تحمل قدرة التربة (مع رسم بياني)

خلال موسم الأمطار ، مباشرة بعد هطول الأمطار ، عندما وصلنا إلى التربة تتلاشى تحت المطر ، يخترق حذاءنا التربة. تعصر التربة من تحت الحذاء الخاص بنا وتبرز حول جوانب الحذاء الخاص بنا. خلال هذه العملية نفقد توازننا حتى تدعم التربة تحت السطح وزنا ويوفر لنا الاستقرار.

التربة تحت الحذاء لدينا "أعطى الطريق". ويطلق على هذه الطريقة أو الهرب من التربة فشل قدرة المحامل من قبل مهندسي الجيوتقنية. الفشل في تحمل القدرة هو فشل القص. لذا فإن معرفة قدرة تحمل أي تربة قبل بناء البنية أمر ضروري للغاية.

تعريفات:

(ط) الأساس:

وهو أدنى جزء من الهيكل الذي يدعم الهيكل.

(2) سرير الأساس:

تسمى المادة التي تقع عليها المؤسسة بأساس الأساس.

(3) الأساس الضحل :

عندما يكون عمق الأساس أقل من أو يساوي عرض الأساس ، فإنه يطلق عليه الأساس الضحل.

(رابعا) الأساس العميق:

عندما يكون عمق الأساس أكبر من العرض ، فإنه يسمى الأساس العميق.

(v) القدرة على تحمل:

هذا هو تحميل الحمولة من التربة.

(6) قدرة تحمل نهائية (q _u ):

وهو الحد الأدنى للضغط الإجمالي في قاعدة الأساس الذي تفشل فيه التربة في القص.

(7) الضغط الإجمالي (ف):

الضغط الإجمالي هو الضغط الكلي في قاعدة القدم بسبب وزن البنية الفوقية ، الوزن الذاتي للقدم و وزن ملء الأرض.

(8) كثافة ضغط الصافي (q _n ):

إنه الفرق في شدة الضغط الإجمالي والضغط الأصلي المفرط. إذا كان D هو عمق الأساس ، ثم q _n = q - yD

(9) سعة تحمل الصافي القصوى (q _nu ):

وهو الحد الأدنى لكثافة الضغط الصافي الذي يسبب قصا في التربة.

Q _u = q _nu + yD

q _nu = q _u + yD

(10) القدرة على تحمل السلامة (qy):

إنها أقصى كثافة ضغط يمكن للتربة أن تحملها بأمان دون خطر فشل القص.

q _s = q _ns + yD

= qnu / F + yD

حيث F هو عامل الأمان

(11) سعة تحمل الصافية الآمنة (q _ns ):

هو قدرة تحمل الصافي النهائي مقسومة على عامل الأمان.

Q _ns = q _ns / F

(12) القدرة الاستيعابية المسموح بها (q _a ):

وهي كثافة التحميل الصافية التي لا تفشل فيها التربة في القص ولا توجد تسوية مفرطة ضارة للهيكل.

مفهوم القدرة على التحمل:

جميع هياكل الهندسة المدنية سواء كانت مبانٍ أو سدود أو جسور ، إلخ ، مبنية على الترب. مطلوب أساس لنقل حمولة الهيكل على مساحة كبيرة من التربة. يجب أن يتم تصميم أساس الهيكل بحيث لا تفشل التربة أدناه في القص ولا توجد تسوية مفرطة للهيكل. تعتمد الطريقة التقليدية لتصميم الأساس على مفهوم قدرة التحمل.

قدرة تحمل الأساس هي الحد الأقصى للحمل لكل وحدة مساحة والتي يمكن للتربة أن تدعمها بدون فشل. يعتمد ذلك على قوة القص للتربة وكذلك الشكل والحجم والعمق ونوع الأساس. يوضح الشكل 9.1 منحنى الحمل مقابل الاستيطان النموذجي للقدم. من الشكل ، من الواضح أنه مع زيادة حمولة القدم ، تزداد التسوية أيضًا.

