UK 
EnglishТипова
Polski🧱 Стійкість підпірної стіни
Спроєктуйте підпірну стіну проти активного тиску ґрунту за Ренкіном. Перевірте перекидання (FS≥2), ковзання (FS≥1,5) та ексцентриситет основи — дивіться, як стіна перекидається чи ковзає, коли коефіцієнт запасу падає.
Про симулятор стійкості підпірної стіни
Ця симуляція моделює гравітаційну (консольну) підпірну стіну, що утримує масив сипкого ґрунту. Вона використовує теорію активного тиску ґрунту Ренкіна: коефіцієнт бічного тиску Ka = tan²(45° − φ/2), що дає трикутний тиск ґрунту Pa = ½·Ka·γ·H², прикладений на висоті H/3 від основи. Далі інструмент перевіряє три класичні геотехнічні граничні стани щодо цього тиску.
Повзунки задають висоту стіни, товщину стінки й плити основи, ширину основи, довжину носка, кут тертя ґрунту φ, питому вагу γ, додаткове навантаження q та тертя основи μ, з перемикачем рівня ґрунтових вод. При їх переміщенні коефіцієнти запасу проти перекидання, ковзання та несучої здатності оновлюються в реальному часі. Ці перевірки лежать в основі кожної дорожньої насипу, стіни підвалу та опори моста в цивільній і геотехнічній інженерії.
Часті запитання
Що саме розраховує цей симулятор?
Він обчислює бічний тиск ґрунту на підпірну стіну та власну утримувальну вагу стіни, після чого показує три коефіцієнти запасу: проти перекидання навколо носка, проти горизонтального ковзання по основі та ексцентриситет рівнодійної відносно межі середньої третини. Для кожної перевірки з'являється позначка «пройдено» або «не пройдено».
Що таке коефіцієнт активного тиску Ka?
Ka — це відношення горизонтального до вертикального ефективного напруження, коли ґрунту дозволено трохи розширитися позаду стіни. Симулятор використовує формулу Ренкіна Ka = tan²(45° − φ/2). Для кута тертя 30° Ka становить приблизно 0,33, тобто ґрунт тисне вбік з силою приблизно у третину від вертикального тиску його ваги.
Як визначається коефіцієнт запасу проти перекидання?
Моменти беруться відносно переднього краю основи — носка. Утримувальний момент створюють ваги стінки, плити основи та ґрунту на п'яті, кожна помножена на горизонтальну відстань до носка. Перекидальний момент створює тиск ґрунту. Їхнє відношення й дає коефіцієнт запасу, який симулятор вважає прийнятним при значенні від 2,0.
Що означає перевірка на ковзання?
Стіна може зсунутися вперед, якщо горизонтальний тиск перевищує тертя під основою. Тертя дорівнює коефіцієнту тертя основи mu, помноженому на повну вертикальну вагу W. Запас проти ковзання — це mu·W, поділене на горизонтальний тиск; симулятор вимагає значення щонайменше 1,5 для проходження перевірки.
Чому важливі ексцентриситет і середня третина?
Рівнодійна вертикальна сила має потрапляти в середню третину основи, тобто ексцентриситет e не повинен перевищувати B/6. Якщо він виходить за ці межі, п'ята основи намагається відірватися на розтяг, чого ґрунт витримати не може, тож контакт скорочується до вужчої смуги, а тиск на основу різко зростає. Інструмент позначає цю умову як «відрив» і показує перевірку ексцентриситету як таку, що не пройдена.
Як обчислюється максимальний тиск на основу?
Коли рівнодійна залишається в середній третині, тиск змінюється лінійно, а пік дорівнює (W/B)·(1 + 6e/B). Якщо ексцентриситет перевищує B/6, модель переходить до зменшеної ширини несучої зони a = 3(B/2 − e) і трикутного розподілу з піком 2W/a. Це значення порівнюється з допустимою несучою здатністю ґрунту основи.
Що робить перемикач рівня ґрунтових вод?
Його увімкнення додає гідростатичний тиск води позаду стіни з питомою вагою води близько 9,81 кН/м³, що наростає у вигляді окремого трикутника до значення ½·γ_water·H². Оскільки вода не має зсувної міцності, вона тисне з повним тиском, а не зі зниженим значенням Ka, що різко підвищує загальний тиск і є поширеною причиною реальних руйнувань підпірних стін.
Яку роль відіграє додаткове навантаження q?
Додаткове навантаження являє собою рівномірне навантаження на поверхню ґрунту позаду стіни — транспорт, штабелі матеріалів або будівлю. Воно додає прямокутний тиск Ka·q, що діє по всій утримуваній висоті, даючи додатковий тиск Ka·q·H, рівнодійна якого розташована на середині висоти, а не в точці третини.
Чи є ця модель фізично точною?
Вона відображає стандартний підручниковий підхід, що використовується у вступному геотехнічному проєктуванні, і дає реалістичні тенденції та коефіцієнти запасу. Вона спрощує задачу, припускаючи вертикальну гладку задню грань стіни, горизонтальну засипку, сухі умови (якщо вода не увімкнена) та відсутність пасивного опору біля носка, тож це чудовий навчальний інструмент, а не заміна повного проєктування за Єврокодом 7 чи BS 8002.
Чому високі стіни з тонкою основою так легко руйнуються?
Тиск ґрунту зростає пропорційно квадрату висоти стіни, тоді як утримувальна вага зростає приблизно пропорційно ширині основи й розміру плити. Подвоєння висоти майже вчетверо збільшує перекидальний момент, тож висока стіна потребує набагато ширшої й важчої основи. Пресети «Аварійна» та «Висока стіна» дозволяють побачити, як швидко зникають запаси міцності.
Як можна стабілізувати стіну, що не проходить перевірку?
Розширте основу, подовжіть п'яту, щоб більше ваги ґрунту тиснуло вниз, потовщіть плиту основи або збільшіть довжину носка, щоб зсунути рівнодійну ближче до центру. Покращення дренажу для зниження рівня ґрунтових вод, зменшення додаткового навантаження або використання кращого дренуючого ґрунту засипки з вищим кутом тертя також знижують тиск і підвищують усі три коефіцієнти запасу.