Bærekapasitet av jord (med diagram)

I regntiden, umiddelbart etter regn, da vi gikk inn i jorden mykner av regnet, trener vår sko inn i jorden. Jorden klemmer seg ut under vår sko og dukker opp rundt på siden av skoen vår. Under denne prosessen mister vi balansen til jorden under overflaten støtter vår vekt og gir oss stabilitet.

Jorden under vår sko bare "ga veien". Dette gir vei eller løp av jord, heter Geoteknisk ingeniører. Bærekapasitetsfeil er feil ved skjæring. Så kunnskap om bæreevne av noen jord før konstruksjon av konstruksjon er svært viktig.

definisjoner:

(i) Stiftelse:

Det er den laveste delen av strukturen som støtter en struktur.

(ii) Foundation seng:

Materialet som stiftet hviler på, kalles grunnlagsseng.

(iii) Grunt grunnlag :

Når fundamentets dybde er mindre enn eller lik bredden på fundamentet, kalles den grunn grunn.

(iv) Dypt fundament:

Når dybden på et fundament er større enn bredden, kalles det dypt fundament.

(v) Lagerkapasitet:

Det er jordens lastbærende kapasitet.

(vi) Ultimativ lagringskapasitet (q _u ):

Det er det minste brutto-trykket ved fundamentet av fundamentet der jord sviktes i skjær.

(vii) Brutto trykk (q):

Brutto-trykket er det totale trykket ved fotenes grunn på grunn av vekten av overbygningen, selvvekt av foten og vekten av jordfyllingen.

(viii) Netto trykkintensitet (qn):

Det er forskjellen i intensiteter av brutto-trykket og det opprinnelige overbelastningstrykket. Hvis D er grunnlaget, så q _n = q - yD

(ix) Netto ultimate lagerkapasitet (q _nå ):

Det er den minimale netto trykkintensiteten som forårsaker skjærfeil i jord.

Q _u = q _nu + yD

q _nu = q _u + yD

(x) Sikker lagerkapasitet (q _s ):

Det er den maksimale trykkintensiteten som jorden kan bære trygt uten risiko for skjæringsfeil.

q _s = q _ns + yD

= qnu / F + yD

hvor F er sikkerhetsfaktoren

(xi) Netto sikker bæreevne (q _ns ):

Det er nettobærende bæreevne fordelt på en sikkerhetsfaktor.

Q _ns = q _ns / F

(xii) Tillatbar lagerkapasitet (q _a ):

Det er nettladdingsintensiteten der hverken jorden mislykkes i skjær, og heller ikke det er overdreven oppgjør som er skadelig for strukturen.

Begrepet lagerkapasitet:

Alle bygningskonstruksjoner, uansett om de er bygninger, dammer, broer etc., er bygd på jord. Et fundament er nødvendig for å overføre lasten av strukturen på et stort jordareal. Grunnlaget for strukturen skal være utformet slik at jorda under ikke svikter i skjær, og det er heller ikke en overdreven avvikling av strukturen. Den konvensjonelle metoden for fundamentdesign er basert på begrepet lagerkapasitet.

Støttens lagerkapasitet er den maksimale belastningen per areal som jorda kan støtte uten feil. Det avhenger av jordens skjærkraft, samt form, størrelse, dybde og type grunnlag. Figur 9.1 viser en typisk belastning mot avvikskurve på en fot. Fra figuren er det tydelig at bosetningen øker, da fotbelastningen økes.

Oppgjøret øker lineært med belastning i begynnelsen. Ved ytterligere økning i belastningen øker oppgjøret raskere og fortsetter deretter å øke uten noen vesentlig økning i belastningen. Denne fasen kalles manglende grunnlag, dvs. jorda har nådd sin evne til å bære belastning.

For å unngå bærekapasitetssvikt i fundamentet er det viktig å ta hensyn til, før grunnlaget utformes, to typer handlinger av jorda når de blir belastet:

(i) Bæreevnen skal være lav nok til å sikre at oppgjøret ikke er overdrevet.

