Theaugsnes nestspējadod vienādojums
Q_a = \ frac {Q_u} {FS}
kurāJair pieļaujamā nestspēja (kN / m2 vai lb / pēdas2), Juir galīgā nestspēja (kN / m2 vai lb / pēdas2) un FS ir drošības faktors. Galīgā nestspējaJuir nestspējas teorētiskā robeža.
Līdzīgi kā Pizas tornis slīpās augsnes deformācijas dēļ, inženieri izmanto šos aprēķinus, nosakot ēku un māju svaru. Inženieriem un pētniekiem liekot pamatu, viņiem jāpārliecinās, ka viņu projekti ir ideāli piemēroti zemei, kas to atbalsta. Nestspēja ir viena no šīs izturības mērīšanas metodēm. Pētnieki var aprēķināt augsnes nestspēju, nosakot kontakta spiediena robežu starp augsni un uz tās novietoto materiālu.
Šie aprēķini un mērījumi tiek veikti projektiem, kas saistīti ar tiltu pamatiem, atbalsta sienām, aizsprostiem un cauruļvadiem, kas ved pazemē. Viņi paļaujas uz augsnes fiziku, pētot poru ūdens spiediena radīto atšķirību būtību pamatnes pamatā esošais materiāls un starpgranulētais efektīvais spriegums starp augsnes daļiņām paši. Tie ir atkarīgi arī no šķidruma mehānikas telpās starp augsnes daļiņām. Tas izskaidro plaisāšanu, noplūdi un pašas augsnes bīdes izturību.
Turpmākajās sadaļās sīkāk aprakstīti šie aprēķini un to pielietojums.
Formula augsnes nestspējai
Seklos pamatos ietilpst sloksnes, kvadrātveida un apļveida pamatnes. Dziļums parasti ir 3 metri, un tas ļauj iegūt lētākus, vieglāk izpildāmus un vieglāk pārnestus rezultātus.
Terzaghi galvenā nestspējas teorijanosaka, ka jūs varat aprēķināt seklu nepārtrauktu pamatu galīgo nestspējuJuar
Q_u = cN_c + gDN_q + 0,5 gBN_g
kurācir augsnes kohēzija (kN / m2 vai lb / pēdas2), gir augsnes faktiskais vienības svars (kN / m3 vai lb / pēdas3), Dir pamatnes dziļums (metros vai pēdās) un B ir pamatnes platums (metros vai pēdās).
Sekliem kvadrātveida pamatiem vienādojums irJuar
Q_u = 1,3 cN_c + gDN_q + 0,4 gBN_g
un sekliem apļveida pamatiem vienādojums ir
Q_u = 1,3cN_c + gDN_q + 0,3gBN_g
Dažās variācijās g tiek aizstāts arγ.
Pārējie mainīgie ir atkarīgi no citiem aprēķiniem.Nqir
N_q = \ frac {e ^ {2 \ pi (0,75- \ phi '/ 360) \ tan {\ phi'}}} {2 \ cos {(2 (45+ \ phi '/ 2))}}
Ncir 5,14 parф '= 0un
N_C = \ frac {N_q-1} {\ tan {\ phi '}}
visām pārējām ф 'vērtībām,Ngir:
N_g = \ tan {\ phi '} \ frac {K_ {pg} / \ cos {2 \ phi'} -1} {2}
Klpptiek iegūts, aprēķinot lielumus un nosakot, kuras vērtībasKlppņem vērā novērotās tendences. Daži izmantoNg = 2 (Nq+1) tanf '/ (1 + .4sin4ф ')kā aproksimāciju, bez nepieciešamības aprēķinātKlpp.
Var būt situācijas, kurās augsnē parādās vietējās pazīmesbīdes mazspēja. Tas nozīmē, ka augsnes stiprība nevar parādīt pamatam pietiekamu izturību, jo pretestība starp materiāla daļiņām nav pietiekami liela. Šādās situācijās kvadrātveida pamatnes galvenā nestspēja irJu = .867c Nc + g D Nq + 0,4 g BNg ,nepārtrauktais pamats ir isQu = 2 / 3c Nc + g D Nq + 0,5 g B Ng un apļveida pamats irJu = .867c Nc + g D Nq + 0,3 g BNg.