التسوية تزداد خطيا مع الحمل في المرحلة الأولية. عند زيادة الحمل ، تزداد التسوية بسرعة أكبر ثم تستمر في الزيادة بدون أي زيادة ملحوظة في الحمل. تسمى هذه المرحلة فشل الأساس ، أي أن التربة قد وصلت قدرتها على تحمل الحمل.

لتجنب فشل قدرة تحمل الأساس ، من الضروري أن نأخذ بعين الاعتبار ، قبل تصميم الأساس ، نوعين من العمل من قبل التربة عند تعرضهما للحمل:

(ط) ينبغي أن تكون قدرة التحمل منخفضة بما فيه الكفاية لضمان أن التسوية الناجمة ليست مفرطة.

(2) يجب أن تكون قدرة التحمل من النوع الذي لا ينتج عنه إجهاد القص المفرط.

قدرة تحمل المؤسسات الضحلة (تحليل تيرزاغي):

الافتراضات في تحليل تيرزاغي:

1. القدم هو شريط واحد في عمق الضحلة ولها قاعدة الخام. (L> 5B، D> B ، حيث L = length ، B = width و D = عمق القدم).

2. التربة متجانسة ، متناحة # وغير قابلة للضغط نسبياً.

3. مناطق الفشل لا تمتد فوق المستوى الأفقي من خلال قاعدة القدم.

4. المنطقة المرنة لديها حدود مستقيمة مائلة عند џ = φ إلى المناطق الأفقية والبلاستيكية المطورة بشكل كامل.

وتسمى أيضًا معادلة سعة المحمل العامة للقدم الشريطية

q _u = CN _c + 0.5 γBNγ + qN _q

حيث q _u = قدرة التحمل القصوى

ف = الضغط المفرط في القاعدة

= yD (استخدم ،D ، إذا كانت مغمورة) C - تماسك التربة

unit = وزن الوحدة للتربة عند المستوى الأساسي للأساس

(استخدم γ من المغمورة)

ب = عرض الأساس

د = عمق الأساس

N _C و N _g و N _q هي عوامل قدرة تحمل تعتمد على φ (زاوية الاحتكاك الداخلي).

تحمل القدرة من رموز البناء:

بالنسبة للتصميم الأولي لأي هيكل ولأغراض تصميم الأساسات ذات الهياكل الخفيفة ، يمكن استخدام قدرة تحمل الظني. يعطي الجدول 9.1 قدرات الحمل الآمنة الافتراضية لمختلف أنواع التربة الموصى بها من قبل كود البناء الوطني في الهند.

الملاحظة 1:

قيم القدرة على التحمل المذكورة هي من اعتبار القص فقط.

ملاحظة 2:

تعتبر القيم المدرجة في الجدول شديدة التقشف للأسباب التالية:

(ط) لم يؤخذ في الاعتبار تأثير العمق والعرض والشكل وخشونة الأساس.

(2) لم يؤخذ في الاعتبار تأثير زاوية الاحتكاك ، والتماسك ، والماء ، والكثافة ، وما إلى ذلك.

(iii) لم يؤخذ بعين الاعتبار تأثير الانحرافات وبيان الأحمال.

ملاحظة 3:

يعني الجفاف أن مستوى المياه الجوفية على عمق لا يقل عن عرض الأساس أسفل قاعدة الأساس.

الملاحظة 4:

للتماسك أقل التربة ، سيتم تخفيض القيم المذكورة في الجدول بنسبة 50 ٪ إذا كان الجدول المائي فوق أو بالقرب من قاعدة القدم.

الملاحظة 5:

يمكن تحديد تماسك الترابط الأقل بالتربة عن طريق دفع مخروط بزاوية 65 مم و زاوية 60 درجة بمطرقة 65 كجم تسقط من 75 سم إذا كانت قيمة N ذات القيمة الصحيحة للتغلغل 30 سم أقل من 10 ، تدعى التربة إذا كان N يراوح بين 10 و 30 ، فهو متوسط وإذا كان أكثر من 30 ، فإن التربة تسمى كثيفة.

