Isi
- Formula untuk Daya Dukung Tanah
- Metode Menentukan Daya Dukung Tanah
- Apa Faktor Keamanan?
- Perhitungan Praktis Kapasitas Dukung
- Apa yang Menyebabkan Tanah Menjadi Stres?
- Mengklasifikasikan Tanah berdasarkan Komposisi
- Bagan Kapasitas Bantalan Tanah
Itu daya dukung tanah diberikan oleh persamaan QSebuah = Qkamu/ FS di mana QSebuah adalah daya dukung yang diijinkan (dalam kN / m2 atau lb / ft2), Qkamu adalah daya dukung pamungkas (dalam kN / m2 atau lb / ft2) dan FS adalah faktor keamanan. Daya dukung pamungkas Qkamu adalah batas teoritis dari daya dukung.
Sama seperti bagaimana Menara Miring Pisa bersandar karena deformasi tanah, para insinyur menggunakan perhitungan ini ketika menentukan berat bangunan dan rumah. Sebagai insinyur dan peneliti meletakkan dasar, mereka perlu memastikan proyek mereka ideal untuk tanah yang mendukungnya. Daya dukung adalah salah satu metode untuk mengukur kekuatan ini. Peneliti dapat menghitung daya dukung tanah dengan menentukan batas tekanan kontak antara tanah dan material yang diletakkan di atasnya.
Perhitungan dan pengukuran ini dilakukan pada proyek-proyek yang melibatkan fondasi jembatan, dinding penahan, bendungan dan jaringan pipa yang beroperasi di bawah tanah. Mereka bergantung pada fisika tanah dengan mempelajari sifat perbedaan yang disebabkan oleh tekanan air pori dari material yang mendasari fondasi dan tegangan efektif antar granular antara partikel-partikel tanah itu sendiri. Mereka juga bergantung pada mekanika fluida ruang antara partikel-partikel tanah. Ini menyumbang retak, rembesan dan kekuatan geser tanah itu sendiri.
Bagian berikut membahas lebih rinci tentang perhitungan ini dan penggunaannya.
Formula untuk Daya Dukung Tanah
Fondasi dangkal termasuk pijakan strip, pijakan persegi dan pijakan melingkar. Kedalamannya biasanya 3 meter dan memungkinkan untuk hasil yang lebih murah, lebih layak dan lebih mudah ditransfer.
Teori Kapasitas Dukung Terzaghi Ultimate menentukan bahwa Anda dapat menghitung daya dukung pamungkas untuk pondasi kontinu dangkal Qkamu dengan Qkamu = c Nc + g D Nq + 0,5 g B Ng di mana c adalah kohesi tanah (dalam kN / m2 atau lb / ft2), g adalah satuan berat efektif tanah (dalam kN / m3 atau lb / ft3), D adalah kedalaman pijakan (dalam m atau kaki) dan B adalah lebar pijakan (dalam m atau kaki).
Untuk pondasi dangkal, persamaannya adalah Qkamu dengan Qkamu = 1.3c Nc + g D Nq + 0,4 g B Ng dan, untuk pondasi lingkaran dangkal, persamaannya adalah Qkamu = 1.3c Nc + g D Nq + 0,3 g B Ng.. Dalam beberapa variasi, g diganti dengan γ.
Variabel lain tergantung pada perhitungan lain. Nq aku s e2π (.75-ф / 360) tanф / 2cos2 (45 + ф / 2), Nc adalah 5.14 untuk ф = 0 dan Nq-1 / tanф untuk semua nilai ф lainnya, Ng aku s tanф (Khal/ cos2ф - 1) / 2.
Khal diperoleh dari grafik jumlah dan menentukan nilai Khal menjelaskan tren yang diamati. Beberapa digunakan Ng = 2 (Nq+1) tanф / (1 + .4sin4ф) _ sebagai perkiraan tanpa perlu menghitung _Khal.
Mungkin ada situasi di mana tanah menunjukkan tanda-tanda lokal kegagalan geser. Ini berarti kekuatan tanah tidak dapat menunjukkan kekuatan yang cukup untuk fondasi karena ketahanan antara partikel dalam material tidak cukup besar. Dalam situasi ini, fondasi persegi kapasitas dukung utama adalah Qkamu = .867c Nc + g D Nq + 0,4 g B Ng , fondasi kontinu i_s_ Qu = 2 / 3c Nc + g D Nq + 0,5 g B Ng dan fondasi lingkaran adalah Qkamu = .867c Nc + g D Nq + 0,3 g B N__g.
