Temel mühendisliğinde, toprağa uygulanan yükleri desteklemek için toprağın taşıma kapasitesini hesaplamak yaygın bir gerekliliktir.. Toprağın taşıma kapasitesi, temellerden gelen baskılar altında kesme başarısızlığına ve aşırı yerleşime direnme yeteneğidir..

Sığ temellerin toprak üzerindeki taşıma kapasitesi esas olarak aşağıdaki faktörlere bağlıdır.:

• Rulman alanının genişliği (B)
• Yatak alanı uzunluğu (L)
• Mekanik özelliklere gelince (C')
• Toprak iç sürtünme açısı (hesaplamalar ayrıca açık ve ayrıntılı PDF raporlama ile birlikte gelir)
• Toprak birim ağırlığı (c)
• Yük eğimi veya yapıya uygulanan anlar
• Taban veya zeminin eğimi
• Su tablası varlığı

Rulman kapasitesi arızası, toprak koşullarına ve temel geometrisine bağlı olarak üç farklı şekilde gelişebilir. Başarısızlık modları:

• delme makası (gevşek veya yumuşak topraklar için oluşur)
• Yerel kesme hatası (Orta yoğun veya sağlam topraklar için oluşur)
• Genel kesme hatası (yoğun veya sert topraklar için oluşur)

Bir temel, bir binanın veya yapının yükünü yere aktaran yapısal unsurdur., istikrarı sağlamak ve aşırı yerleşimi önlemek, eğim, veya çöküş.

Vakıflar geniş ölçüde sığ ve derin tiplerde kategorize edilebilir, Zemin yüzeyine göre yerleştirildikleri derinliğe ve yük transferi yöntemine bağlı olarak. Farklı temel türleri hakkında okuyabilirsiniz Bu yazıda.

Bu sayfada tartışılan taşıma kapasitesi teorisi özellikle sığ temeller içindir. Terzaghi'ye göre, Sığ temeller, tabanın toprak yüzeyinin altındaki derinliğin genişliğinden daha az veya eşit olduğu temellerdir.. Diğer soruşturmalar, derinlikte olan vakıfların 3 -e 4 Vakfın genişliğinin de sığ olduğu düşünülebilir (.).

Toprağın nihai taşıma kapasitesi, herhangi bir güvenlik faktörü dikkate alınmadan başarısızlıktan önce dayanabileceği yatak basıncıdır..

Yıllar içinde taşıma kapasitesinin hesaplanması için birkaç farklı yöntem geliştirilmiştir. Bu yöntemler teste dayanmaktadır ve zaman geçtikçe, bir temelin taşıma kapasitesini azaltabilecek veya artırabilecek etkileri hesaba katmak için genel yatak kapasitesi denklemine daha fazla parametre eklenmiştir..

Bunların hepsi bir toprak taşıma kapasitesinin tahmin yöntemleri olduğundan, hiçbiri mutlaka doğru veya yanlış değildir ve taşıma kapasitesi hesaplamalarında gözden geçirilmesi yararlıdır.. Yapının tabanında yük eğimlerinin veya eğimlerin olduğu durumlarda, Bu etkiler nedeniyle indirimleri hesaba katabilen bir yöntem kullanmak daha uygun olabilir.

Taşıma kapasitesini tahmin etmek için kullanılabilecek en yaygın taşıma kapasitesi yöntemleri:

• Terzaghi
• Meyerhoff
• Hansen
• Vezik

Sonlu eleman analizi, toprağın taşıma kapasitesini tahmin etmek için uygun bir araç olabilir, ancak böyle bir model inşa etmek, genellikle Young'ın modülü ve Poisson oranı gibi birçok ek parametre gerektirir ve analitik yöntemlere kıyasla analiz etmek için çok zaman gerektirir.

Farklı yöntemleri ve hassasiyetlerini belirli bir parametreyle karşılaştırmak için bir duyarlılık analizi yapabiliriz. Örneğin, aşağıdaki grafikte, her bir yöntemin parametreye ne kadar hassas olduğunu görebilmemiz için farklı sürtünme değerleri için taşıma kapasitesi karşılaştırılır.. Grafiğe dayanarak, nihai taşıma kapasitesi için hangi değerin en uygun olduğunu seçebiliriz.

