The bearing capacity of soil is its ability to resist shear failure and excessive settlement under bearing pressures from foundations.

Die Lagerkapazität von flachen Fundamenten auf dem Boden hängt hauptsächlich von den folgenden Faktoren ab:

• Lagerbreite (B.)
• Länge der Lagerfläche (L.)
• Zusammenhalt des Bodens (C')
• Bodinner -Reibungswinkel (Phi)
• Gewicht der Bodeneinheit (γ )
• Lastneigung oder Momente, die auf die Struktur angewendet werden
• Basis oder Bodenneigung
• Vorhandensein von Wasserspiegel

Ein Fundament ist das strukturelle Element, das die Last eines Gebäudes oder einer Struktur auf den Boden überträgt, Gewährleistung von Stabilität und Verhinderung einer übermäßigen Siedlung, Kippen, oder zusammenbrechen.

Fundamente können weitgehend in flache und tiefe Typen eingeteilt werden, Abhängig von der Tiefe, in der sie relativ zur Bodenoberfläche platziert werden, und der Methode zur Lastübertragung. Sie können über verschiedene Arten von Fundamenten lesen in diesem Beitrag.

Die auf dieser Seite diskutierte Lagerkapazitätstheorie gilt insbesondere für flache Fundamente. Nach Terzaghi, flache Fundamente sind solche. Other investigations have suggested that foundations with a depth of 3 zu 4 mal die Breite des Fundaments kann auch als flach angesehen werden (DAS).

Die ultimative Lagerkapazität des Bodens ist der Lagerdruck, den er vor dem Versagen standhalten kann, ohne die Sicherheitsfaktoren zu berücksichtigen.

Im Laufe der Jahre wurden verschiedene Methoden zur Berechnung der Lagerkapazität entwickelt. Diese Methoden basieren auf Tests und mit der Zeit wurden mehr Parameter zu der allgemeinen Lagerkapazitätsgleichung hinzugefügt, um Effekte zu berücksichtigen, die die Lagerkapazität einer Stiftung verringern oder erhöhen können.

Da dies alles Schätzmethoden einer Bodenlagerkapazität sind, ist keine notwendigerweise richtig oder falsch und sie sind alle nützlich, um die Berechnungen der Lagerkapazität zu überprüfen. In instances where there are load inclinations or inclinations in the base of the structure, it may be more suitable to use a method that can account for reductions due to these effects.

Die häufigsten Methoden der Lagerkapazität, die zur Abschätzung der Lagerkapazität verwendet werden können, sind:

• p-Delta-Effekte
• Meyerhoff
• Hansen
• Vesic

Finite element analysis can also be an appropriate tool to estimate the bearing capacity of soil however constructing such a model often requires a lot of additional parameters such as the soil Young's Modulus and Poisson's Ratio and requires a lot of time to analyze compared to analytical methods.

Um die verschiedenen Methoden und ihre Empfindlichkeit mit einem bestimmten Parameter zu vergleichen, können wir eine Sensitivitätsanalyse durchführen. Beispiel. Basierend auf dem Diagramm können wir dann auswählen, welcher Wert für die endgültige Lagerkapazität am besten geeignet ist.

Die Terzaghi -Lagerkapazitätstheorie war die erste umfassende Theorie zur Berechnung der Lagerfähigkeit flacher Fundamente und ist heute noch weit verbreitet..

Die Formel von Terzaghi berechnet die endgültige Lagerkapazität (Das) einer Stiftung, Einbeziehung von Bodenfestigkeitsparametern wie Zusammenhalt, Gewichtseinheit, und der Winkel der inneren Reibung. Die allgemeine Gleichung für einen Streifenbund ist:

• q_u= c n_c+Q n_q+0.5 C b n_γ

wo:

• C ist der Zusammenhalt des Bodens,
• q ist der überlastende Druck oder Zuschlag auf Fundamentebene,
• γ ist das Einheitsgewicht des Bodens,
• B ist die Breite des Fundaments,
• N._c, N._q, und N_γ sind die Lagerkapazitätsfaktoren, die vom Reibungswinkel des Bodens abhängen (φ).

