В фундаментной технике является распространенным требованием расчета подшипника почвы для поддержки нагрузок, применяемых к земле. Способность почвы подшипника - это способность противостоять сдвигу сдвига и чрезмерного расселения под давлением подшипника от фундаментов.

Способность подшипника мелких фундаментов на почве в основном зависит от следующих факторов:

• Ширина зоны подшипника (В)
• Длина зоны подшипника (L)
• Сплоченность почвы (C ’)
• Угол внутреннего трения почвы (Пхи)
• можно выразить аналогично общему уравнению несущей способности мелкозаглубленных фундаментов, предложенному Терзаги (с)
• Нагрузка на нагрузку или моменты, применяемые к структуре
• Склонность основания или земли
• Присутствие стола воды

Отказ способности подшипника может развиваться тремя различными способами в зависимости от условий почвы и геометрии фундамента. Способы сбоя:

• пробивные ножницы (происходит для почв, которые свободны или мягкие)
• локальный сбой сдвига (происходит для почв, которые являются средними плотными или твердыми)
• Общий сбой сдвига (происходит для грунтов, которые плотные или твердые)

Фундамент - это структурный элемент, который переносит нагрузку здания или структуры на землю, обеспечение стабильности и предотвращение чрезмерного расчета, наклонение, или коллапс.

Фонды могут быть в целом классифицированы на мелкие и глубокие типы, В зависимости от глубины, на которой они расположены относительно поверхности земли и метода переноса нагрузки. Вы можете прочитать о различных типах фондов в этом посте.

Теория подшипников, обсуждаемая на этой странице, особенно для мелких оснований. По словам Терзаги, Мелкие основы - это те, где глубина под поверхностью почвы опоры меньше или равна его ширине. Другие исследования показали, что основы с глубиной 3 в 4 раз ширина фундамента также может считаться мелкой (А).

Окончательная способность почвы - это давление подшипника, которое она может выдержать перед сбоем без рассмотрения каких -либо факторов безопасности.

За прошедшие годы было разработано несколько различных методов для расчета способности подшипника. Эти методы основаны на тестировании, и с течением времени было добавлено больше параметров в уравнение общего подшипника, чтобы учесть эффекты, которые могут уменьшить или увеличить способность подшипника основы.

Поскольку все это методы оценки грунтовой пропускной способности, никто не обязательно не является правильным или неправильным, и все они полезны для рассмотрения в расчетах подшипника.. В тех случаях, когда в основании структуры есть склонности или склонности., может быть более подходящим для использования метода, который может объяснить сокращения из -за этих эффектов.

Наиболее распространенные методы способности подшипника, которые можно использовать для оценки способности подшипника, являются:

• Терзаги
• Мейерхофф
• Хансен
• Везик

Анализ конечных элементов также может быть подходящим инструментом для оценки способности почвы подшипника, однако построение такой модели часто требует множества дополнительных параметров, таких как модуль почвы Янга и соотношение Пуассона, и требуется много времени для анализа по сравнению с аналитическими методами.

Для сравнения различных методов и их чувствительности к определенному параметру мы можем провести анализ чувствительности. Например, на графике ниже подшипника сравнивается для различных значений трения, чтобы мы могли видеть, насколько чувствителен каждый метод к параметру. На основе графика мы можем выбрать, какое значение наиболее подходит для конечной способности подшипника.

Существует много различных методов расчета для расчета подшипника почвы. Использование первых принципов слишком консервативно по сравнению с наблюдаемыми результатами, и поэтому за эти годы было создано несколько эмпирических моделей на основе тестирования. Описание некоторых наиболее распространенных методов приведено ниже:

1. Метод Терзаги

Метод Терзаги представляет собой широко используемый классический подход, который оценивает грузоподъемность на основе эмпирических формул с учетом типа почвы, ширина, и глубина фундамента.

2. Метод Мейерхофа

Метод Мейерхофа расширяет подход Терзаги, включив форму, глубина, и коэффициенты нагрузки на нагрузку, Предлагая более изысканный расчет грунтовой способности.

3. Метод Хансена

Метод Хансена дополнительно уточняет расчет способности подшипника путем учета дополнительных факторов, таких как наклон и эксцентриситет нагрузки, сделать его подходящим для сложных условий почвы.

4. Везический метод

Метод Vesic очень похож на бывший метод Хансена с небольшими изменениями, которые отражают сжимаемость почвы и эффекты масштаба.

5. Метод еврокода

Метод, представленный в Приложении D еврокода, также включен в качестве альтернативного подхода к способности подшипника. Этот метод представляет собой небольшое изменение методов хансена и пузырьков.

Все методы являются оценками грунтовой способности, и ни один метод не обязательно "более" Правильно, чем другие. Каждый пользователь может выбрать предпочтительный метод на основе инженерного суждения, учитывая, что некоторые методы могут быть лучше всего подходят для конкретных условий проекта. Помочь в решении, Калькулятор способности подшипника Skyciv может выполнять анализ чувствительности, связанный с конкретной переменной, такой как глубина, Параметры прочности ширины или почвы.

