그만큼토양의 지지력방정식으로 주어집니다
Q_a = \ frac {Q_u} {FS}
어느큐ㅏ허용 베어링 용량 (kN / m2 또는 lb / ft2), 큐유궁극 지지력 (kN / m2 또는 lb / ft2) 및 FS는 안전 계수입니다. 궁극의 지지력큐유지지력의 이론적 한계입니다.
피사의 사탑이 토양의 변형으로 인해 기울어지는 것과 마찬가지로 엔지니어는 건물과 주택의 무게를 결정할 때 이러한 계산을 사용합니다. 엔지니어와 연구원은 기반을 마련 할 때 프로젝트가이를 지원하는 분야에 이상적인지 확인해야합니다. 지지력은이 강도를 측정하는 한 가지 방법입니다. 연구원들은 토양과 그 위에 놓인 재료 사이의 접촉 압력 한계를 결정하여 토양의 지지력을 계산할 수 있습니다.
이러한 계산 및 측정은 지하에서 실행되는 교량 기초, 옹벽, 댐 및 파이프 라인과 관련된 프로젝트에서 수행됩니다. 그들은 공극 수압으로 인한 차이의 특성을 연구함으로써 토양의 물리학에 의존합니다. 기초의 기초가되는 재료와 토양 입자 사이의 입자 간 유효 응력 그들 자신. 그들은 또한 토양 입자 사이 공간의 유체 역학에 의존합니다. 이것은 토양 자체의 균열, 누출 및 전단 강도를 설명합니다.
다음 섹션에서는 이러한 계산 및 사용에 대해 자세히 설명합니다.
토양의 지지력 공식
얕은 기초에는 스트립 기초, 정사각형 기초 및 원형 기초가 포함됩니다. 깊이는 일반적으로 3 미터이며 더 저렴하고 실현 가능하며 더 쉽게 전송할 수있는 결과를 제공합니다.
Terzaghi 궁극 베어링 용량 이론얕은 연속 기초에 대한 최종 지지력을 계산할 수 있음을 나타냅니다.큐유와
Q_u = cN_c + gDN_q + 0.5gBN_g
어느씨토양의 응집력 (kN / m2 또는 lb / ft2), 지토양의 유효 단위 중량 (kN / m3 또는 lb / ft3), 디기초의 깊이 (m 또는 ft)이고 B는 기초의 폭 (m 또는 ft)입니다.
얕은 사각형 기초의 경우 방정식은 다음과 같습니다.큐유와
Q_u = 1.3cN_c + gDN_q + 0.4gBN_g
얕은 원형 기초의 경우 방정식은 다음과 같습니다.
Q_u = 1.3cN_c + gDN_q + 0.3gBN_g
일부 변형에서 g는γ.
다른 변수는 다른 계산에 따라 달라집니다.엔큐이다
N_q = \ frac {e ^ {2 \ pi (0.75- \ phi '/ 360) \ tan {\ phi'}}} {2 \ cos {(2 (45+ \ phi '/ 2))}}
엔씨5.14입니다.ф '= 0과
N_C = \ frac {N_q-1} {\ tan {\ phi '}}
ф '의 다른 모든 값에 대해,Ngis :
N_g = \ tan {\ phi '} \ frac {K_ {pg} / \ cos {2 \ phi'} -1} {2}
케이pg수량을 그래프로 표시하고케이pg관찰 된 경향을 설명합니다. 일부 사용엔지 = 2 (N큐+1) tanф '/ (1 + .4sin4ф ')계산할 필요없이 근사치로케이pg.
토양이 지역의 징후를 보이는 상황이있을 수 있습니다.전단 실패. 이것은 재료의 입자 사이의 저항이 충분히 크지 않기 때문에 토양 강도가 기초에 충분한 강도를 보여줄 수 없음을 의미합니다. 이러한 상황에서 스퀘어 파운데이션의 최종 지지력은 다음과 같습니다.큐유 = .867c N씨 + g D N큐 + 0.4g B N지 ,지속적인 재단의 나에스Qu = 2 / 3c Nc + g D Nq + 0.5 g B Ng이고 원형 기초는큐유 = .867c N씨 + g D N큐 + 0.3g B N지.
