Capacitate portanta - Bearing capacity

În ingineria geotehnică , capacitatea portantă este capacitatea solului de a susține sarcinile aplicate la sol. Capacitatea portantă a solului este presiunea medie maximă de contact dintre fundație și sol, care nu ar trebui să producă defectarea forfecării în sol. Capacitatea portantă finală este presiunea maximă teoretică care poate fi susținută fără defecțiuni; capacitatea portantă admisibilă este capacitatea portantă finală împărțită la un factor de siguranță . Uneori, pe locurile de sol moale, pot apărea așezări mari sub fundații încărcate, fără a se produce defectarea efectivă a forfecării; în astfel de cazuri, capacitatea portantă admisibilă se bazează pe decontarea maximă admisibilă.

Există trei moduri de defectare care limitează capacitatea portantă: defectarea generală la forfecare, defectarea locală la forfecare și defectarea la forfecare. Depinde de rezistența la forfecare a solului, precum și de formă, dimensiune, adâncime și tipul de fundație.

Introducere

O fundație este partea unei structuri care transmite greutatea structurii la sol. Toate structurile construite pe uscat sunt sprijinite pe fundații. O fundație este o legătură de legătură între structura propriu-zisă și solul care o susține. Caracteristicile de rezistență la rezistență ale solului de fundație sunt criterii majore de proiectare pentru structurile de construcții civile. În ingineria non-tehnică, capacitatea portantă este capacitatea solului de a susține sarcinile aplicate la sol. Capacitatea portantă a solului este presiunea medie maximă de contact dintre fundație și sol, care nu ar trebui să producă defectarea forfecării în sol. Capacitatea portantă finală este presiunea maximă teoretică care poate fi susținută fără defecțiuni; capacitatea portantă admisibilă este capacitatea portantă finală împărțită la un factor de siguranță. Uneori, pe locurile de sol moale, pot apărea așezări mari sub fundații încărcate, fără a se produce defectarea efectivă a forfecării; în astfel de cazuri, capacitatea portantă admisibilă se bazează pe decontarea maximă admisibilă.

Eroare generală a rulmentului

O defecțiune generală a lagărului apare atunci când sarcina de pe picior provoacă o mișcare mare a solului pe o suprafață de rupere de forfecare care se extinde de la picior și până la suprafața solului. Calculul capacității piciorului în lagărul general se bazează pe dimensiunea piciorului și proprietățile solului. Metoda de bază a fost dezvoltată de Terzaghi, cu modificări și factori suplimentari de către Meyerhof și Vesić. . Cazul general de defectare prin forfecare este cel analizat în mod normal. Prevenirea împotriva altor moduri de eșec este contabilizată implicit în calculele decontării. Distribuția stresului în solurile elastice sub fundații a fost găsită într-o formă închisă de Ludwig Föppl (1941) și Gerhard Schubert (1942). Există multe metode diferite de calcul când va apărea această defecțiune.

Teoria capacității portante a lui Terzaghi

Karl von Terzaghi a fost primul care a prezentat o teorie cuprinzătoare pentru evaluarea capacității portante finale a fundațiilor aspre de mică adâncime. Această teorie afirmă că o fundație este mică dacă adâncimea sa este mai mică sau egală cu lățimea sa. Cu toate acestea, investigațiile ulterioare au sugerat că fundațiile cu o adâncime, măsurată de la suprafața solului, egală cu de 3 până la 4 ori lățimea lor, pot fi definite ca fundații superficiale.

Terzaghi a dezvoltat o metodă pentru determinarea capacității portante pentru cazul general al eșecului de forfecare în 1943. Ecuațiile, care iau în considerare coeziunea solului, fricțiunea solului, încastrarea, suprataxa și greutatea proprie, sunt prezentate mai jos.

