Tartalom
- A talaj teherbírási képlete
- A talaj teherbírásának meghatározására szolgáló módszerek
- Mi a biztonság tényezője?
- A teherbírás gyakorlati számítása
- Mi okozza a talaj stresszét?
- A talajok összetétel szerinti osztályozása
- Talajtartó képesség diagram
A a talaj teherbírása az egyenlet adja Qegy = Qu/ FS amiben Qegy a megengedett teherbírás (kN / m)2 vagy lb / ft2), Qu a legnagyobb teherbírás (kN / m)2 vagy lb / ft2) és az FS a biztonsági tényező. A végső teherbíró képesség Qu a teherbírás elméleti határa.
Akárcsak hogy a pisai ferde torony támaszkodik a talaj deformációja miatt, a mérnökök ezeket a számításokat használják az épületek és házak súlyának meghatározására. Ahogy a mérnökök és a kutatók megalapozzák, meg kell győződniük arról, hogy projektjeik ideálisak-e az azt támogató földre. A teherbírás az egyik módszer ennek az erősségnek a mérésére. A kutatók a talaj teherbírását kiszámíthatják a talaj és a rá helyezett anyag közötti érintkezési nyomás határának meghatározásával.
Ezeket a számításokat és méréseket olyan projekteknél hajtják végre, amelyekben híd-alapok, tartófalak, gátak és föld alatt futó csővezetékek szerepelnek. A talaj fizikájára támaszkodnak, amikor megvizsgálják az alapzat alapját képező anyag pórusvíznyomásának és a talajrészecskék közötti szemcsék közötti tényleges stressz által okozott különbségek jellegét. Ezek a talajrészecskék közötti terek folyadékmechanikájától is függnek. Ez a repedés, a szivárgás és a talaj nyírószilárdságának tudható be.
A következő szakaszok részletesebben tárgyalják ezeket a számításokat és azok felhasználását.
A talaj teherbírási képlete
A sekély alapok közé tartoznak a csíkkal ellátott lábak, a négyszögletes és a kör alakú lábak. A mélység általában 3 méter, és ez lehetővé teszi az olcsóbb, megvalósíthatóbb és könnyebben átvihető eredményeket.
Terzaghi végső teherbírás-elmélet azt diktálja, hogy kiszámolhatja a sekély folytonos alapok maximális teherbíró képességét Qu val vel Qu = c Nc + g N Nq + 0,5 g B Ng amiben c a talaj kohéziója (kN / m)2 vagy lb / ft2), g a talaj tényleges egységtömege (kN / m)3 vagy lb / ft3), D a láb mélysége (méterben vagy lábban) és B a láb szélessége (méterben vagy lábban).
Sekély négyzet alakú alapozások esetén az egyenlet: Qu val vel Qu = 1,3c, Nc + g N Nq + 0,4 g B Ng és sekély kör alakú alapokra az egyenlet: Qu = 1,3c, Nc + g N Nq + 0,3 g BNg.. Néhány változatban a g helyébe a γ.
A többi változó más számításoktól függ. Nq jelentése e2π (.75-ф / 360) tanф / 2cos2 (45 + ф / 2), Nc 5,14 a ф = 0 és Nq-1 / tanф az ф minden más értékére, ng jelentése tanф (Kpg/ cos2ф - 1) / 2.
Kpg a mennyiségek ábrázolásával és annak meghatározásával nyerik Kpg beszámolja a megfigyelt tendenciákat. Néhányan használják Ng = 2 (Nq+1) tanф / (1 + .4sin4ф) _ közelítésként, anélkül, hogy kiszámítani kellene a _K-tpg.
Előfordulhatnak olyan helyzetek, amikor a talaj a helyi jeleket mutat nyírási hiba. Ez azt jelenti, hogy a talaj szilárdsága nem mutathat elegendő szilárdságot az alapozáshoz, mivel az anyag részecskéi közötti ellenállás nem elég nagy. Ezekben a helyzetekben a négyzetes alapok maximális teherbírási képessége Qu = 0,867c Nc + g N Nq + 0,4 g B Ng , a folytonos alapok i_s_ Qu = 2 / 3c Nc + g D Nq + 0,5 g B Ng és a kör alakú alapok Qu = 0,867c Nc + g N Nq + 0,3 g B N__g.
