Sisu
- Pinnase kandevõime valem
- Pinnase kandevõime määramise meetodid
- Mis on ohutuse tegur?
- Kandevõime praktilised arvutused
- Mis põhjustab muldade stressi?
- Muldade klassifitseerimine koostise järgi
- Pinnase kandevõime diagramm
pinnase kandevõime saadakse võrrandi abil Qa = Qu/ FS milles Qa on lubatud kandevõime (kN / m)2 või naela / jalga2), Qu on suurim kandevõime (kN / m)2 või naela / jalga2) ja FS on ohutustegur. Ülim kandevõime Qu on kandevõime teoreetiline piir.
Sarnaselt sellele, kuidas Pisa kalde torn pinnase deformatsiooni tõttu kaldub, kasutavad insenerid hoonete ja majade massi määramisel neid arvutusi. Kui insenerid ja teadlased loovad aluse, peavad nad veenduma, et nende projektid sobivad ideaalselt seda toetavale pinnale. Kandevõime on üks viis selle tugevuse mõõtmiseks. Teadlased saavad pinnase kandevõime arvutada pinnase ja sellele asetatud materjali vahelise kontaktrõhu piiri määramise teel.
Need arvutused ja mõõtmised viiakse läbi projektidel, mis hõlmavad silla vundamente, tugiseinu, tamme ja maa all liikuvaid torustikke. Nad tuginevad pinnase füüsikale, uurides vundamendi aluseks oleva materjali pooride veesurvest ja mullaosakeste endi vahelisest granulaarsest efektiivsest stressist põhjustatud erinevuste olemust. Need sõltuvad ka pinnaseosakeste vaheliste ruumide vedelikumehaanikast. See moodustab pragunemise, imbumise ja pinnase enda nihketugevuse.
Järgmistes jaotistes käsitletakse neid arvutusi ja nende kasutamist üksikasjalikumalt.
Pinnase kandevõime valem
Madalad vundamendid hõlmavad ribasid, ruudukujulisi ja ümmargusi. Sügavus on tavaliselt 3 meetrit ja see võimaldab odavamaid, teostatavamaid ja hõlpsamini ülekantavaid tulemusi.
Terzaghi ülim kandevõime teooria dikteerib, et saate arvutada madalate pidevate vundamentide lõpliku kandevõime Qu koos Qu = c Nc + g D Nq + 0,5 g BNg milles c on pinnase ühtekuuluvus (kN / m)2 või naela / jalga2), g on pinnase efektiivne ühiku mass (kN / m)3 või naela / jalga3), D on aluse sügavus (meetrites või jalgades) ja B on aluse laius (meetrites või jalgades).
Madalate ruudukujuliste vundamentide võrrand on Qu koos Qu = 1,3c Nc + g D Nq + 0,4 g BNg ja madalate ümmarguste vundamentide korral on võrrand: Qu = 1,3c Nc + g D Nq + 0,3 g BNg.. Mõnes variatsioonis asendatakse g g-ga γ.
Muud muutujad sõltuvad muudest arvutustest. Nq on e2π (.75-ф / 360) tanф / 2cos2 (45 + ф / 2), Nc on 5,14 eest ф = 0 ja Nq-1 / tanф kõigi muude ф väärtuste puhul Ng on tanф (Klk/ cos2ф - 1) / 2.
Klk saadakse koguste graafiku lisamisega ja selle väärtuse kindlaksmääramisega Klk kajastab täheldatud suundumusi. Mõni kasutab Ng = 2 (Nq+1) tanф / (1 + .4sin4ф) _ ligikaudse arvutusena, ilma et oleks vaja arvutada _Klk.
Võib esineda olukordi, kus pinnases ilmnevad kohalikud tunnused nihke rike. See tähendab, et pinnase tugevus ei suuda vundamendi jaoks piisavalt tugevust näidata, kuna materjali osakeste vaheline vastupidavus pole piisavalt suur. Sellistes olukordades on kandiliste vundamentide ülim kandevõime Qu = .867c Nc + g D Nq + 0,4 g BNg , pidevad vundamendid i_s_ Qu = 2 / 3c Nc + g D Nq + 0,5 g B Ng ja ümmargused alused on Qu = .867c Nc + g D Nq + 0,3 g B N__g.
