐+𝛾⋅𝐻⋅𝑁𝑞+0.5⋅𝛾⋅𝐷⋅𝑁𝛾)

 

Къде:𝐴𝑝= Ефективна повърхностна площ на носещата плоча на завъртяната котва.

𝑐= Недренирана кохезия на почвата.
𝛾= Ефективно единично тегло на околната почвена матрица.
𝐻= Дълбочина на вграждане до центъра на анкерната плоча.
𝐷= Характерна ширина/диаметър на анкерната плоча.
𝑁𝑐, 𝑁𝑞,𝑁𝛾= Геотехнически фактори за капацитет, продиктувани от вътрешния ъгъл на триене (𝜙) на почвата и коефициента на вграждане (𝐻/𝐷).

В кохезионни почви (глини) капацитетът се определя до голяма степен от 𝑐⋅𝑁𝑐, докато в несвързани почви (пясъци и чакъл) налягането на откривката (𝛾⋅𝐻⋅𝑁𝑞) диктува общото съпротивление на издърпване.

 

3. Тестване за доказателство и оптимизиране на разстоянието за сядане
По време на инсталацията на място, тестът за доказване валидира както изчисленията на теоретичния капацитет, така и структурната цялост на анкерния хардуер:

Допустимо разстояние за сядане: По време на първоначалното издърпване на опъването анкерната плоча изминава кратко разстояние през почвата, известно като разстояние за сядане, за да се завърти напълно на 90 градуса в позицията си за блокиране на товара. В зависимост от свиваемостта на почвата, разстоянието за сядане обикновено варира от 0 до 1
пъти дължината на тялото на котвата.

Фактори за проверка и безопасност: Полевите тестове прилагат тестово натоварване, равно на 1,2 до 1,5 пъти работния проектен товар. Това блокира предварителната компресия на естествената почва и елиминира първоначалното слягане преди окончателното структурно свързване, осигурявайки висок коефициент на безопасност (𝐹𝑠 По-голям или равен на 2,0) срещу динамични експлоатационни натоварвания.

В: Каква е основната механична промяна, която настъпва по време на фазата на заключване на натоварването на перкусиятаземна котва?A: Блокирането на натоварването прилага аксиално напрежение, за да принуди тялото на вкопаната котва да се завърти на 90 градуса от своя тесен задвижващ вектор към широка ориентация на лагера, директно захващайки почвената маса над плочата.

Въпрос: Каква е разликата между плитките и дълбоките режими на отказ на анкера? О: Плитките анкери мобилизират почвен конус, който достига земната повърхност, причинявайки повдигане на повърхността. Дълбоките анкери (𝐻/𝐷 По-големи или равни на 5–8) произвеждат локализирано пластично срязване в рамките на подземната матрица, предлагайки значително по-висока устойчивост на задържане без разрушаване на земната повърхност.

Въпрос: Как разстоянието за сядане влияе върху монтажа на котвеното поле?

A: Разстоянието за сядане е линейното изместване, необходимо за анкера да се завърти напълно на 90 градуса под земята по време на първоначалното доказателствено опъване. Отчитането на това разстояние в дълбочината на монтаж гарантира, че анкерът завършва на точната проектна дълбочина на вграждане.

 

#Механика за блокиране на натоварването, #Формула за максимален капацитет на издърпване, #Мобилизация на почвата-конус, #Инженеринг на ударни земни котви, #Shanxi Century Metal Industries.