العوامل المؤثرة على قدرة تحمل التربة

العوامل التالية تؤثر على قدرة تحمل التربة:

(ط) نوع التربة:

(ii) الخصائص الفيزيائية للمؤسسة

(ثالثا) خصائص التربة

(رابعا) نوع الأساس

(الخامس) جدول المياه

(6) مبلغ التسوية

(7) مركزية التحميل.

(ط) نوع التربة:

تعتمد قدرة تحمل التربة على نوع التربة. اعتمادا على نوع التربة ، فإن قدرة تحمل التربة مختلفة مما هو واضح من معادلة قدرة تحمل Terzaghi.

q _u = CN _C + 0.5 yBNy + qN _q

للتماس محض أقل التربة

C = 0

المعادلة (9.1) تقليل ل

q _u = 0.5 ybby _، + qN _q

من أجل تربة متماسكة بحتة

φ = 0 ،

قيم عوامل قدرة تحمل هي

Nc = 5.7

Nq = 1 و Nγ = 0

المعادلة (9.1) هو إذن

q _u = 5.7C + q

(ii) الخصائص الفيزيائية للمؤسسة:

تؤثر الخصائص الفيزيائية مثل العرض والشكل وعمق الأساس على قدرة تحمل التربة. مكافئ. 9.1 يوضح أن قدرة تحمل التربة تعتمد على العرض B والعمق (D) من الأساس. لذا فإن أي تغيير في قيمة B و D للمؤسسة سيؤثر على قدرة التقييد.

يؤثر شكل الأساس أيضًا على قدرة التحمل وهي كما يلي:

للمسافات المربعة:

q _u = 1.2 CNc + 0.4 γBNγ + γDNq… (9.2)

بالنسبة إلى الدعامات الدائرية:

q _u = 1.2 CN _C + 0.3 γBNγ + γDN _q … (9.3)

حيث B هو قطر القدم الدائري.

(3) خصائص التربة:

خصائص التربة مثل قوة القص والكثافة والنفاذية وغيرها تؤثر على قدرة تحمل التربة. سيكون للرمل الكثيلي قدرة أكبر على التحمل من الرمال الرخوة لأن وزن الوحدة للرمل الكثيلي أكثر من الرمل السائب.

(رابعا) نوع الأساس:

يؤثر نوع الأساس المختار أيضًا على قدرة تحمل التربة. يعتمد أساس الطوافة أو الأساس على حمل الهيكل بأمان عن طريق توزيع الحمل على مساحة أوسع ، حتى إذا كانت التربة ذات قدرة تحمل منخفضة.

(5) جدول المياه:

عندما يكون الماء فوق قاعدة القدم ، يتم استخدام وزن الوحدة المغمورة للتربة لحساب الضغط المفرط وتحمل قدرة تحمل التربة بنسبة 50٪.

بالنسبة لأية موضع في الجدول المائي ، يمكن تعديل السعة التحميلية العامة على النحو التالي:

(6) مبلغ التسوية:

يؤثر مقدار تسوية البنية أيضًا على قدرة تحمل التربة. إذا تجاوزت التسوية التسوية المحتملة ، يتم تقليل قدرة تحمل التربة.

(7) مركزية التحميل:

إذا كان الحمل يعمل بشكل لا إرادي في قدم ، فينبغي تقليل العرض "B" وطول "L" كما هو موضح أدناه

ب = ب - 2 هـ

L = L - 2e و

أ = ب 'س ل'

يتم تحديد السعة القصوى للمحمل (qu) من هذه الحواجز باستخدام B 'و L' بدلاً من 8 و L. وبالتالي ، فإن q _u أقل من ذلك يقابل الحجم الفعلي للقدم كما هو موضح في الشكل 9.4.