Bir toprağın taşıma kapasitesini hesaplamak için birçok farklı hesaplama yöntemi vardır.. İlk prensipleri kullanmak gözlemlenen sonuçlara kıyasla çok muhafazakardır ve bu nedenle testlere dayanarak yıllar boyunca birkaç ampirik model oluşturulmuştur.. Aşağıda en yaygın yöntemlerin bazılarının açıklaması verilmiştir:

1. Terzaghi yöntemi

Terzaghi'nin yöntemi, toprak tipi göz önüne alındığında, ampirik formüllere dayalı toprak taşıma kapasitesini tahmin eden yaygın olarak kullanılan bir klasik yaklaşımdır., Genişlik, ve vakfın derinliği.

2. Meyerhof yöntemi

Meyerhof'un yöntemi, şekli dahil ederek Terzaghi'nin yaklaşımını genişletir, derinlik, ve yük eğim faktörleri, Toprak taşıma kapasitesinin daha rafine bir hesaplamasını sunmak.

3. Hansen yöntemi

Hansen'in yöntemi, yüklemenin eğimi ve eksantrikliği gibi ek faktörleri hesaba katarak taşıma kapasitesi hesaplamasını daha da geliştirir, karmaşık toprak koşullarına uygun hale getirmek.

4. Vesiik yöntem

Vesic'in yöntemi, toprak sıkıştırılabilirliğini ve ölçek etkilerini yansıtan küçük değişikliklerle eski Hansen yöntemine çok benzer.

5. Eurocode yöntemi

EuroCode'un Ek D'de sunulan yöntem, taşıma kapasitesine alternatif bir yaklaşım olarak da dahildir.. Bu yöntem, Hansen ve Vesic yöntemlerinin küçük bir varyasyonudur.

Tüm yöntemler toprak taşıma kapasitesinin tahminleridir ve hiçbir yöntem mutlaka "daha fazla" diğerlerinden daha doğru. Her kullanıcı, bazı yöntemlerin projenin belirli koşullarına en uygun olabileceğini düşünerek mühendislik kararına göre tercih edilen yöntemi seçebilir.. Kararda yardımcı olmak için, SkyCiv Rulman Kapasitesi Hesap Makinesi, derinlik gibi belirli bir değişkenle ilgili bir duyarlılık analizi yapabilir., genişlik veya toprak mukavemeti parametreleri.

Terzaghi Rulman Kapasitesi Teorisi, sığ temellerin taşıma kapasitesini hesaplamak için ilk kapsamlı teoriydi ve bugün hala yaygın olarak kullanılmaktadır..

Terzaghi’nin formülü nihai taşıma kapasitesini hesaplar (O) bir vakıf, Kohezyon gibi toprak gücü parametrelerinin dahil edilmesi, ağırlık birimi, ve iç sürtünme açısı. Bir şerit tabanının genel denklemi:

• q_sen= C N_c+q n_q+0.5 C B N_c

nerede:

• C, toprağın uyumudur,
• S, temel düzeyinde aşırı yük basıncı veya ek ücrettir,
• γ, toprağın birim ağırlığıdır,
• B, vakfın genişliğidir,
• N_c, N_q, Denklemin son teriminin sonuç değeri_c toprağın sürtünme açısına bağlı taşıma kapasitesi faktörleri (ϕ).

Terzaghi’nin teorisini kullanarak aşağıdaki temel detayları dikkate alalım:

• Temel genişliği 0.5 m
• Toprak tabanı, bir uyum ile kumdur 0 kPa, sürtünme açısı 30 dereceler ve birim ağırlığı 18 kN/m3
• Temel derinliği 0 m

İlk, Terzaghi’nin iç sürtünme açısı için taşıma kapasite faktörlerini elde etmek için bir masa arayabiliriz. 30 derece. Bundan, NC'yi alıyoruz = 37.16, NQ = 22.46 ve nγ = 19.13.

Daha sonra değerlerimizi taşıma kapasitesi denklemine takabiliriz

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

Bu hesaplamayı SkyCiv Rulman Kapasitesi Hesap Makinesi ile çok daha hızlı yapabiliriz, çünkü tablolardan herhangi bir değere bakmamız veya değerleri kendimiz birleştirmemiz gerekmeyecek. Bu, ek parametrelere sahip Meyerhof taşıma kapasitesi gibi diğer taşıma kapasitesi yöntemleri için daha doğrudur..

Bir temelin taşıma kapasitesini artırmanın en kolay yollarından biri, yüklemeyi daha iyi dağıtmak için taban boyutlarının artmasıdır..

Bir temel genişliğini ikiye katlamak, rulman kapasitesini ikiye katlayabilir, ancak aynı zamanda herhangi bir nokta yükünün daha geniş bir alana yayıldığı anlamına da gelir., böylece yapı tarafından uygulanan yatak basıncını azaltma. Böylece bir taban genişliğini bir faktör artırmak 2 4x kullanım avantajı ile sonuçlanabilir.

