Kaip apskaičiuoti dirvožemio laikomąją galią

dirvožemio keliamoji galiapateikiama lygtimi

Q_a = \ frac {Q_u} {FS}

kuriameKlausimasayra leistina laikomoji galia (kN / m2 arba lb / ft2), ​Klausimasuyra didžiausia laikomoji galia (kN / m2 arba lb / ft2) ir FS yra saugos faktorius. Didžiausia laikomoji galiaKlausimasuyra teorinė laikomosios galios riba.

Panašiai kaip Pizos bokštas pasviręs dėl dirvožemio deformacijos, inžinieriai naudoja šiuos skaičiavimus nustatydami pastatų ir namų svorį. Kai inžinieriai ir tyrėjai kloja pamatą, jie turi įsitikinti, kad jų projektai idealiai tinka jį remiančiai žemei. Laikomoji galia yra vienas šio stiprumo matavimo metodas. Tyrėjai gali apskaičiuoti dirvožemio laikomąją galią, nustatydami kontakto slėgio tarp dirvožemio ir ant jo uždėtos medžiagos ribą.

Šie skaičiavimai ir matavimai atliekami projektuose, susijusiuose su tilto pamatais, atraminėmis sienomis, užtvankomis ir vamzdynais, einančiais po žeme. Jie remiasi dirvožemio fizika, tyrinėdami skirtumų, kuriuos sukelia vandens porų vandens slėgis, pobūdį medžiaga, kuri yra pagrindo pagrindas, ir efektyvus dirvožemio dalelių įtempis patys. Jie taip pat priklauso nuo erdvės tarp dirvožemio dalelių skysčių mechanikos. Tai lemia įtrūkimus, nutekėjimą ir paties dirvožemio šlyties stiprumą.

Kituose skyriuose išsamiau aprašomi šie skaičiavimai ir jų panaudojimas.

Dirvožemio keliamosios galios formulė

Negilūs pamatai apima juostines, kvadratines ir apskritas. Paprastai gylis yra 3 metrai ir leidžia gauti pigesnius, lengviau įgyvendinamus ir lengviau perduodamus rezultatus.

„Terzaghi Ultimate“ nešančiųjų pajėgumų teorijanurodo, kad galite apskaičiuoti galutinį negilių ištisinių pamatų galingumąKlausimasusu

Q_u = cN_c + gDN_q + 0,5 gBN_g

kuriamecyra dirvožemio sanglauda (kN / m2 arba lb / ft2), ​gyra faktinis dirvožemio vieneto svoris (kN / m3 arba lb / ft3), ​Dyra pagrindo gylis (m arba pėdomis), o B - pagrindo plotis (m arba pėdomis).

Negilių kvadratinių pamatų lygtis yraKlausimasusu

Q_u = 1,3 cN_c + gDN_q + 0,4gBN_g

o sekliems apskrito pamatams lygybė yra

Q_u = 1,3 cN_c + gDN_q + 0,3gBN_g

Kai kuriuose variantuose g pakeičiamasγ​.

Kiti kintamieji priklauso nuo kitų skaičiavimų.Nqyra

N_q = \ frac {e ^ {2 \ pi (0,75- \ phi '/ 360) \ tan {\ phi'}}} {2 \ cos {(2 (45+ \ phi '/ 2))}}

Ncyra 5,14 užф '= 0ir

N_C = \ frac {N_q-1} {\ tan {\ phi '}}

visoms kitoms ф 'vertėms,Ngyra:

N_g = \ tan {\ phi '} \ frac {K_ {pg} / \ cos {2 \ phi'} -1} {2}

K.pgaunamas grafikuojant dydžius ir nustatant, kurios vertėsK.patsižvelgia į pastebėtas tendencijas. Kai kurie naudojaNg = 2 (Nq+1) tanf '/ (1 + .4sin4​​ф ')kaip apytikslę reikšmę nereikia skaičiuotiK.​​p.

Gali būti situacijų, kai dirvožemyje yra vietinių požymiųkirpimo gedimas. Tai reiškia, kad dirvožemio stiprumas negali parodyti pakankamo pagrindo tvirtumo, nes atsparumas tarp medžiagos dalelių nėra pakankamai didelis. Šiose situacijose kvadratinio pamato galutinis atsparumas yraKlausimasu = .867c Nc + g D Nq + 0,4 g BNg ,tęstinis pamatas yra isQu = 2 / 3c Nc + g D Nq + 0,5 g B Ng ir apskrito pagrindo yraKlausimasu= .867c Nc+ g D Nq+ 0,3 g BN​​g​.

