財団エンジニアリングでは、地面に適用される荷重を支えるために土壌のベアリング能力を計算することが一般的な要件です. 土壌のベアリング能力は、財団からのベアリングプレッシャーの下でのせん断障害と過度の定着に抵抗する能力です.

土壌上の浅い基礎のベアリング能力は、主に次の要因に依存しています:

• ベアリングエリアの幅 (B)
• ベアリングエリアの長さ (L)
• 土壌の凝集力 (c ')
• 土壌の内部摩擦角 (ファイ)
• 土壌単位重量 (c)
• 構造に適用される傾斜またはモーメントを負荷します
• 基部または地面の傾向
• 地下水面の存在

ベアリング容量の故障は、土壌の条件と基礎ジオメトリに応じて3つの異なる方法で発展する可能性があります. 障害のモードはです:

• パンチングシアー (ゆるいまたは柔らかい土壌の場合に発生します)
• 局所せん断障害 (中程度の密度または硬い土壌の場合に発生します)
• 一般的なせん断障害 (密なまたは硬い土壌の場合に発生します)

基礎は、建物や構造の荷を地面に伝達する構造要素です, 安定性を確保し、過度の和解を防ぐ, 傾斜, または崩壊.

基礎は浅くて深いタイプに広く分類できます, それらが地面に比べて配置されている深さと荷重伝達方法に応じて. さまざまな種類の基礎について読むことができます この投稿で.

このページで議論されているベアリング能力理論は、特に浅い基礎のためです. テルザギによると, 浅い基礎は、足場の土壌表面の下の深さがその幅以下のものであるものです. 他の調査では、深さの基礎が 3 に 4 基礎の幅も浅いと見なされるかもしれません (DAS).

土壌の究極のベアリング能力は、安全性の要因を考慮せずに故障前に耐えることができるベアリング圧力です.

長年にわたり、ベアリング能力を計算するためのいくつかの異なる方法が開発されてきました. これらの方法はテストに基づいており、時間が経過すると、基礎のベアリング能力を低下または増加させる可能性のある効果を説明するために、より多くのパラメーターが一般的なベアリング容量方程式に追加されています。.

これらはすべて土壌ベアリング能力の推定方法であるため、必ずしも正しいか間違っているか、ベアリング能力計算でレビューするのに役立ちます. 構造の基部に負荷の傾向または傾斜がある場合, これらの効果による削減を説明できる方法を使用する方がより適している場合があります.

ベアリング能力を推定するために使用できる最も一般的なベアリング能力方法は:

• テルツァーギ
• マイヤーホフ
• ハンセン
• vesic

有限要素分析は、土壌のベアリング能力を推定するための適切なツールでもありますが、そのようなモデルを構築するには、多くの場合、土壌ヤング率やポアソン比など、多くの追加パラメーターが必要であり、分析方法と比較して分析するのに多くの時間が必要です。.

さまざまな方法とその感度を特定のパラメーターと比較するために、感度分析を行うことができます. たとえば、以下のグラフでは、ベアリング容量が異なる摩擦値について比較されているため、各メソッドがパラメーターにどれほど敏感であるかがわかります。. グラフに基づいて、究極のベアリング能力に最も適している値を選択できます.

土壌のベアリング能力を計算するために利用できる多くの異なる計算方法があります. 第一原則を使用することは観察された結果に比べて保守的すぎるため、テストに基づいて長年にわたっていくつかの経験的モデルが作成されてきました. 最も一般的な方法のいくつかの説明を以下に示します:

1. テルザギ法

Terzaghiの方法は、土壌の種類を考慮した経験式に基づいて土壌ベアリング能力を推定する広く使用されている古典的なアプローチです, 幅, 基礎の深さ.

2. Meyerhofメソッド

Meyerhofの方法は、形状を組み込むことにより、Terzaghiのアプローチを拡張します, 深さ, そして、負荷傾向係数, 土壌ベアリング容量のより洗練された計算を提供する.

3. ハンセンメソッド

ハンセンの方法は、勾配や負荷の偏心などの追加要因を考慮して、ベアリング能力計算をさらに改善します, 複雑な土壌条件に適しています.

4. VESICメソッド

VESICの方法は、土壌の圧縮率とスケール効果を反映するわずかな変化を伴う以前のハンセン法と非常に似ています.

5. ユーロコード法

ユーロコードの付属書Dに表示される方法は、ベアリング能力への代替アプローチとしても含まれています. この方法は、ハンセンとvesicの方法のわずかなバリエーションです.

