المحتوى
- صيغة لتحمل قدرة التربة
- طرق تحديد قدرة تحمل التربة
- ما هو عامل السلامة؟
- الحسابات العملية لقدرة التحمل
- ما الذي يجعل التربة تصبح مضغوطة؟
- تصنيف التربة حسب التركيب
- مخطط قدرة تحمل التربة
ال قدرة تحمل التربة يتم إعطاء بواسطة المعادلة Qأ = سش/ FS بحيث Qأ هي قدرة التحمل المسموح بها (في كيلو نيوتن / متر2 أو رطل / قدم2), Qش هي القدرة على تحمل النهائي (في كيلو نيوتن / م2 أو رطل / قدم2) و FS هو عامل السلامة. قدرة تحمل النهائي Qش هو الحد النظري لقدرة التحمل.
يشبه إلى حد كبير كيف يميل برج بيزا المائل بسبب تشوه التربة ، يستخدم المهندسون هذه الحسابات عند تحديد وزن المباني والمنازل. عندما يضع المهندسون والباحثون الأساس ، يجب عليهم التأكد من أن مشاريعهم مثالية للأرض التي تدعمها. تحمل القدرة هي طريقة واحدة لقياس هذه القوة. يمكن للباحثين حساب القدرة الحاملة للتربة من خلال تحديد حد ضغط الاتصال بين التربة والمواد الموضوعة عليه.
يتم إجراء هذه الحسابات والقياسات في المشروعات التي تتضمن أسس الجسور ، الجدران الاستنادية ، السدود وخطوط الأنابيب التي تعمل تحت الأرض. يعتمدون على فيزياء التربة من خلال دراسة طبيعة الاختلافات الناجمة عن ضغط الماء المسام للمادة الكامنة وراء الأساس والضغط الفعال بين الحبيبات بين جزيئات التربة نفسها. كما أنها تعتمد على ميكانيكا الموائع في المسافات بين جزيئات التربة. هذه الحسابات للتشقق ، والتسرب وقوة القص للتربة نفسها.
تتناول الأقسام التالية تفاصيل أكثر حول هذه الحسابات واستخداماتها.
صيغة لتحمل قدرة التربة
وتشمل الأسس الضحلة ، أشرطة الشريط ، والقوائم المربعة ، والقوائم الدائرية. يبلغ العمق عادة 3 أمتار ويسمح بنتائج أرخص وأكثر قابلية للنقل ويمكن نقلها بسهولة.
Terzaghi في نهاية المطاف نظرية القدرات تملي أنه يمكنك حساب القدرة على تحمل النهائي للمؤسسات المستمرة الضحلة Qش مع Qش = ج نج + g D Nف + 0.5 غ ب نز بحيث ج هو تماسك التربة (في كيلو نيوتن / م2 أو رطل / قدم2), ز هو الوزن الفعال لوحدة التربة (بالكيلو ن / م)3 أو رطل / قدم3), د هو عمق القدم (بالمتر أو قدم) ، وباء هو عرض القدم (بالمتر أو القدم).
للأسس الضحلة مربع ، المعادلة هي Qش مع Qش = 1.3c نج + g D Nف + 0.4 غ ب نز وبالنسبة للأسس الدائرية الضحلة ، تكون المعادلة Qش = 1.3c نج + g D Nف + 0.3 غ ب نز.. في بعض الاختلافات ، يتم استبدال g بـ γ.
المتغيرات الأخرى تعتمد على حسابات أخرى. Nف يكون البريد2π (.75-ф / 360) تان / 2cos2 (45 + ф / 2), Nج هو 5.14 ل ф = 0 و Nف-1 / tanф لجميع القيم الأخرى لـ ф ، نغ يكون تاني (كخريج/ cos2ф - 1) / 2.
كخريج تم الحصول عليها من رسم بياني للكميات وتحديد قيمة كخريج حسابات الاتجاهات التي لوحظت. بعض الاستخدام Nز = 2 (نف+1) tanф / (1 + .4sin4ф) _ كتقريب دون الحاجة إلى حساب _Kص.
يمكن أن يكون هناك حالات تظهر فيها التربة علامات محلية فشل القص. هذا يعني أن قوة التربة لا يمكن أن تظهر قوة كافية للأساس لأن المقاومة بين الجسيمات في المادة ليست كبيرة بما فيه الكفاية. في هذه الحالات ، فإن القدرة على تحمل الأسس المربعة هي Qش = .867c شمالاًج + g D Nف + 0.4 غ ب نز , الأسس المستمرة i_s_ Qu = 2 / 3c Nc + g D Nq + 0.5 g B Ng والأساس الدائرية Qش = .867c شمالاًج + g D Nف + 0.3 جم ب N__ز.
