Zeminlerin Taşıma Kapasitesi Nasıl Hesaplanır?

İçerik

• Zemin Taşıma Kapasitesi Formülü
• Zemin Taşıma Kapasitesini Belirleme Yöntemleri
• Güvenlik Faktörü Nedir?
• Taşıma Kapasitesinin Pratik Hesaplamaları
• Zeminlerin Stresli Olmasına Neden Olan Sebepler?
• Zeminlerin Kompozisyona Göre Sınıflandırılması
• Zemin Taşıma Kapasitesi Tablosu

toprağın taşıma kapasitesi denklem tarafından verilir S_bir = Q_u/ FS içinde S_bir izin verilen taşıma kapasitesi (kN / m² veya lb / ft²), S_u nihai taşıma kapasitesi (kN / m² veya lb / ft²) ve FS güvenlik faktörüdür. Nihai taşıma kapasitesi S_u taşıma kapasitesinin teorik sınırıdır.

Pisa Kulesi'nin toprağın deformasyonu nedeniyle nasıl eğildiği gibi, mühendisler bu hesapları bina ve evlerin ağırlığını belirlerken kullanırlar. Mühendisler ve araştırmacılar temel oluştururken, projelerinin onu destekleyen zemin için ideal olduğundan emin olmaları gerekir. Taşıma gücü bu kuvveti ölçmenin bir yoludur. Araştırmacılar, toprak ile üzerine yerleştirilen malzeme arasındaki temas basıncı sınırını belirleyerek toprağın taşıma kapasitesini hesaplayabilir.

Bu hesaplamalar ve ölçümler, köprü temelleri, istinat duvarları, barajlar ve yer altında bulunan boru hatlarını içeren projeler üzerinde gerçekleştirilir. Temeldeki malzemenin gözenek suyu basıncının neden olduğu farklılıkların doğasını ve toprak parçacıkları arasındaki tanecikler arası etkili gerilimi inceleyerek toprağın fiziğine güvenirler. Bunlar ayrıca toprak parçacıkları arasındaki boşlukların akışkanlar mekaniğine de bağlıdır. Bu çatlak, sızıntı ve toprağın kayma dayanımı ile ilgilidir.

Aşağıdaki bölümler bu hesaplamalar ve kullanımları hakkında daha ayrıntılı olarak ele alınmaktadır.

Zemin Taşıma Kapasitesi Formülü

Sığ temeller arasında şerit temelleri, kare temeller ve dairesel temeller bulunur. Derinlik genellikle 3 metredir ve daha ucuz, daha uygulanabilir ve daha kolay aktarılabilir sonuçlara izin verir.

Terzaghi Ultimate Taşıma Kapasitesi Teorisi sığ sürekli temeller için nihai taşıma kapasitesini hesaplayabileceğinizi belirtir S_u ile S_u = c N_c + g D N_q + 0.5 g B N_g içinde c toprağın uyumu (kN / m olarak)² veya lb / ft²), g toprağın etkili birim ağırlığıdır (kN / m³ veya lb / ft³), D tabanın derinliği (m veya ft cinsinden) ve B tabanın genişliği (m veya ft cinsinden).

Sığ kare temeller için denklem, S_u ile S_u = 1.3c N_c + g D N_q + 0.4 g B N_g ve, sığ dairesel temeller için denklem, S_u = 1.3c N_c + g D N_q + 0.3 g B N_g.. Bazı varyasyonlarda, g ile değiştirilir γ.

Diğer değişkenler diğer hesaplamalara bağlıdır. N-_q dır-dir e^{2π (.75-ф / 360) tanf} / 2cos2 (45 + ф / 2), N-_c için 5.14 ф = 0 ve N-_q-1 / tanф ф diğer tüm değerler için, ng dır-dir tanf (K_pg/ cos2ф - 1) / 2.

K_pg miktarların grafiğinden ve hangi değerin belirlendiğinden elde edilir. K_pg gözlenen eğilimleri hesaba katar. Bazı kullanım N-_g = 2 (N_q1) tanф / (1 + .4sin4ф) _ _K hesaplamak zorunda kalmadan bir yaklaşım olarakpg.

Toprağın yerel belirtileri gösterdiği durumlar olabilir. kesme hatası. Bu, toprak kuvvetinin temel için yeterli güç gösteremediği anlamına gelir çünkü malzemedeki parçacıklar arasındaki direnç yeterince büyük değildir. Bu durumlarda, kare temeller nihai taşıma kapasitesidir. S_u = .867c N_c + g D N_q + 0.4 g B N_g , Sürekli temeller i_s_ Qu = 2 / 3c Nc + g D Nq + 0.5 g B Ng ve dairesel temeller S_u = .867c N_c + g D N_q + 0.3 g B N___g.

