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

Η χωρητικότητα των ρηχών θεμελίων στο έδαφος εξαρτάται κυρίως από τους ακόλουθους παράγοντες:

• Πλάτος της περιοχής ρουλεμάν (σι)
• Μήκος επιφάνειας ρουλεμάν (μεγάλο)
• Συνοχή του εδάφους (ντο')
• Γωνιά εσωτερικής τριβής εδάφους (φ)
• Βάρος μονάδας εδάφους (γ)
• Κλίση φορτίου ή στιγμές που εφαρμόζονται στη δομή
• Τάση βάσης ή εδάφους
• Παρουσία τραπεζιού νερού

Ένα θεμέλιο είναι το δομικό στοιχείο που μεταφέρει το φορτίο ενός κτιρίου ή δομής στο έδαφος, Εξασφάλιση σταθερότητας και αποτροπή υπερβολικού διακανονισμού, κλίση, ή κατάρρευση.

Τα θεμέλια μπορούν να κατηγοριοποιηθούν ευρέως σε ρηχούς και βαθιούς τύπους, ανάλογα με το βάθος στο οποίο τοποθετούνται σε σχέση με την επιφάνεια του εδάφους και τη μέθοδο μεταφοράς φορτίου. Μπορείτε να διαβάσετε για διαφορετικούς τύπους θεμελίων Σε αυτήν την ανάρτηση.

Η θεωρία της ικανότητας έδρασης που συζητήθηκε σε αυτή τη σελίδα είναι ιδιαίτερα για ρηχά θεμέλια. Σύμφωνα με τον Τερζάγκι, Τα ρηχά θεμέλια είναι εκείνα όπου το βάθος κάτω από την επιφάνεια του εδάφους της βάσης είναι μικρότερη ή ίση με το πλάτος του. Other investigations have suggested that foundations with a depth of 3 προς το 4 φορές το πλάτος του ιδρύματος μπορεί επίσης να θεωρηθεί ότι είναι ρηχό (Ο).

Η τελική ικανότητα εδράνου του εδάφους είναι η πίεση που μπορεί να αντέξει πριν από την αποτυχία χωρίς την εξέταση οποιωνδήποτε παραγόντων ασφάλειας.

Με τα χρόνια έχουν αναπτυχθεί αρκετές διαφορετικές μέθοδοι για τον υπολογισμό της χωρητικότητας ρουλεμάν. Αυτές οι μέθοδοι βασίζονται σε δοκιμές και καθώς ο χρόνος έχει περάσει περισσότερες παράμετροι έχουν προστεθεί στη γενική εξίσωση ικανοτήτων ρουλεμάν για να ληφθούν υπόψη τα αποτελέσματα που μπορεί να μειώσουν ή να αυξήσουν την ικανότητα εδράνου ενός ιδρύματος.

Δεδομένου ότι πρόκειται για όλες τις μεθόδους εκτίμησης μιας χωρητικότητας που φέρουν εδάφη, κανένας είναι αναγκαστικά σωστός ή λάθος και είναι όλοι χρήσιμοι για να επανεξετάζουν τους υπολογισμούς της ικανότητας φέρουν. 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.

Οι πιο συνηθισμένες μεθόδους ικανότητας έδρασης που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την εκτίμηση της χωρητικότητας ρουλεμάν είναι:

• Terzaghi
• Meyerhoff
• Χάνσεν
• Κηλυκός

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.

Για να συγκρίνουμε τις διαφορετικές μεθόδους και την ευαισθησία τους σε μια συγκεκριμένη παράμετρο μπορούμε να διεξάγουμε μια ανάλυση ευαισθησίας. Για παράδειγμα στο γράφημα κάτω, η χωρητικότητα του εδράνου συγκρίνεται για διαφορετικές τιμές τριβής, ώστε να μπορούμε να δούμε πόσο ευαίσθητη είναι κάθε μέθοδος για την παράμετρο. Με βάση το γράφημα μπορούμε στη συνέχεια να επιλέξουμε ποια τιμή είναι η πιο κατάλληλη για την τελική ικανότητα εδράνου.

Η θεωρία χωρητικότητας Terzaghi ήταν η πρώτη συνολική θεωρία για τον υπολογισμό της ικανότητας των ρηχών θεμελίων και εξακολουθεί να χρησιμοποιείται ευρέως σήμερα.

Η φόρμουλα του Terzaghi υπολογίζει την τελική ικανότητα εδράνου (ότι) θεμελίωση, ενσωματώνοντας παράμετροι αντοχής στο έδαφος όπως η συνοχή, μονάδα βάρους, Και η γωνία της εσωτερικής τριβής. Η γενική εξίσωση για μια βία είναι:

• ε_εσύ= c n_ντο+q n_ε+0.5 γ B N_γ

όπου:

• C είναι η συνοχή του εδάφους,
• Το Q είναι η πίεση ή η πρόσθετη επιβάρυνση σε υπερκείμενο,
• γ είναι το βάρος της μονάδας του εδάφους,
• Το Β είναι το πλάτος του ιδρύματος,
• Ν_ντο, Ν_ε, και Ν_γ είναι οι συντελεστές χωρητικότητας εδράνου που εξαρτώνται από τη γωνία τριβής του εδάφους (ϕ).

