Как да се изчисли носещата способност на почвите

Theносимоспособност на почватасе дава от уравнението

в койтоВъпрос:_ае допустимата носеща способност (в kN / m² или lb / ft²), ​Въпрос:_uе максималната носеща способност (в kN / m² или lb / ft²) и FS е коефициентът на безопасност. Крайната носеща способностВъпрос:_uе теоретичната граница на носещата способност.

Подобно на това как наклонената кула в Пиза се опира поради деформацията на почвата, инженерите използват тези изчисления, когато определят теглото на сградите и къщите. Тъй като инженерите и изследователите полагат основи, те трябва да се уверят, че техните проекти са идеални за почвата, която го поддържа. Носещата способност е един от методите за измерване на тази якост. Изследователите могат да изчислят носещата способност на почвата, като определят границата на контактно налягане между почвата и материала, поставен върху нея.

Тези изчисления и измервания се извършват по проекти, включващи мостови основи, подпорни стени, язовири и тръбопроводи, които минават под земята. Те разчитат на физиката на почвата, като изучават естеството на разликите, причинени от налягането на порестата вода материал, лежащ в основата на основата, и междузърнестият ефективен стрес между почвените частици себе си. Те също така зависят от механиката на флуидите на пространствата между частиците на почвата. Това се дължи на напукване, просмукване и якост на срязване на самата почва.

Следващите раздели са по-подробни за тези изчисления и тяхното използване.

Плитките основи включват лентови основи, квадратни основи и кръгови основи. Дълбочината обикновено е 3 метра и позволява по-евтини, по-осъществими и по-лесно преносими резултати.

​Теория за крайния носещ капацитет на Terzaghiдиктува, че можете да изчислите максималната носеща способност за плитки непрекъснати основиВъпрос:_uс

в който° Се сцеплението на почвата (в kN / m² или lb / ft²), ​же ефективното единично тегло на почвата (в kN / m³ или lb / ft³), ​де дълбочината на подложката (в m или ft) и B е ширината на подложката (в m или ft).

За плитките основи на квадрат, уравнението еВъпрос:_uс

а за плитките кръгли основи уравнението е

В някои варианти g се заменя сγ​.

Останалите променливи зависят от други изчисления.н_qе

​н_{° С}е 5.14 заф '= 0и

за всички други стойности на ф ',Ngе:

​К_стрсе получава от графики на количествата и определяне на коя стойност наК_стротчита наблюдаваните тенденции. Някои използватн_ж = 2 (N_q+1) танф '/ (1 + .4sin4​​ф ')като приближение, без да е необходимо да се изчисляваК​​стр.​

Възможно е да има ситуации, при които почвата да показва признаци на локалноповреда на срязване. Това означава, че якостта на почвата не може да покаже достатъчно здравина за основата, тъй като съпротивлението между частиците в материала не е достатъчно голямо. В тези ситуации максималната носеща способност на квадратната основа еВъпрос:_u = .867c N_{° С} + g D N_q + 0.4 g B N_ж ,непрекъснатата основа iсQu = 2 / 3c Nc + g D Nq + 0,5 g B Ng и кръглата основа еВъпрос:​_u ​= .867c N​_{° С} ​+ g D N​_q ​+ 0,3 g B N​​_ж​.

Дълбоките основи включват основи на кея и кесони. Уравнението за изчисляване на крайната носеща способност на този вид почва еВъпрос:_u = Q_стр + Q_е в койтоВъпрос:_uе максималната носеща способност (в kN / m² или lb / ft²), ​Въпрос:_стре теоретичната носеща способност за върха на фундамента (в kN / m² или lb / ft²) иВъпрос:_ее теоретичната носимоспособност, дължаща се на триенето на шахтата между шахтата и почвата. Това ви дава друга формула за носимоспособност на почвата

Можете да изчислите теоретичната основа на капацитета на крайния лагер (връх)Въпрос:_стркатоВъпрос:_стр = A_стрq_стрв койтоВъпрос:_стре теоретичната носеща способност за крайния лагер (в kN / m² или lb / ft²) иA_стре ефективната площ на върха (в m² или ft²).

Теоретичната единица носимоспособност на върховете на почвите без кохезияq_стреqDN_qи, за кохезионни почви,9в,(и двете в kN / m² или lb / ft²). ​д_{° С}е критичната дълбочина за пилоти в насипни наноси или пясъци (в m или ft). Това трябва да бъде10Вза насипни наноси и пясъци,15Бза утайки и пясъци с умерена плътност и20Бза много плътни илове и пясъци.

За капацитета на триене на кожата (шахтата) на основата на купчината, теоретичната носеща способностВъпрос:_ееA_еq_еза единичен хомогенен почвен слой иpSq_еLза повече от един слой почва. В тези уравнения,A_е е ефективната площ на шахтата,q_еекстан (г), теоретичната единица на фрикционна способност за почви без кохезия (в kN / m² или lb / ft), в коятоке страничното земно налягане,се ефективният натиск на открития товар иде външният ъгъл на триене (в градуси).Се сумирането на различни почвени слоеве (т.е.а₁​ + ​а₂​ +... + ​а_н​).

За утайките този теоретичен капацитет е° С​_A ​+​ ​кстан (г)в който° С_Aе адхезията. Тя е равна на° С,сцеплението на почвата за груб бетон, ръждясала стомана и гофриран метал. За гладък бетон стойността е.8вда се° С, а за чиста стомана е.5вда се.9в​. ​стре периметърът на напречното сечение на купчината (в m или ft).Lе ефективната дължина на купчината (в m или ft).