Zemin Taşıma Kapasitesini Belirleme Yöntemleri

Derin temeller arasında iskele temelleri ve kesonlar bulunur. Bu tür toprağın nihai taşıma kapasitesini hesaplamak için denklem, S_u = Q_p + Q_f _in hangisi _Q_u nihai taşıma kapasitesi (kN / m² veya lb / ft²), S_p Vakfın ucu için teorik taşıma kapasitesidir (kN / m² veya lb / ft²) ve S_f Mil ve toprak arasındaki mil sürtünmesinden dolayı teorik taşıma kapasitesidir. Bu, toprağın taşıma kapasitesi için başka bir formül verir

Teorik uç yatak (uç) kapasite temeli hesaplayabilirsiniz S_p gibi S_p = A_pq_p içinde S_p son yatak için teorik taşıma kapasitesidir (kN / m cinsinden)² veya lb / ft²) ve bir_p Ucu etkin alandır (m² veya ft²).

Kohezyonsuz siltli toprakların teorik ünite uç taşıma kapasitesi q_p dır-dir QDN_q ve, yapışkan topraklar için 9c, (her ikisi de kN / m cinsinden)² veya lb / ft²). D_c gevşek siltlerde veya kumlarda (m veya ft) kazıkların kritik derinliğidir. Bu olmalı 10B gevşek siltler ve kumlar için, 15B orta yoğunluktaki siltler ve kumlar için 20B Çok yoğun siltler ve kumlar için.

Kazık fondöteninin cilt (şaft) sürtünme kapasitesi için teorik taşıma kapasitesi S_f dır-dir bir_fq_f tek bir homojen toprak katmanı için ve uyku sorunlarını_fL Birden fazla toprak tabakası için. Bu denklemlerde bir_f Kazık şaftının etkili yüzey alanı, _q_f dır-dir kstan (d)yapışmayan topraklar için teorik birim sürtünme kapasitesi (kN / m cinsinden)² veya lb / ft) hangi k Yanal toprak basıncı, s etkili aşırı yük basıncıdır ve d dış sürtünme açısıdır (derece cinsinden). S farklı toprak katmanlarının toplamıdır (yani; bir₁ + bir₂ + .... + bir_n).

Siltler için bu teorik kapasite c_bir + kstan (d) içinde c_bir yapışmadır. Eşittir c, Toprağın kaba beton, paslı çelik ve oluklu metal için birleştirilmesi. Düzgün beton için değer .8c için cve, temiz çelik için .5c için .9c. p Kazık kesitinin çevresidir (m veya ft). L yığının etkin uzunluğu (m veya ft).

Yapışkan topraklar için q_f = aS_u a a yapışma faktörüdür; 1-0,1 (S_uc)² için S_uc 48 kN / m'den az² nerede S_uc = 2c unconfined sıkıştırma kuvveti (kN / m² veya lb / ft²). İçin S_uc bu değerden daha büyük a = / S_uc.

Güvenlik Faktörü Nedir?

Güvenlik faktörü, çeşitli kullanımlar için 1 ila 5 arasında değişmektedir. Bu faktör, hasarların büyüklüğünü, bir projenin başarısız olma ihtimalindeki nispi değişikliği, toprak verilerinin kendisini, tolerans inşasını ve tasarım analiz yöntemlerinin doğruluğunu açıklayabilir.

Kayma arızası durumlarında güvenlik faktörü 1,2 ila 2,5 arasında değişir. Barajlar ve dolgular için güvenlik faktörü 1,2 ile 1,6 arasında değişmektedir. Duvarları istinat için, 1.5, 2.0, perde kazık çakma, 1.2 / 1.6, destekli kazılar için, 1.2 - 1.5, kesme yayma ayakları için, faktör 2 - 3'tür, mat ayaklar için 1.7 ila 2.5. Tersine, sızıntı durumlarının örnekleri, malzemeler borularda veya diğer malzemelerdeki küçük deliklerden sızdıkça, güvenlik faktörü yükseltme için 1,5 ila 2,5 ve borular için 3 ila 5 arasındadır.

Mühendisler ayrıca, güvenlik faktörü için granül dolgulu devrilmiş duvarları tutmak için 1.5, yapışkan dolgulu doldurma için 2.0, aktif toprak basıncına sahip duvarlar için 1.5 ve pasif toprak basıncına sahip olanlar için 2.0 gibi genel kurallara uymaktadır. Bu güvenlik faktörleri, mühendislerin kayma ve sızıntı arızalarını önlemesine yardımcı olur, bunun yanı sıra toprak üzerindeki yük yatakları nedeniyle hareket edebilir.

Taşıma Kapasitesinin Pratik Hesaplamaları

Test sonuçları ile donanmış mühendisler toprağın güvenli bir şekilde ne kadar yük taşıyabileceğini hesaplar. Toprağı kesmek için gereken ağırlıktan başlayarak, bir güvenlik faktörü eklerler, böylece yapı toprağı deforme etmek için hiçbir zaman yeterli ağırlık uygulamaz. Bir vakfın ayağını ve derinliğini bu değerde kalacak şekilde ayarlayabilirler. Alternatif olarak, toprağı, örneğin bir yol yatağı için gevşek doldurma maddesi sıkıştırmak için bir silindir kullanarak gücünü artırmak için sıkıştırabilirler.

