Bagaimana Mengira Kapasiti Mengandungi Tanah

Kandungan

• Formula untuk Mengandungi Kapasiti Tanah
• Kaedah Penentuan Kapasiti Bearing Tanah
• Apakah Faktor Keselamatan?
• Pengiraan Praktikal Kapasiti Galas
• Apa yang menyebabkan tanah menjadi tertekan?
• Mengelaskan Tanah mengikut Komposisi
• Carta Kapasiti Mengandungi Tanah

The kapasiti tanah diberikan oleh persamaan Q_a = Q_u/ FS di mana Q_a adalah kapasiti galas yang dibenarkan (dalam kN / m² atau lb / ft²), Q_u adalah kapasiti galas muktamad (dalam kN / m² atau lb / ft²) dan FS adalah faktor keselamatan. Keupayaan galas muktamad Q_u adalah had teori keupayaan galas.

Sama seperti bagaimana Menara Condong Pisa bersandar kerana ubah bentuk tanah, jurutera menggunakan pengiraan ini apabila menentukan berat bangunan dan rumah. Sebagai jurutera dan penyelidik meletakkan asas, mereka perlu memastikan projek mereka sesuai untuk alasan yang menyokongnya. Kapasiti galas adalah satu kaedah mengukur kekuatan ini. Penyelidik boleh mengira keupayaan galas tanah dengan menentukan had tekanan hubungan antara tanah dan bahan yang diletakkan di atasnya.

Pengiraan dan pengukuran ini dilakukan pada projek-projek yang melibatkan asas jambatan, dinding penahan, empangan dan saluran paip yang berjalan di bawah tanah. Mereka bergantung pada fizik tanah dengan mengkaji sifat perbezaan yang disebabkan oleh tekanan air pori dari bahan yang mendasari asas dan tegasan berkesan antar-granular antara zarah tanah itu sendiri. Mereka juga bergantung kepada mekanik bendalir ruang antara zarah tanah. Ini menyumbang kepada retak, rembesan dan kekuatan ricih tanah itu sendiri.

Bahagian berikut menjadi lebih terperinci mengenai pengiraan dan penggunaannya.

Formula untuk Mengandungi Kapasiti Tanah

Asas cetek termasuk tiang jalur, tiang persegi dan tiang bulat. Kedalaman biasanya 3 meter dan membolehkan hasil yang lebih murah, lebih mudah dan mudah dipindah.

Terzaghi Ultimate Bearing Capacity Theory menentukan bahawa anda boleh mengira keupayaan galas muktamad untuk yayasan berterusan yang cetek Q_u dengan Q_u = c N_c + g D N_q + 0.5 g B N_g di mana c adalah perpaduan tanah (dalam kN / m² atau lb / ft²), g adalah berat unit berkesan tanah (dalam kN / m³ atau lb / ft³), D adalah kedalaman pijakan (dalam m atau kaki) dan B ialah lebar pijakan (dalam m atau kaki).

Untuk asas persegi cetek, persamaannya ialah Q_u dengan Q_u = 1.3c N_c + g D N_q + 0.4 g B N_g dan, untuk yayasan pekeliling cetek, persamaan itu adalah Q_u = 1.3c N_c + g D N_q + 0.3 g B N_g.. Dalam beberapa variasi, g digantikan dengan γ.

Pembolehubah lain bergantung kepada pengiraan lain. N_q adalah e^{2π (.75-ф / 360) tanf} / 2cos2 (45 + ф / 2), N_c adalah 5.14 untuk f = 0 dan N_q-1 / tan untuk semua nilai lain dari f, Ng adalah tan (K_pg/ cos2f - 1) / 2.

K_pg diperolehi daripada graf kuantiti dan menentukan nilai yang mana K_pg menyumbang trend yang diperhatikan. Sesetengah penggunaan N_g = 2 (N_q+1) tanf / (1 + .4sin4f) _ sebagai perkiraan tanpa perlu mengira _Kpg.

Terdapat keadaan di mana tanah menunjukkan tanda-tanda tempatan kegagalan ricih. Ini bermakna kekuatan tanah tidak dapat menunjukkan kekuatan yang cukup untuk asas kerana rintangan antara zarah-zarah dalam bahan itu tidak cukup besar. Dalam situasi ini, asas segi empat sama kapasiti galas ialah Q_u = .867c N_c + g D N_q + 0.4 g B N_g , asas berterusan i_s_ Qu = 2 / 3c Nc + g D Nq + 0.5 g B Ng dan yayasan pekeliling adalah Q_u = .867c N_c + g D N_q + 0.3 g B N___g.