Χρησιμοποιώντας τη θεωρία του Terzaghi ας εξετάσουμε τα ακόλουθα στοιχεία του Ιδρύματος:

• Το πλάτος του ιδρύματος είναι 0.5 Μ
• Η βάση του εδάφους είναι άμμος με συνοχή 0 kPa, γωνία τριβής 30 βαθμοί και βάρος μονάδας του 18 kN / m3
• Το βάθος του ιδρύματος είναι 0 Μ

Πρώτα, we can look up a table to get Terzaghi’s bearing capacity factors for an internal friction angle of 30 βαθμούς. Από αυτό, we get that Nc = 37.16, NQ = 22.46 και nγ = 19.13.

Μπορούμε στη συνέχεια να συνδέσουμε τις τιμές μας στην εξίσωση χωρητικότητας εδράνου

αυτό = 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. Αυτό ισχύει περισσότερο με τις άλλες μεθόδους για τη χωρητικότητα που φέρουν, όπως η ικανότητα έρωσης Meyerhof που έχει πρόσθετες παραμέτρους.

Ένας από τους ευκολότερους τρόπους για την αύξηση της ικανότητας έδρασης μιας βάσης είναι η αύξηση των βασικών διαστάσεων για την καλύτερη διανομή φόρτωσης.

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, μειώνοντας έτσι την πίεση εδράνου που ασκείται από τη δομή. So increasing a footing width by a factor of 2 can result in a 4x utilization benefit.

Άλλες κοινές μεθόδους για την αύξηση της χωρητικότητας έδρασης μπορούν να περιλαμβάνουν:

• Αφαίρεση ακατάλληλου υλικού από το ίδρυμα και τοποθέτηση μηχανικής πλήρωσης (μπορεί να αυξήσει τις ιδιότητες του υλικού και να μειώσει την αβεβαιότητα στις παραμέτρους του υλικού)
• Setting footing lower into the ground (weight of adjacent soil helps resist bearing failure)
• Leveling ground if uneven (μπορούν να αφαιρέσουν τους συντελεστές μείωσης που απαιτούνται για ανώμαλο έδαφος)
• Χρησιμοποιώντας έναν κύλινδρο για συμπαγές υλικό κάτω από ένα θεμέλιο (μπορεί να αυξήσει τις ιδιότητες του υλικού)

Μια άλλη κατάλληλη λύση θα μπορούσε να είναι η χρήση του αριθμομηχανή ικανοτήτων του SkyCIV που δεν υιοθετεί μια συντηρητική προσέγγιση στους υπολογισμούς, αλλά υπολογίζει μάλλον την ικανότητα έδρασης με υψηλή ακρίβεια. Επιτρέποντας στους χρήστες να αξιολογούν διαφορετικές μεθόδους ικανότητας εδράνου και μεθόδους σχεδιασμού, ο σχεδιαστής μπορεί να επιλέξει τη λιγότερο συντηρητική κατάλληλη μέθοδο.

Η τελική ικανότητα έδρασης θα πρέπει να μειωθεί για να ληφθεί υπόψη η μεταβλητότητα της αντοχής του εδάφους. Ανάλογα με το πρότυπο, αυτή η μείωση μπορεί να εφαρμοστεί είτε με τη χρήση ενός μόνο γεωτεχνικού συντελεστή μείωσης (ΟΠΩΣ ΚΑΙ 5100, Ευρωκώδικας 7 DA2) ή μειώνοντας τους διαφορετικούς παράγοντες του εδάφους χωριστά και τη χρήση αυτών για τον υπολογισμό της χωρητικότητας εδράνου (ΟΠΩΣ ΚΑΙ 4678, Ευρωκώδικας 7 DA1-2, DA3). Αυτή είναι η χωρητικότητα του σχεδιασμού.

Τα φορτία στη συνέχεια λαμβάνονται υπόψη σύμφωνα με τα πρότυπα σχεδιασμού που πρέπει να συγκριθούν με τη χωρητικότητα του σχεδιασμού.

Η χωρητικότητα του σχεδιασμού χρησιμοποιείται στον όριο σχεδιασμού κατάστασης (Ενώ Σχεδιασμός Συντελεστών Φορτίου και Αντίστασης) ή σχεδιασμός φορτίου και παράγοντα αντίστασης (LRFD).

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

Όπου χρησιμοποιούνται παράγοντες μείωσης υλικού (ΟΠΩΣ ΚΑΙ 4678, Ευρωκώδικας 7 DA1-2, DA3) Αυτά εφαρμόζονται πρώτα στις παραμέτρους του εδάφους πριν από την πραγματοποίηση άλλων υπολογισμών. Η χωρητικότητα του σχεδιασμού μπορεί στη συνέχεια να υπολογιστεί με μεθόδους όπως οι υπολογισμοί ικανότητας ρουλεμάν του Terzaghi.

