Árbók VFÍ/TFÍ - 01.06.2005, Blaðsíða 237

Samvirkni jarðvegs, staura og burðarvirkis
Samvirkni milli staurs og jarðvegs í jarðskjálfta er margbreytilegt. Við jarðskjálftaáraun
getur myndast bil milli jarðvegs og staurs við jarðvegsyfirborðið. í jarðvegi án sam-
loðunar getur bilið fyllst og þjappast en í samloðunarjarðvegi mun bilið hugsanlega hald-
ast opið og leiða til lægri láréttrar stífni kerfisins en ella. Ef yfirborð jarðvegs er neðan
vatnsyfirborðs mun vatn geta til skiptis streymt í og spýst út úr bilinu, sem leiðir til enn
frekari stífnilækkunar.
Samvirkni jarðvegs og burðarvirkis veldur almennt því að eigintíðni jarðvegs-
burðarvirkis kerfisins verður lægri en eigintíðni sjálfs burðarvirkisins. Ennfremur veldur
geislalæg deyfing því að heildardeyfing jarðvegs-burðarvirkis kerfisins verður hærri en
deyfing sjálfs burðarvirkisins. Sökum þessara tveggja áhrifa leiðir samvirkni jarðvegs og
burðarvirkis oft til lækkunar álags á burðarvirkið, en sökum þess að undirstaðan getur
bæði færst til og snúist getur heildarfærsla þess aukist. Staur í stauraþyrpingu verður
fyrir áhrifum frá nærliggjandi staurum. Þessi samvirkni staura er tíðniháð og er afleiðing
bylgna er berast frá jaðri hvers staurs og dreifast þaðan til aðliggjandi staura. Ahrifin er
því meiri sem staurarnir standa þéttar saman og eru bæði gagnvart láréttum og lóð-
réttum hreyfingum staurs. Hér verður þó eingöngu fjallað um lárétta stífni og deyfingu
staura. Umfjöllun um lóðrétta stífni og ruggustífni (e. rocking-stijfness) má finna í öðrum
heimildum.
Lárétt stifni og deyfing fyrir stakan staur
Svörun staurs er verður fyrir láréttu álagi er fyrir flest venjuleg til-
felli óháð lengd staursins. Aðeins efsti hluti staursins að lengd lc
verður fyrir merkjanlegri færslu (mynd 1). Láréttur kraftur leggst
því aðeins á stoðjarðveginn eftir þessari virku lengd staursins, lc,
sem er oftast 5- til 10-falt margfeldi af þvermáli staursins. Hér
skiptir meginmáli stífni stoðjarðvegsins.
í heimild [9] eru settar fram líkingar til ákvörðunar á hreyfðar-
fræðilegum eiginleikum staks staurs í einsleitum jarðvegi þar sem
stífni jarðvegsins er sú sama með dýpi. Efnisstuðlar jarðvegs eru
skilgreindir með skúfbylgjuhraðanum Vs, Poisson hlutfallinu u,
eðlismassanum ps og deyfnihlutfallinu [i. Líkingarnar miðast við
að staurarnir séu gegnheilir sívalningar með lengdina L og þver-
mál d og úr línulegu fjaðurefni með fjaðurstuðulinn Ep. Fyrir aðrar
gerðir af staurum, t.d. H-þversnið, verður að finna jafngildan
fjaðurstuðul EP og nota hann í útreikningum í stað Ep. Fyrir gegn-
heilan hringlaga staur í einsleitum jarðvegi má nálga virka lengd
staurs sem [9]:

\0,25
P
(1)
þar sem Es er fjaðurstuðull jarðvegs sem ákvarða má með líkingunni, sjá t.d. [8]:
Es = 2(l + u)-Gs=2(l + v)-Vs2-Ps (2)
þar sem Gs er skúfstuðul jarðvegsins.
Lárétt hreyfðarfræðilegt samviðnám (e. dynamic impedance) staks staurs sem er inn-
spenntur í alstífan haus að ofan (e. head cap) er gefið sem [9]:
Kl = Ksh+i-2nf-Ct (3)
Ritrýndar vísindagreinar i 235