طرق تحديد قدرة تحمل التربة
وتشمل الأسس العميقة أسس الرصيف وقيسونات. معادلة حساب قدرة تحمل النهائي لهذا النوع من التربة هي Qش = سص + سF _in الذي _Qش هي القدرة على تحمل النهائي (في كيلو نيوتن / م2 أو رطل / قدم2), Qص هي قدرة التحمل النظرية لطرف الأساس (في كيلو نيوتن / م2 أو رطل / قدم2) و QF هي قدرة الحمل النظرية بسبب الاحتكاك رمح بين رمح والتربة. هذا يمنحك صيغة أخرى لتحمل قدرة التربة
يمكنك حساب أساس القدرة الحاملة (طرف) النظرية Qص مثل Qص = أصفص بحيث Qص هي قدرة التحمل النظرية للمحمل النهائي (في كيلو نيوتن / م2 أو رطل / قدم2) و أص هي منطقة فعالة من الحافة (في م2 أو قدم2).
القدرة النظرية للوحدة الحاملة للتربة الطينية الخالية من التماسك فص يكون qDNف و ، للتربة متماسكة ، 9C، (سواء في كيلو نيوتن / م2 أو رطل / قدم2). دج هو العمق الحاسم للأكوام في الرواسب الرخوة أو الرخوة (بالمتر أو قدم). هذا ينبغي أن يكون 10B للالطمي والرمال فضفاضة ، 15B للكتل والرمال المعتدلة الكثافة و 20B لالطمي والرمال الكثيفة جدا.
للقدرة الاحتكاك الجلد (رمح) من الأساس كومة ، والقدرة على تحمل النظرية QF يكون أFفF لطبقة واحدة من التربة متجانسة و PSQFL لأكثر من طبقة واحدة من التربة. في هذه المعادلات ، أF هي مساحة السطح الفعالة لعمود الوبر ، _qF يكون kstan (د)، قدرة احتكاك الوحدة النظرية للتربة الخالية من التماسك (في كيلو نيوتن / م)2 أو رطل / قدم) فيه ك هو ضغط الأرض الجانبي ، س هو الضغط المثقل بالأعباء و د هي زاوية الاحتكاك الخارجي (بالدرجات). س هو جمع طبقات التربة المختلفة (أي أ1 + أ2 + .... + أن).
بالنسبة للذوبان ، هذه القدرة النظرية هي جأ + kstan (د) بحيث جأ هو التصاق. انها تساوي ج، تماسك التربة للخرسانة الخام والصلب المعدني والمعادن المموجة. للخرسانة على نحو سلس ، والقيمة هي .8c إلى جو ، للحصول على الفولاذ النظيف ، هو عليه .5c إلى .9c. ص هو محيط المقطع العرضي كومة (في م أو قدم). L هو الطول الفعلي للكومة (بالمتر أو قدم).
للتربة متماسكة ، فF = أش الذي هو عامل التصاق ، ويقاس على النحو 1-0،1 (Sجامعة كاليفورنيا)2 إلى عن على سجامعة كاليفورنيا أقل من 48 كيلو نيوتن / م2 أين سجامعة كاليفورنيا = 2 ج هي قوة ضغط غير محصورة (في كيلو نيوتن / م2 أو رطل / قدم2). إلى عن على سجامعة كاليفورنيا أكبر من هذه القيمة ، a = / Sجامعة كاليفورنيا.
ما هو عامل السلامة؟
يتراوح عامل الأمان من 1 إلى 5 لمختلف الاستخدامات. يمكن أن يفسر هذا العامل حجم الأضرار ، والتغير النسبي في فرص فشل المشروع ، وبيانات التربة نفسها ، وبناء التسامح ، ودقة طرق تصميم التحليل.
في حالات قص القص ، يختلف عامل الأمان من 1.2 إلى 2.5. بالنسبة للسدود والتعبئة ، يتراوح عامل الأمان بين 1.2 و 1.6. بالنسبة للحوائط المحتجزة ، يتراوح حجمها من 1.5 إلى 2.0 ، بالنسبة لتراكم ألواح القص ، من 1.2 إلى 1.6 ، للحفريات المدعمة ، من 1.2 إلى 1.5 ، بالنسبة لقصات انتشار القص ، يكون العامل من 2 إلى 3 ، أما بالنسبة لأسطح الفرش فهي من 1.7 إلى 2.5. على النقيض من ذلك ، في حالات فشل التسرب ، حيث تتسرب المواد عبر فتحات صغيرة في الأنابيب أو غيرها من المواد ، يتراوح عامل الأمان من 1.5 إلى 2.5 للرفع و 3 إلى 5 للأنابيب.
يستخدم المهندسون أيضًا قواعد الإبهام لعامل الأمان مثل 1.5 للجدران المحتجزة المقلوبة بردم محبب ، و 2.0 للردم المترابط ، و 1.5 للجدران ذات ضغط أرضي نشط ، و 2.0 لمن لديهم ضغوط أرضية سلبية. تساعد عوامل الأمان هذه المهندسين على تجنب القص والقصور في التسرب وكذلك قد تتحرك التربة نتيجة لمحامل التحميل عليها.