Pinnase kandevõime määramise meetodid
Sügavate vundamentide hulka kuuluvad muuli vundamendid ja kissonid. Seda tüüpi pinnase lõpliku kandevõime arvutamise võrrand on: Qu = Qlk + Qf millises _Qu on suurim kandevõime (kN / m)2 või naela / jalga2), Qlk on vundamendi otsa teoreetiline kandevõime (kN / m)2 või naela / jalga2) ja Qf on võlli ja pinnase vahelisest hõõrdumisest tulenev teoreetiline kandevõime. See annab teile veel ühe valemi pinnase kandevõime kohta
Saate arvutada teoreetilise otsalaagri (otsa) kandevõime vundamendi Qlk kui Qlk = Alkqlk milles Qlk on lõpplaagri teoreetiline kandevõime (kN / m)2 või naela / jalga2) ja Alk on otsa efektiivne pindala (meetrites)2 või jalga2).
Kohesioonivaba mudapinnase teoreetilise ühiku kandevõime qlk on qDNq ja ühtekuuluvate muldade puhul 9c, (mõlemad kN / m2 või naela / jalga2). Dc on lahtistes sildades või liivas asuvate vaiade kriitiline sügavus (meetrites või jalgades). See peaks olema 10B lahtiste sildade ja liiva puhul 15B keskmise tihedusega sildade ja liivade jaoks 20B väga tihedate sildade ja liiva jaoks.
Vaia vundamendi naha (võlli) hõõrdevõime jaoks teoreetiline kandevõime Qf on Afqf ühe homogeense mullakihi jaoks ja pSqfL rohkem kui ühe mullakihi jaoks. Nendes võrrandites Af _vaiavõlli efektiivne pindala, _qf on kstan (d), teoreetiline hõõrdevõime ühikuvabades muldades (kN / m2 või lb / ft) milles k on külgmine maapinna rõhk, s on efektiivne ülekoormus ja d on välimine hõõrdenurk (kraadides). S on erinevate mullakihtide liitmine (s.t. a1 + a2 + .... + an).
Siltide puhul on see teoreetiline võimekus cA + kstan (d) milles cA on adhesioon. See on võrdne c, pinnase ühtekuuluvus töötlemata betooni, roostevaba terase ja gofreeritud metalli jaoks. Sileda betooni jaoks on väärtus .8c kuni c, ja puhta terase jaoks see on .5c kuni .9c. lk on vaia ristlõike ümbermõõt (meetrites või jalgades). L on vaia tegelik pikkus (meetrites või jalgades).
Ühtse pinnase korral qf = aSu kus a on haardumistegur, mõõdetuna 1 -1 (Sjne)2 jaoks Sjne vähem kui 48 kN / m2 kus Sjne = 2c on rafineerimata survetugevus (kN / m)2 või naela / jalga2). Sest Sjne sellest väärtusest suurem, a = / Sjne.
Mis on ohutuse tegur?
Ohutustegur varieerub erinevatel eesmärkidel 1 kuni 5. See tegur võib arvestada kahju suurust, projekti ebaõnnestumise tõenäosuse suhtelist muutust, pinnaseandmeid ise, tolerantsi konstruktsiooni ja analüüsimeetodite kavandamise täpsust.
Nihkehäire korral varieerub ohutustegur vahemikus 1,2 kuni 2,5. Tammide ja täidete puhul on turvafaktor vahemikus 1,2–1,6. Tugiseinte puhul on selle 1,5–2,0, nihkepleki pakkimisel, 1,2–1,6, tugikaevude kaevamisel, 1,2–1,5, nihkelaiustega jaotuskoefitsient 2–3, mattjälgede korral 1,7–2,5. Seevastu imbumise ebaõnnestumise korral, kui materjalid imbuvad läbi torude või muude materjalide väikeste aukude, ulatub ohutustegur tõusu korral 1,5 kuni 2,5 ja torustiku korral 3 kuni 5.
Insenerid kasutavad ka ohuteguri jaoks rusikareegleid kui 1,5 granulaarse tagasitäidisega ümberpööratud tugiseinte jaoks, 2,0 kohesiivse tagasitäite korral, 1,5 aktiivse maapinnalise rõhuga seinte jaoks ja 2,0 passiivse maapinnalise rõhuga seinte jaoks. Need ohutustegurid aitavad inseneridel vältida nihke- ja imbumishäireid, samuti võib pinnas liikuda sellele kanduvate laagrite tagajärjel.
