Kako izračunati nosivost tla

Thenosivost tladana je jednadžbom

u kojemQ_aje dopuštena nosivost (u kN / m² ili lb / ft²), ​Q_uje krajnja nosivost (u kN / m² ili lb / ft²) i FS je faktor sigurnosti. Krajnja nosivostQ_uje teoretska granica nosivosti.

Slično kao i nagib kosog tornja u Pisi zbog deformacije tla, inženjeri koriste ove izračune prilikom određivanja težine zgrada i kuća. Dok inženjeri i istraživači postavljaju temelje, oni moraju biti sigurni da su njihovi projekti idealni za tlo koje ga podupire. Nosivost je jedna od metoda za mjerenje ove čvrstoće. Istraživači mogu izračunati nosivost tla određivanjem granice kontaktnog tlaka između tla i materijala postavljenog na njega.

Ovi proračuni i mjerenja provode se na projektima koji uključuju temelje mostova, potporne zidove, brane i cjevovode koji se vode ispod zemlje. Oslanjaju se na fiziku tla proučavajući prirodu razlika uzrokovanih tlakom pore vode u materijala koji je temelj temelja i međuzrnastog efektivnog naprezanja između čestica tla se. Oni također ovise o mehanici fluida prostora između čestica tla. To objašnjava pucanje, procjeđivanje i posmičnu čvrstoću samog tla.

Sljedeći odjeljci detaljnije opisuju ove izračune i njihovu upotrebu.

Plitki temelji uključuju trakaste temelje, kvadratne temelje i kružne temelje. Dubina je obično 3 metra i omogućuje jeftinije, izvedivije i lakše prenosive rezultate.

​Terzaghijeva teorija krajnjeg nosivog kapacitetanalaže da možete izračunati konačnu nosivost plitkih kontinuiranih temeljaQ_us

u kojemcje kohezija tla (u kN / m² ili lb / ft²), ​gefektivna jedinična težina tla (u kN / m³ ili lb / ft³), ​Dje dubina podnožja (u m ili ft) i B širina podnožja (u m ili ft).

Za plitke četvrtaste temelje jednadžba jeQ_us

a za plitke kružne temelje jednadžba je

U nekim varijacijama g se zamjenjuje sγ​.

Ostale varijable ovise o drugim izračunima.N_qje

​N_cje 5,14 forf '= 0i

za sve ostale vrijednosti f ',Ngje:

​K_strdobiva se grafičkim prikazom veličina i određivanjem vrijednostiK_strobjašnjava uočene trendove. Neki koristeN_g = 2 (N_q+1) tanf '/ (1 + .4sin4​​f ')kao aproksimaciju bez potrebe za izračunavanjemK​​str.​

Mogu biti situacije u kojima tlo pokazuje znakove lokalnogneuspjeh smicanja. To znači da čvrstoća tla ne može pokazati dovoljno čvrstoće za temelj, jer otpor između čestica u materijalu nije dovoljno velik. U tim je situacijama konačna nosivost četvrtastog temeljaQ_u = .867c N_c + g D N_q + 0,4 g N_g ,trajni temelj je isQu = 2 / 3c Nc + g D Nq + 0,5 g B Ng i kružni temelj jeQ​_u ​= .867c N​_c ​+ g D N​_q ​+ 0,3 g B N​​_g​.

Duboki temelji uključuju molove i kesone. Jednadžba za izračunavanje krajnje nosivosti ove vrste tla jeQ_u = Q_str + Q_f u kojemQ_uje krajnja nosivost (u kN / m² ili lb / ft²), ​Q_strje teoretska nosivost vrha temelja (u kN / m² ili lb / ft²) iQ_fje teoretska nosivost zbog trenja osovine između osovine i tla. To vam daje drugu formulu za nosivost tla

Možete izračunati teoretski temelj nosivosti (vrha) nosivostiQ_strkaoQ_str = A_strq_stru kojemQ_strje teoretska nosivost krajnjeg ležaja (u kN / m² ili lb / ft²) iA_strje efektivna površina vrha (u m² ili ft²).

