Kako izračunati nosilnost tal

Thenosilnost talje podana z enačbo

v kateriV_adovoljena nosilnost (v kN / m² ali lb / ft²), ​V_uje končna nosilnost (v kN / m² ali lb / ft²) in FS je faktor varnosti. Končna nosilnostV_uje teoretična meja nosilnosti.

Podobno kot se poševni stolp v Pisi naslanja zaradi deformacije tal, inženirji te izračune uporabljajo pri določanju teže stavb in hiš. Ko inženirji in raziskovalci postavljajo temelje, se morajo prepričati, da so njihovi projekti idealni za podlago, ki to podpira. Nosilnost je ena od metod za merjenje te trdnosti. Raziskovalci lahko izračunajo nosilnost tal z določitvijo meje kontaktnega tlaka med zemljo in materialom, ki je na njej položen.

Ti izračuni in meritve se izvajajo na projektih, ki vključujejo temelje mostov, podporne stene, jezove in cevovode, ki potekajo pod zemljo. Zanašajo se na fiziko tal s preučevanjem narave razlik, ki jih povzroča porni vodni tlak material, ki je podlaga za podlago, in medzrnat učinkovit stres med delci tal sami. Odvisni so tudi od mehanike tekočin prostorov med delci tal. To predstavlja razpoke, pronicanje in strižno trdnost tal.

Naslednji oddelki podrobneje opisujejo te izračune in njihovo uporabo.

Plitvi temelji vključujejo tračne podstavke, kvadratne podstavke in krožne podstavke. Globina je običajno 3 metre in omogoča cenejše, bolj izvedljive in lažje prenosljive rezultate.

​Teorija končne nosilne zmogljivosti Terzaghinarekuje, da lahko izračunate največjo nosilnost za plitke neprekinjene temeljeV_us

v katericje kohezija tal (v kN / m² ali lb / ft²), ​gefektivna enota teže tal (v kN / m³ ali lb / ft³), ​Dje globina podnožja (v m ali ft) in B širina podnožja (v m ali ft).

Za plitke kvadratne temelje je enačbaV_us

in za plitve krožne temelje enačba je

V nekaterih različicah se g nadomesti zγ​.

Ostale spremenljivke so odvisne od drugih izračunov.N_qje

​N_cje 5,14 zaф '= 0in

za vse druge vrednosti ф ',Ngje:

​K_strdobimo z grafom količin in določanjem vrednosti vrednostiK_strupošteva opažene trende. Nekateri uporabljajoN_g = 2 (N_q+1) tanf '/ (1 + .4sin4​​ф ')kot približek, ne da bi bilo treba izračunatiK​​str.​

V nekaterih primerih lahko tla kažejo lokalne znakestrižna okvara. To pomeni, da trdnost tal ne more pokazati dovolj trdnosti za podlago, ker upor med delci v materialu ni dovolj velik. V teh primerih je največja nosilnost kvadratnega temeljaV_u = .867c N_c + g D N_q + 0,4 g B N_g ,stalni temelj je isQu = 2 / 3c Nc + g D Nq + 0,5 g B Ng in krožni temelj jeV​_u ​= .867c N​_c ​+ g D N​_q ​+ 0,3 g B N​​_g​.

Globoki temelji vključujejo pomolske temelje in kesone. Enačba za izračun končne nosilnosti te vrste tal jeV_u = Q_str + Q_f v kateriV_uje končna nosilnost (v kN / m² ali lb / ft²), ​V_strje teoretična nosilnost konice temelja (v kN / m² ali lb / ft²) inV_fje teoretična nosilnost zaradi trenja gredi med gredjo in zemljo. To vam daje še eno formulo za nosilnost tal

Izračunate lahko teoretični temelj nosilnosti konice (konice)V_strkotV_str = A_strq_strv kateriV_strje teoretična nosilnost končnega ležaja (v kN / m² ali lb / ft²) inA_strje efektivna površina konice (v m² ali ft²).

Teoretična enota konjske nosilnosti muljevitih tal brez kohezijeq_strjeqDN_qin za kohezivna tla9c,(oba v kN / m² ali lb / ft²). ​D_cje kritična globina pilotov v mehkih muljih ali pesku (v m ali ft). To bi moralo biti10Bza sipke peske in peske,15Bza melišče in pesek zmerne gostote in20Bza zelo gosto melišče in pesek.

Za torno sposobnost kože (gredi) podlage pilotov je teoretična nosilnostV_fjeA_fq_fza enotno homogeno plast tal inpSq_fLza več kot eno plast zemlje. V teh enačbahA_f je efektivna površina jaška pilota,q_fjekstan (d), teoretična enota trenja za tla brez kohezije (v kN / m² ali lb / ft) v kateremkbočni zemeljski tlak,sje efektivni preobremenitveni tlak indje zunanji kot trenja (v stopinjah).Sje vsota različnih plasti tal (tj.a₁​ + ​a₂​ +... + ​a_n​).

Za telovnike je ta teoretična sposobnostc​_A ​+​ ​kstan (d)v kateric_Aje oprijem. Enako jec,kohezija tal za grob beton, zarjavelo jeklo in valovito kovino. Za gladki beton je vrednost.8cdoc, in za čisto jeklo je.5cdo.9c​. ​strje obod prereza pilota (v m ali ft).Lje efektivna dolžina kupa (v m ali ft).

Za kohezivna tlaq​_f ​= aS​_u pri čemer je a adhezijski faktor, izmerjen kot1-.1 (S_uc)²zaS_ucmanj kot 48 kN / m² kjeS_uc = 2cje neomejena kompresijska trdnost (v kN / m² ali lb / ft²). ZaS_ucvečja od te vrednosti,a = [0,9 + 0,3 (S_uc - 1)] / S_uc​.

