Como determinar a pressão de terra lateral em uma caverna de paredes duplas?


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O projeto de um muro de contenção geralmente envolve a determinação da pressão lateral da terra usando a teoria de Rankine ou a teoria de Coulomb. Ambas as teorias envolvem mobilizar a resistência ao cisalhamento de uma cunha triangular de solo que se estende por uma distância considerável da base da parede.

No caso de uma caverna de paredes duplas, como a da figura abaixo, a curta distância entre as duas paredes impediria que essa cunha de falha se estendesse até o fundo. Nesse caso, como determinar a pressão da terra do material de preenchimento de areia entre as duas paredes?

cofferdam de parede dupla


Uma ensecadeira é uma estrutura muito mais complexa do que um muro de contenção. A rigidez das paredes internas e externas de aço e as propriedades da cama para a qual são conduzidas desempenham um papel significativo. O material de enchimento entre as paredes fornece uma certa quantidade de acoplamento mecânico entre elas com base em suas propriedades de cisalhamento e fluxo. Tudo isso tomado em conjunto se torna um problema de valor-limite bastante complexo. Mas, finalmente, o material que está sendo "retido" é a água!
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Respostas:


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Pelo que li, você está olhando para a pressão que a areia entre a pilha de folhas exerce sobre eles. Nesse caso, vejo duas possibilidades: (1) análise em espiral logarítmica ou (2) análise elástica de Boussinesq .

Análise espiral de toras

A análise da espiral de toras pressupõe que a pressão do solo é mobilizada por uma massa de solo que segue o formato de uma curva de toras de toras. Isso é comumente usado para escavações de valas apoiadas, e a curva da massa deve cruzar a superfície na perpendicular. A análise não é determinada, portanto, recomenda-se um método gráfico (em escala) de tentativa e erro, mas elaboramos um algoritmo baseado em computador que executa esse processo de tentativa e erro computacionalmente.

Nesse caso, porém, em sua análise de tentativa e erro, você pode considerar que a curva deve ser forçada a ocorrer dentro dos limites geométricos da distância entre as paredes empilhadas. Portanto, isso pode representar uma condição realista.

A espiral de toras é sugerida conforme aplicável a todos os problemas de retenção passiva do solo. Eu acho que essa suposição seria aplicável à sua situação, mas isso é algo que deve ser verificado.

Teoria da elasticidade de Boussinesq

A teoria de Boussinesq pode ser usada para examinar problemas de pressão lateral (e vertical) onde a deformação não ocorre. No seu caso, a deformação provavelmente ocorrerá, mas supondo que não possa produzir tensões / pressões mais altas do que o esperado (não há relaxamento sob a teoria), por isso será um resultado conservador.

Também existe a suposição de um meio espaço elástico na teoria de Boussinesq. Como o sistema é limitado por pressão hidrostática, ele poderia ser considerado para se comportar como um meio espaço elástico. Mas mais informações seriam necessárias.

outras considerações

Uma fonte de informações muito boa, abrangente e datada é o Manual de Projeto de Estaca Prancha de Aço (1984) . Os cofferdams celulares e a análise de pressão estão incluídos, no entanto, e uma cópia pode ser vista em scribd.com aqui .


Na foto fornecida, não há dúvida de que haverá tráfego de construção percorrendo a região entre as estacas. Eu usei o Boussinesq (como modificado) especificamente para essa finalidade em projetos anteriores, para garantir que a estrutura possa suportar esses carregamentos. Essa é outra questão muito importante a ser estudada - exigirá a análise de equipamentos específicos, padrões de esteira e cargas - essencialmente os dados dos fabricantes de equipamentos. Sua análise também deve ser coordenada de perto com o programa de construção, para incluir os números e as configurações prováveis ​​dos equipamentos que serão usados. Não é uma tarefa fácil.


Diagrama esquemático da análise sugerida

Na figura abaixo, a abordagem sugerida é mostrada. Obviamente, todas as condições não são conhecidas, por exemplo, a localização do leito marítimo / fluvial, as condições hidrostáticas entre os elementos de retenção empilhados por chapas, etc.

combinação boussinnesq e espiral de log

As cargas de construção na parte superior da seção podem ser modeladas usando os padrões de pegada / pegadas e cargas associadas. A teoria de Boussinesq é usada para calcular as tensões laterais na estrutura de retenção, conforme ilustrado pelos envelopes de tensão amarelo e verde, e elas podem ser sobrepostas para acomodar qualquer configuração de carga de superfície desejada.

A análise da espiral de log, no entanto, é um processo iterativo, em que a origem da curva, no ponto O deve ser perturbada, de modo que a curva sempre cruze o ponto A em ângulo reto e também o ponto C na base da escavação. Isso resulta de uma série de envelopes de solo dentro ABC que atingem um valor máximo, tal como ilustrado pela curva e acima do ponto de pontos Uma .

Observe que isso considera uma superfície de falha curva. A suposição de condições passivas é difícil de avaliar, mas próximo aos cantos da caixa, o efeito caixa deve fornecer rigidez suficiente. Para o centro dos lados da caixa, essa suposição precisa de um exame mais aprofundado.

A maneira tradicional de realizar a análise espiral de log é graficamente. Isso é para a construção de um modelo espiral registo de escala de acordo com um desenho escala e transferi-lo em torno do desenho de acordo com as restrições de pontos A e C . A área do ABC é calculada para cada tentativa até que um máximo claro seja alcançado. No entanto, desenvolvemos um algoritmo que realizará isso computacionalmente, portanto, nenhuma análise gráfica é necessária.

Dependendo da sua geometria, você não pode encontrar no máximo, em vez disso você pode ser limitada pelo ponto D . Nesse caso, o envelope definido pelo DBC seria o valor do interesse.

Um dos aspectos mais difíceis dessa análise será estabelecer a pior condição de base. Considerações cuidadosas serão necessárias para determinar quais eventos podem coincidir, em termos de configurações de equipamentos, flutuações nos níveis de água e outros problemas, como possíveis riscos de desidratação. Uma abordagem baseada em risco pode ser recomendada, que garante mais do que o fator tradicional dos métodos de segurança.


Em vez de uma visão geral, seria útil se você pudesse fornecer um exemplo simples de como a pressão da terra poderia ser calculada com base em um dos métodos que você propôs. Você também pode me apontar as páginas relevantes para o cálculo da pressão de terra em uma caverna de paredes duplas no Manual de projeto de empilhamento de chapas de aço? Obrigado.
Pergunta Overflow

@QuestionOverflow O US Steel Manual é útil para identificar os princípios por trás dos métodos de cálculo de pressão lateral mais usados, aplicados às estacas pranchas. Incluí isso no caso de haver uma preocupação específica com os problemas de estrutura do solo (deformação). O uso dos métodos elásticos conforme proposto ignora a interação da estrutura do solo e, como não há relaxamento, as pressões previstas serão mais altas - isso é conservador por natureza.
AsymLabs

@QuestionOverflow Não conheço um código ou procedimento específico que resolva precisamente esse problema. O Log Spiral pode ser aplicado porque o envelope de falha pode ser considerado realista, pois o plano de falha da areia entre as duas paredes será restringido pela geometria. Boussinesq é útil em qualquer material elástico, e as equações / entradas podem ser modificadas para problemas específicos para acomodar questões relacionadas às premissas subjacentes. Outra técnica poderia ser para modelar o sistema usando FEMININO, mas o resultado previsto não pode ser melhor do que os métodos propostos,
AsymLabs
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