Dirvožemio laikymo talpos nustatymo metodai

Gilūs pamatai apima prieplaukų pamatus ir kesonus. Šio tipo dirvožemio galutinės laikomosios galios apskaičiavimo lygtis yraKlausimasu = Qp + Qf kuriameKlausimasuyra didžiausia laikomoji galia (kN / m2 arba lb / ft2), ​Klausimaspyra teorinė pamato galo laikomoji galia (kN / m2 arba lb / ft2) irKlausimasfyra teorinė laikomoji galia dėl veleno trinties tarp veleno ir grunto. Tai suteikia jums kitą dirvožemio laikomosios galios formulę

Galite apskaičiuoti teorinį galinio guolio (antgalio) talpos pagrindąKlausimaspkaipKlausimasp = ApqpkuriameKlausimaspyra teorinė galinio guolio laikomoji galia (kN / m2 arba lb / ft2) irApyra efektyvusis antgalio plotas (m2 arba pėdas2).

Teorinė vienetų neturinčių dumblo dirvožemių galios laikomoji galiaqpyraqDNqir darniems dirvožemiams9c,(abu kN / m2 arba lb / ft2). ​Dcyra kritinis polių, esančių puriuose šiltuose ar smėliuose, gylis (metrais arba pėdomis). Tai turėtų būti10Bpuriems purvams ir smėliams,15Bvidutinio tankio šilkams ir smėliams ir20Blabai tankiems dumblams ir smėliams.

Polio pagrindo odos (veleno) trinties talpa - teorinė laikomoji galiaKlausimasfyraAfqfvienam homogeniniam dirvožemio sluoksniui irpSqfLdaugiau nei vienam dirvožemio sluoksniui. Šiose lygtyseAf yra efektyvus polio veleno paviršiaus plotas,qfyrakstanas (d), teorinis vieneto neturinčių dirvožemių trinties pajėgumas (kN / m2 arba lb / ft) kuriojekyra šoninis žemės slėgis,syra efektyvus per didelis slėgis irdyra išorinės trinties kampas (laipsniais).Syra skirtingų dirvožemio sluoksnių (t.y.a1​ + ​a2​ +... + ​an​).

Dėl šiltų šis teorinis pajėgumas yracA+​ ​kstanas (d)kuriamecAyra sukibimas. Tai lyguc,grubaus betono, surūdijusio plieno ir gofruoto metalo gruntas. Sklandaus betono vertė yra.8cįcir, švariam plienui, yra.5cį.9c​. ​pyra polio skerspjūvio perimetras (m arba pėdomis).Lyra faktinis krūvos ilgis (m arba pėdomis).

Suderinamiems dirvožemiamsqf= aSu kuriame a yra sukibimo koeficientas, matuojamas kaip1–1 (Šuc)2dėlSucmažiau nei 48 kN / m2 kurSuc = 2cyra neribotas suspaudimo stipris (kN / m2 arba lb / ft2). DėlSucdidesnė už šią vertę,a = [0,9 + 0,3 (Šuc - 1)] / Suc​.

Koks yra saugos faktorius?

Saugos koeficientas įvairiems tikslams svyruoja nuo 1 iki 5. Šis veiksnys gali lemti žalos dydį, santykinį projekto žlugimo tikimybės pokytį, pačius dirvožemio duomenis, tolerancijos konstrukciją ir analizės projektavimo metodų tikslumą.

Šlyties gedimo atvejais saugos koeficientas svyruoja nuo 1,2 iki 2,5. Užtvankų ir užpildų saugos koeficientas svyruoja nuo 1,2 iki 1,6. Atraminėms sienoms - nuo 1,5 iki 2,0, polių šlyties atveju - 1,2–1,6, tvirtinamiems kasinėjimams - 1,2–1,5, šlyties plitimo pagrindams koeficientas yra 2–3, kilimėlių - 1,7–2,5. Iki priešingai, nuotėkio gedimo atvejai, kai medžiagos prasiskverbia pro mažas skylutes vamzdžiuose ar kitose medžiagose, saugos koeficientas svyruoja nuo 1,5 iki 2,5 pakėlimo atveju ir nuo 3 iki 5, jei vamzdynai.

Inžinieriai taip pat taiko nykščio taisykles saugos koeficientui kaip 1,5 atraminėms sienoms, kurios apvirstos granulėmis užpildas, 2,0 - darniam užpildymui, 1,5 - sienoms su aktyviu žemės slėgiu ir 2,0 - pasyvioms žemėms spaudimas. Šie saugos veiksniai padeda inžinieriams išvengti šlyties ir nutekėjimo gedimų, taip pat dirvožemis gali judėti dėl jo apkrovos guolių.

Praktiniai guolio talpos skaičiavimai

Ginkluoti bandymų rezultatais, inžinieriai apskaičiuoja, kiek dirvožemis gali saugiai pakelti apkrovą. Pradedant nuo dirvožemio kirpimui reikalingo svorio, jie prideda saugos koeficientą, todėl konstrukcija niekada netaiko tiek svorio, kad deformuotų dirvožemį. Jie gali reguliuoti pamato pėdsaką ir gylį, kad neviršytų šios vertės. Arba jie gali suspausti dirvožemį, kad padidintų jo stiprumą, pavyzdžiui, naudodami volą, kad sutankintų purią važiuojamosios dalies užpildą.

