Στην κατασκευή, οι ιδιότητες του εδάφους είναι σημαντικές, ιδιαίτερα το πώς συμπεριφέρονται διαφορετικοί τύποι εδάφους υπό φορτίο και πώς το επηρεάζουν τα ίδια τα κτίρια. Υπάρχει ειδική πειθαρχία που μελετά την αντοχή και τη σταθερότητα των εδαφικών μαζών και τις συνθήκες χρήσης τους ως θεμέλια για την κατασκευή κατασκευών. Ας εξετάσουμε τι περιλαμβάνεται στην έννοια της εδαφομηχανικής, πώς να υπολογίσουμε σωστά τις παραμέτρους του εδάφους.
Πυκνότητα εδάφους
Η πυκνότητα είναι μια ιδιότητα του εδάφους που καθορίζεται από την αναλογία ειδικού βάρους προς όγκο.Εξαρτάται από την ορυκτολογική σύσταση του εδάφους, καθώς και από τον βαθμό διασποράς, γι' αυτό και τα αργιλώδη εδάφη είναι πιο πυκνά από τα αμμώδη, παρά το γεγονός ότι έχουν την ίδια ορυκτή σύσταση.
Μεταξύ των φυσικών και μηχανικών ιδιοτήτων των εδαφών, η πυκνότητα θεωρείται μία από τις κύριες. Η κατάστασή τους μπορεί να κριθεί από τη χαρακτηριστική τους πυκνότητα. Ο προσδιορισμός της πυκνότητας είναι απαραίτητος κατά την κατασκευή δρόμων, θεμελίων κτιρίων (για την κατανομή τάσεων κατά μήκος της βάσης), κατά την τοποθέτηση επικοινωνιών, τον υπολογισμό της αντίστασης των πλαγιών στις κατολισθήσεις, την καθίζηση των κατασκευασμένων κτιρίων, τον προσδιορισμό του όγκου των χωματουργικών εργασιών.
Η πυκνότητα επηρεάζει τη διαπερατότητα του εδάφους. Εάν είναι υγρό ή έχει καλή απορροφητικότητα, τότε μετά την κατασκευή του κτιρίου μπορεί να συρρικνωθεί· το χειμώνα, προκύπτει ένα άλλο πρόβλημα - η αύξηση του παγετού. Η γνώση της πυκνότητας του εδάφους θα βοηθήσει στην αποφυγή της καταστροφής ή της πλημμύρας ενός κτιρίου και στην επιλογή των κατάλληλων υλικών για κατασκευή.
Πυκνότητα σωματιδίων
Αυτό είναι ένα φυσικό χαρακτηριστικό του εδάφους· εξαρτάται από τη σύσταση των ορυκτών, τις οργανικές ορυκτές και οργανικές ουσίες. Η πυκνότητα των σωματιδίων είναι ο λόγος της μάζας των στερεών σωματιδίων σε εντελώς ξηρό (χωρίς υγρασία) έδαφος προς τον όγκο του με αδιατάρακτη δομή. Ανάλογα με τη σύνθεση ορυκτών, η πυκνότητα των σωματιδίων καθορίζεται από τους δομικούς δεσμούς και τη δομή, το πορώδες του εδάφους. Όσο περισσότερα μέταλλα περιέχει το έδαφος και όσο λιγότερο πορώδες, τόσο πιο πυκνό είναι.
Με βάση την τιμή της πυκνότητας των σωματιδίων, προσδιορίζονται οι τιμές των χαρακτηριστικών αντοχής και παραμόρφωσης, οι οποίες χρησιμοποιούνται για την αξιολόγηση της φέρουσας ικανότητας των εδαφών και της δυνατότητας χρήσης τους για την κατασκευή κατασκευών.
Υγρασία εδάφους
Η υγρασία είναι η αναλογία της μάζας του υγρού που περιέχεται στο έδαφος προς την ξηρή μάζα του. Η φέρουσα ικανότητα του εδάφους εξαρτάται από αυτό το χαρακτηριστικό.Για όλα σχεδόν τα εδάφη, εκτός από τα χονδροειδή πετρώματα και τη χοντρή άμμο, η φέρουσα ικανότητα μειώνεται με την αύξηση της υγρασίας. Έτσι, για ένα κορεσμένο με νερό θα είναι λιγότερο από ό, τι για ένα ξηρό.