Kaedah Penentuan Kapasiti Bearing Tanah

Asas yang mendalam termasuk asas dermaga dan caissons. Persamaan untuk mengira keupayaan galas muktamad jenis tanah ini adalah Q_u = Q_p + Q_f _in yang _Q_u adalah kapasiti galas muktamad (dalam kN / m² atau lb / ft²), Q_p adalah kapasiti galas teoretik untuk hujung asas (dalam kN / m² atau lb / ft²) dan Q_f adalah kapasiti galas teoretik disebabkan oleh geseran aci di antara aci dan tanah. Ini memberi anda satu lagi formula untuk menanggung kapasiti tanah

Anda boleh mengira asas keupayaan galas akhir tip (tip) teori Q_p sebagai Q_p = A_pq_p di mana Q_p adalah kapasiti galas teoretik bagi galas akhir (dalam kN / m² atau lb / ft²) dan A_p adalah kawasan berkesan hujung (dalam m² atau kaki²).

Kapasiti galas hujung unit teoretik tanah tanpa tanah padu q_p adalah qDN_q dan, untuk tanah kohesif, 9c, (kedua dalam kN / m² atau lb / ft²). D_c adalah kedalaman kritikal untuk tumpukan dalam silit atau pasir longgar (dalam m atau kaki). Ini sepatutnya 10B untuk salji dan pasir longgar, 15B untuk selaput sederhana dan pasir dan 20B untuk silit dan pasir yang sangat padat.

Bagi kulit (poros) kapasiti geseran asas pondasi, keupayaan galas teoritis Q_f adalah A_fq_f untuk lapisan tanah homogen tunggal dan pSq_fL untuk lebih daripada satu lapisan tanah. Dalam persamaan ini, A_f _is kawasan permukaan berkesan aci longgokan, _q_f adalah kstan (d), kapasiti geseran unit teoretik bagi tanah yang kurang padu (dalam kN / m² atau lb / ft) di mana k adalah tekanan bumi sisi, s adalah tekanan overburden yang berkesan dan d adalah sudut geseran luaran (dalam darjah). S adalah penjumlahan lapisan tanah yang berlainan (iaitu a₁ + a₂ + .... + a_n).

Untuk silt, kapasiti teori ini adalah c_A + kstan (d) di mana c_A adalah lekat. Ia sama dengan c, perpaduan tanah untuk konkrit kasar, keluli berkarat dan logam beralun. Untuk konkrit yang lancar, nilai itu adalah .8c kepada c, dan, untuk keluli bersih, ia adalah .5c kepada .9c. p adalah perimeter seksyen salib (dalam m atau kaki). L adalah panjang berkesan longgokan (dalam m atau kaki).

Bagi tanah kohesif, q_f = aS_u di mana a adalah faktor lekatan, diukur sebagai 1-.1 (S_uc)² untuk S_uc kurang daripada 48 kN / m² di mana S_uc = 2c adalah kekuatan mampatan yang tidak terkurung (dalam kN / m² atau lb / ft²). Untuk S_uc lebih besar daripada nilai ini, a = / S_uc.

Apakah Faktor Keselamatan?

Faktor keselamatan adalah antara 1 hingga 5 untuk pelbagai kegunaan. Faktor ini boleh merangkumi magnitud kerosakan, perubahan relatif dalam kemungkinan projek mungkin gagal, data tanah itu sendiri, pembinaan toleransi dan ketepatan kaedah reka bentuk analisis.

Untuk contoh kegagalan ricih, faktor keselamatan berbeza-beza dari 1.2 hingga 2.5. Untuk empangan dan mengisi, faktor keselamatan adalah antara 1.2 hingga 1.6. Untuk dinding penahan, yang 1.5 hingga 2.0, untuk cerucuk kepingan ricih, yang 1.2 hingga 1.6, untuk penggalian berlian, yang 1.2 hingga 1.5, untuk kedudukan penyebaran ricih, faktor adalah 2 hingga 3, untuk matalan mat adalah 1.7 hingga 2.5. Sebaliknya, contoh kegagalan rembesan, apabila bahan meresap melalui lubang kecil di paip atau bahan lain, faktor keselamatan berkisar antara 1.5 hingga 2.5 untuk meningkatkan dan 3 hingga 5 untuk paip.

Jurutera juga menggunakan peraturan untuk faktor keselamatan sebagai 1.5 untuk mengekalkan dinding yang terbalik dengan backgill granular, 2.0 untuk backfill padat, 1.5 untuk dinding dengan tekanan bumi yang aktif dan 2.0 bagi mereka yang mempunyai tekanan pasif bumi. Faktor-faktor keselamatan ini membantu para jurutera mengelakkan kegagalan ricih dan rembesan serta tanah mungkin bergerak akibat dari bebanan beban di atasnya.

Pengiraan Praktikal Kapasiti Galas

Berbekalkan hasil ujian, jurutera mengira berapa banyak beban tanah yang dapat ditanggung dengan selamat. Bermula dengan berat yang diperlukan untuk memotong tanah, mereka menambah faktor keselamatan supaya struktur tidak boleh digunakan untuk mencecah tanah. Mereka boleh menyesuaikan kaki dan kedalaman yayasan untuk kekal dalam nilai itu. Sebagai alternatif, mereka boleh memampatkan tanah untuk meningkatkan kekuatannya, oleh, contohnya, menggunakan roller untuk mengisi bahan longgar padat untuk roadbed.