Metode Menentukan Daya Dukung Tanah
Fondasi yang dalam meliputi fondasi dermaga dan caisson. Persamaan untuk menghitung daya dukung ultimate dari jenis tanah ini adalah Qkamu = Qhal + Qf _dimana _Qkamu adalah daya dukung pamungkas (dalam kN / m2 atau lb / ft2), Qhal adalah daya dukung teoretis untuk ujung pondasi (dalam kN / m2 atau lb / ft2) dan Qf adalah kapasitas dukung teoretis karena gesekan poros antara poros dan tanah. Ini memberi Anda formula lain untuk daya dukung tanah
Anda dapat menghitung pondasi kapasitas ujung ujung (ujung) teoritis Qhal sebagai Qhal = Ahalqhal di mana Qhal adalah daya dukung teoritis untuk bantalan ujung (dalam kN / m2 atau lb / ft2) dan SEBUAHhal adalah area ujung yang efektif (dalam m2 atau ft2).
Satuan penahan tip kapasitas teoritis dari tanah yang tidak mengandung kohesi qhal aku s qDNq dan, untuk tanah yang kohesif, 9c, (keduanya dalam kN / m2 atau lb / ft2). Dc adalah kedalaman kritis untuk tiang-tiang yang berlumpur atau berpasir (dalam m atau kaki). Ini seharusnya 10B untuk lumpur dan pasir longgar, 15B untuk lumpur dan pasir dengan kepadatan sedang dan 20B untuk lumpur dan pasir yang sangat padat.
Untuk kulit (poros) kapasitas gesekan pondasi tiang pancang, daya dukung teoritis Qf aku s SEBUAHfqf untuk satu lapisan tanah homogen dan pSqfL. untuk lebih dari satu lapisan tanah. Dalam persamaan ini, SEBUAHf _adalah luas permukaan poros pile yang efektif, _qf aku s kstan (d), kapasitas unit gesekan teoretis untuk tanah yang kurang kohesi (dalam kN / m2 atau lb / ft) di mana k adalah tekanan tanah lateral, s adalah tekanan overburden yang efektif dan d adalah sudut gesekan eksternal (dalam derajat). S adalah penjumlahan dari lapisan tanah yang berbeda (mis. Sebuah1 + Sebuah2 + .... + Sebuahn).
Untuk lumpur, kapasitas teoretis ini adalah cSEBUAH + kstan (d) di mana cSEBUAH adalah adhesi. Itu sama dengan c, kohesi tanah untuk beton kasar, baja berkarat dan logam bergelombang. Untuk beton yang halus, nilainya .8c untuk c, dan untuk baja bersih .5c untuk .9c. hal adalah perimeter penampang tiang (dalam m atau ft). L. adalah panjang efektif tiang (dalam m atau ft).
Untuk tanah yang kohesif, qf = aSkamu di mana a adalah faktor adhesi, diukur sebagai 1-.1 (Suc)2 untuk Suc kurang dari 48 kN / m2 dimana Suc = 2c adalah kekuatan kompresi tanpa batas (dalam kN / m2 atau lb / ft2). Untuk Suc lebih besar dari nilai ini, a = / Suc.
Apa Faktor Keamanan?
Faktor keamanan berkisar dari 1 hingga 5 untuk berbagai penggunaan. Faktor ini dapat menjelaskan besarnya kerusakan, perubahan relatif dalam kemungkinan proyek gagal, data tanah itu sendiri, konstruksi toleransi dan akurasi metode desain analisis.
Untuk contoh kegagalan geser, faktor keselamatan bervariasi dari 1,2 hingga 2,5. Untuk bendungan dan isian, faktor keamanan berkisar dari 1,2 hingga 1,6. Untuk dinding penahan, 1,5 hingga 2,0, untuk tumpukan lembar geser, 1,2 hingga 1,6, untuk penggalian yang diperkuat, 1,2 hingga 1,5, untuk pijakan penyebaran geser, faktornya adalah 2 hingga 3, untuk pijakan tikar adalah 1,7 hingga 2,5. Sebaliknya, contoh kegagalan rembesan, ketika material merembes melalui lubang kecil di pipa atau material lain, faktor keamanan berkisar 1,5 hingga 2,5 untuk pengangkatan dan 3 hingga 5 untuk pemipaan.
Insinyur juga menggunakan aturan praktis untuk faktor keamanan sebagai 1,5 untuk dinding penahan yang terbalik dengan butiran backfill, 2,0 untuk backfill kohesif, 1,5 untuk dinding dengan tekanan tanah aktif dan 2,0 untuk mereka yang memiliki tekanan tanah pasif. Faktor-faktor keselamatan ini membantu insinyur menghindari kerusakan geser dan rembesan serta tanah dapat bergerak akibat bantalan beban di atasnya.
Perhitungan Praktis Kapasitas Dukung
Berbekal hasil tes, para insinyur menghitung berapa banyak beban tanah yang dapat ditanggung dengan aman. Dimulai dengan berat yang diperlukan untuk mencukur tanah, mereka menambahkan faktor keamanan sehingga struktur tidak pernah menerapkan cukup berat untuk merusak tanah. Mereka dapat menyesuaikan kaki dan kedalaman fondasi agar tetap dalam nilai itu. Atau, mereka dapat mengompresi tanah untuk meningkatkan kekuatannya, dengan, misalnya, menggunakan roller untuk memadatkan bahan pengisi lepas untuk sebuah roadbed.
