एखाद्या इमारतीसाठी जेव्हा “स्तंभिका” (Pile) प्रकारचा पाया वापरला जातो, तेव्हा या स्तंभिकेवरचा भार हा दोन प्रकारे तोलला जातो. पहिल्या प्रकारात स्तंभिका जमिनीत खोलवर ज्या धारक स्तरावर इमारतीकडून येणारा भार देते, तेव्हा तो दृढ धारक स्तर काही प्रमाणात हा भार तोलून धरतो, तर उर्वरित भार स्तंभिकेला जमिनीत खाली सरकण्यापासून रोखणारे आणि स्तंभिकेच्या पृष्ठभागावर ऊर्ध्व दिशेत कार्य करणारे घर्षण बल तोलून धरते. तुलनेने अलीकडच्या काळात भराव टाकून तयार केलेल्या कृत्रिम मृदेमध्ये जेव्हा स्तंभिका बसवली जाते, तेव्हा मात्र, सर्वसाधारणपणे ऊर्ध्व दिशेत कार्य करणारे हे घर्षण बल खालच्या दिशेत कार्य करू लागते. कारण कृत्रिम भरावामुळे तयार झालेल्या सैलसर मृदेची घनता कमी असल्याने तिच्यावर येणाऱ्या भारामुळे तिचे संकोचन होण्याच्या प्रक्रियेत खालच्या दिशेने सरकणारा भराव स्तंभिकेला खाली सरकण्यापासून रोखण्याऐवजी तो स्तंभिकेला खालच्या दिशेने खेचू लागतो. या प्रक्रियेत स्तंभिकेच्या पृष्ठभागावर किंवा परिमितीवर उलट दिशेने म्हणजेच खालील दिशेने कार्य करणाऱ्या या घर्षण बलालाच “ऋण पृष्ठ घर्षण” असे संबोधले जाते. जेव्हा जमिनीतील भूजल पातळीत घट होते, तेव्हादेखील मृदेतील रंध्रजल दाब कमी झाल्यामुळे परिणामी दाब वाढून मृदेचे संकोचन होते. यामुळे स्तंभिकेचे जमिनीत अंतर्गमन (Ingress) होते. एकल स्तंभिकेकरता ऋण पृष्ठ घर्षणाचे परिमाण हे खालील समीकरणाने काढता येते:
अ) समाकर्षी मृदेकरता समीकरण :
Qnf = P. c . Ln
ब) रेताड मृदेकरता समीकरण :
Qnf = ½ P. L2n . g. K. tan d
ज्यामध्ये,
Qnf = ऋण पृष्ठ घर्षण बल
c = समाकर्षी मृदेची कर्तन क्षमता
P = स्तंभिकेची परिमीती
Ln = मृदेच्या सैल भरावात असलेली स्तंभिकेची लांबी
g = मृदेची वजनी घनता (Unit weight of soil)
K = अभिसारी आणि प्रतिसारी पार्श्विक भूमी दाब गुणांकांच्या दरम्यान असलेला भूमी दाब गुणांक
d = मृदा आणि स्तंभिका यांच्यातील घर्षण कोन ( जो मृदेच्या आंतरिक घर्षण कोनाच्या अर्धा (f/2) अथवा त्याच्या इतकाच (f) असतो)
संदर्भ :
- Dr. B. C. Punmia, Ashok Kumar Jain and Arun Kumar Jain, Soil Mechanics and Foundations, Laxmi Publications (P) Ltd., Sixteenth Edition.
- VNS Murthy, Geotechnical Engineering: Principles and Practices of Soil Mechanics and Foundation Engineering, Marcel Dekker, Inc., (2003).
समीक्षक : डॉ. सुहासिनी माढेकर
