Themulla kandevõimeon antud võrrandiga
Q_a = \ frac {Q_u} {FS}
millesQaon lubatud kandevõime (kN / m2 või naela / jalga2), Quon lõplik kandevõime (kN / m2 või naela / jalga2) ja FS on ohutustegur. Ülim kandevõimeQuon kandevõime teoreetiline piir.
Sarnaselt sellele, kuidas Pisa torn kaldub pinnase deformeerumise tõttu, kasutavad insenerid neid arvutusi hoonete ja majade massi määramisel. Kui insenerid ja teadlased panevad aluse, peavad nad veenduma, et nende projektid sobivad ideaalselt seda toetava maa jaoks. Kandevõime on üks selle tugevuse mõõtmise meetoditest. Teadlased saavad mulla kandevõime välja arvutada, määrates pinnase ja sellele asetatud materjali vahelise kokkupuute rõhu piiri.
Need arvutused ja mõõtmised viiakse läbi projektidega, mis hõlmavad silla aluseid, tugimüüre, tamme ja torujuhtmeid, mis kulgevad maa all. Nad toetuvad pinnase füüsikale, uurides pinnase poorivee rõhust tingitud erinevuste olemust vundamendi aluseks olev materjal ja mullaosakeste vaheline graanulitevaheline efektiivne pinge ise. Need sõltuvad ka pinnaseosakeste vaheliste ruumide vedeliku mehaanikast. See arvestab pragunemist, imbumist ja mulla enda nihketugevust.
Järgmistes jaotistes käsitletakse nende arvutuste ja nende kasutamise üksikasjalikumalt.
Pinnase kandevõime valem
Madalate vundamentide hulka kuuluvad riba alused, ruudukujulised ja ümmargused alused. Sügavus on tavaliselt 3 meetrit ja võimaldab saavutada odavamaid, teostatavamaid ja hõlpsamini ülekantavaid tulemusi.
Terzaghi ülim kandevõime teooriaütleb, et saate arvutada madala pideva vundamendi lõpliku kandevõimeQukoos
Q_u = cN_c + gDN_q + 0,5gBN_g
millescon mulla sidusus (kN / m2 või naela / jalga2), gon mulla efektiivne ühiku mass (kN / m3 või naela / jalga3), Don jalatsi sügavus (meetrites või jalades) ja B on jalatsi laius (meetrites või jalgades).
Madalate ruudukujuliste vundamentide korral on võrrandQukoos
Q_u = 1,3cN_c + gDN_q + 0,4gBN_g
ja madalate ümmarguste vundamentide korral on võrrand
Q_u = 1,3cN_c + gDN_q + 0,3gBN_g
Mõnes variatsioonis asendatakse g tähegaγ.
Ülejäänud muutujad sõltuvad teistest arvutustest.Nqon
N_q = \ frac {e ^ {2 \ pi (0,75- \ phi '/ 360) \ tan {\ phi'}}} {2 \ cos {(2 (45+ \ phi '/ 2))}}
Ncon 5,14ф '= 0ja
N_C = \ frac {N_q-1} {\ tan {\ phi '}}
kõigi teiste ф 'väärtuste korral,Ngon:
N_g = \ tan {\ phi '} \ frac {K_ {pg} / \ cos {2 \ phi'} -1} {2}
Klksaadakse suuruste graafikul ja väärtuse määramiselKlktäheldatud suundumusi. Mõni kasutabNg = 2 (Nq+1) tanf '/ (1 +, 4sin4ф ')ligikaudseks, ilma et oleks vaja arvutadaKlk.
Võib esineda olukordi, kus pinnasel on märke kohalikustpügamispuudulikkus. See tähendab, et pinnase tugevus ei saa vundamendi jaoks piisavalt tugevust näidata, kuna materjali osakeste vaheline takistus ei ole piisavalt suur. Nendes olukordades on kandilise vundamendi lõplik kandevõimeQu = .867c Nc + g D Nq + 0,4 g BNg ,pideva vundamendi isQu = 2 / 3c Nc + g D Nq + 0,5 g B Ng ja ümmargune vundament onQu = .867c Nc + g D Nq + 0,3 g BNg.