A talaj teherbírásának meghatározására szolgáló módszerek
A mély alapok közé tartoznak a móló alapok és a caissonok. Az ilyen típusú talajok végső teherbírási képességének kiszámítására szolgáló egyenlet: Qu = Qp + Qf amelyben _Qu a legnagyobb teherbírás (kN / m)2 vagy lb / ft2), Qp az alap csúcsának elméleti teherbírása (kN / m)2 vagy lb / ft2) és Qf a tengely és a talaj közötti tengelysúrlódás miatti elméleti teherbírási képesség. Ez ad egy másik képletet a talaj teherbírására
Kiszámolhatja az elméleti végcsapágy (csúcs) kapacitás alapját Qp mint Qp = Apqp amiben Qp a végcsapágy elméleti teherbírása (kN / m)2 vagy lb / ft2) és Ap a csúcs tényleges területe (m)2 vagy láb2).
A kohéziómentes iszaptalajok elméleti egység csúcsartó képessége qp jelentése qDNq és kohéziós talajok esetén 9c (mindkettő kN / m-ben)2 vagy lb / ft2). Dc a laza silókban vagy homokban lévő cölöpök kritikus mélysége (méterben vagy lábban). Ennek kell lennie 10B laza silók és homok esetében, 15B közepes sűrűségű szilika és homok esetében és 20B nagyon sűrű rétegekhez és homokhoz.
A bolyhos alap bőrének (tengelyének) súrlódási képessége, az elméleti teherbíró képesség Qf jelentése Afqf - egyetlen homogén talajrétegre és - PSQfL egynél több talajrétegre. Ezekben az egyenletekben Af _a cölöp tengelyének tényleges felülete, _qf jelentése kstan (d), a kohéziós nélküli talajok elméleti egységsúrlódási képessége (kN / m2 vagy lb / ft), amelyben k az oldalsó földnyomás, s a tényleges túlterhelés és d a külső súrlódási szög (fokban). S a különböző talajrétegek összegzése (azaz egy1 + egy2 + .... + egyn).
Siltak esetében ez az elméleti kapacitás cA + kstan (d) amiben cA a tapadás. Ez egyenlő: c, a talaj kohéziója durva beton, rozsdás acél és hullámosított fém esetén. Sima beton esetén az érték: .8c nak nek c, és tiszta acél esetében ez is .5c nak nek .9c. p a cölöp keresztmetszetének kerülete (méterben vagy lábban). L a cölöp tényleges hossza (méterben vagy lábban).
Kohéziós talajok esetén qf = aSu ahol a a tapadási tényező, mértékegysége: 1-0,1 (Suc)2 ért,-ra,-re, mert, mivelhogy Suc kevesebb, mint 48 kN / m2 ahol Suc = 2c a nem finomított nyomószilárdság (kN / m)2 vagy lb / ft2). Ért,-ra,-re, mert, mivelhogy Suc nagyobb, mint ez az érték, a = / Suc.
Mi a biztonság tényezője?
A biztonsági tényező különféle felhasználások esetén 1-5. Ez a tényező figyelembe veszi a károk mértékét, a projekt kudarcának esélyeinek relatív változását, maga a talaj adatait, a tolerancia felépítését és a tervezési elemzési módszerek pontosságát.
Nyírási hiba esetén a biztonsági tényező 1,2-től 2,5-ig változik. Gátak és töltések esetén a biztonsági tényező 1,2-1,6. Támasztófalak 1,5–2,0, nyírólemez-párnázás esetén 1,2–1,6, merevített ásatások esetén 1,2–1,5, nyírószélességű lábak esetén a tényező 2–3, a szőnyeglábak esetében 1,7–2,5. Ezzel szemben a szivárgás meghibásodása esetén, amikor az anyagok kis csövekben szivárognak át a csövekben vagy más anyagokban, a biztonsági tényező 1,5 és 2,5 között van a felemelésnél és 3 és 5 között a csöveknél.
A mérnökök a biztonsági tényezőhöz is hüvelykujjszabályokat alkalmaznak: 1,5-nek a szemcsés utántöltéssel megdöntött tartófalakhoz, 2,0-nek a koherens utántöltéshez, 1,5-nek az aktív földnyomású falakhoz és 2,0-ig a passzív földnyomáshoz. Ezek a biztonsági tényezők segítenek a mérnököknek elkerülni a nyírást és a szivárgási hibákat, valamint a talaj elmozdulását a rajta lévő csapágyak miatt.
A teherbírás gyakorlati számítása
A mérési eredményekkel felfegyverkezve a mérnökök kiszámítják, mekkora terhelést képes a talaj biztonságosan viselni. A talaj nyírásához szükséges súlytól kezdve hozzáadnak egy biztonsági tényezőt, így a szerkezet soha nem felel meg a talaj deformálásához szükséges súlynak. Az alap lábát és mélységét beállíthatják, hogy ezen az értéken maradjanak. Alternatív megoldásként összenyomhatják a talajt, hogy növeljék a szilárdságát, például egy henger segítségével, hogy tömörítsék a közúti ágy laza töltőanyagait.