Εναλλακτικά, if material reduction factors are 1 Και έχουμε έναν μόνο παράγοντα για να μειώσουμε τη χωρητικότητα μας, μπορούμε απλά να υπολογίσουμε την τελική ικανότητα εδράνου και να το πολλαπλασιάσουμε με τον γεωτεχνικό μας παράγοντα μείωσης (ΟΠΩΣ ΚΑΙ 5100) ή διαιρέστε το με τον μερικό παράγοντα ασφάλειας (EC7 DA2).

Ας πάρουμε τις μη πρακτικές ιδιότητες από το προηγούμενο παράδειγμα μας με ένα C '= 0 kPa, φ' = 30 βαθμοί και γ = 18 KN/M3 και υπολογίστε την χωρητικότητα σχεδίασης με βάση τους ακόλουθους μερικούς παράγοντες ασφαλείας όπως ορίζεται από το M2 του EC7:

• γ_φ' = 1.25
• γ_ντο' = 1.40
• γ_γ = 1.00

Μπορούμε να υπολογίσουμε τις ιδιότητες του εδάφους σχεδιασμού ως C '= 0 kPa, φ' = 30 βαθμοί και γ = 18 kN / m3

• Φ '= Tan-1( βυρσοδέψω(30) / 1.25) = 24.8 βαθμούς
• 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 βαθμούς. Από αυτό παίρνουμε αυτό το NC = 24.75, NQ = 12.43 και nγ = 9.46.

Μπορούμε στη συνέχεια να συνδέσουμε τις τιμές μας στην εξίσωση χωρητικότητας εδράνου

• ε_ρε = 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 πρώτα όπως κάναμε προηγουμένως.

Για το AS 5100.3 υπολογισμός, we could then multiply by our geotechnical reduction factor φg . Για παράδειγμα, if we had a geotechnical reduction factor of 0.5 Θα έχουμε μια χωρητικότητα σχεδιασμού ως:

• ε_ρε = φ_σολ * ε_εσύ = 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 Ο υπολογισμός μας θα γίνει:

• ε_ρε = Q_εσύ / γ_{Υπολογισμός Φορτίου} = 86 / 1.4 = 61.4 kPa

Οι χωρητικότητες του εδράνου σχεδιασμού θα πρέπει να συγκριθούν με την πίεση έδρας φορτίου σχεδιασμού για τους αντίστοιχους συνδυασμούς φορτίου που απαιτούνται από το πρότυπο. 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.

Η επιτρεπόμενη ικανότητα εδράνου αναφέρεται στην τελική ικανότητα εδράνου που μειώνεται από κάποιο παράγοντα ασφάλειας όταν χρησιμοποιείται ένα ASD (επιτρεπόμενος σχεδιασμός στρες) προσέγγιση και όχι προσέγγιση LRFD.

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.

Για παράδειγμα, a footing with a working pressure of 100 Η KPA θα έχει επαρκή χωρητικότητα εάν το έδαφος έχει επιτρεπτή χωρητικότητα εδράνου όχι μικρότερη από 100 kPa.

Για να υπολογίσουμε την επιτρεπόμενη χωρητικότητα εδράνου μειώνουμε απλώς την τελική ικανότητα έδρασης από τον παράγοντα ασφάλειας μας. Αυτός ο παράγοντας ασφάλειας είναι μεταβλητός σε διαφορετικά πρότυπα και κατευθυντήριες γραμμές, αλλά γενικά κυμαίνεται από μια αξία 2 προς το 3.

Εάν λάβουμε την προηγούμενη τελική ικανότητα ρουλεμάν 86 KPA που υπολογίσαμε και εξετάσαμε επίσης έναν παράγοντα ασφάλειας 2 τότε η επιτρεπόμενη χωρητικότητα μας θα ήταν 86 / 2 = 43 kPa. Αυτό υποθέτει ότι δεν χρειάζεται να υπολογίσουμε τις ιδιότητες υλικού μας. Σε Ευρωκώδικα 7 για προσέγγιση σχεδιασμού 2 Για παράδειγμα, δεν θα χρειαζόταν να υπολογίσουμε τις αντοχές των υλικών και θα μειώσουμε την τελική ικανότητα που φέρει κατά συντελεστή 1.4.

• Σχεδιασμός βάσης ACI
• ACI εξαπλώθηκε σχεδιασμός βάσης

• Λογισμικό σχεδιασμού SkyCiv Foundation
• Απομονωμένα πέλματα SkyCiv Εισαγωγή

Το SkyCiv προσφέρει ένα ευρύ φάσμα λογισμικού ανάλυσης και σχεδιασμού Cloud Structural για μηχανικούς. Ως μια συνεχώς εξελισσόμενη εταιρεία τεχνολογίας, δεσμευόμαστε να καινοτομούμε και να προκαλούμε υπάρχουσες ροές εργασίας για να εξοικονομήσουμε χρόνο στους μηχανικούς στις διαδικασίες εργασίας και τα σχέδιά τους.