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

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

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. Other investigations have suggested that foundations with a depth of 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. 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.

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

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.

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.

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, we can look up a table to get Terzaghi’s bearing capacity factors for an internal friction angle of 30 度. これから, we get that Nc = 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

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. 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.

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, 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. So increasing a footing width by a factor of 2 can result in a 4x utilization benefit.

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)
• Setting footing lower into the ground (weight of adjacent soil helps resist bearing failure)
• Leveling ground if uneven (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).

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

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, if material reduction factors are 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

We can then look up Terzaghi’s bearing capacity factors for an internal friction angle of 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

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 以前と同じように最初にKPA.

asのために 5100.3 計算, we could then multiply by our geotechnical reduction factor φg . 例えば, if we had a geotechnical reduction factor of 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

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 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. 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.

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.

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.

例えば, a footing with a working pressure of 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.

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