Теория несущей территории Терзаги была первой всеобъемлющей теорией для расчета способности неглубоких фундаментов и до сих пор широко используется сегодня.

Формула Терзаги вычисляет конечную способность подшипника (что) основания, Включение параметров прочности почвы, таких как сплоченность, единица измерения, и угол внутреннего трения. Общее уравнение для полосовой основы:

• Q_U= c n_с+Q n_Q+0.5 c b n_с

где:

• c - сплоченность почвы,
• Q - это давление или доплата вскрытия на уровне фундамента,
• γ - единица веса почвы,
• B - ширина основания,
• N_с, N_Q, и н_с коэффициенты способности подшипника зависят от угла трения почвы (φ).

Использование теории Терзаги. Давайте рассмотрим следующие подробности основания:

• Фонд ширина есть 0.5 м
• Почвенное основание состоит из сплоченности 0 кПа, угол трения 30 градусы и вес. 18 кН / м3
• Глубина фундамента есть 0 м

Первый, Мы можем найти таблицу, чтобы получить коэффициенты способности Терзаги для угла внутреннего трения 30 градусы. Из этого, Мы получаем этот NC = 37.16, Nq = 22.46 и nγ = 19.13.

Затем мы можем подключить наши значения к уравнению емкости подшипника

что = 0 * 37.16 + 0 * 22.46 +0.5 * 18 * 0.5 * 19.13 знак равно 86 кПа

Мы можем выполнить этот расчет намного быстрее с калькулятором несущей способности Skyciv, так как нам не придется искать какие -либо значения из таблиц или объединять значения сами. Это более верно для других методов для несущей способности, таких как подшипник Meyerhof, которая имеет дополнительные параметры.

Одним из самых простых способов увеличения способности подшипника является увеличение базовых размеров для лучшего распределения нагрузки.

Удвоение ширины опоры может удвоить способность подшипника, но в то же время также означает, что любая точечная нагрузка распространяется на большую площадь, тем самым уменьшая давление подшипника, оказываемое структурой. Таким образом увеличивая ширину основания 2 может привести к 4 -кратному пособию по использованию.

Другие общие методы увеличения способности подшипника могут включать:

• Удаление неподходящего материала из фундамента и размещение заполненного заполнения (может увеличить свойства материала и уменьшить неопределенность в параметрах материала)
• Поставить опору ниже в землю (Вес соседней почвы помогает противостоять неудач)
• Выравнивание, если неравномерность (может удалить коэффициенты сокращения, необходимые для неровной земли)
• Использование ролика для компактного материала под фундаментом (может увеличить свойства материала)

Другое подходящее решение может состоять в том, чтобы использовать калькулятор несущей способности Skyciv, который не использует консервативный подход в расчетах, а скорее вычисляет способность подшипника с высокой точностью.. Позволяя пользователям оценивать различные методы способности и методы проектирования, дизайнер может выбрать наименее консервативный подходящий метод.

Конечная вместимость должна быть уменьшена для учета изменчивости в прочте почвы. В зависимости от стандарта, это сокращение может быть применено с помощью одного коэффициента геотехнического восстановления (ТАК КАК 5100, Еврокод 7 DA2) или путем уменьшения различных факторов почвы отдельно и используя их для расчета способности подшипника (ТАК КАК 4678, Еврокод 7 DA1-2, DA3). Это способность к конструкции.

Нагрузки затем учитываются в соответствии с стандартами проектирования, которые должны сравниваться с пропускной способностью конструкции..

Пропускная способность конструкции используется в конструкции ограниченного состояния (программное обеспечение для проектирования применяет подход квази-фактора безопасности для оценки допустимой прочности) или дизайн коэффициента нагрузки и сопротивления (LRFD).

Расчеты для пропускной способности конструкции зависят от используемого стандарта.

Где используются коэффициенты сокращения материала (ТАК КАК 4678, Еврокод 7 DA1-2, DA3) Они применяются к параметрам почвы в первую очередь перед какими -либо другими расчетами.. Проводимость конструкции может быть затем рассчитана с помощью таких методов, как расчеты пропускной способности Терзаги.

альтернативно, Если факторы сокращения материала 1 И у нас есть один фактор, чтобы уменьшить нашу способность подшипника, мы можем просто рассчитать окончательную способность подшипника и умножить ее на наш геотехнический коэффициент восстановления (ТАК КАК 5100) или разделить его на наш частичный фактор безопасности (EC7 DA2).

Давайте возьмем нефакторные свойства из нашего предыдущего примера с помощью c '= 0 кПа, Φ '= 30 градусы и γ = 18 KN/M3 и вычислить пропускную способность подшипника проектирования на основе следующих частичных коэффициентов безопасности, как определено M2 EC7:

• с_Φ знак равно 1.25
• с_{C '} знак равно 1.40
• с_с знак равно 1.00

Мы можем рассчитать наши дизайнерские свойства почвы как c '= 0 кПа, Φ '= 30 градусы и γ = 18 кН / м3

• φ '= tan-1( Ниже приведены различные способы определения коэффициентов давления грунта для расчета удельного сопротивления трения свай в песке.(30) / 1.25) знак равно 24.8 градусы
• c '= 0 * 1.40 знак равно 0 кПа
• γ = 1.00 * 18 знак равно 18 кН / м3

Затем мы можем искать коэффициенты способности Terzaghi для внутреннего угла трения 24.8 градусы. Из этого мы получаем этот NC = 24.75, Nq = 12.43 и nγ = 9.46.