Pinnase kandevõime määramise meetodid
Sügavate vundamentide hulka kuuluvad muuli vundamendid ja kessoonid. Seda tüüpi pinnase lõpliku kandevõime arvutamise võrrand onQu = Qlk + Qf millesQuon lõplik kandevõime (kN / m2 või naela / jalga2), Qlkon vundamendi otsa teoreetiline kandevõime (kN / m2 või naela / jalga2) jaQfon teoreetiline kandevõime võlli ja pinnase vahelise võlli hõõrdumise tõttu. See annab teile veel ühe mulla kandevõime valemi
Te saate arvutada teoreetilise otselaagri (otsa) võimsuse aluseQlkasQlk = AlkqlkmillesQlkon otselaagri teoreetiline kandevõime (kN / m2 või naela / jalga2) jaAlkon otsa efektiivne pindala (meetrites)2 või jalga2).
Teoreetiline ühtsuseta mudamuldade kandevõimeqlkonqDNqja sidusate muldade korral9c,(mõlemad kN / m2 või naela / jalga2). Dcon lahtise silla või liiva vaiade kriitiline sügavus (meetrites või jalgades). See peaks olema10Blahtiste siidide ja liivade jaoks,15Bmõõduka tihedusega sile ja liiva jaoks20Bväga tiheda sile ja liiva jaoks.
Vaia vundamendi naha (võlli) hõõrdevõime jaoks teoreetiline kandevõimeQfonAfqfühe homogeense mullakihi jaoks japSqfLrohkem kui ühe mullakihi jaoks. Nendes võrranditesAf on vaia võlli tegelik pind,qfonkstan (d), teoreetiline ühiku hõõrdevõime sidususeta pinnases (kN / m2 või lb / ft) milleskon maa külgmine rõhk,son efektiivne ülekoormussurve jadon väline hõõrdenurk (kraadides).Son erinevate mullakihtide liitmine (s.t.a1 + a2 +... + an).
Silmade jaoks on see teoreetiline võimekuscA + kstan (d)millescAon haardumine. See on võrdnec,töötlemata betooni, roostes terase ja gofreeritud metalli pinnase sidusus. Sileda betooni puhul on väärtus.8ckunicja puhta terase puhul on.5ckuni.9c. lkon vaia ristlõike ümbermõõt (meetrites või jalgades).Lon vaia tegelik pikkus (meetrites või jalgades).
Ühtse pinnase jaoksqf = aSu milles a on haardetegur, mõõdetuna1–1 (Suc)2eestSucalla 48 kN / m2 kusSuc = 2con piiramatu survetugevus (kN / m2 või naela / jalga2). SestSucsellest väärtusest suurem,a = [0,9 + 0,3 (Suc - 1)] / Suc.
Mis on ohutustegur?
Erinevatel eesmärkidel on ohutustegur vahemikus 1 kuni 5. See tegur võib arvestada kahjustuste suurust, projekti ebaõnnestumise tõenäosuse suhtelist muutust, mullaandmeid, tolerantside konstrueerimist ja analüüsimeetodite täpsust.
Nihkepuudulikkuse korral varieerub ohutustegur vahemikus 1,2 kuni 2,5. Paisude ja täitematerjalide puhul on ohutustegur vahemikus 1,2 kuni 1,6. Tugiseinte jaoks on see 1,5 kuni 2,0, lõikeplaatide vaiade korral on see 1,2–1,6, traksitud kaevetööde korral 1,2–1,5, nihkepinnaliste kattealuste puhul on tegur 2–3, matialuste puhul 1,7–2,5. Kõrval seevastu imbumisvigade korral, kui materjalid imbuvad läbi torude või muude materjalide väikeste aukude, on ohutustegur tõusul 1,5–2,5 ja torustik.
Insenerid kasutavad ohutusteguri rusikareegleid 1,5-ni graanulitega ümber lükatud tugiseinte jaoks tagasitäide, 2,0 ühtse tagasitäite korral, 1,5 aktiivse maarõhuga seinte puhul ja 2,0 passiivse pinnase korral surved. Need ohutustegurid aitavad inseneridel vältida nihke- ja imbumistõrkeid ning pinnas võib sellel olevate koormuste tõttu liikuda.
Kandevõime praktilised arvutused
Testitulemustega relvastatud insenerid arvutavad, kui palju koormust muld ohutult talub. Alustades mulla lõikamiseks vajalikust kaalust, lisavad nad ohutusteguri, nii et konstruktsioon ei rakenda kunagi piisavalt mulda deformeerimiseks. Nad saavad selle väärtuse piires reguleerida vundamendi jalajälge ja sügavust. Teise võimalusena saavad nad mulla selle tugevuse suurendamiseks kokku suruda, kasutades näiteks teeraja lahtise täitematerjali tihendamiseks rulli.