Dirvožemio laikomosios galios nustatymo metodai apima didžiausią slėgį, kurį pamatas gali daryti ant dirvožemio priimtinas saugos koeficientas nuo šlyties gedimo yra mažesnis už pamatą, o priimtinas bendras ir diferencinis atsiskaitymas yra susitiko.

Didžiausia laikomoji galia yra mažiausias slėgis, kuris sukeltų atraminio grunto šlyties gedimą iškart po pamatu ir greta jo. Statant konstrukcijas ant dirvožemio, jie atsižvelgia į šlyties stiprumą, tankį, pralaidumą, vidinę trintį ir kitus veiksnius.

Atlikdami daugelį šių matavimų ir skaičiavimų, inžinieriai remiasi šiais būdais nustatydami dirvožemio laikomąją galią. Efektyviam ilgiui inžinierius turi pasirinkti, nuo ko pradėti ir sustabdyti matavimą. Kaip vieną metodą, inžinierius gali pasirinkti polio gylį ir atimti bet kokius sutrikusius paviršiaus dirvožemius ar jų mišinius. Inžinierius taip pat gali pasirinkti jį matuoti kaip krūvos segmento ilgį viename dirvožemio sluoksnyje, kurį sudaro daug sluoksnių.

Kas sukelia dirvožemio įtampą?

Inžinieriai turi atsižvelgti į dirvožemį kaip į dalelių mišinius, judančius vienas kito atžvilgiu. Šiuos dirvožemio vienetus galima ištirti, kad būtų galima suprasti šių judesių fiziką nustatant pastatų ir projektų, kuriais remiasi inžinieriai, svorį, jėgą ir kitus kiekius juos.

Šlyties gedimas gali atsirasti dėl dirvožemiui tenkančių įtempių, dėl kurių dalelės atsispiria viena kitai ir išsisklaido būdais, kurie kenkia statybai. Dėl šios priežasties inžinieriai turi būti atsargūs, pasirinkdami tinkamo stiprumo šlyties konstrukcijas ir dirvožemį.

Mohr ratasgali vizualizuoti pastatų projektams svarbių plokštumų kirpimo įtempius. Mohro įtempių ratas naudojamas atliekant geologinius dirvožemio tyrimų tyrimus. Tai reiškia cilindro formos dirvožemio pavyzdžių naudojimą, kad radialinis ir ašinis įtempiai veiktų dirvožemio sluoksnius, apskaičiuotus naudojant plokštumas. Tada mokslininkai naudoja šiuos skaičiavimus, kad nustatytų dirvožemio laikomąją galią pamatuose.

Dirvožemių klasifikavimas pagal sudėtį

Fizikos ir inžinerijos tyrėjai gali klasifikuoti dirvožemį, smėlį ir žvyrą pagal jų dydį ir chemines sudedamąsias dalis. Inžinieriai matuoja specifinį šių komponentų paviršiaus plotą kaip dalelių paviršiaus ploto ir dalelių masės santykį kaip vieną jų klasifikavimo metodą.

Kvarcas yra labiausiai paplitęs dumblo ir smėlio komponentas, o žėrutis ir lauko špatas yra kiti įprasti komponentai. Molio mineralai, tokie kaip montmorilonitas, illitas ir kaolinitas, sudaro plokščių pavidalo lakštus ar konstrukcijas, kurių plotas yra didelis. Šių mineralų paviršiaus plotas yra nuo 10 iki 1000 kvadratinių metrų viename grame kietosios medžiagos.

Šis didelis paviršiaus plotas leidžia atlikti cheminę, elektromagnetinę ir van der Waalso sąveiką. Šie mineralai gali būti labai jautrūs skysčių kiekiui, kuris gali praeiti pro jų poras. Inžinieriai ir geofizikai gali nustatyti įvairiuose projektuose esančių molio tipus, kad apskaičiuotų šių jėgų poveikį, kad būtų atsižvelgta į juos jų lygtyse.

Dirvožemiai su didelio aktyvumo moliais gali būti labai nestabilūs, nes yra labai jautrūs skysčiams. Jie išbrinksta esant vandeniui ir susitraukia, kai jo nėra. Šios jėgos gali sukelti įtrūkimus fiziniame pastatų pamate. Kita vertus, medžiagas, kurios yra mažo aktyvumo moliai, susidarantys stabiliau veikiant, gali būti daug lengviau dirbti.

Dirvožemio našumo diagrama

Geotechdata.info turi dirvožemio laikomumo verčių sąrašą, kurį galite naudoti kaip dirvožemio laikomumo diagramą.

  • Dalintis
instagram viewer