Taşıma kapasitesini arttırmak için diğer yaygın yöntemler içerebilir:

• Uygun olmayan malzemenin temelden çıkarılması ve mühendislik dolgusunun yerleştirilmesi (malzeme özelliklerini artırabilir ve malzeme parametrelerinde belirsizliği azaltabilir)
• Zemine daha aşağı ayarlamak (Bitişik toprağın ağırlığı, yatak başarısızlığına direnmeye yardımcı olur)
• Düzensiz ise tesviye alanı (Eşit olmayan zemin için gerekli indirgeme faktörlerini kaldırabilir)
• Bir temelin altında kompakt malzeme için bir silindir kullanmak (malzeme özelliklerini artırabilir)

Bir başka uygun çözüm, hesaplamalarda muhafazakar bir yaklaşım almayan, ancak taşıma kapasitesini yüksek bir doğrulukla hesaplayan SkyCiv Rulman Kapasitesi Hesap Makinesi'ni kullanmak olabilir.. Kullanıcıların farklı yatak kapasitesi yöntemlerini ve tasarım yöntemlerini değerlendirmesine izin vererek tasarımcı en az muhafazakar uygun yöntemi seçebilir.

Toprak gücündeki değişkenliği hesaba katmak için nihai taşıma kapasitesi azaltılmalıdır. Standarda bağlı olarak bu indirgeme, tek bir jeoteknik indirgeme faktörü kullanılarak uygulanabilir (GİBİ 5100, Eurocode 7 DA2) veya farklı toprak faktörlerini ayrı ayrı azaltarak ve bunları taşıma kapasitesini hesaplamak için kullanarak (GİBİ 4678, Eurocode 7 DA1-2, DA3). Bu tasarım taşıma kapasitesidir.

Daha sonra yükler, tasarım taşıma kapasitesiyle karşılaştırılacak tasarım standartlarına uygun olarak hesaba katılır..

Tasarım taşıma kapasitesi sınır durum tasarımında kullanılır (Yük ve Direnç Faktör Tasarımı ise) veya yük ve direnç faktörü tasarımı (LRFD).

Tasarım taşıma kapasitesinin hesaplamaları, kullanılan standarda bağlıdır.

Malzeme azaltma faktörlerinin kullanıldığı yer (GİBİ 4678, Eurocode 7 DA1-2, DA3) Bunlar, başka hesaplamalar gerçekleşmeden önce toprak parametrelerine uygulanır. Tasarım taşıma kapasitesi daha sonra Terzaghi'nin taşıma kapasitesi hesaplamaları gibi yöntemlerle hesaplanabilir..

Alternatif olarak, Malzeme azaltma faktörleri ise 1 Ve rulman kapasitemizi azaltmak için tek bir faktörümüz var, nihai taşıma kapasitesini hesaplayabilir ve jeoteknik indirgeme faktörümüzle çarpabiliriz. (GİBİ 5100) veya kısmi güvenlik faktörümüze bölün (EC7 DA2).

Önceki örneğimizden alınmamış özellikleri bir C '= 0 kPa, Φ '= 30 dereceler ve γ = 18 KN/M3 ve EC7 M2 tarafından tanımlanan aşağıdaki kısmi güvenlik faktörlerine dayanarak tasarım taşıma kapasitesini hesaplayın:

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

Tasarım toprak özelliklerimizi C '= 0 kPa, Φ '= 30 dereceler ve γ = 18 kN/m3

• φ '= Tan-1( bronzlaşmak(30) / 1.25) = 24.8 derece
• C '= 0 * 1.40 = 0 kPa
• y = 1.00 * 18 = 18 kN/m3

Daha sonra Terzaghi’nin iç sürtünme açısı için taşıma kapasite faktörlerine bakabiliriz. 24.8 derece. Bundan o nc = 24.75, NQ = 12.43 ve nγ = 9.46.

Daha sonra değerlerimizi taşıma kapasitesi denklemine takabiliriz

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

Bunun yerine hiçbir malzeme indirgeme faktörümüz olmasaydı değil, taşıma kapasitemizi azaltmak için tek bir faktörümüz olsaydı, nihai taşıma kapasitesini hesaplardık. 86 KPA önce daha önce yaptığımız gibi.