Pentru fundații pătrate:

${\ displaystyle q_ {ult} = 1.3c'N_ {c} + \ sigma '_ {zD} N_ {q} +0.4 \ gamma' BN _ {\ gamma} \}$

Pentru fundații continue:

${\ displaystyle q_ {ult} = c'N_ {c} + \ sigma '_ {zD} N_ {q} +0,5 \ gamma' BN _ {\ gamma} \}$

Pentru fundații circulare:

${\ displaystyle q_ {ult} = 1.3c'N_ {c} + \ sigma '_ {zD} N_ {q} +0.3 \ gamma' BN _ {\ gamma} \}$

Unde

${\ displaystyle N_ {q} = {\ frac {e ^ {2 \ pi \ left (0.75- \ phi '/ 360 \ right) \ tan \ phi'}} {2 \ cos ^ {2} \ left (45 + \ phi '/ 2 \ right)}}}$

${\ displaystyle N_ {c} = 5.14 \}$ pentru φ '= 0

${\ displaystyle N_ {c} = {\ frac {N_ {q} -1} {\ tan \ phi '}}}$ pentru φ '> 0

${\ displaystyle N _ {\ gamma} = {\ frac {\ tan \ phi '} {2}} \ left ({\ frac {K_ {p \ gamma}} {\ cos ^ {2} \ phi'}} - 1 \ dreapta)}$

c ′ este coeziunea efectivă .

σ _zD ′ este tensiunea efectivă verticală la adâncimea pe care este pusă fundația.

γ ′ este greutatea unitară efectivă atunci când este saturată sau greutatea totală unitară atunci când nu este complet saturată.

B este lățimea sau diametrul fundației.

φ ′ este unghiul efectiv de frecare intern .

K _pγ se obține grafic. S-au făcut simplificări pentru a elimina necesitatea K _pγ . Unul dintre acestea a fost realizat de Coduto, prezentat mai jos, și este corect până la 10%.

${\ displaystyle N _ {\ gamma} = {\ frac {2 \ left (N_ {q} +1 \ right) \ tan \ phi '} {1 + 0.4 \ sin 4 \ phi'}}}$

Pentru fundațiile care prezintă modul de rupere a forfecării locale în soluri, Terzaghi a sugerat următoarele modificări la ecuațiile anterioare. Ecuațiile sunt date mai jos.

Pentru fundații pătrate:

${\ displaystyle q_ {ult} = 0.867c'N '_ {c} + \ sigma' _ {zD} N '_ {q} +0.4 \ gamma' BN '_ {\ gamma} \}$

Pentru fundații continue:

${\ displaystyle q_ {ult} = {\ frac {2} {3}} c'N '_ {c} + \ sigma' _ {zD} N '_ {q} +0.5 \ gamma' BN '_ {\ gamma} \}$

Pentru fundații circulare:

${\ displaystyle q_ {ult} = 0.867c'N '_ {c} + \ sigma' _ {zD} N '_ {q} +0.3 \ gamma' BN '_ {\ gamma} \}$

${\ displaystyle N '_ {c}, N' _ {q} și N '_ {y}}$ , factorii de capacitate portantă modificați, pot fi calculați utilizând ecuațiile factorilor de capacitate portantă (pentru , respectiv) prin înlocuirea unghiului efectiv de frecare intern cu o valoare egală cu ${\ displaystyle N_ {c}, N_ {q} și N_ {y}}$${\ displaystyle (\ phi ')}$${\ displaystyle: tan ^ {- 1} \, ({\ frac {2} {3}} tan \ phi ')}$

Teoria capacității portante a lui Meyerhof

În 1951, Meyerhof a publicat o teorie a capacității portante care ar putea fi aplicată pe fundații aspre superficiali și adânci. Meyerhof (1951, 1963) a propus o ecuație de capacitate portantă similară cu cea a lui Terzaghi, dar a inclus un factor de formă sq cu termenul de adâncime Nq. El a inclus, de asemenea, factori de adâncime și factori de înclinare.

Factorul de siguranță

Calculul capacității portante brute admisibile a fundațiilor superficiale necesită aplicarea unui factor de siguranță (FS) la capacitatea portantă brută finală sau;

${\ displaystyle q_ {all} = {\ frac {q_ {ult}} {FS}}}$

Vezi si

• Mecanica solului
• Capacitatea portantă a solului

Referințe