(ii) Lagerkapasiteten skal være slik at det ikke forårsakes for stor skjærestrøm.

Bearing Capacity of Shallow Foundations (Terzaghi Analysis):

Forutsetninger i Terzaghis analyse:

1. Foten er stripe 1 på grunn dybde og har grov base; (L> 5B, D> B, hvor L = lengde, B = bredde og D = dybden av foten).

2. Jorden er homogen, isotrop # og relativt inkomprimerbar.

3. Feilssonene strekker seg ikke over horisontalplanet gjennom foten.

4. Den elastiske sonen har rette grenser skråstilt ved џ = φ til horisontalplanet og plastsonene fullt utviklet.

Også kalt generell bæreevne likning for stripe foting

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

hvor q _u = ultimate lagerkapasitet

q = overbelastningstrykk ved basen

= yD (bruk γD, hvis nedsenket) C - kohesjon av jord

γ = enhetlig vekt av jord på grunnlag av grunnlag

(bruk y av nedsenket)

B = bredde av fundamentet

D = grunnlag for dybde

N _C, N _g og N _q er bærekapasitetsfaktorer som avhenger av φ (vinkel på indre friksjon).

Bærekapasitet fra byggekoder:

For foreløpig utforming av en hvilken som helst konstruksjon og for utforming av grunnlaget for lettlastede konstruksjoner, kan den presumptive lagerkapasiteten bli brukt. Tabell 9.1 gir presumptive sikre bærekapasiteter for ulike typer jord anbefalt av National Building Code of India.

Note 1:

Verdiene av lagerkapasitet som er oppført, er bare fra skjærevurdering.

Notat 2:

Verdiene som er oppført i tabellen, er veldig grove av følgende grunner:

(i) Effekt av dybde, bredde, form og grovhet av fundamentet er ikke vurdert.

(ii) Effekt av friksjonsvinkel, kohesjon, vanntabell, tetthet etc., har ikke blitt vurdert.

(iii) Effekt av eksentrisitet og indikasjon på belastning er ikke vurdert.

Note 3:

Tørr betyr at grunnvannsnivået ligger i en dybde som ikke er mindre enn fundamentets bredde under fundamentets fundament.

Note 4:

For sammenhenger mindre jord skal verdiene som er oppført i tabellen, reduseres med 50% dersom vanntabellen ligger over eller nær foten.

Note 5:

Kompaktiteten av sammenheng mindre jord kan bestemmes ved å kjøre en konus på 65 mm dia og 60 ° apex vinkel ved en hammer på 65 kg som faller fra 75 cm. Hvis den korrigerte N-verdien for 30 cm gjennomtrengning er mindre enn 10, kalles jorden løs, hvis N ligger mellom 10 og 30, er det middels og hvis mer enn 30 blir jorda kalt tett.

Faktorer som påvirker jordens lagerkapasitet

Følgende faktorer påvirker jordens lagerkapasitet:

(i) Type jord:

(ii) Fysiske egenskaper av fundamentet

(iii) Jordegenskaper

(iv) Stiftelsens grunnlag

(v) Vannbord

(vi) Oppgjørsbeløp

(vii) Eksentrisitet av lasting.

(i) Type jord:

Jordens lagerkapasitet er avhengig av jordtype. Avhengig av jordtype er jordens lagerkapasitet forskjellig, noe som er tydelig fra Terzaghi-bæreevne-ligningen.

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

For ren sammenheng mindre jord

C = 0

Ligning (9.1) reduseres til

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

For rent sammenhengende jord

φ = 0,

verdiene av lagerkapasitetsfaktorer er

Nc = 5, 7

Nq = 1 og Ny = 0

Ligning (9.1) er da

q _u = 5, 7C + q

(ii) Fysiske egenskaper av fundamentet:

Fysiske egenskaper som bredde, form og dybde av fundament påvirker jordens lagerkapasitet. Eq. 9.1 viser at jordens lagerkapasitet er avhengig av bredden B og dybden (D) til fundamentet. Så noen endringer i verdien av B og D i stiftelsen vil påvirke baringskapasiteten.

