Dirvos talpa (su diagrama)

Lietaus sezono metu, iš karto po lietaus, kai mes įsiliejome į dirvą, suminkštėjo lietus, mūsų batų įsiskverbia į dirvą. Dirvožemis išsitraukia iš mūsų batų ir išsiskleidžia aplink mūsų batų šonus. Šio proceso metu mes prarandame savo pusiausvyrą, kol žemė po dirvožemiu palaiko mūsų svorį ir suteikia mums stabilumą.

Žemiau mūsų batų dirvožemis tiesiog „davė kelią“. Geotechnikos inžinieriai tai vadina gedimu ar dirvožemio nutekėjimu. Guolių talpos gedimas yra gedimas. Taigi labai svarbu žinoti apie bet kurio dirvožemio laikymo gebą prieš konstrukciją.

Apibrėžimai:

i) Fondas:

Tai yra žemiausia struktūros dalis, kuri palaiko struktūrą.

ii) pamatų lova:

Medžiaga, kuria remiasi pamatas, vadinama pamatine lova.

(iii) Sekli pamatai :

Kai pamato gylis yra mažesnis arba lygus pamato plotiui, tai vadinama sekliu pamatu.

iv) Gilus pamatas:

Kai pamato gylis yra didesnis nei plotis, tai vadinama giliu pamatu.

v) guolio pajėgumas:

Tai yra dirvožemio keliamoji galia.

vi) Galutinė atraminė galia (q _u ):

Tai minimalus bendrasis slėgis pamato pagrinde, kuriame dirvožemis nulūžta.

vii) Bruto slėgis (q):

Bendrasis slėgis yra bendrasis slėgis pagrindo pagrinde dėl antstato svorio, savęs svorio ir žemės užpildo svorio.

viii) Grynasis slėgio intensyvumas (q _n ):

Tai yra bruto slėgio intensyvumo ir pradinio slėgio viršijimo skirtumas. Jei D yra pamato gylis, tada q _n = q - yD

(ix) Grynoji galutinė guolio talpa (q _nu ):

Tai minimalus grynasis slėgio intensyvumas, kuris sukelia dirvožemio šlyties gedimą.

Q _u = q _nu + yD

q _nu = q _u + yD

(x) saugi atrama (q _s ):

Tai maksimalus slėgio intensyvumas, kurį dirvožemis gali saugiai saugoti be šlyties gedimo pavojaus.

q _s = q _ns + yD

= qnu / F + yD

kur F yra saugos veiksnys

xi) Grynasis saugus guolis (q _ns ):

Tai grynasis galutinis guolis, padalytas iš saugos veiksnio.

Q _ns = _qns / F

xii) Leistina guolio geba (q _a ):

Tai yra grynasis pakrovimo intensyvumas, kuriuo nei dirvožemis neišnyksta, nei pernelyg didelis nusidėvėjimas, kenkiantis konstrukcijai.

Guolių talpos koncepcija:

Visos civilinės inžinerijos statiniai - pastatai, užtvankos, tiltai ir tt - yra pastatyti ant dirvožemio. Norint perduoti konstrukcijos apkrovą dideliame dirvos plote, reikalingas pamatas. Konstrukcijos pagrindas turi būti suprojektuotas taip, kad žemiau esantis dirvožemis nepažeistų ir nėra pernelyg didelės konstrukcijos. Įprastas pamatų projektavimo metodas yra pagrįstas nešimo pajėgumu.

Pamato atraminė galia yra didžiausia apkrova vienam ploto vienetui, kurį dirvožemis gali palaikyti be gedimų. Tai priklauso nuo dirvožemio šlyties stiprumo, taip pat nuo formos, dydžio, gylio ir pagrindo tipo. 9.1 paveiksle parodyta tipinė apkrovos ir atsiskaitymo kreivė. Iš skaičiaus aišku, kad padidinus pagrindo apkrovą, atsiskaitymas taip pat didėja.

Atsiskaitymas didėja tiesiškai su apkrova pradiniame etape. Toliau didėjant kroviniui, atsiskaitymas didėja sparčiau ir toliau didėja be pastebimo krūvio padidėjimo. Šis etapas vadinamas pamatų nesėkme, ty dirvožemis pasiekė savo pajėgumą pakrauti krovinį.

Kad būtų išvengta pamatų gebėjimo nuveikti, būtina, prieš sukonstruodami pamatą, atsižvelgti į du dirvožemio veikimo tipus, kai jie pakraunami:

i) Galia turi būti pakankamai maža, kad būtų užtikrinta, jog susidaręs atsiskaitymas nėra per didelis.

ii) Galia turi būti tokia, kad nesukeltų pernelyg didelio šlyties įtempimo.