مفهوم توزيع الضغط العمودي في التربة بسبب الأحمال الأساس:

عندما يتم تحميل كتلة التربة ، يتم تطوير الضغوط العمودية في التربة. إن تقدير الإجهادات الرأسية في أي نقطة في كتلة التربة بسبب التحميل الخارجي له أهمية كبيرة في التنبؤ باستيطان المباني والجسور والسدود والهياكل الأخرى. تكون الضغوط الناتجة عن التحميل الخارجي أكبر في الأعماق الضحلة ، قريبة من تطبيق تحميل النقطة وتصبح أصغر كلما زادت المسافة الرأسية تحت الحمل أو المسافة الأفقية من الحمل.

يعتمد توزيع الضغط الرأسي في كتلة التربة على:

(ط) طبيعة التحميل ، طريقة وضع الحمل ، توزيع الحمولة وشكل المنطقة المحملة

(2) الخصائص الفيزيائية للتربة مثل نسبة بواسون ، معامل المرونة ، الانضغاط الخ.

عند تحديد الإجهادات تحت الأساس ، يفترض بشكل عام أن التربة تتصرف كوسط مرن لها خصائص متماثلة في جميع النقاط وفي جميع الاتجاهات. تم استخدام العديد من الصيغ المعتمدة على نظرية المرونة لحساب الإجهادات في التربة. تم تطوير إحدى هذه المعادلات لأول مرة بواسطة Boussinesq (1885) للتوترات والتشوه في باطن كتلة التربة بسبب الحمل العمودي. اقترح عالم بريطاني في ويسترجارد في عام 1938 أيضًا صيغة لحساب الإجهاد الرأسي في كتلة التربة بسبب الحمل العمودي.

تحميل النقطة:

صيغة العمل:

تعتمد صيغة الأعمال على الافتراضات التالية:

(1) تكون كتلة التربة مرنة ومتجانسة ومتناحرة وشبه لانهائية.

(2) يعمل الحمل كحمل مركزى عمودي.

(3) التربة عديمة الوزن.

معادلة الضغط الرأسي عند نقطة كما هو موضح في الشكل 9.5

تحميل الخط:

معادلة الضغط الرأسي بسبب حمل خط P ₁ لكل وحدة على السطح عند نقطة تقع على عمق z والمسافة x أفقياً كما هو موضح في الشكل 9.6

σ _Z = 2p ₁ /

z ³ / (x ² + z ² ) ²

شريط تحميل منتظم:

معادلة الضغط العمودي بسبب حمل موحد q على منطقة قطاع العرض B وطول لانهائي من حيث σ و θ كما هو موضح في الشكل 9.7

σ _z = q / π (α + Sin αCos 2θ)

أسفل مركز الشريط ، يتم إعطاء الضغط الرأسي o عند عمق z بواسطة

σ _Z = q / π (a + sin α) (θ is zero and cos2θ = 1)

أو σ ₂ = أوقية قلنسوة

يتم إعطاء قيم عامل التأثير في الجدول 9.3 ،

خصائص التربة اختيار إدارة نوع المؤسسة:

الخصائص التالية للتربة تحكم اختيار نوع الأساس:

(ط) قدرة تحمل التربة

(ثانيا) تسوية التربة

معرفة قدرة تحمل وتسوية التربة أمر ضروري للغاية لتصميم الأساس لأي هيكل. يجب اختيار أساس أي هيكل بحيث لا تفشل التربة أدناه في القص والتوطين ضمن الحدود المسموح بها.

إذا كانت قدرة تحمل التربة على عمق ضحل كافية لأخذ حمولة الهيكل بأمان ، يتم توفير أساس ضحل. تعتبر القاعدة المعزولة ، والقدم الممزوجة أو قاعدة القدم هي خيار الأساس الضحل. يتم توفير الأسس العميقة عندما لا تحتوي التربة مباشرة تحت الهيكل على قدرة تحمل كافية. الأكوام أو الأرصفة أو البئر هي خيارات الأسس العميقة. تعتبر طبقات الأساس أو الأسطوانة مفيدة للتربة التي تتعرض للتسوية التفاضلية أو عندما يكون هناك تباين كبير في التحميل بين الأعمدة المتجاورة. يوضح الجدول 9.4 ملاءمة الأساس للمباني على أساس نوع التربة.

