La capacité d'appui du sol est sa capacité à résister à la défaillance du cisaille.

La capacité d'appui des fondations peu profondes sur le sol dépend principalement des facteurs suivants:

• Largeur de la zone de roulement (B)
• Durée de la zone de roulement (L)
• Cohésion du sol (c ’)
• Angle de friction interne du sol (la spécification fournit un traitement intégré de la conception de la résistance admissible)
• Poids unitaire du sol (c)
• Inclinaison de charge ou moments appliqués à la structure
• Inclinaison de la base ou du terrain
• Présence de la nappe phréatique

Une fondation est l'élément structurel qui transfère la charge d'un bâtiment ou d'une structure au sol, Assurer la stabilité et prévenir une colonie excessive, inclinable, ou s'effondrer.

Les fondations peuvent être largement classées en types peu profonds et profonds, en fonction de la profondeur à laquelle ils sont placés par rapport à la surface du sol et à la méthode de transfert de charge. Vous pouvez lire sur différents types de fondations dans ce post.

La théorie de la capacité de roulement discutée sur cette page est particulièrement pour les fondations peu profondes. Selon Terzaghi, Les fondations peu profondes sont celles où la profondeur sous la surface du sol de la semelle est inférieure ou égale à sa largeur. D'autres enquêtes ont suggéré que les fondations avec une profondeur de 3 à 4 fois que la largeur de la fondation peut également être considérée comme peu profonde (LE).

La capacité de roulement ultime du sol est la pression de roulement qu'il peut résister avant la défaillance sans la prise en compte de tout facteur de sécurité.

Au fil des ans, plusieurs méthodes différentes ont été développées pour calculer la capacité de roulement. Ces méthodes sont basées sur les tests et, selon le temps, plus de paramètres ont été ajoutés à l'équation générale de la capacité de roulement pour tenir compte des effets qui peuvent réduire ou augmenter la capacité d'appui d'une fondation.

Étant donné que ce sont toutes les méthodes d'estimation d'une capacité de portage du sol, aucune n'est nécessairement bonne ou erronée et elles sont toutes utiles à examiner dans les calculs de la capacité de roulement. Dans les cas où il y a des inclinations ou des inclinations à la base de la structure, Il peut être plus approprié d'utiliser une méthode qui peut tenir compte des réductions en raison de ces effets.

Les méthodes de capacité d'apparition les plus courantes qui peuvent être utilisées pour estimer la capacité de roulement sont:

• Terzaghi
• Meyerhoff
• Hansen
• Vésic

L'analyse par éléments finis peut également être un outil approprié pour estimer la capacité d'appui du sol, mais la construction d'un tel modèle nécessite souvent de nombreux paramètres supplémentaires tels que le module du sol Young et le rapport de Poisson et nécessite beaucoup de temps pour analyser par rapport aux méthodes analytiques.

Pour comparer les différentes méthodes et leur sensibilité à un certain paramètre, nous pouvons effectuer une analyse de sensibilité. Par exemple, dans le graphique en dessous, la capacité de roulement est comparée pour différentes valeurs de frottement afin que nous puissions voir à quel point chaque méthode est sensible au paramètre. En fonction du graphique, nous pouvons ensuite choisir la valeur la plus appropriée pour la capacité de roulement ultime.

La théorie de la capacité de soulèvement de Terzaghi a été la première théorie complète pour calculer la capacité d'appui des fondations peu profondes et est toujours largement utilisée aujourd'hui.

La formule de Terzaghi calcule la capacité de roulement ultime (qu) d'une fondation, Incorporer les paramètres de résistance du sol tels que la cohésion, unité de poids, et l'angle de frottement interne. L'équation générale pour une semelle de bande est:

• q_u= c n_c+Q N_q+0.5 c b n_c

où:

• C est la cohésion du sol,
• Q est la pression ou la surtaxe des morts-terrains au niveau de la fondation,
• γ est le poids unitaire du sol,
• B est la largeur de la fondation,
• N_c, N_q, et n_c sont les facteurs de capacité de roulement qui dépendent de l'angle de friction du sol (ϕ).