AS için 5100.3 hesaplama, Daha sonra jeoteknik indirgeme faktörümüzle çarpabiliriz. . Örneğin, Jeoteknik bir indirgeme faktörümüz olsaydı 0.5 Bir tasarım taşıma kapasitesi elde ederiz:

• q_d = f_g * q_sen = 0.5 * 86 = 43 kPa

EC7 DA2 hesaplaması için, Nihai taşıma kapasitemizi alıp kısmi indirgeme faktörümüze böleceğiz γRV. R2 kısmi faktörünü alırsak 1.4 Hesaplamamız:

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

Tasarım taşıma kapasitelerinin, standartların gerektirdiği ilgili yük kombinasyonları için tasarım yük kombinasyonu taşıma basıncı ile karşılaştırılması gerekecektir.. Yük faktörlerimizi henüz dikkate almadığımız için, bu tasarım yöntemlerinden hangisinin sadece tasarım taşıma kapasitesine dayandığını söyleyemeyiz..

İzin verilen yatak kapasitesi (İzin verilen stres tasarımı) LRFD yaklaşımından ziyade yaklaşım.

İzin verilen yatak kapasitesi, faktörlü yükler yerine servis veya çalışma yükleri hakkında belirtilmiştir.. Hem yüklemenin değişkenliğini hem de malzeme gücünün değişkenliğini hesaba kattığından, tipik olarak LRFD tasarım yöntemleri tarafından üretilen tasarım taşıma kapasitesinden daha düşük olacaktır..

Örneğin, çalışma basıncı ile bir ayak 100 Toprağın izin verilen bir taşıma kapasitesine sahipse, KPA yeterli taşıma kapasitesine sahip olacaktır. 100 kPa.

İzin verilen taşıma kapasitesini hesaplamak için, nihai taşıma kapasitesini güvenlik faktörümüze göre azaltıyoruz. Bu güvenlik faktörü, farklı standartlarda ve yönergelerde değişkendir, ancak genellikle bir değerinden değişir. 2 -e 3.

Önceki nihai taşıma kapasitesini alırsak 86 hesapladığımız KPA ve ayrıca 2 o zaman izin verilen yatak kapasitemiz 86 / 2 = 43 kPa. Bu, malzeme özelliklerimizi hesaba katmamız gerekmediğini varsayar.. Eurocode'da 7 Tasarım yaklaşımı için 2 Örneğin, malzeme güçlü yönlerini hesaba katmamız gerekmeyecekti ve nihai taşıma kapasitesini bir faktör azaltacağız. 1.4.

SkyCiv Rulman Kapasitesi Hesap Makinesi'nin birçok özelliği ve yetenekleri vardır:

• Yan yükler ve anlar: Hesap makinesi yanal yüklerin ve momentlerin etkisini açıklar, Bu koşullar altında vakfın istikrarının doğru bir değerlendirmesini sağlamak.
• Eğim ve eğimlerin etkileri: Yüklerin eğimini ve zemin yüzeyinin eğimini göz önünde bulundurur, eğimli arazilerde taşıma kapasitesinin gerçekçi bir değerlendirmesini sunmak.
• Metrik ve İmparatorluk Birimleri: Kullanıcılar metrik veya emperyal birimlerde girebilir ve sonuç alabilir, farklı bölgelerde esneklik ve rahatlık sağlamak.
• Duyarlılık analizi: Kullanıcılar, temel derinlik olarak belirli parametrelerin varyasyonunu kontrol edebilir, Genişlik, Projenin belirli özellikleri ile ilgili temelin davranışını anlamaya yardımcı olabilecek farklı yöntemlerle ilişkili olarak uzunluk ve toprak gücü parametreleri.
• Modüller: Hesap makinesi üç ana modüle ayrılmıştır:
  • Eurocode modülü: Eurocode standartlarına göre hesaplamalara adanmış. Her iki sığ için çeşitli güvenlik faktörleri ve ayrıntılı hesaplamalar içerir
  • Genel modül: Herhangi bir standart için uygundur ve genel güvenlik faktörü uygulanmasıyla izin verilen taşıma kapasitesi kavramına dayanır.
  • Avustralya versiyonu: AS4678 göz önüne alındığında:2002 ve AS5100:2017 Standartlar.

• ACI Şerit Temel Tasarımı
• ACI Yayılma Temel Tasarımı
  
• Lateral Pile Stability Calculator

• SkyCiv Foundation Tasarım Yazılımı
• Skyciv izole tabanları giriş

SkyCiv, mühendisler için çok çeşitli Bulut Yapısal Analiz ve Tasarım Yazılımı sunar. Sürekli gelişen bir teknoloji şirketi olarak, Mühendislere iş süreçlerinde ve tasarımlarında zaman kazandırmak için mevcut iş akışlarını yenilemeye ve bunlara meydan okumaya kararlıyız.