Η υγρασία προσδιορίζεται στο εργαστήριο με τη μέθοδο της συμπίεσης, προσδιορίζεται δηλαδή σε ποια υγρασία το έδαφος θα αποκτήσει τη μεγαλύτερη πυκνότητα. Το χαρακτηριστικό εκφράζεται ως ποσοστό, από 0 έως 100%. Η βέλτιστη υγρασία για την άμμο είναι 8-14%, για την αμμοπηλώδη - 9-15%, την αργιλώδη - 12-18% και την άργιλο - 16-26%.
Βαθμολόγηση
Η κοκκομετρική ή μηχανική σύνθεση είναι η εκατοστιαία περιεκτικότητα σε σωματίδια διαφορετικών μεγεθών στο έδαφος ή στο βράχο, ανεξάρτητα από τη χημική και ορυκτή σύστασή τους. Τα σωματίδια του εδάφους είναι απομονωμένα υπολείμματα πετρωμάτων, ορυκτών, άμορφων ενώσεων και άλλων συστατικών του εδάφους που βρίσκονται σε χημικό δεσμό. Σωματίδια παρόμοιου μεγέθους συνδυάζονται σε κλάσματα. Υπάρχουν τα ακόλουθα είδη εδαφομηχανικών στοιχείων: οργανικά ορυκτά, οργανικά και ορυκτά.
Οι ιδιότητες γεωργικής παραγωγής του εδάφους εξαρτώνται από τη μηχανική σύνθεση, για παράδειγμα, την ικανότητα διέλευσης και συγκράτησης υγρασίας και αέρα, τις διαδικασίες μετακίνησης ουσιών, συσσώρευση και μετασχηματισμό, δομή, θερμικά και ατμοσφαιρικά καθεστώτα.Και, τελικά, εξαρτάται από το πόσο εύφορη θα είναι η γη, τόσο με συνεχή καλλιέργεια, πότισμα και λίπανση όσο και χωρίς αυτά.
Πυκνότητα ξηρού εδάφους
Ορίζεται ως η αναλογία της μάζας του απολύτως ξηρού εδάφους (χωρίς υγρασία στους πόρους) προς τον όγκο, λαμβάνοντας υπόψη τον όγκο των πόρων. Το χαρακτηριστικό μετριέται σε g ανά κυβικό μέτρο. δείτε ότι μπορεί να προσδιοριστεί εάν η περιεκτικότητα σε υγρασία και το πορώδες είναι γνωστά. Οι υπολογισμοί γίνονται σε εργαστηριακές συνθήκες.
Συντελεστής πορώδους
Ο συντελεστής δείχνει την παρουσία μικρών κενών στο έδαφος. Υπολογίζεται ως ποσοστιαία αναλογία μεταξύ του όγκου των κενών και του συνολικού όγκου. Για τον προσδιορισμό της αξίας σε διαφορετικά εδάφη, χρησιμοποιούνται διαφορετικές μέθοδοι. Σε αργιλώδη εδάφη, λόγω της συνοχής, το πορώδες προσδιορίζεται σύμφωνα με το ογκομετρικό και ειδικό βάρος του εδάφους που δειγματοληψία.
Ο προσδιορισμός του συντελεστή πορώδους είναι απαραίτητος κατά την προετοιμασία για την κατασκευή, καθώς υπάρχει σύνδεση μεταξύ αυτού και άλλων χαρακτηριστικών. Το επίπεδο φέρουσας ικανότητας εξαρτάται από τον δείκτη πορώδους· μειώνεται όσο μειώνεται το πορώδες. Χωρίς πληροφορίες σχετικά με το πορώδες, είναι αδύνατο να γνωρίζουμε τον βαθμό αντίστασης του εδάφους ή να προσδιορίσουμε την πιθανή παραμόρφωση των κτιρίων.