A talaj teherbírásának meghatározására szolgáló módszerek magukban foglalják azt a maximális nyomást, amelyet az alapítvány a talajra gyakorolhat, úgy, hogy az elfogadható nyírási hiba elleni biztonsági tényező az alap alatt maradjon, és az elfogadható teljes és differenciális elszámolás teljesüljön.
A végső teherbíró képesség a minimális nyomás, amely közvetlenül az alapzat alatt és melletti tartó talaj nyírási hibáját okozhatja. A talajszerkezetek építésekor figyelembe veszik a nyírószilárdságot, sűrűséget, áteresztőképességet, belső súrlódást és egyéb tényezőket.
A mérnökök ezen mérések és számítások elvégzésekor a legjobb megítélésüket használják a talaj teherbírásának meghatározására szolgáló ezen módszerekkel. A tényleges hosszúság megköveteli, hogy a mérnök megválasztja, hogy mikor kezdje el és állítsa le a mérést. Egy módszerként a mérnök választhatja a cölöp mélységének használatát, és kivonhatja a zavart felszíni talajokat vagy a talajok keverékeit. A mérnök dönthet úgy is, hogy azt egy halomszakasz hosszának a mérésére egy talajréteg egyetlen talajrétegében, amely több rétegből áll.
Mi okozza a talaj stresszét?
A mérnököknek figyelembe kell venniük a talajt, mint az egyes részecskék keverékét, amelyek egymáshoz képest mozognak. A talaj ezen egységeit meg lehet tanulni annak érdekében, hogy megértsük az ezen mozgások mögött álló fizikát, amikor meghatározzuk a súlyt, az erőt és az egyéb mennyiségeket az épületekre és a mérnökök által épített projektekre vonatkozóan.
Nyírási hiba a talajra gyakorolt feszültségek miatt, amelyek a részecskék egymásnak ellenállnak és az építésre káros módon diszpergálódnak. Ezért a mérnököknek körültekintően kell választaniuk a megfelelő nyírószilárdságú mintákat és talajokat.
A Mohr Circle megjelenítheti az építési projektek szempontjából releváns síkok nyírófeszültségeit. A Mohr stresszkört a talajvizsgálat geológiai kutatásában használják. Ez magában foglalja a henger alakú talajmintákat, hogy a sugárirányú és tengelyirányú feszültségek a síkokkal kiszámítva befolyásolják a talajrétegeket. A kutatók ezután ezeket a számításokat használják az alapozások talajának teherbírásának meghatározására.
A talajok összetétel szerinti osztályozása
A fizika és a műszaki kutatók osztályozhatják a talajt, a homokot és a kavicsot méretük és kémiai összetevőik alapján. A mérnökök ezen alkotóelemek fajlagos felületét a részecskék felületének és a részecskék tömegének hányadosaként mérik, mint az egyik osztályozási módszert.
Az iszap és a homok leggyakoribb alkotóeleme a kvarc, valamint a csillám és a földpát. Az agyagásványok, mint a montmorillonit, illit és kaolinit, lemezekből vagy szerkezetekből állnak, amelyek nagy felületű lemezek. Ezeknek az ásványoknak a fajlagos felszíni arca 10–1000 négyzetméter / gramm szilárd anyag.
Ez a nagy felület lehetővé teszi a kémiai, elektromágneses és a van der Waals kölcsönhatásokat. Ezek az ásványi anyagok nagyon érzékenyek lehetnek a pórusukon áthaladó folyadék mennyiségére. A mérnökök és a geofizikusok meghatározzák a különféle projektekben található agyag típusait, hogy kiszámítsák ezen erők hatásait, hogy egyenleteikben figyelembe vegyék őket.
A nagy aktivitású agyaggal rendelkező talajok nagyon instabilok lehetnek, mivel nagyon érzékenyek a folyadékra. Megduzzadnak víz jelenlétében, és hiányában zsugorodnak. Ezek az erők repedéseket okozhatnak az épületek fizikai alapjában. Másrészről azok az anyagok, amelyek alacsony aktivitású agyagok, és amelyek stabilabb tevékenység során képződnek, sokkal könnyebben kezelhetők.
Talajtartó képesség diagram
A Geotechdata.info felsorolja a talajhordozó képesség értékeit, amelyeket talajhordozóképesség-diagramként használhat.