Formen på fundamentet påvirker også lagerkapasiteten som er som følger:

For kvadratfot:

q _u = 1, 2 CNc + 0, 4 yBNy + γDNq ... (9.2)

For sirkulære fotstykker:

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

hvor B er diameteren av sirkulær fot.

(iii) Jordegenskaper:

Jordegenskaper som skjærstyrke, tetthet, permeabilitet etc. påvirker jordens lagerkapasitet. Tett sand vil ha mer lagringskapasitet enn løs sand, ettersom enhetsvekt av tett sand er mer enn løs sand.

(iv) Stiftelsens grunnlag:

Den valgte typen grunnlag påvirker også jordens lagerkapasitet. Raft- eller mattefundamentet støtter lasten av konstruksjon på en sikker måte ved å spre belastningen til et bredere område, selv om jorda har lav bæreevne.

(v) Vannbord:

Når vannet ligger over foten, benyttes jordens undervannsaggregat for å beregne overbelastningstrykket og jordens lagerkapasitet reduseres med 50%.

For en hvilken som helst posisjon av vanntabellen kan den generelle lagerkapasiteten bli endret som under:

(vi) Oppgjørsbeløp:

Mengden oppgjør av strukturen påvirker også jordens lagerkapasitet. Hvis oppgjøret overstiger det mulige oppgjør, reduseres jordens lagerkapasitet.

(vii) Eksentrisitet av lasting:

Hvis lasten virker eksentrisk i en fot, skal bredden 'B' og lengden 'L' reduseres som under

B '= B - 2e

L '= L - 2e og

A '= B' X L '

Den ultimate lagerkapasiteten (qu) for slike fotfester bestemmes ved å bruke B 'og L' i stedet for 8 og L. Derfor er q mindre enn det som tilsvarer den faktiske størrelsen på foten som vist i figur 9.4.

Konsept for vertikal stressfordeling i jord på grunn av grunnbelastninger:

Når en jordmasse er lastet, utvikles vertikale spenninger i jorda. Estimeringen av vertikale belastninger på et hvilket som helst tidspunkt i jordmasse på grunn av ekstern belastning er av stor betydning i forutsigelsen av bosetting av bygninger, broer, dike og andre strukturer. Spenningene på grunn av ekstern lasting er størst på grunne dyp, nær punktbelastningsapplikasjonen, og de blir mindre ettersom vertikal avstand under lasten eller den horisontale avstanden fra lasten øker.

Den vertikale spenningsfordelingen i jordmasse avhenger av:

(i) Lastens art, hvilken måte belastningsplassering, lastfordeling og form av lastet område

(ii) Fysiske egenskaper av jord som Poisson-forhold, elastisitetsmodul, komprimerbarhet etc.

Ved å bestemme stressene under et fundament, antas det generelt at jorden oppfører seg som et elastisk medium med identiske egenskaper på alle punkter og i alle retninger. Mange formler basert på elasticitetsteori har blitt brukt til å beregne stress i jord. En slik formel ble først utviklet av Boussinesq (1885) for stress og deformasjon i det indre av en jordmasse på grunn av vertikal punktbelastning. En britisk vitenskapsmann Westergaard i 1938 foreslo også en formel for beregning av vertikal stress i jordmassen på grunn av vertikal punktbelastning.

Punktbelastning:

Virksomhetens formel:

Forretningsformelen er basert på følgende forutsetninger:

(i) Jordmassen er lineært elastisk, homogen, isotrop og halv-uendelig.

(ii) Lasten virker som en vertikal konsentrert last.

(iii) Jorden er vektløs.