Verwenden Sie die Theorie von Terzaghis, lassen Sie uns die folgenden Fundamentdetails berücksichtigen:

• Foundation Breite ist 0.5 m
• Bodenbasis ist Sand mit einem Zusammenhalt von 0 kPa, Reibungswinkel von 30 Grad und Einheitsgewicht von 18 kN / m3
• Fundamenttiefe ist 0 m

Zuerst, we can look up a table to get Terzaghi’s bearing capacity factors for an internal friction angle of 30 Grad. Davon, we get that Nc = 37.16, Nq = 22.46 und n & ggr; = 19.13.

Wir können dann unsere Werte in die Lagerkapazitätsgleichung anschließen

das = 0 * 37.16 + 0 * 22.46 +0.5 * 18 * 0.5 * 19.13 = 86 kPa

We can perform this calculation a lot faster with the SkyCiv Bearing Capacity Calculator since we won't have to look up any values from tables or combine the values ourselves. Dies gilt mehr mit den anderen Methoden zur Lagerkapazität wie der Meyerhof -Lagerkapazität, die zusätzliche Parameter enthält.

Eine der einfachsten Möglichkeiten, die Lagerkapazität eines Fundamente zu erhöhen, ist die Erhöhung der Grundabmessungen, um die Belastung besser zu verteilen.

Doubling a footing width can double the bearing capacity but at the same time also means that any point load is spread over a larger area, Dadurch verringern Sie den von der Struktur ausgeübten Lagerdruck. So increasing a footing width by a factor of 2 can result in a 4x utilization benefit.

Andere gemeinsame Methoden zur Erhöhung der Lagerkapazität können beinhalten:

• Entfernen Sie ungeeignetes Material aus dem Fundament und platzieren die technische Füllung (Kann die Materialeigenschaften erhöhen und die Unsicherheit bei Materialparametern verringern)
• Setting footing lower into the ground (weight of adjacent soil helps resist bearing failure)
• Leveling ground if uneven (kann Reduktionsfaktoren entfernen, die für einen ungleichmäßigen Boden erforderlich sind)
• Verwenden einer Rolle zum kompakten Material unter einem Fundament (kann die Materialeigenschaften erhöhen)

Eine andere geeignete Lösung könnte darin bestehen, den Skyciv -Lagerkapazitätsrechner zu verwenden, der bei Berechnungen keinen konservativen Ansatz verfolgt, sondern die Lagerkapazität mit einer hohen Genauigkeit berechnet. Durch die Beurteilung verschiedener Lagerkapazitätsmethoden und Entwurfsmethoden kann der Designer die am wenigsten konservativ geeignete Methode auswählen.

Die endgültige Lagerkapazität sollte reduziert werden, um die Variabilität der Bodenfestigkeit zu berücksichtigen. Abhängig vom Standard kann diese Reduzierung angewendet werden, indem entweder ein einzelner geotechnischer Reduktionsfaktor verwendet wird (AS 5100, Eurocode 7 DA2) oder durch Reduzieren verschiedener Bodenfaktoren getrennt und diese zur Berechnung der Lagerkapazität (AS 4678, Eurocode 7 DA1-2, DA3). Dies ist die Konstruktionskapazität.

Belastungen werden dann gemäß den Konstruktionsstandards mit der Konstruktionslagerkapazität berücksichtigt.

Die Konstruktionslagerkapazität wird im Grenzzustandszustandsdesign verwendet (Während Last- und Widerstandsfaktordesign) oder Last- und Widerstandsfaktordesign (LRFD).

The calculations for the design bearing capacity are dependent on the standard being used.

Wo Materialverringerungsfaktoren verwendet werden (AS 4678, Eurocode 7 DA1-2, DA3) Diese werden zuerst auf die Bodenparameter angewendet, bevor andere Berechnungen stattgefunden haben. Die Konstruktionslagerkapazität kann dann mit Methoden wie der Lagerkapazitätsberechnungen von Terzaghi berechnet werden.

