تعداد صفحات: ۲۷ | قابل ویرایش
مقدمه
دیوار حایل، دیواری است که تکیه‌گاه جانبی برای جداره‌های قائم و یا نزدیک به قائم خاک به وجود می‌آورد. از دیوار حایل در بسیاری از پروژه‌های ساختمانی نظیر راهسازی، پلسازی، محوطه‌سازی، ساختمان‌سازی و به طور کلی هر جا که احتیاج به تکیه‌گاه جانبی برای جدار قائم خاکبرداری باشد، استفاده می‌شود. بر حسب مصالح و هندسه مورد احتیاج، دیوار حایل دارای انواع زیر می‌باشد:
۱- دیوار حایل وزنی
۲- دیوار حایل نیمه وزنی
۳- دیوار حایل طره‌ای
۴- دیوار حایل پشت بنددار
دیوارهای حایل وزنی (شکل ۵-۱-الف) از بتن ساده (غیرمسلح) و یا مصالح بنایی (بخصوص سنگ با ملات ماسه سیمان) ساخته می‌شوند. پایداری این دیوارها در مقابل فشار جانبی، در درجه اول بستگی به وزن آنها دارد. (در کشور ما ایران، به علت وجود بناهای سنگ‌کار ماهر و دستمزد مناسب، ساخت دیوارهای حایل با مصالح بنایی سنگی بسیار معمول است. هر چند که استفاده اقتصادی از آنها در محدوده ارتفاعهای ۴ تا ۵ متر می‌باشد، لیکن استفاده از آنها در دیوارهای بلند هم مشاهده می‌شود.)
فشار محرک رانکین
فشاری که در بخش گذشته مورد بررسی قرار گرفت، مربوط به حالتی می‌شد که دیوار هیچگونه تغییر مکان جانبی نسبت به خاک نداشت. در صورتی که دیوار مطابق شکل ۵-۶- الف به اندازه به سمت جلو حرکت نماید، فشار خاک در پشت دیوار نسبت به حالت سکون کاهش خواهد یافت. برای دیوار با سطح تماس بدون اصطکاک، در صورتی که باشد، فشار افقی در عمق z مساوی یا می‌باشد. لیکن اگر باشد، کوچکتر از خواهد شد.
در شکل ۵-۶-ب، دوایر aو b به ترتیب نشان دهنده دوایر مور برای و می‌باشند. اگر شروع به افزایش کند، زمانی می‌رسد که دایره مور مماس بر پوش گسیختگی مور- کولمب که توسط رابطه زیر تعریف می‌شود، گردد:
این دایره با حرف c در شکل ۵-۶- ب نشان داده شده است. این دایره نشان دهنده شرایط گسیختگی در توده خاک است و فشار جانبی در این زمان مساوی می‌باشد. فشار افقی ، فشار محرک رانکین نامیده می‌شود. در این حال سطوح لغزش (سطوح گسیختگی) در خاک، زاویه با افق می‌سازند. این موضوع در شکل ۵-۶- الف نشان داده شده است.
فشار محرک کولمب
در محاسبات فشار جانبی خاک طبق تئوری رانکین از اصطکاک بین خاک و دیوار صرفنظر می‌شود، در سال ۱۷۷۶ کولمب نظریه‌ای برای محاسبات فشار جانبی خاکهای دانه‌ای ارائه داد که در آن اصطکاک بین دیوار و خاک منظور می‌گردد.
برای نشان دادن این نظریه، مطابق شکل ۵-۹ دیوار حایلی که وجه پشتی آن زاویه با افق می‌سازد، در نظر بگیرید. خاکریز این دیوار، دانه‌ای (غیرچسبنده) بوده و سطح آن زاویه با افق می‌سازد. زاویه اصطکاک خاک و دیوار نیز در نظر گرفته می‌شود.
در شرایط فشار محرک، دیوار از توده خاک دور می‌شود (یعنی در شکل ۵-۹ دیوار به سمت چپ تغییر مکان پیدا می‌کند). کولمب فرض کرد که در چنین حالتی، سطح گسیختگی در توده خاک به صورت صفحه‌ای است (همانند ، ، و …) در نتیجه برای تعیین نیروی محرک در مسئله موردنظر، یک گوه گسیختگی مانند در نظر گرفته می‌شود. نیروهای مؤثر بر گوه (برای واحد طول دیوار در امتداد عمود بر صفحه کاغذ) به قرار زیر می‌باشند.
۱- وزن گوه W
۲- برآیند R نیروی قائم و نیروی برشی مقاوم در امتداد سطح ، نیروی R زاویه با امتداد قائم بر سطح می‌سازد.
۳- نیروی محرک برای واحد طول دیوار. امتداد نیروی زاویه با امتداد قائم بر وجه پشتی دیوار می‌سازد.
فشار مقاوم رانکین
شکل ۵-۱۱- الف یک دیوار حایل قائم بدون اصطکاک با خاکریز افقی را نشان می‌دهد. در عمق z، فشار قائم در روی جزء کوچک خاک مساوی می‌باشد. در صورتی که دیوار هیچگونه تغییر مکان افقی نداشته باشد، فشار جانبی در این عمق مساوی خواهد بود. این حالت تنش توسط دایره مور a در شکل ۵-۱۱-ب نشان داده شده است.
حال اگر مطابق شکل ۵-۱۱-الف، دیوار به اندازه به سمت خاک رانده شود، تغییری در تنش قائم به وجود نخواهد آمد، لیکن فشار افقی افزایش پیدا خواهد کرد. بنابراین مقدار بزرگتر از خواهد شد. در این وضعیت، حالت تنش را می‌توان توسط دایره مور b در شکل ۵-۱۱-ب نشان داد.
با حرکت بیشتر دیوار به سمت خاک (یعنی افزایش )، تنش افقی افزایش پیدا کرده و حالت تنش در نهایت مطابق دایره مور c در شکل ۵-۱۱-ب می‌شود. در این لحظه دایره مورد تماس بر پوش گسیختگی مور کولمب می‌باشد. این مسئله ایجاب می‌کند که خاک پشت دیوار در حالت حدی گسیختگی باشد. تنش افقی در این وضعیت به فشار مقاوم رانکین معروف بوده و نشان داده می‌شود.