Η παραμόρφωση των κτιρίων συμβαίνει λόγω της κίνησης και της συμπιεστότητας των σωματιδίων του εδάφους, για παράδειγμα, λόγω της επίδρασης της βροχόπτωσης. Η ασήμαντη και ομοιόμορφη υγρασία δεν μειώνει τη σταθερότητα των κτιρίων, αλλά ένας μεγάλος όγκος υγρασίας μπορεί να προκαλέσει ανεπιθύμητες παραμορφώσεις. Η ανομοιόμορφη βροχόπτωση είναι ακόμη πιο επικίνδυνη· μπορεί να προκαλέσει μετατοπίσεις και κλίσεις, οδηγώντας σε υπερένταση στις φέρουσες κατασκευές. Εάν η συμπιεστότητα του εδάφους κάτω από διαφορετικά μέρη του θεμελίου δεν είναι η ίδια ή το φορτίο σε αυτό είναι διαφορετικό, μπορεί συχνά να συναντήσετε παραμόρφωση του κτιρίου με τη μορφή ρωγμών και καθίζησης.
Επίπεδο υγρασίας
Αυτή είναι η αναλογία της φυσικής υγρασίας του εδάφους προς την περιεκτικότητα σε υγρασία, η οποία αντιστοιχεί στην περιεκτικότητα σε υγρασία όταν οι πόροι γεμίζουν με νερό, στο οποίο δεν παραμένουν φυσαλίδες αέρα. Το έδαφος με δείκτες από 0 έως 0,5 θεωρείται χαμηλής υγρασίας, υγρό - από 0,5 έως 0,8 και κορεσμένο με νερό - από 0,8 έως 1. Τα αργιλώδη εδάφη είναι συχνά πιο υγρά, τα αμμώδη εδάφη είναι, αντίστοιχα, ξηρά.
Αριθμομηχανή για τον υπολογισμό των παραμέτρων του εδάφους
Στο σχεδιασμό των κτιρίων, χρησιμοποιούνται διαφορετικά μοντέλα υπολογισμού, που χρησιμοποιούνται για εδάφη διαφορετικής πολυπλοκότητας. Για γενικές εργασίες, η κύρια αξιολόγηση είναι η φέρουσα ικανότητα, η οποία αποκαλύπτει τις ιδιότητες αντοχής και παραμόρφωσης των θεμελίων. Ωστόσο, τα βασικά μοντέλα υπολογισμού μπορούν να βοηθήσουν στον υπολογισμό τους για συγκεκριμένες εργασίες.
Για να απλοποιηθούν οι υπολογισμοί κατά τη δημιουργία ενός έργου, χρησιμοποιείται ο τύπος Prandtl, ο οποίος βοηθά στον υπολογισμό της φέρουσας ικανότητας του εδάφους. Για να προσδιοριστεί ο βαθμός σταθερότητας και αντοχής της βάσης και να προσδιοριστεί η πιθανή παραμόρφωση, είναι απαραίτητο να προσδιοριστεί ο βαθμός τάσης. Για αυτό, μπορούν να εφαρμοστούν εξισώσεις που βασίζονται στη γραμμική σχέση μεταξύ τάσης και παραμόρφωσης, για παράδειγμα, ο νόμος του Hooke. Έτσι, το φορτίο στη θεμελίωση δεν πρέπει να είναι μεγαλύτερο από την τελική αντίσταση του εδάφους.
Ο υπολογισμός πραγματοποιείται με βάση τη φέρουσα ικανότητα για τον προσδιορισμό της πιθανής απώλειας σταθερότητας του κτιρίου, τη φύση της καταστροφής, τον βαθμό παραμόρφωσης και τον τύπο του. Υπολογίζεται επίσης η κατάσταση στην οποία η κανονική λειτουργία μπορεί να είναι δύσκολη, η αντοχή του κτιρίου μειώνεται λόγω της πιθανότητας καθίζησης, κλίσης κ.λπ.
Οι φυσικές ιδιότητες των εδαφών είναι τα καθοριστικά χαρακτηριστικά με τα οποία μπορεί να προσδιοριστεί η κατάσταση του εδάφους και η δυνατότητα αλλαγής παραμέτρων υπό την επίδραση διαφόρων φυσικών και χημικών παραγόντων.
Για να προσδιοριστεί ο τύπος του εδάφους και η συμπεριφορά του ως βάση για την κατασκευή, οι ιδιότητες που είναι απαραίτητες για αποφάσεις σχεδιασμού, προϋπόθεση είναι ο προσδιορισμός των φυσικών και μηχανικών χαρακτηριστικών με εργαστηριακές μεθόδους.