Augsnes nestspējas noteikšanas metodes
Dziļie pamati ietver piestātnes pamatus un kaisonus. Šāda veida augsnes galīgās nestspējas aprēķināšanas vienādojums irJu = Qlpp + Qf kurāJuir galīgā nestspēja (kN / m2 vai lb / pēdas2), Jlppir pamatnes pamatnes teorētiskā nestspēja (kN / m2 vai lb / pēdas2) unJfir teorētiskā nestspēja vārpstas berzes dēļ starp vārpstu un augsni. Tas dod jums citu formulu augsnes nestspējai
Jūs varat aprēķināt teorētisko gala gultņa (uzgaļa) jaudas pamatuJlppkāJlpp = AlppqlppkurāJlppir gala gultņa teorētiskā nestspēja (kN / m2 vai lb / pēdas2) unAlppir gala faktiskais laukums (metros)2 vai pēdas2).
Teorētiskā vienību nestspējas augsne ar kohēziju nesaturošām augsnēmqlppirqDNqun saliedētām augsnēm9.c,(abi kN / m2 vai lb / pēdas2). Dcir kritiskais dziļums pāļiem vaļējās silts vai smiltīs (metros vai pēdās). Tā tam vajadzētu būt10Bvaļējām skalām un smiltīm,15Bvidēja blīvuma kausējumiem un smiltīm un20Bļoti blīvām kausām un smiltīm.
Pāļu pamatu ādas (vārpstas) berzes jauda - teorētiskā nestspējaJfirAfqfvienam viendabīgam augsnes slānim unpSqfLvairāk nekā vienam augsnes slānim. Šajos vienādojumosAf ir pāļu vārpstas faktiskais virsmas laukums,qfirkstan (d), teorētiskā vienības berzes jauda bez kohēzijas augsnēm (kN / m2 vai lb / ft), kurākir sānu zemes spiediens,sir efektīvais pārslodzes spiediens undir ārējās berzes leņķis (grādos).Sir dažādu augsnes slāņu summēšana (t.i.a1 + a2 +... + an).
Skudrām šī teorētiskā spēja ircA + kstan (d)kurācAir saķere. Tas ir vienāds arc,augsnes kohēzija raupjam betonam, sarūsējušam tēraudam un gofrētam metālam. Gludam betonam vērtība ir.8cuzc, un, tīram tēraudam, tā ir.5cuz.9c. lppir pāļa šķērsgriezuma perimetrs (metros vai pēdās).Lir pāļa faktiskais garums (metros vai pēdās).
Saliedētām augsnēmqf = aSu kur a ir saķeres koeficients, ko mēra kā1-.1 (Suc)2priekšSucmazāks par 48 kN / m2 kurSuc = 2cir neierobežota saspiešanas izturība (kN / m2 vai lb / pēdas2). PriekšSuclielāka par šo vērtību,a = [0,9 + 0,3 (Suc - 1)] / Suc.
Kāds ir drošības faktors?
Drošības koeficients svārstās no 1 līdz 5 dažādiem lietojumiem. Šis faktors var izskaidrot bojājumu lielumu, relatīvās izmaiņas projekta izgāšanās izredzes, pašus augsnes datus, tolerances konstrukciju un analīzes projektēšanas metožu precizitāti.
Bīdes atteices gadījumos drošības koeficients svārstās no 1,2 līdz 2,5. Dambjiem un aizpildījumiem drošības koeficients svārstās no 1,2 līdz 1,6. Atbalsta sienām tas ir no 1,5 līdz 2,0, bīdes lokšņu pāļu gadījumā tas ir no 1,2 līdz 1,6, nostiprinātajiem izrakumiem tas ir no 1,2 līdz 1,5, bīdes izkliedētajiem pamatnēm koeficients ir no 2 līdz 3, paklāju pamatnēm tas ir no 1,7 līdz 2,5. Autors turpretī noplūdes atteices gadījumi, kad materiāli izplūst caur nelielām caurulēm caurulēs vai citos materiālos, drošības koeficients svārstās no 1,5 līdz 2,5 pacelšanai un 3 līdz 5 cauruļvadi.
Inženieri drošības koeficientu izmanto arī kā 1,5 attiecībā uz atbalsta sienām, kas apgāztas ar granulām aizpildīšana, 2,0 saliedētai aizpildīšanai, 1,5 sienām ar aktīvu zemes spiedienu un 2,0 tām, kurām ir pasīva zeme spiedienu. Šie drošības faktori palīdz inženieriem izvairīties no bīdes un noplūdes bojājumiem, kā arī augsne var pārvietoties slodzes gultņu rezultātā.
Praktiski nestspējas aprēķini
Bruņojušies ar testa rezultātiem, inženieri aprēķina, cik lielu slodzi augsne var droši izturēt. Sākot ar svaru, kas nepieciešams augsnes griešanai, tie pievieno drošības koeficientu, tāpēc konstrukcija nekad nepiemēro pietiekami daudz svara, lai deformētu augsni. Viņi var pielāgot pamatu nospiedumu un dziļumu, lai turētos pie šīs vērtības. Alternatīvi, tie var saspiest augsni, lai palielinātu tās izturību, piemēram, izmantojot veltni, lai sablīvētu vaļēju ceļa seguma materiālu.