Alternative, if material reduction factors are 1 Und wir haben einen einzigen Faktor, um unsere Lagerkapazität zu verringern, indem wir einfach die endgültige Lagerkapazität berechnen und mit unserem geotechnischen Reduktionsfaktor multiplizieren können (AS 5100) Oder teilen Sie es durch unseren Teilsicherheitsfaktor (EC7 DA2).

Nehmen wir die unwirksamen Eigenschaften aus unserem vorherigen Beispiel mit einem c '= nimm uns aus unserem vorherigen Beispiel 0 kPa, Φ '= 30 Grad und γ = 18 KN/M3 und berechnen Sie die Konstruktionslagerkapazität basierend auf den folgenden teilweisen Sicherheitsfaktoren, wie von M2 von EC7 definiert:

• γ _Φ = 1.25
• γ _C' = 1.40
• γ _γ = 1.00

Wir können unsere Entwurfsbodeneigenschaften als c '= berechnen 0 kPa, Φ '= 30 Grad und γ = 18 kN / m3

• φ '= tan-1( bräunen(30) / 1.25) = 24.8 Grad
• c '= 0 * 1.40 = 0 kPa
• γ = 1.00 * 18 = 18 kN / m3

We can then look up Terzaghi’s bearing capacity factors for an internal friction angle of 24.8 Grad. Daraus bekommen wir das NC = 24.75, Nq = 12.43 und n & ggr; = 9.46.

Wir können dann unsere Werte in die Lagerkapazitätsgleichung anschließen

• q_d = 0 * 24.75 + 0 * 12.43 +0.5 * 18 * 0.5 * 9.46 = 42.6 kPa

If we instead had no material reduction factors but rather a single factor to reduce our bearing capacity we would calculate the ultimate bearing capacity of 86 KPA zuerst wie zuvor.

Für das as 5100.3 Berechnung, we could then multiply by our geotechnical reduction factor φg . Ein Träger, if we had a geotechnical reduction factor of 0.5 Wir würden eine Designlagerkapazität bekommen als:

• q_d = f_G * q_u = 0.5 * 86 = 43 kPa

For the EC7 DA2 calculation, we would take our ultimate bearing capacity and divide it by our partial reduction factor γRv. If we take the R2 partial factor of 1.4 Unsere Berechnung würde werden:

• q_d = q_u / γ _Rv = 86 / 1.4 = 61.4 kPa

Die Entwurfslagerkapazitäten müssten alle mit dem Kombinationslagerdruck der Entwurfslast für die jeweiligen Lastkombinationen verglichen werden, die vom Standard erforderlich sind. We can not tell which of these design methods is more critical purely based on the design bearing capacity since we have not yet considered our load factors.

Die zulässige Lagerkapazität bezieht sich auf die endgültige Lagerkapazität, die bei Verwendung eines ASD um einen gewissen Sicherheitsfaktor reduziert wird (zulässiger Stressdesign) Ansatz eher als ein LRFD -Ansatz.

The allowable bearing capacity is specified about serviceability or working loads rather than factored loads. Since it is accounting for both the variability of loading as well as the variability of material strength it will typically be lower than the design bearing capacity produced by LRFD design methods.

Ein Träger, a footing with a working pressure of 100 KPA hat eine ausreichende Lagerkapazität, wenn der Boden eine zulässige Lagerkapazität nicht weniger als 100 kPa.

Um die zulässige Lagerkapazität zu berechnen, reduzieren wir einfach die endgültige Lagerkapazität durch unseren Sicherheitsfaktor. Dieser Sicherheitsfaktor ist in verschiedenen Standards und Richtlinien variabel, reicht jedoch im Allgemeinen von einem Wert von ab 2 zu 3.

Wenn wir die vorherige ultimative Lagerkapazität von nehmen 86 KPA, die wir berechnet haben und auch einen Sicherheitsfaktor von in Betracht ziehen 2 Dann wäre unsere zulässige Lagerkapazität 86 / 2 = 43 kPa. Dies setzt davon aus, dass wir unsere materiellen Eigenschaften nicht berücksichtigen müssen. Im Eurocode 7 Für Design -Ansatz 2 Zum Beispiel müssten wir die Materialstärken nicht beeinträchtigen und die endgültige Lagerkapazität um einen Faktor von verringern 1.4.

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