Kandevõime praktilised arvutused
Katsetulemustega relvastatud insenerid arvutavad, kui palju koormust pinnas ohutult talub. Alates pinnase nihutamiseks vajalikust kaalust lisavad nad ohutusteguri, nii et konstruktsioon ei avalda kunagi pinnase deformeerimiseks piisavalt raskust. Nad saavad vundamendi jalga ja sügavust reguleerida, et jääda selle väärtuse piiresse. Teise võimalusena võivad nad mulla tihendamiseks mulla tihendada, kasutades selleks näiteks teerulli lahtise täitematerjali tihendamiseks rulli.
Pinnase kandevõime määramise meetodid hõlmavad maksimaalset survet, mida vundament võib pinnasele avaldada, nii et vastuvõetav kaitsetegur nihke purunemise korral on aluse all ja vastuvõetav kogu- ja diferentsiaallisand on täidetud.
Lõplik kandevõime on minimaalne rõhk, mis põhjustaks vundamendi vahetult all ja läheduses asuva tugimulla nihkejõu tõrke. Nad võtavad pinnasekonstruktsioonide ehitamisel arvesse nihketugevust, tihedust, läbilaskvust, sisemist hõõrdumist ja muid tegureid.
Insenerid kasutavad paljude nende mõõtmiste ja arvutuste tegemisel nende mulla kandevõime määramise meetoditega oma parimat otsust. Tegelik pikkus nõuab, et insener teeks valiku, kus mõõtmist alustada ja lõpetada. Ühe meetodina võib insener valida hunniku sügavuse kasutamise ja lahutada kõik häiritud pinnamullad või pinnase segud. Insener võib valida ka selle mõõtmise kui vaiasegmendi pikkust ühest mitmest kihist koosnevas mullakihis.
Mis põhjustab muldade stressi?
Insenerid peavad mulda arvestama kui üksikute osakeste segu, mis üksteise suhtes liiguvad. Neid mullaühikuid saab uurida, et mõista nende liikumiste füüsikat, määrates massi, jõu ja muud suurused hoonete ja projektide põhjal, mille insenerid neile rajavad.
Nihkehäire võib tuleneda pinnasele avaldatavast pingest, mis põhjustab osakeste üksteisele vastupanu ja hajutamist ehitisele kahjulikel viisidel. Sel põhjusel peavad insenerid olema ettevaatlikud, valides asjakohase nihketugevusega konstruktsioone ja mulda.
Mohri ring oskab visualiseerida ehitusprojektidega seotud tasapindade nihkepingeid. Mohri rõhuringi kasutatakse pinnase testimisel geoloogilises uurimistöös. See hõlmab silindrikujuliste mullaproovide kasutamist nii, et radiaalsed ja aksiaalpinged mõjutavad tasapindade abil arvutatud mullakihte. Seejärel kasutavad teadlased neid arvutusi vundamentide muldade kandevõime määramiseks.
Muldade klassifitseerimine koostise järgi
Füüsika ja tehnika teadlased saavad mulda, liiva ja kruusa liigitada suuruse ja keemiliste koostisosade järgi. Insenerid mõõdavad nende koostisosade eripindala osakeste pindala ja osakeste massi suhtena ühe meetodina nende klassifitseerimiseks.
Kvarts on muda ja liiva kõige levinum komponent, vilk ja maaspark on teised levinumad komponendid. Savi mineraalid, nagu montmorilloniit, illiit ja kaoliniit, moodustavad suure pinnaga plaaditaolised lehed või struktuurid. Nendel mineraalidel on spetsiifiline pinnaaar 10–1000 ruutmeetrit grammi tahke aine kohta.
See suur pind võimaldab keemilist, elektromagnetilist ja van der Waalsi koostoimimist. Need mineraalid võivad olla väga tundlikud vedeliku koguse suhtes, mis võib nende pooridest läbi liikuda. Insenerid ja geofüüsikud saavad kindlaks teha erinevates projektides esinevate savide tüübid, et arvutada nende jõudude mõju nende võrrandites arvesse võtmiseks.
Suure aktiivsusega savimullad võivad olla väga ebastabiilsed, kuna nad on vedeliku suhtes väga tundlikud. Need paisuvad vee juuresolekul ja kahanevad selle puudumisel. Need jõud võivad põhjustada pragusid hoonete füüsilises vundamendis. Teisest küljest on materjalidega, mis on madala aktiivsusega savid, mis moodustuvad stabiilsema tegevuse korral, palju hõlpsamini töötada.
Pinnase kandevõime diagramm
Geotechdata.info sisaldab loendit pinnase kandevõime väärtustest, mida saate kasutada mulla kandevõime diagrammina.