Sekliųjų pamatų guolių talpa (Terzaghi analizė):

Terzaghi analizės prielaidos:

1. Grindys yra juostelės, esančios sekliuose gyliuose ir turi grubų pagrindą; (L> 5B, D> B, kur L = ilgis, B = plotis ir D = pagrindo gylis).

2. Dirvožemis yra vienarūšis, izotropinis ir santykinai nesusitraukiantis.

3. Gedimo zonos neviršija horizontalios plokštumos per pagrindo pagrindą.

4. Elastinė zona turi tiesias ribas, kurios yra = φ link horizontaliosios ir plastikinės zonos visiškai išsivysčiusios.

Taip pat vadinama bendrosios atramos lygties juosta

q _u = CN _c + 0, 5 γBNγ + qN _q

kur q _u = galutinis atraminis pajėgumas

q = perkrovos slėgis pagrinde

= yD (naudokite γD, jei yra panardintas) C - dirvožemio sanglauda

γ = grunto vienetinis svoris pagrindo lygiu

(naudokite γ iš panardintų)

B = pamato plotis

D = pamato gylis

N _C, N _g ir N _q yra guolio koeficientai, kurie priklauso nuo φ (vidinės trinties kampas).

Guolių talpa nuo pastatų kodų:

Preliminariam bet kokios konstrukcijos projektavimui ir lengvai pakrautų konstrukcijų pamatų projektavimui gali būti naudojamas numatomasis atraminis pajėgumas. 9.1 lentelėje pateikiami numatomi saugūs įvairių dirvožemio tipų pajėgumai, kuriuos rekomenduoja Indijos statybų kodeksas.

1 pastaba:

Nurodytos guolio gebos vertės yra tik nuo šlyties atvaizdavimo.

Užrašas 2:

Lentelėje nurodytos vertės yra labai neapdorotos dėl šių priežasčių:

(i) Į pamato gylį, plotį, formą ir šiurkštumą nebuvo atsižvelgta.

(ii) Poveikis Netikrintas trinties, sanglaudos, vandens stalo, tankio ir kt. kampas.

iii) nebuvo atsižvelgta į ekscentricumo ir apkrovų rodymo poveikį.

3 pastaba:

Sausas reiškia, kad požeminio vandens lygis yra ne mažesnis kaip pamato plotis, esantis po pamato pagrindu.

4 pastaba:

Sanglaudai mažiau dirvožemyje lentelėje nurodytos vertės sumažinamos 50%, jei vandens stalas yra virš arba šalia pagrindo pagrindo.

5 pastaba:

Sanglaudos mažiau dirvožemio kompaktiškumas gali būti nustatomas 65 mm skersmens kūgio ir 60 ° viršūnės kampo važiuojant 65 kg, nukritus nuo 75 cm, atveju Jei koreguotas N-dydis 30 cm skersai yra mažesnis nei 10, dirvožemis vadinamas laisva, jei N yra tarp 10 ir 30, ji yra vidutinė ir, jei daugiau nei 30, dirvožemis vadinamas tankiu.

Dirvožemio guolių pajėgumą lemiantys veiksniai

Žemiau išvardyti veiksniai turi įtakos dirvožemio guoliui:

i) Dirvožemio tipas: \ t

(ii) Fondo fizinės charakteristikos

iii) Dirvožemio savybės

(iv) Fondo tipas

v) Vandens lentelė

vi) Atsiskaitymo suma

vii) pakrovimo ekscentriškumas.

i) Dirvožemio tipas: \ t

Dirvožemio talpa priklauso nuo dirvos tipo. Priklausomai nuo dirvožemio tipo, dirvožemio talpa yra kitokia, kaip matyti iš Terzaghi guolių talpos lygties.

q _u = CN _C + 0, 5 yBNy + qN _q

Dėl vien tik sanglaudos mažiau dirvožemio

C = 0

(9.1) lygtis sumažinama iki

q _u = 0, 5 yBNy _, + qN _q

Dėl vienintelio dirvožemio

φ = 0,

guolių talpos koeficientų vertės

Nc = 5, 7

Nq = 1 ir Nγ = 0

Tada yra (9.1) lygtis

q _u = 5.7C + q

ii) Fondo fizinės charakteristikos:

Fizinės savybės, pvz., Pagrindo plotis, forma ir gylio, turi įtakos dirvožemio guoliui. Eq. 9.1 rodo, kad dirvožemio atraminis pajėgumas priklauso nuo pamato pločio B ir gylio (D). Taigi bet kokie pamatų B ir D vertės pokyčiai turės įtakos baringo pajėgumui.