Toprağın taşıma kapasitesini belirleme yöntemleri, temelin toprağa uygulayabileceği maksimum basıncı içerir, öyle ki kesme bozulmasına karşı kabul edilebilir güvenlik faktörü temelin altındadır ve kabul edilebilir toplam ve diferansiyel yerleşim karşılanır.

Nihai taşıma kapasitesi, destek toprağının hemen altında ve temele bitişik olarak kesilmemesine neden olacak minimum basınçtır. Toprakta yapılar inşa ederken kayma mukavemeti, yoğunluk, geçirgenlik, iç sürtünme ve diğer faktörleri hesaba katarlar.

Mühendisler, bu ölçümlerin ve hesaplamaların çoğunu yaparken toprağın taşıma kapasitesini belirleme yöntemleri ile en iyi kararlarını kullanırlar. Etkili uzunluk, mühendisin ölçüme nereden başlayıp duracağı konusunda bir seçim yapmasını gerektirir. Bir yöntem olarak, mühendis hav derinliğini kullanmayı seçebilir ve herhangi bir bozuk yüzey toprağı veya toprak karışımlarını çıkarabilir. Mühendis ayrıca bunu, birçok katmandan oluşan tek bir toprak katındaki bir kazık parçasının uzunluğu olarak ölçmeyi de seçebilir.

Zeminlerin Stresli Olmasına Neden Olan Sebepler?

Mühendislerin toprakları, birbirlerine göre hareket eden parçacık parçacıklarının karışımı olarak hesaba katmaları gerekir. Bu toprak birimleri, bu hareketlerin arkasındaki fiziği anlamak için incelenebilir, bunlar üzerine inşa edilen binalara ve proje mühendislerine göre ağırlık, kuvvet ve diğer miktarları belirler.

Kayma yetersizliği, taneciklerin birbirine direnç göstermesine ve binaya zararlı şekillerde dağılmasına neden olan toprağa uygulanan gerilmelerden kaynaklanabilir. Bu nedenle mühendisler uygun kesme kuvvetlerine sahip tasarım ve toprak seçiminde dikkatli olmalıdırlar.

Mohr Çemberi Bina gerilmelerine ilişkin düzlemlerdeki kayma gerilmelerini görselleştirebilir. Mohr Gerilme Dairesi, toprak testlerinin jeolojik araştırmalarında kullanılır. Radyal ve eksenel gerilmelerin düzlemleri kullanarak hesaplanan toprak katmanları üzerinde etki edecek şekilde silindir şeklindeki toprak örneklerinin kullanılmasını içerir. Araştırmacılar daha sonra bu hesaplamaları, temellerdeki toprak taşıma kapasitesini belirlemek için kullanır.

Zeminlerin Kompozisyona Göre Sınıflandırılması

Fizik ve mühendislik alanındaki araştırmacılar toprakları, kumları ve çakılları boyutlarına ve kimyasal bileşenlerine göre sınıflandırabilirler. Mühendisler, bu bileşenlerin spesifik yüzey alanını, parçacıkların yüzey alanlarının parçacıkların kütlesine oranı olarak sınıflandırmanın bir yöntemi olarak ölçmektedir.

Kuvars, silt ve kumun en yaygın bileşenidir ve mika ve feldispat diğer ortak bileşenlerdir. Montmorillonit, illit ve kaolinit gibi kil mineralleri, geniş yüzey alanlarına sahip plaka benzeri yapıları oluşturur. Bu mineraller, gram katı başına 10 ila 1.000 metrekare arasında spesifik yüzey alanlarına sahiptir.

Bu geniş yüzey alanı kimyasal, elektromanyetik ve van der Waals etkileşimlerine izin verir. Bu mineraller gözeneklerinden geçebilecek sıvı miktarına karşı çok hassas olabilirler. Mühendisler ve jeofizikçiler, bu güçlerin denklemlerinde hesaba katma etkilerini hesaplamak için çeşitli projelerde mevcut kil türlerini belirleyebilirler.

Yüksek aktiviteli killi topraklar çok kararsız olabilir, çünkü sıvıya çok duyarlıdırlar. Suyun varlığında şişer ve yokluğunda büzülür. Bu kuvvetler binaların fiziksel temellerinde çatlaklara neden olabilir. Öte yandan, daha istikrarlı aktivite altında oluşturulan düşük aktiviteli killer olan malzemelerle çalışmak çok daha kolay olabilir.

Zemin Taşıma Kapasitesi Tablosu

Geotechdata.info, bir toprak taşıma kapasitesi grafiği olarak kullanabileceğiniz toprak taşıma kapasitesi değerlerinin bir listesine sahiptir.