Augsnes nestspējas noteikšanas metodes ietver maksimālo spiedienu, ko pamats var izdarīt uz augsnes tā, lai pieļaujamais drošības koeficients pret bīdes mazspēju ir zem pamatnes, un pieņemamais kopējais un diferenciālais norēķins ir satikās.
Galīgā nestspēja ir minimālais spiediens, kas izraisītu atbalsta augsnes nobīdi tieši zem pamatnes un blakus tai. Veidojot konstrukcijas uz augsnes, tās ņem vērā bīdes izturību, blīvumu, caurlaidību, iekšējo berzi un citus faktorus.
Veicot daudzus no šiem mērījumiem un aprēķiniem, inženieri pēc šīm metodēm nosaka augsnes nestspējas noteikšanas metodes. Faktiskais garums prasa, lai inženieris izvēlētos, kur sākt un pārtraukt mērīšanu. Kā vienu metodi inženieris var izvēlēties izmantot pāļu dziļumu un atņemt traucētās virsmas augsnes vai augsnes maisījumus. Inženieris var arī izvēlēties to izmērīt kā pāļu segmenta garumu vienā augsnes slānī, kas sastāv no daudziem slāņiem.
Kas izraisa augsnes stresu?
Inženieriem augsne jāņem vērā kā atsevišķu daļiņu maisījums, kas pārvietojas viens pret otru. Šīs augsnes vienības var pētīt, lai izprastu šo kustību fiziku, nosakot svars, spēks un citi daudzumi attiecībā uz ēkām un projektiem, uz kuriem balstās inženieri tos.
Bīdes kļūme var rasties no augsnei piemītošajiem spriegumiem, kas liek daļiņām pretoties un izkliedēties veidiem, kas kaitē būvniecībai. Šī iemesla dēļ inženieriem jābūt uzmanīgiem, izvēloties konstrukciju un augsni ar atbilstošu bīdes izturību.
TheMohr aplisvar vizualizēt bīdes spriegumus plaknēs, kas attiecas uz būvniecības projektiem. Mohra stresa loks tiek izmantots augsnes testēšanas ģeoloģiskajos pētījumos. Tas ietver cilindrveida augsnes paraugu izmantošanu tā, lai radiālais un aksiālais spriegums iedarbotos uz augsnes slāņiem, kas aprēķināti, izmantojot plaknes. Pēc tam pētnieki izmanto šos aprēķinus, lai noteiktu grunts nestspēju pamatos.
Augsņu klasifikācija pēc sastāva
Fizikas un inženierzinātņu pētnieki var klasificēt augsnes, smiltis un grants pēc to lieluma un ķīmiskajām sastāvdaļām. Inženieri kā vienu no klasifikācijas metodēm mēra šo komponentu īpatnējo virsmu kā daļiņu virsmas laukuma attiecību pret daļiņu masu.
Kvarca ir visizplatītākā dūņu un smilšu sastāvdaļa, un vizlas un laukšpats ir citas izplatītas sastāvdaļas. Māla minerāli, piemēram, montmorilonīts, illīts un kaolinīts, veido loksnes vai struktūras, kas ir līdzīgas plāksnēm ar lielu virsmas laukumu. Šo minerālu īpatnējās virsmas laukumi ir no 10 līdz 1000 kvadrātmetriem uz gramu cietās vielas.
Šis lielais virsmas laukums ļauj veikt ķīmisku, elektromagnētisku un van der Vālsa mijiedarbību. Šie minerāli var būt ļoti jutīgi pret šķidruma daudzumu, kas var iziet cauri to porām. Inženieri un ģeofiziķi var noteikt dažādos projektos esošo mālu tipus, lai aprēķinātu šo spēku ietekmi, lai tos ņemtu vērā savos vienādojumos.
Augsne ar augstas aktivitātes māliem var būt ļoti nestabila, jo tā ir ļoti jutīga pret šķidrumu. Viņi uzbriest ūdens klātbūtnē un saraujas, ja tā nav. Šie spēki var izraisīt plaisas ēku fiziskajā pamatojumā. No otras puses, materiālus, kas ir zemas aktivitātes māli, kas veidojas stabilākas darbības laikā, var būt daudz vieglāk strādāt.
Augsnes nestspējas diagramma
Geotechdata.info ir augsnes nestspējas vērtību saraksts, ko varat izmantot kā augsnes nestspējas diagrammu.