En utilisant la théorie de Terzaghi, considérons les détails de la fondation suivants:

• La largeur de la fondation est 0.5 m
• La base du sol est du sable avec une cohésion de 0 kPa, angle de frottement de 30 degrés et poids unitaire de 18 kN / m3
• La profondeur de la fondation est 0 m

Première, Nous pouvons rechercher une table pour obtenir des facteurs de capacité d'appui de Terzaghi pour un angle de frottement interne de 30 degrés. Ainsi, Nous obtenons que NC = 37.16, Nq = 22.46 et nγ = 19.13.

Nous pouvons ensuite brancher nos valeurs sur l'équation de capacité de roulement

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

Nous pouvons effectuer ce calcul beaucoup plus rapidement avec le calculatrice de la capacité de roulement de SkyCiv, car nous n'aurons pas à rechercher les valeurs des tables ou à combiner les valeurs nous-mêmes. Ceci est plus vrai avec les autres méthodes de capacité de roulement telles que la capacité de roulement de Meyerhof qui a des paramètres supplémentaires.

L'une des façons les plus simples d'augmenter la capacité de roulement d'une semelle est l'augmentation des dimensions de base pour mieux distribuer le chargement.

Doubler une largeur de semelle peut doubler la capacité de roulement mais en même temps signifie également que toute charge ponctuelle est répartie sur une surface plus grande, diminuant ainsi la pression de roulement exercée par la structure. Ainsi augmenter une largeur de pied d'un facteur 2 peut entraîner un avantage d'utilisation 4X.

D'autres méthodes courantes pour augmenter la capacité de roulement peuvent impliquer:

• Retirer les matériaux inadaptés de la fondation et placer le remplissage d'ingénierie (peut augmenter les propriétés des matériaux et réduire l'incertitude des paramètres des matériaux)
• En plaçant des pieds plus bas dans le sol (Le poids du sol adjacent aide à résister à la panne de roulement)
• Sol de mise à niveau s'il est inégal (peut éliminer les facteurs de réduction requis pour un sol inégal)
• Utilisation d'un rouleau pour compacter des matériaux sous une fondation (peut augmenter les propriétés des matériaux)

Une autre solution appropriée pourrait être d'utiliser le calculatrice de la capacité de roulement de SkyCiv qui ne adopte pas une approche conservatrice dans les calculs mais calcule plutôt la capacité d'appui avec une précision élevée. En permettant aux utilisateurs d'évaluer différentes méthodes de capacité de roulement et méthodes de conception, le concepteur peut choisir la méthode appropriée la moins conservatrice.

La capacité de roulement ultime doit être réduite pour tenir compte de la variabilité de la force du sol. Selon la norme, cette réduction peut être appliquée en utilisant un seul facteur de réduction géotechnique (AS 5100, Eurocode 7 Da2) ou en réduisant différents facteurs de sol séparément et en les utilisant pour calculer la capacité de roulement (AS 4678, Eurocode 7 Da1-2, Da3). Ceci est la capacité de portage de conception.

Les charges sont ensuite prises en compte conformément aux normes de conception à comparer avec la capacité de roulement de conception.

La capacité de roulement de conception est utilisée dans la conception de l'état limite ( ÉLU) ou conception de facteur de charge et de résistance (LRFD).

Les calculs de la capacité de roulement de conception dépendent de la norme utilisée.

Où des facteurs de réduction des matériaux sont utilisés (AS 4678, Eurocode 7 Da1-2, Da3) Ceux-ci sont appliqués aux paramètres du sol avant que tout autre calcul n'ait eu lieu. La capacité de soulèvement de conception peut ensuite être calculée avec des méthodes telles que les calculs de capacité d'appui de Terzaghi.