Kaedah penentuan keupayaan galas tanah melibatkan tekanan maksimum yang asas boleh dikenakan ke atas tanah sedemikian rupa sehingga faktor keselamatan yang boleh diterima daripada kegagalan ricih adalah di bawah asas dan penyelesaian jumlah dan perbezaan yang boleh diterima dipenuhi.

Keupayaan galas muktamad adalah tekanan minimum yang akan menyebabkan kegagalan ricih tanah pendukung di bawah dan bersebelahan dengan asas. Mereka mengambil kira kekuatan ricih, ketumpatan, kebolehtelapan, geseran dalaman dan faktor lain apabila membina struktur di atas tanah.

Jurutera menggunakan penghakiman terbaik mereka dengan kaedah ini untuk menentukan kapasiti galas tanah ketika melaksanakan banyak pengukuran dan pengiraan ini. Panjang berkesan memerlukan jurutera membuat pilihan mengenai di mana untuk memulakan dan menghentikan mengukur. Sebagai satu kaedah, jurutera boleh memilih untuk menggunakan kedalaman longgokan dan tolak mana-mana permukaan tanah yang terganggu atau campuran tanah. Jurutera juga boleh memilih untuk mengukurnya sebagai panjang segmen tiang dalam satu lapisan tanah tunggal yang terdiri daripada banyak lapisan.

Apa yang menyebabkan tanah menjadi tertekan?

Jurutera perlu mengambil kira tanah sebagai campuran zarah-zarah individu yang bergerak di antara satu sama lain. Unit-unit tanah ini boleh dipelajari untuk memahami fizik di sebalik pergerakan ini apabila menentukan berat, daya dan kuantiti lain berkenaan dengan bangunan dan jurutera projek membina mereka.

Kegagalan ricih boleh disebabkan oleh tekanan yang dikenakan ke atas tanah yang menyebabkan zarah-zarah tersebut menentang satu sama lain dan menyebarkan cara yang memudaratkan bangunan. Atas sebab ini, jurutera perlu berhati-hati dalam memilih reka bentuk dan tanah dengan kekuatan ricih yang sesuai.

The Mohr Circle boleh menggambarkan tekanan tegasan pada pesawat yang berkaitan dengan projek pembinaan. The Mohr Circle of Stresses digunakan dalam penyelidikan geologi ujian tanah. Ia melibatkan penggunaan sampel tanah yang berbentuk silinder supaya tegasan jejarian dan paksi bertindak pada lapisan tanah, dikira menggunakan pesawat. Penyelidik kemudian menggunakan pengiraan ini untuk menentukan keupayaan galas tanah dalam asas.

Mengelaskan Tanah mengikut Komposisi

Penyelidik-penyelidik dalam fizik dan kejuruteraan boleh mengklasifikasikan tanah, pasir dan batu-batu oleh saiz dan bahan kimia mereka. Jurutera mengukur kawasan permukaan tertentu bagi juzuk ini sebagai nisbah zarah permukaan zarah kepada jisim zarah sebagai satu kaedah mengklasifikasikannya.

Kuarza adalah komponen yang paling biasa dari lumpur dan pasir dan mika dan feldspar adalah komponen biasa yang lain. Mineral Clay seperti montmorillonite, illite dan kaolinite membentuk helaian atau struktur yang sepadan dengan kawasan permukaan yang besar. Galian ini mempunyai aras permukaan spesifik dari 10 hingga 1,000 meter persegi setiap gram pepejal.

Kawasan permukaan yang besar ini membolehkan interaksi kimia, elektromagnetik dan van der Waals. Galian-galian ini boleh sangat sensitif terhadap jumlah bendalir yang boleh melalui liang-liang mereka. Jurutera dan ahli geofizik dapat menentukan jenis-jenis tanah liat yang ada dalam pelbagai projek untuk mengira kesan-kesan daya ini untuk menjelaskannya dalam persamaan mereka.

Tanah dengan lumpur aktiviti tinggi boleh menjadi sangat tidak stabil kerana mereka sangat sensitif terhadap bendalir. Mereka membengkak dengan kehadiran air dan menyusut dengan ketiadaannya. Kuasa-kuasa ini boleh menyebabkan keretakan di fasa asas bangunan. Sebaliknya, bahan-bahan yang mempunyai lumpur aktiviti rendah yang terbentuk di bawah aktiviti yang lebih stabil boleh menjadi lebih mudah untuk digunakan.

Carta Kapasiti Mengandungi Tanah

Geotechdata.info mempunyai senarai nilai kapasiti tanah yang boleh digunakan sebagai carta kapasiti tanah.