Pertanyaan Anda khusus untuk perubahan tekanan dengan kedalaman di bumi. Ketika bumi itu terdiri dari tanah, tekanan lateral dan vertikal dapat dihitung dalam beberapa cara berbeda, tergantung pada apakah tanah Anda adalah pasir, atau tanah liat dan apakah ada air tanah. Ini bisa menjadi masalah yang cukup rumit, seperti yang diilustrasikan berikut ini.
Rasio Tekanan Horisontal ke Vertikal
Secara umum, dalam penggalian, dalam kondisi pengisian ulang, dan di bawah fondasi, tekanan horizontal dan tekanan vertikal tidak dianggap setara, dan bergantung pada interaksi tanah-struktur, dalam hal kondisi aktif, pasif dan saat istirahat.
Kondisi aktif adalah ketika struktur bergerak menjauh dari tanah (mengurangi tekanan pada struktur). Kondisi pasif terjadi ketika struktur bergerak ke arah tanah (meningkatkan tekanan pada struktur) dan sisanya adalah ketika tanah telah mencapai kondisi alami. Anda dapat membayangkan bahwa ketiga kondisi ini dapat diamati dalam struktur penahan, karena dapat berputar atau berubah bentuk selama masa pakainya.
Secara umum, sebagian besar teori akan memberikan koefisien yang dapat digunakan untuk menghitung rasio tekanan horizontal terhadap vertikal berdasarkan keadaan interaksi tanah / struktur dan sifat-sifat tanah. Beberapa didasarkan pada Poisson's Ratio. Saya bahkan telah menggunakan rasio Poisson berbasis suhu untuk melakukan analisis elastis tekanan horisontal dan vertikal dalam struktur perkerasan bitumen menggunakan persamaan Boussinesq.
Stres yang efektif
Di mana air tanah hadir, tekanan dinyatakan dalam tegangan efektif , yaitu perbedaan antara tekanan total dan tekanan air pori. Ini sulit dipahami tetapi berkaitan dengan daya apung tanah dan faktor lainnya.
Sebagai contoh, pertimbangkan tempat menarik 10 m di bawah permukaan tanah, dan pasir seragam yang memiliki kepadatan alami 1.300 kg / m3, total tegangan pada kedalaman bunga 10 m adalah 130 kPa. Sekarang perhatikan bahwa permukaan bebas dari tabel air tanah berada pada kedalaman konstan 2 m dan menganggap kerapatan air adalah 1000 kg / m3. Tekanan pori pada kedalaman 10 m akan didasarkan pada kolom air 8 m, sehingga tekanan pori menjadi 80 kPa pada kedalaman bunga. Dengan demikian tegangan efektif pada 10 m menjadi 130 kPa - 80 kPa = 50 kPa. Ini adalah ungkapan yang sangat disederhanakan karena ada banyak faktor lain, misalnya fluktuasi permukaan air, yang disebut kondisi 'pasir apung' dan untuk mempertahankan struktur seperti drainase, di antara banyak pertimbangan lainnya.
Pasir (Tanah Kohesi)
Untuk tanah berpasir (tanpa kohesi), Teori Rankine (elastisitas) sering diterapkan. Untuk ini sudut ketahanan geser tanah (sudut gesek) dan sudut kemiringan struktur galian / penahan menjadi penting.
Sudut gesekan dari tanah berpasir paling baik diukur di laboratorium, tetapi juga dianggap kira-kira setara dengan sudut alami istirahat dari bahan kering yang longgar.
Clays (Tanah Tanpa Gesekan)
Untuk tanah dengan elemen kohesif, seperti kombinasi lempung dan lempung, Teori Coulomb (Wedge) (plastisitas) biasa diterapkan. Di bawah analisis ini, tanah dibayangkan sebagai baji (benda bebas) di belakang struktur, dan karena solusinya tidak ditentukan, berbagai permukaan kegagalan potensial dicoba sampai solusi menyatu pada tekanan tanah maksimum.
Tanah dengan Gesekan dan Kohesi
Teori Coluomb dapat digunakan pada tanah yang menunjukkan gesekan dan kohesi. Metode Rankine tidak cocok untuk tanah yang kohesif. Namun, menentukan rasio tekanan horisontal dan vertikal mungkin memerlukan analisis lebih lanjut.
Seringkali rasio dapat ditetapkan dengan menentukan keadaan stres sebagaimana diwakili oleh Lingkaran Mohr . Sifat-sifat ini sering diukur dengan Uji Geser Triaksial di mana kolom tanah diuji di laboratorium di bawah berbagai tekanan pengekang. Hal ini dapat membentuk kekuatan kohesif dan sudut gesekan material dan rasio tegangan horizontal ke vertikal sesuai dengan kedalaman.
Teori Elastis Umum
Ada metode teoritis lain yang sering digunakan untuk menghitung tekanan horisontal dan vertikal di bawah titik pondasi. Secara umum dua metode diterapkan: 1) Teori Westergaard dan 2) Teori Boussinesq. Rasio tekanan horizontal ke vertikal pada beberapa titik di bawah permukaan sebagian besar merupakan fungsi dari nilai estimasi Poisson's Ratio .
Teori Westergaard adalah teori elastis yang diterapkan pada media berlapis. Ini adalah kasus di sebagian besar kondisi yang biasanya ditemukan dalam praktek.
Teori Boussinesq adalah teori elastis yang diterapkan pada setengah ruang elastis yang homogen. Meskipun ini mungkin tidak begitu berlaku untuk semua tanah, ia memang sering menemukan aplikasi di bawah asumsi yang disederhanakan.
Penutupan
Ini hanya rasa teknik analisis yang lebih umum yang digunakan untuk mengevaluasi tekanan bumi dalam penggalian, di bawah fondasi dan di belakang struktur penahan. Ada yang lain, misalnya Analisis Log Spiral untuk penggalian bres, yang sering digunakan. Sementara teorinya bisa kompleks, ketika seseorang mempertimbangkan kesulitan besar dalam menetapkan komposisi sebenarnya kondisi tanah bawah permukaan (yaitu keberadaan lapisan, ketebalan lapisan dan variabilitas sifat-sifat tanah), menjadi jelas bahwa analisis tekanan / stres membutuhkan banyak pengalaman dan keterampilan.