Varnostni faktor je od 1 do 5 za različne namene. Ta dejavnik lahko upošteva obseg škode, relativno spremembo možnosti, da projekt ne bo uspel, same podatke o tleh, tolerančno konstrukcijo in natančnost analiznih metod.

V primerih odpovedi striženja se varnostni faktor spreminja od 1,2 do 2,5. Za jezove in zalivke je varnostni faktor od 1,2 do 1,6. Za podporne stene je 1,5 do 2,0, za strižne pločevine je od 1,2 do 1,6, za izkope z odprtinami pa od 1,2 do 1,5, za strižne razporejene stopnje je faktor 2 do 3, za matice od 1,7 do 2,5. Avtor nasprotno pa primeri propadanja pronicanja, ko materiali pronicajo skozi majhne luknje v ceveh ali drugih materialih, je varnostni faktor od 1,5 do 2,5 za dvig in 3 do 5 za dvig cevovodi.

Inženirji uporabljajo tudi palčna pravila za faktor varnosti kot 1,5 za podporne stene, ki so prevrnjene z zrnatimi zasip, 2.0 za kohezivno zasipanje, 1.5 za stene z aktivnim zemeljskim pritiskom in 2.0 za tiste s pasivno zemljo pritiski. Ti varnostni dejavniki pomagajo inženirjem, da se izognejo napakam pri striženju in pronicanju, pa tudi zaradi premikanja tal zaradi obremenitvenih ležajev na njih.

Oboroženi z rezultati preskusov inženirji izračunajo, koliko obremenitve lahko tla varno prenesejo. Začenši s težo, potrebno za striženje tal, dodajo varnostni faktor, tako da struktura nikoli ne nalaga toliko teže, da bi tla deformirala. Nastavijo lahko odtis in globino temelja, da ostanejo znotraj te vrednosti. Lahko pa tla stisnejo, da povečajo njeno trdnost, na primer z uporabo valja za stiskanje prostega materiala za polnjenje ceste.

Metode za določanje nosilnosti tal vključujejo največji pritisk, ki ga lahko temelj na tla izvaja sprejemljivi varnostni faktor pred strižno okvaro je pod temeljem, sprejemljiva skupna in diferencialna poravnava pa srečal.

Končna nosilnost je najnižji tlak, ki bi povzročil strižni izpad nosilne zemlje tik pod in ob temeljih. Pri gradnji konstrukcij na tleh upoštevajo strižno trdnost, gostoto, prepustnost, notranje trenje in druge dejavnike.

Inženirji se pri teh metodah določanja nosilnosti tal najbolje opredelijo pri izvajanju številnih meritev in izračunov. Dejanska dolžina zahteva, da se inženir odloči, kje bo začel in končal merjenje. Kot en način se lahko inženir odloči za uporabo globine kupa in odšteje morebitna motena površinska tla ali mešanice tal. Inženir se lahko odloči, da jo izmeri kot dolžino segmenta kupa v enem sloju zemlje, ki je sestavljen iz več plasti.

Inženirji morajo tla upoštevati kot mešanice posameznih delcev, ki se gibljejo med seboj. Te enote tal lahko preučujemo, da bi pri določanju razumeli fiziko teh gibanj teža, sila in druge količine stavb in projektov, na katerih temeljijo inženirji njim.

Odpoved striženja je lahko posledica napetosti na tla, zaradi katere se delci uprejo drug drugemu in razpršijo na načine, ki škodujejo gradnji. Zaradi tega morajo biti inženirji previdni pri izbiri zasnove in tal z ustrezno strižno trdnostjo.

TheMohrov kroglahko vizualizira strižne napetosti na ravninah, pomembnih za gradbene projekte. Mohrov krog napetosti se uporablja pri geoloških raziskavah preskušanja tal. Vključuje uporabo vzorcev tal v obliki valja, tako da radialne in aksialne napetosti delujejo na plasti tal, izračunane z uporabo ravnin. Nato raziskovalci s temi izračuni določijo nosilnost tal v temeljih.

Raziskovalci na področju fizike in tehnike lahko razvrstijo tla, pesek in gramoz po njihovi velikosti in kemičnih sestavinah. Inženirji merijo specifično površino teh sestavin kot razmerje med površino delcev in maso delcev kot en način njihove razvrstitve.

Kremen je najpogostejša sestavina mulja in peska, sljuda in gnojni špar pa sta tudi drugi pogosti komponenti. Glineni minerali, kot so montmorilonit, ilit in kaolinit, tvorijo plošče ali strukture, podobne ploščam, z velikimi površinami. Ti minerali imajo specifično površino od 10 do 1000 kvadratnih metrov na gram trdne snovi.

Ta velika površina omogoča kemične, elektromagnetne in van der Waalsove interakcije. Ti minerali so lahko zelo občutljivi na količino tekočine, ki lahko prehaja skozi njihove pore. Inženirji in geofiziki lahko določijo vrste glin, ki so prisotne v različnih projektih, da izračunajo učinke teh sil, da jih upoštevajo v svojih enačbah.

Tla z visokoaktivnimi glinami so lahko zelo nestabilna, ker so zelo občutljiva na tekočino. V prisotnosti vode nabreknejo, v njeni odsotnosti pa se skrčijo. Te sile lahko povzročijo razpoke na fizičnem temelju zgradb. Po drugi strani pa je z materiali, ki so nizkoaktivne gline, ki nastanejo pod stabilnejšim delovanjem, veliko lažje delati.

Geotechdata.info ima seznam vrednosti nosilnosti tal, ki jih lahko uporabite kot tabelo nosilnosti tal.