الاختبارات في الموقع لتحديد قدرة تحمل في نهاية المطاف

يمكن استخدام الاختبارات التالية في الموقع لتحديد قدرة التحمل القصوى أو قدرة تحمل التربة المسموح بها:

(أ) اختبارات الحمل الطبقي

(ب) اختبار الاختراق القياسي

(ج) اختبار الاختراق الديناميكي للمخروط

(د) اختبار الاختراق المخروطي الثابت

(ه) اختبار عداد الضغط

اختبار تحميل اللوحة:

يتكون اختبار حمل اللوحة أساسًا من تحميل لوحة صلبة على مستوى الأساس وتسجيل المستوطنات المقابلة لكل زيادة في الحمل. ثم يتم أخذ قدرة التحمل القصوى كحمل يبدأ عنده اللوح بالهبوط بمعدل سريع. الحد الأدنى والأقصى من الأحجام الموصى بها لاختبار الصفيحة هي 30 سم مربع و 75 سم مربع على التوالي. يجب ألا تقل سماكة الصفيحة الفولاذية عن 25 مم. وقد أوصى عالم سينغ بحجم لوحة الاختبار بـ 32 سم مربعًا.

يتم إجراء الاختبار في حفرة ذات عرض يساوي 5 أضعاف عرض لوحة الاختبار. في وسط الحفرة ، يتم حفر حفرة مربعة صغيرة يساوي حجمها حجم اللوحة والمستوى السفلي للحفرة يتوافق مع مستوى الأساس الفعلي.

يمكن تطبيق التحميل على لوحة الاختبار بالطريقتين التاليتين:

(أ) طريقة منصة تحميل الجاذبية

(ب) طريقة تروس تفاعلية

تم العثور على تحميل تجاويف مريحة وأقل استهلاكا للوقت ، وبالتالي تستخدم عادة. لهذا الغرض ، تروس الجمالون ترتكز على الأرض عبر الحفرة. يتم وضع مقبس هيدروليكي مع مقياس ضغط مرفق بين الجانب السفلي من الجمالون ولوحة الاختبار. يستخدم مقياسان على الأقل ، لهما دقة 0.2 مم ، لقياس تسوية لوحة الاختبار. يتم تركيب مقاييس الهاتفي على شريط البيانات المستقل وهي تلامس لوحة الاختبار فقط.

قبل بدء الاختبار ، يتم تطبيق ضغط جلوس يصل إلى 70 جم / سم ² على اللوحة (وفقًا لما أوصت به IS 1888-1962). ثم يتم إزالتها وتعيين مقاييس الطلب إلى الصفر القراءة. ثم يتم تطبيق التحميل بزيادات متراكمة متساوية ؛ قل حوالي 1/5 من القدرة المحتملة المتوقعة أو 1/10 من القدرة الاستيعابية المسموح بها. يجب تسجيل التسوية لكل زيادة في الحمل بعد فاصل زمني من 1 و 4 و 10 و 20 و 40 و 60 دقيقة وبعد ذلك على فترات زمنية ، حتى يصبح معدل التسوية أقل من حوالي 0.02 مم في الساعة. بعد ذلك ، يتم زيادة التحميل إلى القيمة الأعلى التالية وتتكرر العملية.

استمر الاختبار حتى يتم حضور إحدى المراحل التالية:

(أ) التسوية بمعدل أسرع مما يشير إلى فشل القص.

(ب) يتجاوز الضغط المطبق 3 أضعاف الضغط المسموح به.

(ج) يتجاوز إجمالي التسوية نسبة 10 في المائة من عرض لوحة الاختبار. ثم يتم تحرير الحمل. إذا رغبت في ذلك ، يمكن أخذ ملاحظة الارتداد.