すべての方法は土壌ベアリング能力の推定であり、必ずしも方法はありません "もっと" 他よりも正しい. 各ユーザーは、プロジェクトの特定の条件に最適な方法を考慮して、エンジニアリングの判断に基づいて優先方法を選択できます。. 決定を支援する, SkyCIVベアリング容量計算機は、深さなどの特定の変数に関連する感度分析を実行できます, 幅または土壌強度パラメーター.

テルザギベアリング能力理論は、浅い基礎のベアリング能力を計算するための最初の包括的な理論であり、今日でも広く使用されています.

Terzaghiのフォーミュラは、究極のベアリング能力を計算します (それ) 基礎の, 凝集などの土壌強度パラメーターを組み込む, 単位重量, 内部摩擦の角度. ストリップの足場の一般的な方程式はです:

• q_あなた= C n_c+Q n_q+0.5 C B n_c

どこ:

• Cは土壌の凝集です,
• Qは、基礎レベルでの過負荷圧力または追加料金です,
• γは土壌の単位重量です,
• Bは基礎の幅です,
• N_c, N_q, およびN_c 土壌の摩擦角に依存するベアリング容量の要因です (ϕ).

Terzaghiの理論を使用して、次の基盤の詳細を考えてみましょう:

• 基礎幅はです 0.5 メートル
• 土壌ベースは砂のまとまりがあります 0 kPa, の摩擦角 30 の程度と単位重量 18 kN / m3
• 基礎の深さはです 0 メートル

最初, テーブルを調べて、テルザギのベアリング能力係数を取得できます。 30 度. これから, そのnc =を取得します 37.16, nq = 22.46 およびnγ= 19.13.

その後、ベアリング容量方程式に値を差し込むことができます

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

テーブルからの値を調べたり、自分自身の値を組み合わせる必要がないため、SkyCIVベアリング容量計算機でこの計算をより速く実行できます. これは、追加のパラメーターがあるMeyerhofベアリング能力など、ベアリング能力の他の方法でより真実です.

足場のベアリング能力を高める最も簡単な方法の1つは、荷重をよりよく分配するための基本寸法の増加です.

足場の幅を2倍にすると、ベアリング容量が2倍になる可能性がありますが、同時に、ポイント荷重が広い領域に広がることも意味します。, それにより、構造によって及ぼすベアリング圧力が低下します. したがって、フーチング幅を係数を増やします 2 4倍の利用率をもたらす可能性があります.

ベアリング能力を高める他の一般的な方法に関係する可能性があります:

• 不適切な材料を基礎から削除し、エンジニアリングした充填を配置する (材料特性を増やし、材料パラメーターの不確実性を減らすことができます)
• 足場を地面に下げます (隣接する土壌の重量は、ベアリングの故障に抵抗するのに役立ちます)
• 不均一な場合のレベリンググラウンド (不均一な地面に必要な還元係数を削除できます)
• ローラーを使用して、基礎の下に材料をコンパクトにします (材料特性を増やすことができます)

別の適切な解決策は、計算で保守的なアプローチをとらず、むしろ高い精度でベアリング能力を計算するSkyCIVベアリング容量計算機を使用することです。. ユーザーがさまざまなベアリング能力方法と設計方法を評価できるようにすることにより、設計者は最も保守的な適切な方法を選択できます.

土壌強度の変動を説明するために、究極のベアリング能力を低下させる必要があります. 標準に応じて、この削減は、単一の地盤還元係数を使用して適用できます。 (なので 5100, ユーロコード 7 DA2) または、異なる土壌因子を個別に減らし、これらを使用してベアリング能力を計算することにより (なので 4678, ユーロコード 7 DA1-2, DA3). これが設計容量です.

その後、設計容量と比較される設計基準に従って負荷が因数分解されます.

設計ベアリング能力は、制限状態設計で使用されます (鋼製部材の設計) または荷重および抵抗因子の設計 (LRFD).

設計ベアリング能力の計算は、使用されている標準に依存します.

材料削減係数が使用される場合 (なので 4678, ユーロコード 7 DA1-2, DA3) これらは、他の計算が行われる前に最初に土壌パラメーターに適用されます. デザインベアリング能力は、テルザギのベアリング能力計算などの方法で計算できます.

