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

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

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

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

• Терзаги
• Мейерхофф
• Хансен
• Везик

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.

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.

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, we can look up a table to get Terzaghi’s bearing capacity factors for an internal friction angle of 30 градусы. Из этого, we get that 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

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. 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.

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, тем самым уменьшая давление подшипника, оказываемое структурой. So increasing a footing width by a factor of 2 can result in a 4x utilization benefit.

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

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

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, if material reduction factors are 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

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

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 сначала, как мы это делали.

Для AS 5100.3 расчет, we could then multiply by our geotechnical reduction factor φg . Например, if we had a geotechnical reduction factor of 0.5 Мы получим способность к дизайну как:

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

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 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.. 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.

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

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.

Например, a footing with a working pressure of 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.

• ACI полосатый дизайн опоры
• ACI распределитель

• 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.