토양의 지지력을 결정하는 방법
깊은 기초에는 부두 기초와 케이슨이 포함됩니다. 이러한 유형의 토양에 대한 최종 지지력을 계산하는 방정식은 다음과 같습니다.큐유 = Q피 + Q에프 어느큐유궁극 지지력 (kN / m2 또는 lb / ft2), 큐피기초 팁의 이론적 지지력 (kN / m2 또는 lb / ft2) 및큐에프샤프트와 토양 사이의 샤프트 마찰로 인한 이론적 지지력입니다. 이것은 토양의 지지력에 대한 또 다른 공식을 제공합니다
이론적 엔드 베어링 (팁) 용량 기초를 계산할 수 있습니다.큐피같이큐피 = A피큐피어느큐피끝 베어링의 이론적 지지력입니다 (kN / m2 또는 lb / ft2) 및ㅏ피팁의 유효 면적 (m2 또는 ft2).
응집력이없는 미사 토양의 이론적 단위 팁 베어링 용량큐피이다qDN큐그리고 응집력있는 토양의 경우9c,(모두 kN / m2 또는 lb / ft2). 디씨느슨한 미사 또는 모래에있는 말뚝의 임계 깊이 (m 또는 ft)입니다. 이것은10B느슨한 미사 및 모래를 위해,15B중간 밀도의 미사 및 모래 및20B매우 조밀 한 미사 및 모래를 위해.
말뚝 기초의 표피 (샤프트) 마찰력, 이론적 지지력큐에프이다ㅏ에프큐에프단일 균질 토양층 및pSq에프엘한 층 이상의 토양을 위해. 이 방정식에서ㅏ에프 말뚝 축의 유효 표면적큐에프이다kstan (d), 응집력이없는 토양에 대한 이론적 단위 마찰 용량 (kN / m2 또는 lb / ft)케이측면 토압,에스효과적인 과부하 압력이고디외부 마찰 각도 (도)입니다.에스서로 다른 토양층의 합계입니다 (예 :ㅏ1 + ㅏ2 +... + ㅏ엔).
실트의 경우이 이론적 용량은씨ㅏ + kstan (d)어느씨ㅏ접착력입니다. 다음과 같습니다.씨,거친 콘크리트, 녹슨 강철 및 골판지 금속의 토양 응집력. 매끄러운 콘크리트의 경우 값은.8c...에씨, 깨끗한 강철의 경우.5c...에.9c. 피말뚝 단면의 둘레 (m 또는 ft)입니다.엘파일의 유효 길이 (m 또는 ft)입니다.
점착성 토양의 경우큐에프 = aS유 여기서 a는 다음과 같이 측정되는 접착 계수입니다.1-.1 (소uc)2...에 대한에스uc48kN / m 미만2 어디에스uc = 2c제한되지 않은 압축 강도 (kN / m2 또는 lb / ft2). 에 대한에스uc이 값보다 크면a = [0.9 + 0.3 (Suc -1)] / Suc.
안전 계수는 무엇입니까?
안전 계수는 다양한 용도에 대해 1에서 5까지입니다. 이 요인은 피해 규모, 프로젝트 실패 가능성의 상대적 변화, 토양 데이터 자체, 공차 구성 및 설계 분석 방법의 정확성을 설명 할 수 있습니다.
전단 파손의 경우 안전 계수는 1.2에서 2.5까지 다양합니다. 댐 및 채우기의 경우 안전 계수 범위는 1.2 ~ 1.6입니다. 옹벽의 경우 1.5 ~ 2.0이고 전단 시트 파일링의 경우 1.2 ~ 1.6, 가새 굴착의 경우 1.2 ~ 1.5, 전단 확산 기반의 경우 계수는 2 ~ 3, 매트 기반의 경우 1.7 ~ 2.5입니다. 으로 대조적으로, 재료가 파이프 또는 기타 재료의 작은 구멍을 통해 스며 들기 때문에 누출 실패의 경우, 안전 계수는 상승의 경우 1.5 ~ 2.5, 상승의 경우 3 ~ 5입니다. 관.
엔지니어는 또한 세분화 된 옹벽에 대해 1.5로 안전 계수에 대한 경험 법칙을 사용합니다. 백필, 점착성 백필의 경우 2.0, 활성 토압이있는 벽의 경우 1.5, 수동 접지가있는 벽의 경우 2.0 압력. 이러한 안전 요소는 엔지니어가 전단 및 누출 실패를 방지하는 데 도움이되며, 하중을 받음으로써 토양이 이동할 수 있습니다.
베어링 용량의 실제 계산
테스트 결과를 바탕으로 엔지니어는 토양이 안전하게 견딜 수있는 하중을 계산합니다. 토양을 깎는 데 필요한 무게부터 시작하여 구조가 토양을 변형시킬만큼 충분한 무게를 적용하지 않도록 안전 계수를 추가합니다. 그들은 그 가치를 유지하기 위해 기초의 풋 프린트와 깊이를 조정할 수 있습니다. 또는, 예를 들어 롤러를 사용하여 노반의 느슨한 채우기 재료를 압축하여 토양을 압축하여 강도를 높일 수 있습니다.
