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

De draagvermogen van ondiepe grondslagen op de bodem is voornamelijk afhankelijk van de volgende factoren:

• Breedte van het lageroppervlak (B)
• Lengte van het lageroppervlak (L)
• Wat betreft de mechanische eigenschappen: (C')
• Bodem interne wrijvingshoek (AISI Amerikaans ijzer- en staalinstituut voor koudgevormde staalconstructies)
• kan op dezelfde manier worden uitgedrukt als de algemene draagvermogensvergelijking voor ondiepe funderingen voorgesteld door Terzaghi (c)
• Laad helling of momenten toegepast op structuur
• Helling van basis of van grond
• Aanwezigheid van watertafel

Een foundation is het structurele element dat de belasting van een gebouw of structuur overbrengt naar de grond, Stabiliteit waarborgen en overmatige regeling voorkomen, kanteling, of instorten.

Foundations kunnen breed worden onderverdeeld in ondiepe en diepe typen, Afhankelijk van de diepte waarop ze worden geplaatst ten opzichte van het grondoppervlak en de methode van belastingoverdracht. U kunt lezen over verschillende soorten stichtingen In dit bericht.

De theorie van de lagercapaciteit die op deze pagina wordt besproken, is met name voor ondiepe grondslagen. Volgens Terzaghi, Ondiepe grondslagen zijn die waar de diepte onder het grondoppervlak van de voet kleiner is dan of gelijk is aan de breedte. Other investigations have suggested that foundations with a depth of 3 naar 4 keer dat de breedte van de stichting ook als ondiep wordt beschouwd (DE).

Het ultieme draagvermogen van de bodem is de lagerdruk die het kan weerstaan ​​vóór falen zonder de overweging van veiligheidsfactoren.

In de loop der jaren zijn verschillende methoden ontwikkeld voor het berekenen van de lagercapaciteit. Deze methoden zijn gebaseerd op testen en naarmate de tijd is verstreken, zijn er meer parameters toegevoegd aan de algemene vergelijking van de draagcapaciteit om de effecten te verklaren die de lagercapaciteit van een fundering kunnen verminderen of vergroten.

Aangezien dit allemaal schattingsmethoden zijn van een bodemlagercapaciteit is niemand noodzakelijkerwijs goed of fout en zijn ze allemaal nuttig om te beoordelen in berekeningen van de draagvermogen. 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.

De meest voorkomende methoden voor de draagcapaciteit die kunnen worden gebruikt om te schatten:

• Terzaghi
• 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.

Om de verschillende methoden en hun gevoeligheid te vergelijken met een bepaalde parameter kunnen we een gevoeligheidsanalyse uitvoeren. Bijvoorbeeld in de onderstaande grafiek wordt het lagercapaciteit vergeleken voor verschillende wrijvingswaarden, zodat we kunnen zien hoe gevoelig elke methode is voor de parameter. Op basis van de grafiek kunnen we vervolgens kiezen welke waarde het meest geschikt is voor de ultieme lagercapaciteit.

De theorie van Terzaghi -lagercapaciteit was de eerste uitgebreide theorie voor het berekenen van de lagercapaciteit van ondiepe funderingen en wordt tegenwoordig nog steeds op grote schaal gebruikt.

De formule van Terzaghi berekent de ultieme lagercapaciteit (Dat) van een basis, Parameters van de bodemsterkte opnemen zoals cohesie, gewichtseenheid, en de hoek van interne wrijving. De algemene vergelijking voor een stripvoet is:

• q_u= C n_c+q n_q+0.5 C B N_c

waar:

• C is de samenhang van de grond,
• q is de deklaagdruk of toeslag op funderingsniveau,
• γ is het eenheidsgewicht van de grond,
• B is de breedte van de fundering,
• N_c, N_q, en N_c zijn de lagercapaciteitsfactoren die afhankelijk zijn van de wrijvingshoek van de bodem (φ).

Met behulp van de theorie van Terzaghi laten we de volgende basisdetails overwegen:

• Foundation Breedte is 0.5 m
• Grondbasis is zand met een samenhang van 0 kPa, wrijvingshoek van 30 graden en eenheidsgewicht van 18 kN / m3
• Funderingsdiepte is 0 m

Eerste, we can look up a table to get Terzaghi’s bearing capacity factors for an internal friction angle of 30 graden. Van dit, we get that Nc = 37.16, NQ = 22.46 en ny = 19.13.

We kunnen onze waarden vervolgens aansluiten op de vergelijking van de lagercapaciteit

dat = 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. Dit is meer waar met de andere methoden voor draagvermogen, zoals de memerhof draagcapaciteit die extra parameters heeft.

Een van de gemakkelijkste manieren om het draagvermogen van een voet te vergroten, is de verhoging van de basisafmetingen om het laden beter te verdelen.

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, waardoor de lagerdruk wordt verminderd die door de structuur wordt uitgeoefend. So increasing a footing width by a factor of 2 can result in a 4x utilization benefit.

Andere veel voorkomende methoden om het draagvermogen te vergroten, kunnen inhouden:

• Het verwijderen van ongeschikt materiaal uit de fundering en het plaatsen van gemanipuleerde vulling (Kan materiaaleigenschappen verhogen en de onzekerheid in materiaalparameters verminderen)
• Setting footing lower into the ground (weight of adjacent soil helps resist bearing failure)
• Leveling ground if uneven (kan reductiefactoren verwijderen die nodig zijn voor ongelijke grond)
• Een rol gebruiken om materiaal onder een fundering te gebruiken (Kan materiaaleigenschappen verhogen)

Een andere geschikte oplossing kan zijn om de calculator van de SkyCiv -lagercapaciteit te gebruiken die geen conservatieve benadering in berekeningen hanteert, maar eerder de draagvermogen berekent met een hoge nauwkeurigheid. Door gebruikers in staat te stellen verschillende methoden en ontwerpmethoden van de lagercapaciteit te beoordelen, kan de ontwerper de minst conservatieve geschikte methode kiezen.