Teoretska jedinica nosivosti vrha muljevitih tla bez kohezijeq_strjeqDN_qi, za kohezivna tla,9c,(obje u kN / m² ili lb / ft²). ​D_cje kritična dubina za pilote u rastresitim muljevima ili pijesku (u m ili ft). Ovo bi trebalo biti10Bza rastresite muljeve i pijesak,15Bza silte i pijesak umjerene gustoće i20Bza vrlo guste muljeve i pijesak.

Za sposobnost trenja kože (osovine) temelja pilota, teorijska nosivostQ_fjeA_fq_fza jedan homogeni sloj tla ipSq_fLza više slojeva tla. U tim jednadžbama,A_f efektivna površina osovine pilota,q_fjekstan (d), teoretska jedinična sposobnost trenja za tla bez kohezije (u kN / m² ili lb / ft) u kojemkje bočni tlak zemlje,sje efektivni pritisak jalovine idje vanjski kut trenja (u stupnjevima).Sje zbroj različitih slojeva tla (tj.a₁​ + ​a₂​ +... + ​a_n​).

Za silte je ovaj teoretski kapacitetc​_A ​+​ ​kstan (d)u kojemc_Aje prianjanje. Jednako je sac,kohezija tla za grubi beton, zarđali čelik i valoviti metal. Za glatki beton vrijednost je.8cdoc, a za čisti čelik jest.5cdo.9c​. ​strje opseg presjeka pilota (u m ili ft).Lje efektivna duljina hrpe (u m ili ft).

Za kohezivna tla,q​_f ​= aS​_u u kojoj je a adhezijski faktor, mjeren kao1-.1 (S_uc)²zaS_ucmanje od 48 kN / m² gdjeS_uc = 2cje neograničena kompresijska čvrstoća (u kN / m² ili lb / ft²). ZaS_ucveća od ove vrijednosti,a = [0,9 + 0,3 (S_uc - 1)] / S_uc​.

Faktor sigurnosti kreće se od 1 do 5 za različite namjene. Ovaj faktor može objasniti veličinu štete, relativnu promjenu šansi da projekt ne uspije, same podatke o tlu, tolerancijsku konstrukciju i točnost projektnih metoda analize.

U slučajevima neuspjeha smicanja, faktor sigurnosti varira od 1,2 do 2,5. Za brane i ispune, faktor sigurnosti kreće se od 1,2 do 1,6. Za potporne zidove je 1,5 do 2,0, za posmični gomilački lim to je 1,2 do 1,6, za iskopane podupirače 1,2 do 1,5, za posmične raširene podloge faktor je 2 do 3, za podnožnice od matice 1,7 do 2,5. Po za razliku od toga, slučajevi propadanja procjeda, dok materijali prodiru kroz male rupe na cijevima ili drugi materijali, faktor sigurnosti je od 1,5 do 2,5 za podizanje i 3 do 5 za cijevi.

Inženjeri se također koriste osnovnim pravilima za faktor sigurnosti kao 1,5 za potporne zidove koji su prevrnuti granuliranim zasip, 2,0 za kohezivnu zasipu, 1,5 za zidove s aktivnim tlakom zemlje i 2,0 za one s pasivnom zemljom pritisci. Ovi sigurnosni čimbenici pomažu inženjerima da izbjegnu smetnje posmika i procurivanja, kao i da se tlo može pomaknuti kao rezultat ležajeva tereta na njemu.

Naoružani rezultatima ispitivanja, inženjeri izračunavaju koliki teret tlo može sigurno podnijeti. Počevši od težine potrebne za smicanje tla, dodaju faktor sigurnosti tako da struktura nikad ne primjenjuje dovoljno težine da deformira tlo. Mogu prilagoditi otisak i dubinu temelja kako bi ostali unutar te vrijednosti. Alternativno, oni mogu stlačiti tlo kako bi povećali njegovu čvrstoću, na primjer, pomoću valjka za sabijanje rastresitog materijala za punjenje kolnika.

