W budownictwie ważne są właściwości gruntu, a zwłaszcza to, jak różne rodzaje gruntu zachowują się pod obciążeniem i jak wpływają na to same budynki. Istnieje specjalna dyscyplina, która bada wytrzymałość i stabilność mas gruntowych oraz warunki ich wykorzystania jako fundamentów do budowy konstrukcji. Zastanów się, co obejmuje pojęcie mechanika gruntu, jak prawidłowo obliczyć parametry gruntu.
Gęstość gleby
Gęstość to właściwość gleby, która jest określana przez stosunek ciężaru właściwego do objętości. Zależy od składu mineralogicznego gleby, a także stopnia dyspersji, dlatego gleby gliniaste są gęstsze niż piaszczyste, mimo że ich skład mineralny jest taki sam.
Wśród fizycznych i mechanicznych właściwości gleb gęstość jest uważana za jedną z głównych. Zgodnie z charakterystyczną gęstością można ocenić ich stan. Określenie gęstości jest niezbędne przy budowie dróg, fundamentów budynków (do rozłożenia naprężeń na podłożu), przy układaniu komunikacji, do obliczania odporności zboczy na osuwiska, osiadania budowanych budynków, do określania ilości robót ziemnych.
Gęstość wpływa na przepuszczalność wodną gleby. Jeśli jest wilgotna lub ma dobrą chłonność, to po wybudowaniu budynku może usiąść, zimą pojawia się kolejny problem - falowanie mrozu. Znajomość gęstości gruntu pomoże zapobiec zniszczeniu lub zalaniu budynku, wybierz odpowiednie materiały do budowy.
Gęstość cząstek
Jest to cecha fizyczna gleby, zależna od składu mineralnego, substancji mineraloorganicznych i organicznych.Gęstość cząstek to stosunek masy cząstek stałych całkowicie suchej (bez wilgoci) gleby do jej objętości o niezakłóconej strukturze. W zależności od składu mineralnego, gęstość cząstek jest określona przez wiązania strukturalne i strukturę, porowatość gleby. Im więcej minerałów zawiera gleba i im mniej porowatości, tym jest ona gęstsza.
Wartość gęstości cząstek określa wartości charakterystyk wytrzymałościowych i odkształceniowych, które oceniają nośność gruntów i możliwość ich wykorzystania do budowy konstrukcji.
Wilgotność gleby
Wilgotność to stosunek masy cieczy zawartej w glebie do jej suchej masy. Nośność gruntu zależy od tej cechy. W prawie wszystkich glebach, z wyjątkiem gruboziarnistych skał i gruboziarnistego piasku, nośność maleje wraz ze wzrostem wilgotności. Czyli dla nasyconego wodą będzie mniej niż dla suchego.
Wyznacz wilgotność w laboratorium metodą zagęszczania, czyli określ przy jakiej wilgotności gleba uzyska największą gęstość. Charakterystyka wyrażana jest w procentach, od 0 do 100%. Optymalna wilgotność dla piasku to 8-14%, dla gliny piaszczystej - 9-15%, iłu - 12-18% i gliny - 16-26%.
Rozkład wielkości ziarna
Skład granulometryczny lub mechaniczny - procent cząstek różnej wielkości w glebie lub skale, niezależnie od jej składu chemicznego i mineralnego. Cząsteczki gleby to izolowane pozostałości skał, minerałów, związków amorficznych i innych składników składników gleby, które są połączone wiązaniem chemicznym. Cząstki o podobnej wielkości są łączone we frakcje. Istnieją takie rodzaje elementów mechanicznych gleby: mineraloorganiczne, organiczne i mineralne.
Opinia eksperta
Frakcje cząstek znajdują się w glebach lub skałach w różnych stosunkach ilościowych i mają różne właściwości.W rezultacie gleby mają również nierówne właściwości. Całą różnorodność gleb i skał pod względem składu mechanicznego można łączyć w grupy, które będą charakteryzować się podobnymi właściwościami fizycznymi i chemicznymi. Klasyfikacja opiera się na stosunku piasku i gliny. Wielkości frakcji piasku i gliny określa średnica cząstek, które są odpowiednio większe lub mniejsze niż 0,01 mm.