ترجمة:

تُرسم شدة الحمل وملاحظات التسوية للاختبار ، كما هو موضح في الشكل 9.11 ، في المقياس الخطي فضلاً عن مقياس سجل السجل. IS 1888-1962 ، توصي مؤامرة سجل سجل إعطاء خطين مستقيمين يمكن اعتبار تقاطع منها فشل التربة. عندما تكون نقطة الفشل غير واضحة في الرسم البياني ، يمكن افتراض الفشل عند تسوية 10٪ من عرض اللوحة. وتعطي كثافة الحمولة المقابلة لنقطة الإخفاق أقصى قدرة تحمل ، ويمكن استخدام عامل سلامة قدره 2.5 أو 3 في قدرة التحمل القصوى للحصول على قدرة تحمل تربة آمنة.

تأثير حجم اللوحة على قدرة تحمل:

القدرة على تحمل الرمال والحصى يزيد مع حجم القدم. ستكون قدرة التحمل التي يتم الحصول عليها من اختبار الحمولة الصفيحية للتربة الرملية مختلفة عن قدرة التحمل الفعلية للمؤسسة حيث أن حجم الأساس سيكون أكبر من سعة اللوح. لجميع الأغراض العملية ، يتم استقراء بيانات اختبار حمل الألواح للحصول على قدرة تحمل القدم الفعلية.

للتربة الرملية :

q _uf = q _up × B _F / B _P

أين

q _uf = القدرة النهائية على تحمل القدم

q _up = قدرة التحمل القصوى من اختبار الحمل الطبقي

B _f = عرض القدم

ب _ع = عرض لوحة

للتربة الطينية

q _uF = q _up

تأثير حجم الصفيحة على التسوية :

تختلف تسوية القدم باختلاف حجمها. لذا قد لا تكون التسوية التي تم الحصول عليها من اختبار الحمل الطبقي مماثلة لتلك الموجودة في القدم الفعلي.

تستخدم العلاقة التالية لمعرفة تسوية القدم الفعلية:

للتربة الطينية:

S _F = S _P × B _F / B _P

S _p = تسوية القدم الفعلية بالملليمتر

S _p = التسوية من اختبار الحمل الطبقي في

B _f = عرض القدم بالأمتار

B _P = عرض اللوحة بالأمتار

للتربة الرملية:

S _F = S _P [B _F (Bp + 0.3) / B _p (B _F +0.3)] ^-2

محددات:

(1) تعكس بيانات اختبار الحمل الصفيحي خصائص التربة فقط ضمن عمق يساوي ضعف عرض اللوحة. وبما أن الأساس الفعلي أكبر من حجم الصفيحة ، فإن اختبار حمل اللوحة لا يمثل حقيقة حالة التربة الفعلية في حالة تربة غير متجانسة كما هو موضح في الشكل 9-12.

(2) اختبار حمل الصفيحة هو في الأساس اختبار قصير المدة (يتم التشغيل في ساعات قليلة) ، لذلك لا يتم الحصول على مؤشر لتوطيد التوحيد على المدى الطويل في الطين.

(3) لا ينبغي الاعتماد على هذا الاختبار للحصول على قدرة تحمل التربة الرملية في نهاية المطاف لأن تأثير المقياس يعطي نتائج مضللة للغاية.

(4) قد يكون قرب منسوب المياه من تأثير القاعدة وليس من صفيحة الاختبار ، حيث أن تأثير الغمر هو تقليل قدرة التحمل للتربة الحبيبية بنسبة 50٪.

تحمل القدرة على أساس اختبار الاختراق القياسي (SPT):

في حالة التربة المتلاحمة ، يتم استخدام نتائج SPT لتحديد قدرة تحمل التربة القصوى بالطرق التالية:

(ط) باستخدام الرسم البياني المقدم من Peck و Hanson و Thornburn :