Pamatų forma taip pat veikia tokį guolį:

Kvadratiniams metmenims:

q _u = 1, 2 CNc + 0, 4 γBNγ + γDNq… (9.2)

Dėl apvalių pagrindų:

q _u = 1, 2 CN _C + 0, 3 γBNγ + γDN _q … (9.3)

kur B yra apskrito pagrindo skersmuo.

iii) Dirvožemio savybės:

Dirvožemio savybės, pvz., Šlyties stiprumas, tankis, pralaidumas ir tt, turi įtakos dirvožemio guoliui. Tankus smėlis turės daugiau guolių nei laisvas smėlis, nes tankus smėlio vieneto svoris yra didesnis nei laisvas smėlis.

(iv) Fondo tipas:

Pasirinktas pamatas taip pat veikia dirvožemio guolį. Patvirtintas rėmas ar matinis pamatas saugiai palaiko konstrukcijos apkrovą, skleidžiant krovinį į platesnį plotą, net jei dirvožemis yra mažas.

v) Vandens lentelė:

Kai vanduo yra virš pagrindo pagrindo, panardinamasis dirvožemio svoris naudojamas apskaičiuoti perpildymo slėgį ir dirvožemio atraminis pajėgumas sumažėja 50%.

Bet kuriai vandens stalo padėčiai gali būti pakeista bendra guolio galia:

vi) Atsiskaitymo suma:

Struktūros atsiskaitymo apimtis taip pat turi įtakos dirvožemio guoliui. Jei gyvenvietė viršija galimą atsiskaitymą, dirvožemio atraminis pajėgumas sumažėja.

vii) pakrovimo ekscentriškumas:

Jei apkrova veikia ekcentriškai, „B“ plotis ir ilgis „L“ turėtų būti sumažinami taip, kaip nurodyta

B '= B - 2e

L '= L - 2e ir

A '= B' X L '

Galutinis tokių atramų guolių pajėgumas (qu) nustatomas naudojant B 'ir L', o ne 8 ir L. Taigi q _u yra mažesnis už faktinį pagrindo dydį, kaip parodyta 9.4 paveiksle.

Vertikalios įtampos pasiskirstymo dirvožemyje koncepcija dėl fondo apkrovų:

Įkraunant dirvožemio masę, dirvožemyje susidaro vertikalūs įtempiai. Vertinant pastatų, tiltų, krantinių ir kitų konstrukcijų atsiskaitymą, labai svarbu vertinti vertikalius įtempius bet kuriame dirvos masės taške dėl išorinės apkrovos. Įtampos, atsirandančios dėl išorinės apkrovos, yra didžiausios sekliuose gyliuose, netoli apkrovos taško, ir mažėja, kai vertikalus atstumas žemiau apkrovos arba horizontalus atstumas nuo apkrovos didėja.

Vertikalus įtempių pasiskirstymas dirvožemio masėje priklauso nuo:

i) pakrovimo pobūdis, ty apkrovos išdėstymo būdas, apkrovos pasiskirstymas ir pakrauto ploto forma

ii) dirvožemio fizinės savybės, tokios kaip Puasono santykis, elastingumo modulis, suspaudžiamumas ir kt.

Nustatant įtampą žemiau pamato, paprastai daroma prielaida, kad dirvožemis veikia kaip elastinga terpė su vienodomis savybėmis visuose taškuose ir visomis kryptimis. Dirvožemio įtempiams apskaičiuoti buvo naudojamos daugybės formulių, pagrįstų elastingumo teorija. Vieną tokią formulę Boussinesq (1885) pirmiausia sukūrė dirvožemio masės įtempiams ir deformacijai dėl vertikalios taško apkrovos. Britų mokslininkas Westergaardas 1938 m. Taip pat pasiūlė formulę vertikalios įtampos apskaičiavimui dirvožemio masėje dėl vertikalios taško apkrovos.

Taškų apkrova:

Verslo formulė:

Verslo formulė pagrįsta šiomis prielaidomis:

i) Dirvožemio masė yra tiesiškai elastinga, homogeniška, izotropinė ir pusiau begalinė.

ii) apkrova veikia kaip vertikali koncentruota apkrova.

iii) dirvožemis yra nesvarbus.

Vertikalios įtampos lygtis taške, kaip parodyta 9.5 paveiksle

Linijos apkrova:

Vertikalios įtampos lygtis dėl linijos apkrovos P ₁ vieneto ilgio paviršiuje taške, esančiame z gylyje ir atstumu x, kaip parodyta 9.6 pav.