あるいは, 材料削減要因がある場合 1 そして、究極のベアリング能力を計算し、地盤工学的還元因子を掛けるだけで、ベアリング能力を減らすための単一の要因があります (なので 5100) または、安全性の部分的な要因でそれを分割します (EC7 DA2).

c '=を使用して、前の例から未糖のプロパティを取得しましょう 0 kPa, φ '= 30 度とγ= 18 kn/m3と、EC7のM2で定義されている次の部分的な安全係数に基づいて、設計容量を計算します:

• c_φ = 1.25
• c_{c '} = 1.40
• c_c = 1.00

設計土壌特性をC '=として計算できます 0 kPa, φ '= 30 度とγ= 18 kN / m3

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

その後、の内部摩擦角のテルザギのベアリング能力係数を調べることができます 24.8 度. これから、Nc =を取得します 24.75, nq = 12.43 およびnγ= 9.46.

その後、ベアリング容量方程式に値を差し込むことができます

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

代わりに、物質的な削減要因がなく、耐軸受能力を低下させる単一の要因があれば、の究極のベアリング能力を計算します 86 以前と同じように最初にKPA.

asのために 5100.3 計算, その後、ジオテクニカル還元因子φgを掛けることができます . 例えば, の地質工学的還元係数があった場合 0.5 デザインの容量を取得します:

• q_d = f_g * q_あなた = 0.5 * 86 = 43 kPa

EC7 DA2計算用, 私たちは究極のベアリング能力を取り、それを部分的な還元因子γRVで分割します. R2の部分係数を取る場合 1.4 私たちの計算はなります:

• q_d = Q_あなた / c_{デッドロードからの反応} = 86 / 1.4 = 61.4 kPa

設計ベアリング容量はすべて、標準で必要なそれぞれの負荷の組み合わせの設計負荷の組み合わせベアリング圧力と比較する必要があります. これらの設計方法のどれが純粋に設計ベアリング能力に基づいているかを知ることはできません。.

許容軸受容量とは、ASDを使用する際の安全性の要因によって減少する究極のベアリング能力を指します (許容応力設計) LRFDアプローチではなくアプローチ.

許容ベアリング能力は、因数分解された負荷ではなく、保守性または作業荷重について指定されています. 荷重の変動性と材料強度の変動の両方を考慮しているため、通常、LRFD設計方法によって生成される設計担当能力よりも低くなります。.

例えば, 作業圧力のある足場 100 KPAには、土壌が許容能力を備えている場合、KPAは十分なベアリング能力を持っています 100 kPa.

許容されるベアリング能力を計算するために、私たちの安全因子によって最終的なベアリング能力を単純に減らす. この安全性の要因は、さまざまな基準とガイドラインで変動しますが、一般的にはの値からの範囲です 2 に 3.

以前の究極のベアリング能力をとる場合 86 私たちが計算し、またの安全の要因を考慮したKPA 2 その後、私たちの許容軸受能力はそうでしょう 86 / 2 = 43 kPa. これは、材料特性を考慮に入れる必要がないと仮定しています. ユーロコードで 7 設計アプローチ 2 たとえば、材料の強みを考慮に入れる必要はなく、最終的なベアリング能力を削減します。 1.4.

SkyCIVベアリング容量計算機には多くの機能と機能があります:

• 横荷重とモーメント: 計算機は、横荷重とモーメントの影響を説明します, そのような条件下での財団の安定性の正確な評価を提供する.
• 傾斜と斜面の影響: 荷重の傾向と地面の勾配を考慮します, 傾斜した地形でのベアリング能力の現実的な評価を提供する.
• メトリックユニットとインペリアルユニット: ユーザーは、メトリックユニットまたはインペリアルユニットのいずれかで結果を入力および取得できます, さまざまな地域で柔軟性と利便性を可能にします.
• 感度分析: ユーザーは、特定のパラメーターのバリエーションを基礎深度として確認できます, 幅, プロジェクトの特定の特性に関連する足場の動作を理解するのに役立つさまざまな方法に関連する長さと土壌強度のパラメーター.
• モジュール: 計算機は3つの主要なモジュールに分割されます:
  • ユーロコードモジュール: ユーロコード標準に基づく計算に専念しています. これには、さまざまな安全因子と両方の浅いための詳細な計算が含まれています
  • 一般モジュール: あらゆる標準に適しており、一般的な安全因子を適用して許容ベアリング容量の概念に基づいています.
  • オーストラリア版: AS4678を考慮してください:2002 およびAS5100:2017 規格.

• ACIストリップフッティングデザイン
• ACIスプレッドフーチングデザイン

• SkyCivFoundationデザインソフトウェア
• Skyciv分離フッティング紹介

SkyCivは、エンジニアに幅広いCloud Structural Analysis and Design Softwareを提供しています. 常に進化するテクノロジー企業として, 私たちは、既存のワークフローの革新と挑戦に取り組み、エンジニアの作業プロセスと設計の時間を節約します.