الحسابات العملية لقدرة التحمل
مسلحين بنتائج الاختبار ، يحسب المهندسون مقدار الحمل الذي يمكن أن تتحمله التربة بأمان. بداية من الوزن المطلوب لقص التربة ، يضيفون عامل أمان حتى لا يطبق الهيكل وزنًا كافيًا لتشويه التربة. يمكنهم ضبط قدم وعمق الأساس للبقاء ضمن هذه القيمة. بدلاً من ذلك ، يمكنهم ضغط التربة لزيادة قوتها ، من خلال ، على سبيل المثال ، استخدام الأسطوانة لضغط مواد التعبئة السائبة لقاع الطريق.
تشتمل طرق تحديد قدرة تحمل التربة على أقصى ضغط يمكن أن تمارسه المؤسسة على التربة بحيث يكون عامل الأمان المقبول ضد قص القص دون الأساس ويتم تلبية التسوية الكلية والتفضيلية المقبولة.
قدرة التحمل النهائية هي الحد الأدنى من الضغط الذي قد يتسبب في قص القص للتربة الداعمة الموجودة مباشرة والمجاورة للمؤسسة. إنها تأخذ في الاعتبار قوة القص والكثافة والنفاذية والاحتكاك الداخلي وعوامل أخرى عند بناء الهياكل على التربة.
يستخدم المهندسون حكمهم الأفضل مع هذه الطرق لتحديد قدرة تحمل التربة عند إجراء العديد من هذه القياسات والحسابات. الطول الفعال يتطلب من المهندس اختيار مكان بدء القياس وإيقافه. كإحدى الطرق ، قد يختار المهندس استخدام عمق الوبر وطرح أي تربة سطحية مضطربة أو مخاليط من التربة. قد يختار المهندس أيضًا قياسه على أنه طول مقطع كومة في طبقة تربة واحدة من التربة تتكون من طبقات عديدة.
ما الذي يجعل التربة تصبح مضغوطة؟
يحتاج المهندسون إلى حساب التربة باعتبارها مزيجًا من جزيئات الأفراد التي تتحرك فيما يتعلق ببعضها البعض. يمكن دراسة هذه الوحدات من التربة لفهم الفيزياء الكامنة وراء هذه الحركات عند تحديد الوزن والقوة والكميات الأخرى فيما يتعلق بالمباني والمشاريع التي يبنيها المهندسون عليها.
يمكن أن ينتج قص القص عن الإجهاد المطبق على التربة والذي يتسبب في مقاومة الجزيئات لبعضها البعض وتفريقها بطرق ضارة بالبناء. لهذا السبب ، يجب أن يكون المهندسون حريصين في اختيار التصميمات والتربة ذات نقاط القص المناسبة.
ال دوار المهر يمكن تصور ضغوط القص على الطائرات ذات الصلة بمشاريع البناء. تُستخدم دائرة الإجهاد في البحث الجيولوجي لاختبار التربة. أنه ينطوي على استخدام عينات من التربة على شكل اسطوانة بحيث تعمل الضغوط شعاعي ومحوري على طبقات التربة ، وتحسب باستخدام الطائرات. ثم يستخدم الباحثون هذه الحسابات لتحديد قدرة تحمل التربة في المؤسسات.
تصنيف التربة حسب التركيب
يمكن للباحثين في الفيزياء والهندسة تصنيف التربة والرمال والحصى حسب حجمها ومكوناتها الكيميائية. يقيس المهندسون مساحة السطح المحددة لهذه المكونات على أنها نسبة مساحة السطح للجسيمات إلى كتلة الجزيئات كطريقة لتصنيفها.
الكوارتز هو العنصر الأكثر شيوعا من الطمي والرمل والميكا والفلسبار هي المكونات الأخرى الشائعة. وتشكل معادن الصلصال مثل المونتموريلايت والإيليت والكاولينيت صفائح أو هياكل تشبه الصفيحة مع مساحات كبيرة من السطح. هذه المعادن لها آريس سطح معين من 10 إلى 1000 متر مربع لكل غرام من المواد الصلبة.
تتيح مساحة السطح الكبيرة هذه تفاعلات كيميائية وكهرومغناطيسية وفان دير فال. يمكن أن تكون هذه المعادن حساسة للغاية لكمية السائل التي قد تمر عبر مسامها. يمكن للمهندسين والجيوفيزيائيين تحديد أنواع الطين الموجودة في مشاريع مختلفة لحساب آثار هذه القوى على حسابها في معادلاتهم.
قد تكون التربة ذات الصلصال عالي النشاط غير مستقرة للغاية لأنها حساسة جدًا للسوائل. يتضخمون في وجود الماء وينكمش في غيابه. هذه القوى يمكن أن تسبب تشققات في الأساس المادي للمباني. من ناحية أخرى ، يمكن أن تكون المواد التي هي عبارة عن طين منخفض النشاط تتشكل تحت نشاط أكثر استقرارًا من السهل التعامل معها.
مخطط قدرة تحمل التربة
Geotechdata.info لديه قائمة من قيم قدرة تحمل التربة التي يمكنك استخدامها كمخطط قدرة تحمل التربة.