σ _Z = 2p ₁ /

z ³ / (x ² + z ² ) ²

Vienodai pakrauta juosta:

Vertikalios įtampos lygtis, atsirandanti dėl vienodos apkrovos q juostelės plote B ir begalinis ilgis σ ir θ, kaip parodyta 9.7 pav.

σ _z = q / π (α + Sin αCos 2θ)

Po juostelės centru vertikali įtampa o esant gylyje z yra

σ _Z = q / π (a + sin α) (θ yra nulis ir cos2θ = 1)

arba σ ₂ = ql oz

Poveikio faktoriaus vertės pateiktos 9.3 lentelėje.

Dirvožemio savybės, susijusios su fondo tipu:

Fondo tipo pasirinkimas priklauso nuo šių dirvožemio savybių:

i) dirvožemio guolių talpa

ii) Dirvožemio atsiskaitymas

Žinios apie dirvožemio talpą ir atsiskaitymą yra labai svarbios kuriant bet kokios struktūros pamatą. Bet kokios konstrukcijos pamatai turi būti parenkami taip, kad žemiau esantis dirvožemis nepažeistų, o atsiskaitymas neviršija leistinų ribų.

Jei dirvožemio gebėjimas sekliuose gyliuose yra pakankamas, kad būtų galima saugiai užimti konstrukcijos apkrovą, įrengiamas seklus pamatas. Pavieniai pamatai, kombinuotos grindys arba juostiniai pagrindai yra galimybė sekliems pamatams. Gilūs pamatai yra įrengiami, kai dirvožemis, esantis tiesiai po statiniu, neturi pakankamo guolio. Krūva, prieplauka ar šulinys yra gilių pamatų pasirinkimas. Kilimėlių ar plaustų pamatai yra naudingi dirvožemiui, kuriam taikomas diferencijuotas atsiskaitymas arba kur yra daug skirtumų tarp gretimų stulpelių. 9.4 lentelėje pateikiamas pamatų tinkamumas naudoti dirvožemio tipo pastatuose.

Galutinio guolio pajėgumo nustatymo bandymai vietoje

Siekiant nustatyti galutinę dirvos talpą arba leistiną guolio gebą, gali būti naudojami šie in situ bandymai:

a) Plokštelių apkrovos bandymai

b) standartinis skverbties bandymas

c) dinaminio kūgio prasiskverbimo bandymas

d) statinis kūgio prasiskverbimo bandymas

e) Slėgio matuoklio bandymas

Plokštelės apkrovos testas:

Plokštelių apkrovos bandymas iš esmės susideda iš standžios plokštės įdėjimo į pamatų lygį ir užrašų, atitinkančių kiekvieną apkrovos padidėjimą, registravimą. Galutinė atraminė geba laikoma apkrova, kuria plokštė pradeda nuskęsti greitai. Mažiausias ir didžiausias rekomenduojamas bandymo plokštės dydis yra atitinkamai 30 cm ir 75 cm kvadrato. Plieninės plokštės storis turi būti ne mažesnis kaip 25 mm. Alam Singh rekomendavo, kad bandymo plokštelės dydis būtų 32 cm.

Bandymas atliekamas duobėje, kurios plotis lygus 5 kartus didesnis už bandymo plokštės plotį. Duobės centre iškasti maža kvadratinė skylė, kurios dydis lygus plokštės dydžiui, o dugno apatinis lygis atitinka faktinio pamato lygį.

Į bandymo plokštelę įkraunamas dviejų būdų:

a) Gravitacijos pakrovimo platformos metodas

(b) Reakcijos santvaros metodas

Reakcijos santvaros apkrovimas yra patogus ir mažiau laiko, todėl paprastai naudojamas. Šiam tikslui plieninė santvara yra pritvirtinta prie žemės per duobę. Tarp apatinės santvaros ir bandymo plokštės yra hidraulinis lizdas su prijungtu slėgio matuokliu. Bandymo plokštelės atsiskaitymui matuoti naudojamas bent du skalės matuokliai, kurių tikslumas yra 0, 2 mm. Matuokliai yra sumontuoti ant nepriklausomos atskaitos juostos ir tik paliečia bandomąją plokštelę.

Prieš pradedant bandymą, plokštelei taikomas 70 g / cm ² sėdynės slėgis (kaip rekomenduojama IS 1888-1962). Tada jis pašalinamas, o skalės matuokliai rodomi nuliui. Tada apkrova taikoma kumuliaciniais lygiais; pasakyti apie 1/5 tikėtino saugaus guolio arba 1/10 numatomo leistino guolio. Atsiskaitymas užregistruojamas kiekvienam apkrovos prieaugiui po 1, 4, 10, 20, 40 ir 60 minučių intervalo ir po to kas valandą, kol atsiskaitymo greitis tampa mažesnis nei maždaug 0, 02 mm per valandą. Po to apkrova padidinama iki kitos didesnės vertės ir procesas kartojamas.