Właściwości rolnicze ziemi zależą od składu mechanicznego, na przykład zdolności przepuszczania i zatrzymywania wilgoci i powietrza, procesów przemieszczania się substancji, akumulacji i przemian, struktury, trybów termicznych i powietrznych. I ostatecznie zależy to od tego, jak żyzna będzie ziemia, zarówno przy stałej uprawie, podlewaniu, nawożeniu, jak i bez nich.
Gęstość suchego gruntu
Zdefiniowane jako stosunek masy absolutnie suchej gleby (bez wilgoci w porach) do objętości, z uwzględnieniem objętości porów. Charakterystyka jest mierzona w g na metr sześcienny. zobacz, czy można określić, czy znana jest wilgotność i porowatość. Obliczenia przeprowadzane są w warunkach laboratoryjnych.
współczynnik porowatości
Współczynnik pokazuje obecność małych pustek w glebie. Obliczony jako stosunek procentowy między objętością pustki a objętością całkowitą. Do określenia wartości na różnych glebach stosuje się różne metody. Na glebach gliniastych, ze względu na spoistość, porowatość określa się zgodnie z ciężarem objętościowym i właściwym gruntu pobranego do próby.
Oznaczenie współczynnika porowatości jest niezbędne w przygotowaniu do budowy, ponieważ istnieje związek między nim a innymi parametrami. Poziom nośności zależy od wskaźnika porowatości, maleje wraz ze spadkiem porowatości. Bez informacji o porowatości nie można poznać stopnia odporności gruntu, określić możliwą odkształcalność budowli.
Deformacja budynków występuje w wyniku ruchu i ściśliwości cząstek gruntu, na przykład w wyniku opadów atmosferycznych. Drobne i jednolite nie zmniejszają stateczności budynków, ale duża ilość wilgoci może powodować niepożądane deformacje.Jeszcze bardziej niebezpieczne są nierówne osiadania, które mogą powodować przemieszczenia i przechyły, prowadząc do przeciążeń konstrukcji nośnych. Jeżeli ściśliwość gruntu pod różnymi partiami fundamentu nie jest taka sama lub obciążenia na nim różne, często można spotkać się z deformacją budynku w postaci spękań i osiadań.
Wilgotność
Jest to stosunek naturalnej wilgotności gleby do wilgotności odpowiadającej wilgotności w porach wypełnionych wodą, w których nie pozostają pęcherzyki powietrza. Gleba jest uważana za niskowilgotną ze wskaźnikami od 0 do 0,5, mokra - od 0,5 do 0,8 i nasycona wodą - od 0,8 do 1. Gleby gliniaste są często bardziej wilgotne, odpowiednio piaszczyste, suche.
Kalkulator gleby
W projektowaniu budynków stosuje się różne modele obliczeniowe dla gruntów o różnej złożoności. W przypadku zadań ogólnych główną oceną jest nośność, która ujawnia właściwości wytrzymałościowe i odkształceniowe fundamentów.Jednak podstawowe modele obliczeniowe mogą pomóc w obliczeniu ich dla określonych zadań.
Aby uprościć obliczenia podczas tworzenia projektu, używany jest wzór Prandtla, który pomaga obliczyć nośność gruntu. Aby określić stopień stabilności i wytrzymałości podłoża oraz określić możliwe odkształcenia, konieczne jest określenie stopnia naprężeń. W tym celu można zastosować równania oparte na liniowej zależności między naprężeniem a odkształceniem, na przykład prawo Hooke'a. Zatem obciążenie podłoża nie powinno być większe niż ostateczny opór gruntu.
Obliczenia przeprowadza się na podstawie nośności w celu określenia możliwej utraty stateczności budynku, charakteru zniszczenia, stopnia deformacji oraz jej rodzaju. Obliczany jest również stan, w którym normalna eksploatacja może być utrudniona, trwałość budynku jest zmniejszona z możliwości osiadania, nachyleń itp.
Właściwości fizyczne gleb to cechy określające stan gleby, możliwość zmiany parametrów pod wpływem różnych czynników fizycznych i chemicznych.
Aby określić rodzaj gruntu i jego zachowanie jako podstawę do budowy, właściwości niezbędne do decyzji projektowych, warunkiem jest określenie właściwości fizycznych i mechanicznych metodami laboratoryjnymi.