De ultieme draagvermogen moet worden verminderd om rekening te houden met variabiliteit in de bodemsterkte. Afhankelijk van de standaard kan deze reductie worden toegepast door een enkele geotechnische reductiefactor te gebruiken (ALS 5100, Eurocode 7 DA2) of door verschillende bodemfactoren afzonderlijk te verminderen en deze te gebruiken om het draagvermogen te berekenen (ALS 4678, Eurocode 7 DA1-2, DA3). Dit is de ontwerpcapaciteit van het ontwerp.

Er worden vervolgens belastingen in rekening gebracht in overeenstemming met de ontwerpstandaarden die moeten worden vergeleken met de ontwerpcapaciteit van het ontwerp.

De ontwerpvermogen wordt gebruikt in limietstaatontwerp (Terwijl het ontwerp van de belastings- en weerstandsfactor) of belasting- en weerstandsfactorontwerp (LRFD).

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

Waar materiaalreductiefactoren worden gebruikt (ALS 4678, Eurocode 7 DA1-2, DA3) Deze worden eerst op de bodemparameters toegepast voordat andere berekeningen hebben plaatsgevonden. Het ontwerplagercapaciteit kan vervolgens worden berekend met methoden zoals Terzaghi's lagercapaciteitsberekeningen.

Alternatief, if material reduction factors are 1 En we hebben een enkele factor om ons draagvermogen te verminderen door we kunnen eenvoudig het ultieme draagvermogen berekenen en het vermenigvuldigen met onze geotechnische reductiefactor (ALS 5100) of deel het door onze gedeeltelijke veiligheidsfactor (EC7 DA2).

Laten we de oncractoreerde eigenschappen uit ons vorige voorbeeld nemen met een c '= 0 kPa, Φ '= 30 graden en γ = 18 KN/M3 en bereken de ontwerpvermogen op basis van de volgende gedeeltelijke veiligheidsfactoren zoals gedefinieerd door M2 van EC7:

• c_Φ = 1.25
• c_C' = 1.40
• c_c = 1.00

We kunnen onze ontwerpbodemeigenschappen berekenen als C '= 0 kPa, Φ '= 30 graden en γ = 18 kN / m3

• φ '= tan-1( Hieronder volgen de verschillende manieren om de gronddrukcoëfficiënten te bepalen om de eenheidswrijvingsweerstand van palen in zand te berekenen(30) / 1.25) = 24.8 graden
• c '= 0 * 1.40 = 0 kPa
• = 1.00 * 18 = 18 kN / m3

We can then look up Terzaghi’s bearing capacity factors for an internal friction angle of 24.8 graden. Hieruit krijgen we die nc = 24.75, NQ = 12.43 en ny = 9.46.

We kunnen onze waarden vervolgens aansluiten op de vergelijking van de lagercapaciteit

• 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 eerst zoals we eerder deden.

Voor de As 5100.3 berekening, we could then multiply by our geotechnical reduction factor φg . Bijvoorbeeld, if we had a geotechnical reduction factor of 0.5 We zouden een ontwerpcapaciteit van het ontwerp krijgen 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 Onze berekening zou worden:

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

De ontwerplagercapaciteiten zouden allemaal moeten worden vergeleken met de lagerdruk van de ontwerpbelasting voor de respectieve belastingscombinaties die door de standaard zijn vereist. 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.

De toelaatbare draagvermogen verwijst naar de ultieme draagcapaciteit verminderd met een bepaald veiligheidsfactor bij het gebruik van een ASS (Toegestane stressontwerp) aanpak in plaats van een LRFD -aanpak.

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.

Bijvoorbeeld, a footing with a working pressure of 100 KPa zal voldoende draagvermogen hebben als de grond een toegestane draagvermogen niet minder heeft dan 100 kPa.

Om de toelaatbare draagcapaciteit te berekenen, verminderen we eenvoudig de ultieme draagvermogen door onze veiligheidsfactor. Deze veiligheidsfactor is variabel in verschillende normen en richtlijnen, maar varieert over het algemeen van een waarde van 2 naar 3.

Als we de vorige ultieme lagercapaciteit van nemen 86 KPA die we hebben berekend en beschouwen ook een factor van veiligheid van 2 dan zou onze toegestane draagvermogen zijn 86 / 2 = 43 kPa. Dit gaat ervan uit dat we geen rekening hoeven te houden met onze materiële eigenschappen. In Eurocode 7 Voor ontwerpbenadering 2 We hoeven bijvoorbeeld geen rekening te houden met materiaalsterkten en we zouden het ultieme draagvermogen verminderen met een factor 1.4.

• ACI Strip voetontwerp
• ACI Spread Footing Design

• SkyCiv Foundation ontwerpsoftware
• Skyciv geïsoleerde voeten introductie

SkyCiv biedt een breed scala aan Cloud Structurele Analyse en Ontwerp Software voor ingenieurs. Als een voortdurend evoluerend technologiebedrijf, zijn we toegewijd aan het innoveren en uitdagen van bestaande workflows om ingenieurs tijd te besparen in hun werkprocessen en ontwerpen.