Bandymai tęsiami tol, kol dalyvauja vienas iš šių etapų:

a) Atsiskaitymas vyksta greičiau, nurodant šlyties nesėkmę.

b) Naudojamasis slėgis viršija 3 kartus didesnį už siūlomą leistiną slėgį.

c) Bendras atsiskaitymas viršija 10 procentų bandymo plokštės pločio. Tada apkrova atleidžiama. Jei pageidaujama, gali būti imtasi atkūrimo stebėjimo.

Interpretacija:

Bandymo apkrovos intensyvumas ir atsiskaitymo stebėjimai parodomi, kaip parodyta 9.11 paveiksle, linijiniu mastu ir log-log mastu. IS 1888-1962 rekomenduoja log-log sklypą, kuriame yra dvi tiesios linijos, kurių susikirtimas gali būti laikomas dirvožemio gedimu. Jei gedimo taškas diagramoje nėra aiškus, gali būti daroma prielaida, kad 10% plokštės pločio atsiskaitymas gali būti įvykdytas. Apkrovos intensyvumas, atitinkantis gedimo tašką, suteikia didžiausią guolio gebą, o saugaus dirvožemio pajėgumo užtikrinimui gali būti naudojamas 2, 5 arba 3 saugos koeficientas.

Plokštelės dydžio įtaka guoliui:

Smėlio ir žvyro guolių talpa padidėja pagal pagrindo dydį. Smėlio dirvožemio apkrovos bandymo metu gauta atraminė galia skirsis nuo faktinio pamato gebos, nes pamato dydis bus didesnis nei plokštės. Visais praktiniais tikslais plokštelių apkrovos bandymo duomenys yra ekstrapoliuoti, kad gautų faktinį pagrindą.

Smėlio dirvožemiams :

q _uf = q _aukštyn × B _F / B _P

kur

q _uf = tikrojo pagrindo galingumas

q _up = galutinis atraminis pajėgumas iš plokščių apkrovos bandymo

B _f = pagrindo plotis

B _p = plokštės plotis

Dėl molio dirvožemio

q _uF = q _aukštyn

Plokštelės dydžio įtaka atsiskaitymui :

Padėklų atsiskaitymas skiriasi atsižvelgiant į jo dydį. Taigi atsiskaitymas, gautas iš plokščių apkrovos bandymo, gali būti ne tas pats, kaip faktinio pagrindo.

Šie santykiai naudojami norint išsiaiškinti faktinį pagrindą:

Dėl molio dirvožemio:

S _F = S _P × B _F / B _P

S _p = faktinės padėties nustatymas mm

S _p = atsiskaitymas iš plokštės apkrovos bandymo

B _f = pagrindo plotis metrais

B _P = plokštės plotis metrais

Smėlio dirvožemiams:

S _F = S _P [BF (Bp + 0, 3) / B _p (BF +0, 3)] ^-2

Apribojimai:

(1) Plokštelių apkrovos bandymo duomenys atspindi dirvožemio charakteristikas tik tokiu gylyje, kuris lygus dvigubai didesniam plokštės pločiui. Kadangi faktinis pamatas yra didesnis už plokštės dydį, plokštelių apkrovos bandymas iš tikrųjų neatitinka faktinės dirvožemio būklės, jei dirvožemis nėra homogeniškas, kaip parodyta 9.12 paveiksle.

ii) Plokštelių apkrovos bandymas iš esmės yra trumpalaikis bandymas (atliekamas keliomis valandomis), todėl ilgalaikio konsolidavimo atsiskaitymo moliuose atveju nėra.

iii) Šiam bandymui neturėtų būti remiamasi norint gauti galutinį smėlio dirvožemio guolių pajėgumą, nes skalės efektas duoda labai klaidinančius rezultatus.

(iv) Vandens stalo artumas gali būti grindų, o ne bandymo plokštelės, poveikis, nes panardinimo poveikis yra sumažinti granuliuoto dirvožemio guolį 50%.

Guolių talpa pagal standartinį skverbties bandymą (SPT):

Sanglaudos dirvožemio atveju SPT rezultatai naudojami nustatant galimą dirvožemio guolių gebą šiais būdais:

i) Naudojant Peck, Hanson ir Thornburn pateiktą diagramą :