Ligningen for vertikal stress på et punkt som vist i figur 9.5

Linjelast:

Ligningen for vertikal belastning på grunn av en linjelast P ₁ per lengde på overflaten ved et punkt plassert ved en dybde z og avstand x lateralt som vist i figur 9.6 er

σ _Z = 2p ₁ /

z ³ / (x ² + z ² ) ²

Uniformly Loaded Strip:

Ligningen for vertikal belastning på grunn av en jevn belastning q på et strimmelområde med bredde B og uendelig lengde i form av σ og θ som vist i figur 9.7 er

σ _z = q / π (α + Sin αCos 2θ)

Under midten av stripen er vertikal spenning o på en dybde z gitt av

σ _Z = q / π (a + sin α) (θ er null og cos2θ = 1)

eller σ ₂ = ql oz

Verdiene av påvirkningsfaktoren er gitt i tabell 9.3,

Jordegenskaper som styrer valg av stiftelsens type:

Følgende egenskaper av jord styrer valg av grunnstype:

(i) Bæreevne av jord

(ii) Oppgjør av jord

Kunnskapen om bærekapasitet og oppgjør av jorda er svært viktig for utformingen av grunnlaget for enhver struktur. Grunnlaget for enhver struktur bør være så utvalgt at jorda under ikke svikter i skjær og oppgjør ligger innenfor de tillatte grenser.

Hvis jordens lagerkapasitet på grunn dyp er tilstrekkelig til å ta belastningen på konstruksjonen trygt, er det et grunt grunnlag. Isolert fot, kombinert fot eller stripfot er muligheten for grunne grunnlag. Dype grunnlag er gitt når jord rett under strukturen ikke har tilstrekkelig bæreevne. Stabel, brygger eller brønn er alternativene for dype grunnlag. Mat- eller flåtefundamentene er nyttige for jord som er utsatt for differensiell oppgjør eller hvor det er stor variasjon i lasting mellom tilstøtende kolonner. Tabell 9.4 gir grunnlag for grunnlag for bygninger basert på jordtype.

In-situ Test for Bestemmelse av Ultimate Bearing Capacity

Følgende in situ tester kan brukes til å bestemme den ultimate lagerkapasiteten eller tillatelig lagerevne av jord:

(a) Plate belastningstester

(b) Standardpenetrasjonstest

(d) Statisk kjeglepenetrasjonstest

(e) Trykkmåler test

Plate Load Test:

Platebelastningsprøven består i hovedsak av å legge en stiv plate på grunnnivå og registrere oppgjørene som tilsvarer hver belastningsøkning. Den ultimate lagerkapasiteten blir da tatt som lasten hvor platen begynner å synke med en rask hastighet. Minimum og maksimum anbefalte størrelser på testplaten er henholdsvis 30 cm og 75 cm. Tykkelsen på stålplaten skal ikke være mindre enn 25 mm. Alam Singh har anbefalt størrelsen på testplaten til å være 32 cm firkantet.

Testen bæres i en grop som har bredde som er 5 ganger bredden på prøveplaten. I midten av gropen er et lite firkantet hull gravd, hvis størrelse er lik platenes størrelse og bunnens nedre nivå svarer til nivået på selve fundamentet.

Lastingen til testplaten kan påføres ved hjelp av to metoder:

(a) Gravity Loading Platform-metoden

(b) Reaksjonstrussmetode

Reaksjonstrussbelastning er funnet praktisk og mindre tidkrevende, og dermed generelt brukt. Til dette formål er en stålkrok forankret til bakken over gropen. En hydraulisk stikkontakt med festet trykkmåler er plassert mellom undersiden av stolpen og testplaten. Minst to dreiemåler, som har nøyaktighet på 0, 2 mm, brukes til å måle oppgjøret på prøveplaten. Skivemålere er montert på uavhengig datafelt og berører bare testplaten.