토양의 지지력을 결정하는 방법은 기초가 토양에 가할 수있는 최대 압력을 포함합니다. 전단 파괴에 대한 허용되는 안전 계수는 기초보다 낮고 허용되는 총 및 차등 침하는 다음과 같습니다. 만났다.
궁극적 인 지지력은 기초 바로 아래 및 기초에 인접한지지 토양의 전단 파괴를 유발하는 최소 압력입니다. 그들은 토양에 구조물을 만들 때 전단 강도, 밀도, 투과성, 내부 마찰 및 기타 요인을 고려합니다.
엔지니어는 이러한 많은 측정 및 계산을 수행 할 때 토양의 지지력을 결정하는 이러한 방법으로 최선의 판단을 사용합니다. 유효 길이를 사용하려면 엔지니어가 측정을 시작하고 중지 할 위치를 선택해야합니다. 한 가지 방법으로 엔지니어는 말뚝 깊이를 사용하고 교란 된 표면 토양 또는 토양 혼합물을 빼도록 선택할 수 있습니다. 엔지니어는 여러 층으로 구성된 토양의 단일 토양 층에서 말뚝 부분의 길이로 측정하도록 선택할 수도 있습니다.
토양이 스트레스를받는 원인은 무엇입니까?
엔지니어는 토양을 서로에 대해 이동하는 개별 입자의 혼합물로 설명해야합니다. 이러한 토양 단위는 다음을 결정할 때 이러한 움직임 뒤에있는 물리학을 이해하기 위해 연구 될 수 있습니다. 엔지니어가 구축 한 건물 및 프로젝트에 대한 무게, 힘 및 기타 수량 그들.
전단 파괴는 입자가 서로 저항하고 건물에 해로운 방식으로 분산되도록하는 토양에 적용된 응력으로 인해 발생할 수 있습니다. 이러한 이유로 엔지니어는 적절한 전단 강도를 가진 설계와 토양을 신중하게 선택해야합니다.
그만큼모어 서클건축 프로젝트와 관련된 평면의 전단 응력을 시각화 할 수 있습니다. Mohr Circle of Stresses는 토양 테스트의 지질 학적 연구에 사용됩니다. 여기에는 방사형 및 축 방향 응력이 평면을 사용하여 계산 된 토양 층에 작용하도록 실린더 모양의 토양 샘플을 사용하는 것이 포함됩니다. 그런 다음 연구원들은 이러한 계산을 사용하여 기초에서 토양의 지지력을 결정합니다.
구성별로 토양 분류
물리학 및 공학 연구자들은 토양, 모래 및 자갈을 크기와 화학적 구성 요소별로 분류 할 수 있습니다. 엔지니어는 입자를 분류하는 한 가지 방법으로 입자의 표면적 대 입자 질량의 비율로 이러한 구성 요소의 비 표면적을 측정합니다.
석영은 미사와 모래의 가장 일반적인 구성 요소이며 운모와 장석은 다른 일반적인 구성 요소입니다. 몬모릴로나이트, 일 라이트 및 카올리나이트와 같은 점토 광물은 표면적이 넓은 판 모양의 시트 또는 구조를 구성합니다. 이 미네랄은 고체 1g 당 10 ~ 1,000m2의 비 표면적을 가지고 있습니다.
이 넓은 표면적은 화학적, 전자 기적 및 반 데르 발스 상호 작용을 허용합니다. 이러한 미네랄은 모공을 통과 할 수있는 액체의 양에 매우 민감 할 수 있습니다. 엔지니어와 지구 물리학자는 다양한 프로젝트에 존재하는 점토의 유형을 결정하여 이러한 힘의 효과를 계산하여 방정식에서 설명 할 수 있습니다.
고 활성 점토가있는 토양은 유체에 매우 민감하기 때문에 매우 불안정 할 수 있습니다. 그들은 물이 있으면 부풀어 오르고 물이 없으면 수축합니다. 이러한 힘은 건물의 물리적 기반에 균열을 일으킬 수 있습니다. 한편, 보다 안정된 활성하에 형성된 저 활성 점토 인 재료는 작업하기가 훨씬 더 쉬울 수 있습니다.
토양 베어링 용량 차트
Geotechdata.info 토양 지지력 차트로 사용할 수있는 흙 지지력 값 목록이 있습니다.