Pinnase kandevõime määramise meetodid hõlmavad maksimaalset survet, mida vundament võib pinnasele avaldada vastuvõetav ohutustegur nihkeprobleemide vastu on vundamendist madalam ning vastuvõetav summaarne ja diferentsiaalne arvutus on kohtusime.
Lõplik kandevõime on minimaalne rõhk, mis põhjustaks vahetult vundamendi all ja külgneva tugimulla nihkejõu. Pinnasele konstruktsioonide ehitamisel võtavad nad arvesse nihketugevust, tihedust, läbilaskvust, sisemist hõõrdumist ja muid tegureid.
Insenerid kasutavad mulla kandevõime määramiseks nende meetodite põhjal parimat otsust, kui teostavad paljusid neist mõõtmistest ja arvutustest. Efektiivne pikkus nõuab insenerilt valiku alustamist mõõtmise alustamiseks ja lõpetamiseks. Ühe meetodina võib insener valida vaia sügavuse ja lahutada häiritud pinnased või mullasegud. Insener võib valida ka selle mõõtmise vaia segmendi pikkusena ühes mullakihis, mis koosneb paljudest kihtidest.
Mis põhjustab mullas stressi?
Insenerid peavad arvestama mulla kui üksikute osakeste seguga, mis üksteise suhtes ringi liiguvad. Neid mullaühikuid saab uurida, et mõista nende liikumiste füüsikat selle määramisel hoonete ja projektide kaal, jõud ja muud kogused, millele insenerid tuginevad neid.
Nihkeprobleem võib tuleneda pinnasele avalduvatest pingetest, mis põhjustavad osakeste üksteisele vastupanu ja hajumist viisil, mis kahjustab ehitamist. Seetõttu peavad insenerid olema ettevaatlikud sobiva nihketugevusega kujunduse ja pinnase valimisel.
TheMohri ringoskab visualiseerida ehitusprojektide seisukohalt oluliste tasapindade nihkepingeid. Pinnase katsetamise geoloogilistes uuringutes kasutatakse Mohri stressiringi. See hõlmab silindrikujuliste mullaproovide kasutamist selliselt, et radiaalne ja aksiaalne pinge mõjuks mullakihtidele, arvutatuna tasapindade abil. Seejärel määravad teadlased nende arvutuste abil vundamentide muldade kandevõime.
Pinnaste klassifitseerimine koostise järgi
Füüsika ja inseneriteadlased saavad mulda, liiva ja kruusa liigitada nende suuruse ja keemiliste koostisosade järgi. Insenerid mõõdavad nende klassifitseerimise ühe meetodina nende koostisosade eripinda osakeste pinna ja osakeste massi suhtena.
Kvarts on muda ja liiva kõige levinum komponent ning vilgukivi ja päevakivi on teised levinud komponendid. Savimineraalid, nagu montmorilloniit, illiit ja kaoliniit, moodustavad suurte pindadega plaaditaolised lehed või struktuurid. Nende mineraalide pindala on vahemikus 10–1000 ruutmeetrit tahke aine grammi kohta.
See suur pindala võimaldab keemilisi, elektromagnetilisi ja van der Waalsi vastastikmõjusid. Need mineraalid võivad olla väga tundlikud nende poore läbiva vedeliku hulga suhtes. Insenerid ja geofüüsikud saavad määrata erinevates projektides esinevaid savi tüüpe, et arvutada nende jõudude mõju, et neid võrrandites arvesse võtta.
Suure aktiivsusega savid võivad olla väga ebastabiilsed, kuna need on vedeliku suhtes väga tundlikud. Nad paisuvad vee juuresolekul ja vähenevad selle puudumisel. Need jõud võivad põhjustada pragusid hoonete füüsilises vundamendis. Teisest küljest võib materjalidega, mis on madala aktiivsusega savid ja mis moodustuvad stabiilsema tegevuse all, olla palju lihtsam töötada.
Pinnase kandevõime diagramm
Geotechdata.info on mulla kandevõime väärtuste loend, mida saate kasutada mulla kandevõime diagrammina.