Aussi, Si les facteurs de réduction des matériaux sont 1 Et nous avons un seul facteur pour réduire notre capacité de roulement par nous pouvons simplement calculer la capacité de roulement ultime et la multiplier par notre facteur de réduction géotechnique (AS 5100) ou le diviser par notre facteur partiel de sécurité (EC7 DA2).

Prenons les propriétés non réactivées de notre exemple précédent avec un c '= 0 kPa, Φ '= 30 degrés et γ = 18 KN / M3 et calculez la capacité de roulement de conception en fonction des facteurs de sécurité partiels suivants tels que définis par M2 d'EC7:

• c_Φ = 1.25
• c_{C '} = 1.40
• c_c = 1.00

Nous pouvons calculer nos propriétés de sol de conception comme c '= 0 kPa, Φ '= 30 degrés et γ = 18 kN / m3

• φ '= tan-1( bronzer(30) / 1.25) = 24.8 degrés
• C '= 0 * 1.40 = 0 kPa
• γ = 1.00 * 18 = 18 kN / m3

Nous pouvons ensuite rechercher les facteurs de capacité d'appui de Terzaghi pour un angle de frottement interne de 24.8 degrés. De cela, nous obtenons ce nc = 24.75, Nq = 12.43 et nγ = 9.46.

Nous pouvons ensuite brancher nos valeurs sur l'équation de capacité de roulement

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

Si nous n'avions plutôt aucun facteur de réduction des matériaux mais plutôt un seul facteur pour réduire notre capacité d'appui 86 KPA d'abord comme nous l'avons fait précédemment.

Pour As 5100.3 calcul, Nous pourrions alors multiplier par notre facteur de réduction géotechnique φg . Par exemple, Si nous avions un facteur de réduction géotechnique de 0.5 Nous obtiendrions une capacité de conception de conception comme:

• q_d = f_g * q_u = 0.5 * 86 = 43 kPa

Pour le calcul EC7 DA2, Nous prenons notre capacité de roulement ultime et la diviserions par notre facteur de réduction partiel γRV. Si nous prenons le facteur partiel R2 de 1.4 Notre calcul deviendrait:

• q_d = q_u / c_RV = 86 / 1.4 = 61.4 kPa

Les capacités de roulement de conception devraient toutes être comparées à la pression de roulement de combinaison de charge de conception pour les combinaisons de charge respectives requises par la norme. Nous ne pouvons pas dire laquelle de ces méthodes de conception est la plus critique purement basée sur la capacité de portage de conception, car nous n'avons pas encore considéré nos facteurs de charge.

La capacité de roulement admissible se réfère à la capacité de roulement ultime réduite d'un facteur de sécurité lors de l'utilisation d'un TSA (conception de stress admissible) approche plutôt qu'une approche LRFD.

La capacité de roulement admissible est spécifiée sur la facilité de service ou les charges de travail plutôt que les charges factorisées. Puisqu'il représente à la fois la variabilité du chargement ainsi que la variabilité de la résistance du matériau, elle sera généralement inférieure à la capacité de portage de conception produite par les méthodes de conception LRFD.

Par exemple, une pied avec une pression de travail de 100 KPA aura une capacité de portage suffisante si le sol a une capacité de roulement autorisée pas moins que 100 kPa.

Pour calculer la capacité de roulement admissible, nous réduisons simplement la capacité de roulement ultime par notre facteur de sécurité. Ce facteur de sécurité est variable dans différentes normes et directives, mais va généralement d'une valeur de 2 à 3.

Si nous prenons la capacité de roulement ultime précédente de 86 kpa que nous avons calculé et considérer également comme un facteur de sécurité 2 Ensuite, notre capacité de roulement autorisée serait 86 / 2 = 43 kPa. Cela suppose que nous n'avons pas besoin de prendre en compte nos propriétés de matériaux. En Eurocode 7 pour une approche de conception 2 Par exemple, nous n'aurions pas besoin de prendre en compte 1.4.

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