Затем мы можем подключить наши значения к уравнению емкости подшипника

• Q_d знак равно 0 * 24.75 + 0 * 12.43 +0.5 * 18 * 0.5 * 9.46 знак равно 42.6 кПа

Если бы у нас вместо этого не было коэффициентов сокращения материала, а скорее единственного фактора, чтобы снизить нашу способность, мы рассчитали бы конечную способность подшипника 86 KPA сначала, как мы это делали.

Для AS 5100.3 расчет, Затем мы могли бы умножить на наш геотехнический фактор восстановления φg . Например, Если бы у нас был геотехнический фактор восстановления 0.5 Мы получим способность к дизайну как:

• Q_d = е_грамм * Q_U знак равно 0.5 * 86 знак равно 43 кПа

Для расчета EC7 DA2, Мы бы взяли нашу конечную способность и разделяем ее на наш частичный коэффициент восстановления γRV. Если мы возьмем частичный коэффициент R2 1.4 Наш расчет станет:

• Q_d = Q._U / с_в. знак равно 86 / 1.4 знак равно 61.4 кПа

Все необходимо сравнивать с таковыми возможностями подшипника конструкции.. Мы не можем сказать, какие из этих методов проектирования более критичны исключительно на основе способности подшипника проектирования, поскольку мы еще не рассмотрели наши факторы нагрузки.

Допустимая способность подшипника относится к окончательной способности подшипника, сниженной некоторым фактором безопасности при использовании ASD (Допустимая конструкция стресса) подход, а не подход LRFD.

Допустимая способность подшипника указана о услугах или рабочих нагрузках, а не на основе нагрузки. Поскольку он учитывает как изменчивость нагрузки, так и изменчивость прочности материала, она обычно будет ниже, чем в методах проектирования LRFD, создаваемой конструктивной способности LRFD..

Например, опора с рабочим давлением 100 KPA будет иметь достаточную способность подшипника, если в почве есть допустимая способность подшипника не меньше, чем 100 кПа.

Чтобы рассчитать допустимую способность подшипника, мы просто уменьшаем конечную способность подшипника благодаря нашему фактору безопасности. Этот фактор безопасности является переменным в различных стандартах и ​​руководящих принципах, но обычно варьируется от значения 2 в 3.

Если мы возьмем предыдущую конечную способность 86 KPA, который мы рассчитали, а также рассмотрим коэффициент безопасности 2 тогда наша допустимая способность подшипьев будет 86 / 2 знак равно 43 кПа. Это предполагает, что нам не нужно учитывать наши материалы.. В Еврокоде 7 для дизайна подхода 2 Например, нам не нужно было бы включать в себя силу материала, и мы бы снизили конечную способность подшипника в зависимости от коэффициента 1.4.

Калькулятор несущей способности Skyciv имеет много функций и возможностей:

• Боковые нагрузки и моменты: Калькулятор учитывает влияние боковых нагрузок и моментов, обеспечение точной оценки стабильности фонда в таких условиях.
• Эффекты склонности и склонов: Он учитывает наклон нагрузки и наклон поверхности земли, Предлагая реалистичную оценку способности нести в наклонных местах.
• Метрические и имперские подразделения: Пользователи могут вводить и получить результаты в метрических или имперских единицах, обеспечение гибкости и удобства в разных регионах.
• Анализ чувствительности: Пользователи могут проверить изменение определенных параметров как глубину основания, ширина, Параметры длины и прочности почвы по отношению к различным методам, которые могут помочь понять поведение основания, связанное с конкретными характеристиками проекта.
• Модули: Калькулятор разделен на три основных модуля:
  • Модуль еврокода: Посвященный расчетам на основе стандартов EuroCode. Он включает в себя различные коэффициенты безопасности и подробные расчеты для обоих мелких
  • Общий модуль: Подходит для любого стандарта и на основе допустимой концепции подшипника с применением общего коэффициента безопасности.
  • Австралийская версия: Учитывая AS4678:2002 и AS5100:2017 Стандарты.

• ACI полосатый дизайн опоры
• ACI распределитель
  
• Lateral Pile Stability Calculator

• Программное обеспечение SkyCiv Foundation для проектирования
• Skyciv изолированные ноги введение

SkyCiv предлагает широкий спектр программного обеспечения для анализа и проектирования облачных вычислений для инженеров. Как постоянно развивающаяся технологическая компания, мы стремимся к инновациям и стимулированию существующих рабочих процессов, чтобы сэкономить время инженеров в их рабочих процессах и проектах.