Før testen påbegynnes, påføres en sittepress på 70 g / cm ² på platen (som anbefalt av IS 1888-1962). Det blir deretter fjernet, og dreiemåler er satt til nulllesing. Last blir deretter brukt i kumulative like trinn si om 1/5 av den forventede sikre lagerkapasiteten eller 1/10 av den forventede bærbare kapasiteten. Avregning bør registreres for hvert trinn av belastning etter et intervaller på 1, 4, 10, 20, 40 og 60 minutter og deretter med timevis, inntil avvikningsgraden blir mindre enn ca. 0, 02 mm pr. Time. Etter dette økes belastningen til neste høyere verdi, og prosessen gjentas.

Testing fortsetter til ett av følgende trinn er til stede:

(a) Settling er i raskere grad som indikerer skjærfeil.

(b) Det påførte trykk overstiger 3 ganger det foreslåtte tillatte bærertrykket.

(c) Total oppgjør overstiger 10 prosent bredden på prøveplaten. Lasten blir da utgitt. Om ønskelig kan gjenopptakelse bli tatt.

Tolkning:

Lastens intensitets- og oppgjørsobservasjoner av testen er plottet, som vist i figur 9.11, i lineær skala og logg-skala. ER 1888-1962, anbefaler en log-log-tomt som gir to rette linjer krysset som kan betraktes som jordbrudd. Når feilpunktet ikke er tydelig i grafen, kan feil antas ved en oppgjør på 10% av platens bredde. Lastens intensitet som svarer til feilpunktet gir den ultimate lagerkapasiteten, og en sikkerhetsfaktor på 2, 5 eller 3 på den ultimate lagerkapasiteten kan brukes til å oppnå sikker bæreevne av jord.

Effekt av platens størrelse på lagerkapasitet:

Bæreevne av sand og graveler øker med størrelsen på foten. Bæreevnen som er oppnådd fra platebelastningstest for sandholdige jordarter, vil være forskjellig fra grunnlagets faktiske bæreevne, da størrelsen på fundamentet vil være mer enn platen. For alle praktiske formål blir platebelastningsdataene ekstrapolert for å få lagerkapasiteten til den faktiske foten.

For sandholdig jord :

q _uf = q _opp × B _F / B _P

hvor

q _uf = ultimate bæreevne av faktisk fot

q _opp = ultimate bæreevne fra platebelastningstest

B _f = bredde på foten

B _p = bredde på platen

For leirejord

q _uF = q _opp

Effekt av platenes størrelse på oppgjør :

Oppgjøret av foten varierer med størrelsen. Så oppgjøret som er oppnådd fra platebelastningsprøven, er kanskje ikke det samme som for den faktiske foten.

Følgende forhold brukes til å finne ut avgjørelsen av faktisk fot

For leirejord:

S _F = S _P × B _F / B _P

S _p = Oppgjør av faktisk fot i mm

S _p = Avregning fra plate belastningstest i

B _f = Bredde på foten i meter

B _P = Bredde på plate i meter

For sandholdig jord:

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

begrensninger:

(1) Pladlastprøvedata reflekterer egenskapene til jord bare innenfor en dybde som er lik to ganger bredden på platen. Siden den faktiske grunnlaget er større enn platenes størrelse, representerer plastestestet ikke den faktiske jordtilstanden i tilfelle en ikke-homogen jord som vist i figur 9.12.

(ii) Platebelastningsprøve er i hovedsak en kort varighetstest (løp om noen timer), så det oppnås ingen indikasjon på langsiktig konsolidering av leire.

(iii) Denne testen bør ikke påberopes for å oppnå den ultimate lagerkapasiteten til Sandy jord, da skalaeffekten gir svært misvisende resultater.

(iv) Nærhet av vanntabell kan ha innflytelse av foten og ikke på prøveplaten, da effekten av nedsenkning er å redusere lagerkapasiteten til granulatjord med 50%.

Bærekapasitet Basert på Standard Penetration Test (SPT):

I tilfelle av sammenhengende jordsmonn blir SPT-resultatene brukt til å bestemme den ultimate lagerkapasiteten til jord med følgende metoder:

(i) Ved å bruke diagram gitt av Peck, Hanson og Thornburn :