За кохезионни почви,q​_е ​= aS​_u в която a е коефициентът на адхезия, измерен като1-.1 (S_uc)²заС_ucпо-малко от 48 kN / m² къдетоС_uc = 2ве неограничената якост на компресия (в kN / m² или lb / ft²). ЗаС_ucпо-голяма от тази стойност,a = [0,9 + 0,3 (S_uc - 1)] / S_uc​.

Коефициентът на безопасност варира от 1 до 5 за различни приложения. Този фактор може да отчете големината на щетите, относителната промяна в шансовете проектът да се провали, самите данни за почвата, толерансната конструкция и точността на методите за анализ на проектирането.

За случаи на срязване, коефициентът на безопасност варира от 1,2 до 2,5. За язовири и запълвания коефициентът на безопасност варира от 1,2 до 1,6. За подпорни стени е 1,5 до 2,0, за срязващи ламарини е 1,2 до 1,6, за скобени изкопи е 1,2 до 1,5, за срязани разпръснати основи коефициентът е 2 до 3, за подложки от матове е 1,7 до 2,5. От контраст, случаи на повреда на просмукване, тъй като материалите се просмукват през малки дупки в тръби или други материали, коефициентът на безопасност варира от 1,5 до 2,5 за повдигане и 3 до 5 за тръбопроводи.

Инженерите също използват правилата за коефициента на безопасност като 1,5 за подпорни стени, които са преобърнати с гранули запълване, 2.0 за кохезивно запълване, 1.5 за стени с активно земно налягане и 2.0 за тези с пасивна земя натиск. Тези фактори за безопасност помагат на инженерите да избегнат повреда при срязване и просмукване, както и почвата може да се движи в резултат на товароносителите върху нея.

Въоръжени с резултатите от тестовете, инженерите изчисляват колко натоварване може да понесе почвата безопасно. Започвайки с теглото, необходимо за срязване на почвата, те добавят фактор на безопасност, така че конструкцията никога не прилага достатъчно тегло, за да деформира почвата. Те могат да регулират отпечатъка и дълбочината на фундамента, за да останат в рамките на тази стойност. Като алтернатива, те могат да компресират почвата, за да увеличат нейната якост, като например използват валяк за уплътняване на насипния пълнеж за пътно платно.

Методите за определяне на носимоспособността на почвата включват максималното налягане, което фундаментът може да упражни върху почвата, така че приемливият коефициент на безопасност срещу повреда на срязване е под основата и приемливият общ и диференциален уред са срещнали.

Крайната носеща способност е минималното налягане, което би могло да доведе до разрушаване на срязването на опорната почва непосредствено под и в непосредствена близост до основата. Те вземат предвид якостта на срязване, плътността, пропускливостта, вътрешното триене и други фактори при изграждането на конструкции върху почвата.

Инженерите използват най-добрата си преценка с тези методи за определяне на носимоспособността на почвата, когато извършват много от тези измервания и изчисления. Ефективната дължина изисква от инженера да направи избор къде да започне и да спре измерването. Като един от методите инженерът може да избере да използва дълбочината на купчината и да извади всички нарушени повърхностни почви или смеси от почви. Инженерът може също да избере да го измери като дължината на сегмент от купчина в един почвен слой почва, който се състои от много слоеве.

Инженерите трябва да отчитат почвите като смеси от отделни частици, които се движат една спрямо друга. Тези единици почви могат да се изучават, за да се разбере физиката, която стои зад тези движения, когато се определя теглото, силата и други количества по отношение на сградите и проектите, които инженерите надграждат тях.

Разрушаването на срязването може да бъде резултат от напреженията, приложени върху почвата, които карат частиците да се противопоставят една на друга и да се разпръснат по начини, вредни за изграждането. Поради тази причина инженерите трябва да бъдат внимателни при избора на конструкции и почви с подходяща якост на срязване.

TheКръгът на Морможе да визуализира напреженията на срязване в равнините, свързани със строителните проекти. Кръгът на напреженията на Mohr се използва при геоложки изследвания на тестването на почвата. Той включва използване на цилиндрични образци на почви, така че радиалните и аксиалните напрежения да действат върху слоевете на почвите, изчислени с помощта на равнини. След това изследователите използват тези изчисления, за да определят носещата способност на почвите в основите.

Изследователите във физиката и инженерството могат да класифицират почвите, пясъците и чакълите по техния размер и химични съставки. Инженерите измерват специфичната повърхност на тези съставки като съотношение на повърхността на частиците към масата на частиците като един от методите за класифицирането им.

Кварцът е най-често срещаният компонент на тиня и пясък, а слюдата и фелдшпатът са други често срещани компоненти. Глинестите минерали като монтморилонит, илит и каолинит съставят листове или структури, които са подобни на плочи с големи повърхности. Тези минерали имат специфични повърхностни ари от 10 до 1000 квадратни метра на грам твърдо вещество.

Тази голяма повърхност позволява химични, електромагнитни и ван дер Ваалсови взаимодействия. Тези минерали могат да бъдат много чувствителни към количеството течност, което може да премине през порите им. Инженерите и геофизиците могат да определят видовете глини, присъстващи в различни проекти, за да изчислят ефектите от тези сили, за да ги отчетат в своите уравнения.

Почвите с високоактивни глини могат да бъдат много нестабилни, защото са много чувствителни към течности. Те се подуват в присъствието на вода и се свиват в нейно отсъствие. Тези сили могат да причинят пукнатини във физическата основа на сградите. От друга страна, материалите, които представляват нискоактивни глини, образувани при по-стабилна активност, могат да бъдат много по-лесни за работа.

Geotechdata.info има списък на стойностите на носимоспособността на почвата, които можете да използвате като диаграма на почвоносимостта