Metode penentuan daya dukung tanah melibatkan tekanan maksimum yang dapat diberikan pondasi ke tanah sehingga faktor keamanan yang dapat diterima terhadap kegagalan geser berada di bawah fondasi dan penyelesaian total dan diferensial yang dapat diterima terpenuhi.
Kapasitas dukung pamungkas adalah tekanan minimum yang akan menyebabkan kegagalan geser tanah pendukung segera di bawah dan berdekatan dengan pondasi. Mereka memperhitungkan kekuatan geser, kepadatan, permeabilitas, gesekan internal dan faktor-faktor lain ketika membangun struktur di tanah.
Para insinyur menggunakan penilaian terbaik mereka dengan metode ini untuk menentukan daya dukung tanah ketika melakukan banyak pengukuran dan perhitungan ini. Panjang efektif mengharuskan insinyur membuat pilihan tentang di mana mulai dan berhenti mengukur. Sebagai salah satu metode, insinyur dapat memilih untuk menggunakan kedalaman tiang dan mengurangi tanah permukaan yang terganggu atau campuran tanah. Insinyur juga dapat memilih untuk mengukurnya sebagai panjang segmen tiang dalam satu lapisan tanah yang terdiri dari banyak lapisan.
Apa yang Menyebabkan Tanah Menjadi Stres?
Para insinyur perlu memperhitungkan tanah sebagai campuran dari partikel-partikel individu yang bergerak saling terkait satu sama lain. Unit-unit tanah ini dapat dipelajari untuk memahami fisika di balik gerakan-gerakan ini ketika menentukan berat, gaya dan jumlah lainnya sehubungan dengan bangunan dan proyek yang dibangun oleh para insinyur.
Kegagalan geser dapat terjadi akibat tekanan yang diterapkan pada tanah yang menyebabkan partikel-partikel tersebut saling menolak satu sama lain dan menyebar dengan cara-cara yang merusak bangunan. Untuk alasan ini, para insinyur harus berhati-hati dalam memilih desain dan tanah dengan kekuatan geser yang tepat.
Itu Mohr Circle dapat memvisualisasikan tekanan geser pada pesawat yang relevan untuk membangun proyek. Mohr Circle of Stresses digunakan dalam penelitian geologi pengujian tanah. Ini melibatkan penggunaan sampel tanah berbentuk silinder sehingga tekanan radial dan aksial bekerja pada lapisan tanah, dihitung menggunakan bidang. Para peneliti kemudian menggunakan perhitungan ini untuk menentukan daya dukung tanah dalam pondasi.
Mengklasifikasikan Tanah berdasarkan Komposisi
Para peneliti dalam bidang fisika dan teknik dapat mengklasifikasikan tanah, pasir, dan kerikil berdasarkan ukuran dan konstituen kimianya. Insinyur mengukur luas permukaan spesifik dari konstituen ini sebagai rasio luas permukaan partikel terhadap massa partikel sebagai salah satu metode untuk mengklasifikasikannya.
Kuarsa adalah komponen yang paling umum dari lanau dan pasir dan mika dan feldspar adalah komponen umum lainnya. Mineral tanah liat seperti montmorillonit, ilit, dan kaolinit membentuk lembaran atau struktur seperti pelat dengan permukaan luas. Mineral-mineral ini memiliki permukaan spesifik mulai dari 10 hingga 1.000 meter persegi per gram padatan.
Area permukaan yang luas ini memungkinkan untuk interaksi kimia, elektromagnetik, dan van der Waals. Mineral-mineral ini bisa sangat sensitif terhadap jumlah cairan yang dapat melewati pori-pori mereka. Insinyur dan ahli geofisika dapat menentukan jenis lempung yang ada di berbagai proyek untuk menghitung efek dari kekuatan-kekuatan ini untuk memperhitungkannya dalam persamaan mereka.
Tanah dengan lempung aktivitas tinggi bisa sangat tidak stabil karena sangat peka terhadap fluida. Mereka membengkak di hadapan air dan menyusut karena tidak ada. Kekuatan-kekuatan ini dapat menyebabkan keretakan pada fondasi fisik bangunan. Di sisi lain, bahan yang lempung aktivitas rendah yang terbentuk di bawah aktivitas yang lebih stabil bisa jauh lebih mudah untuk dikerjakan.
Bagan Kapasitas Bantalan Tanah
Geotechdata.info memiliki daftar nilai kapasitas daya dukung tanah yang dapat Anda gunakan sebagai bagan kapasitas daya dukung tanah.