Metode određivanja nosivosti tla uključuju maksimalni pritisak koji temelj može vršiti na tlo tako da prihvatljivi faktor sigurnosti protiv smicanja pri smicanju je ispod temelja, a prihvatljivo ukupno i diferencijalno slijeganje upoznali.

Krajnja nosivost je minimalni tlak koji bi prouzrokovao smicanje potpornog tla neposredno ispod i uz temelj. Oni uzimaju u obzir posmičnu čvrstoću, gustoću, propusnost, unutarnje trenje i druge čimbenike pri gradnji konstrukcija na tlu.

Inženjeri koriste najbolje ocjene s ovim metodama određivanja nosivosti tla prilikom izvođenja mnogih od ovih mjerenja i proračuna. Učinkovita duljina zahtijeva od inženjera da odabere gdje će započeti i zaustaviti mjerenje. Kao jedan od načina, inženjer može odabrati upotrebu dubine hrpe i oduzimanje bilo kakvih poremećenih površinskih tla ili mješavina tla. Inženjer također može odabrati da ga izmjeri kao duljinu segmenta pilota u jednom sloju tla koji se sastoji od mnogo slojeva.

Inženjeri moraju računati na tlo kao na smjesu pojedinačnih čestica koje se kreću jedna prema drugoj. Te jedinice tla mogu se proučavati kako bi se razumjelo fizika koja stoji iza ovih kretanja pri određivanju težina, sila i druge količine u odnosu na zgrade i projekte na kojima se inženjeri nadovezuju ih.

Neuspjeh pri smicanju može nastati zbog naprezanja na tlu zbog kojih se čestice međusobno opiru i raspršuju na načine štetne za izgradnju. Iz tog razloga inženjeri moraju biti oprezni pri odabiru dizajna i tla s odgovarajućom posmičnom čvrstoćom.

TheMohrov krugmogu vizualizirati posmična naprezanja na ravninama relevantnim za građevinske projekte. Mohrov krug naprezanja koristi se u geološkim istraživanjima ispitivanja tla. Uključuje upotrebu uzoraka tla u obliku cilindra tako da radijalna i aksijalna naprezanja djeluju na slojeve tla, izračunato pomoću ravnina. Zatim istraživači koriste ove izračune kako bi utvrdili nosivost tla u temeljima.

Istraživači fizike i inženjerstva mogu klasificirati tla, pijesak i šljunak prema njihovoj veličini i kemijskim sastojcima. Inženjeri mjere specifičnu površinu tih sastojaka kao omjer površine čestica i mase čestica kao jedan od načina njihove klasifikacije.

Kvarc je najčešća komponenta mulja i pijeska, a tinjac i glinenca su ostale uobičajene komponente. Minerali gline poput montmorilonita, ilitita i kaolinita čine listove ili strukture pločastih oblika s velikim površinama. Ti minerali imaju specifičnu površinu od 10 do 1.000 četvornih metara po gramu krutine.

Ova velika površina omogućuje kemijske, elektromagnetske i van der Waalsove interakcije. Ti minerali mogu biti vrlo osjetljivi na količinu tekućine koja može proći kroz njihove pore. Inženjeri i geofizičari mogu odrediti vrste glina prisutnih u raznim projektima kako bi izračunali učinke tih sila kako bi ih uzeli u obzir u svojim jednadžbama.

Tla s glinama s visokom aktivnošću mogu biti vrlo nestabilna jer su vrlo osjetljiva na tekućinu. Oni nabubre u prisutnosti vode i smanjuju se u njezinoj odsutnosti. Te sile mogu uzrokovati pukotine u fizičkom temelju zgrada. S druge strane, s materijalima koji su gline s niskom aktivnošću i nastaju pod stabilnijom aktivnošću može se puno lakše raditi.

Geotechdata.info ima popis vrijednosti nosivosti tla koje možete koristiti kao tablicu nosivosti tla.