În construcții, proprietățile solului sunt importante, în special modul în care diferitele tipuri de sol se comportă sub sarcină și modul în care clădirile înseși îl influențează. Există o disciplină specială care studiază rezistența și stabilitatea maselor de sol și condițiile de utilizare a acestora ca fundații pentru construcția structurilor. Să luăm în considerare ceea ce este inclus în conceptul de mecanică a solului, cum să calculăm corect parametrii solului.
Densitatea solului
Densitatea este o proprietate a solului care este determinată de raportul dintre greutatea specifică și volum.Depinde de compoziția mineralogică a solului, precum și de gradul de dispersie, motiv pentru care solurile argiloase sunt mai dense decât solurile nisipoase, în ciuda faptului că au aceeași compoziție minerală.
Printre proprietățile fizice și mecanice ale solurilor, densitatea este considerată una dintre principalele. Starea lor poate fi judecată după densitatea lor caracteristică. Determinarea densității este necesară în timpul construcției drumurilor, fundațiilor clădirilor (pentru a distribui tensiunile de-a lungul bazei), la așezarea comunicațiilor, pentru a calcula rezistența pantelor la alunecări de teren, a asezării clădirilor construite, pentru a determina volumul de terasamente.
Densitatea afectează permeabilitatea solului. Dacă este umed sau are o capacitate de absorbție bună, atunci după construcția clădirii se poate micșora; iarna, apare o altă problemă - îngheț. Cunoașterea ce densitate are solul va ajuta la prevenirea distrugerii sau inundarea unei clădiri și la selectarea materialelor potrivite pentru construcție.
Densitatea particulelor
Aceasta este o caracteristică fizică a solului, depinde de compoziția minerală, substanțele organominerale și organice. Densitatea particulelor este raportul dintre masa particulelor solide din sol complet uscat (fără umiditate) și volumul său cu o structură netulburată. Depinde de compoziția minerală, densitatea particulelor este determinată de legăturile structurale și structura, porozitatea solului. Cu cât solul conține mai multe minerale și cu atât porozitatea este mai mică, cu atât este mai dens.
Pe baza valorii densității particulelor se determină valorile caracteristicilor de rezistență și deformare, care sunt utilizate pentru evaluarea capacității portante a solurilor și a posibilității de utilizare a acestora pentru construcția de structuri.
Umiditatea solului
Umiditatea este raportul dintre masa de lichid conținută în sol și masa sa uscată. Capacitatea portantă a solului depinde de această caracteristică.Pentru aproape toate solurile, cu excepția rocilor grosiere și a nisipului grosier, capacitatea portantă scade odată cu creșterea umidității. Deci, pentru unul saturat cu apă va fi mai puțin decât pentru unul uscat.
Umiditatea se determină în laborator prin metoda compactării, adică se determină la ce umiditate va dobândi solul cea mai mare densitate. Caracteristica este exprimată în procente, de la 0 la 100%. Umiditatea optimă pentru nisip este de 8-14%, pentru lut nisipos - 9-15%, lut - 12-18% și argilă - 16-26%.
Notare
Compoziția granulometrică sau mecanică este conținutul procentual de particule de diferite dimensiuni în sol sau rocă, indiferent de compoziția sa chimică și minerală. Particulele de sol sunt resturi izolate de roci, minerale, compuși amorfi și alte componente ale solului care se află într-o legătură chimică. Particulele de dimensiuni similare sunt combinate în fracții. Există următoarele tipuri de elemente mecanice ale solului: organominerale, organice și minerale.
Proprietățile de producție agricolă ale solului depind de compoziția mecanică, de exemplu, capacitatea de a trece și reține umiditatea și aerul, procesele de mișcare a substanțelor, acumularea și transformarea, structura, regimurile termice și de aer.Și, în cele din urmă, depinde de cât de fertil va fi pământul, atât cu cultivare, udare și fertilizare constantă, cât și fără ele.
Densitatea solului uscat
Este definit ca raportul dintre masa solului absolut uscat (fără umiditate în pori) și volum, ținând cont de volumul porilor. Caracteristica se măsoară în g pe metru cub. vezi că se poate determina dacă conținutul de umiditate și porozitatea sunt cunoscute. Calculele sunt efectuate în condiții de laborator.
Coeficient de porozitate
Coeficientul arată prezența unor mici goluri în sol. Calculat ca raport procentual între volumul golurilor și volumul total. Pentru a determina valoarea pe diferite soluri, se folosesc metode diferite. În solurile argiloase, datorită coeziunii, porozitatea se determină în funcție de greutatea volumetrică și specifică a solului prelevat.
Determinarea coeficientului de porozitate este necesară în pregătirea construcției, deoarece există o legătură între acesta și alte caracteristici. Capacitatea portantă depinde de indicele de porozitate; acesta scade pe măsură ce porozitatea scade. Fără informații despre porozitate, este imposibil să se cunoască gradul de rezistență a solului sau să se determine posibila deformabilitate a clădirilor.
Deformarea clădirilor are loc datorită mișcării și compresibilității particulelor de sol, de exemplu, datorită influenței precipitațiilor. Umiditatea nesemnificativă și uniformă nu reduce stabilitatea clădirilor, dar un volum mare de umiditate poate provoca deformații nedorite. Precipitațiile neuniforme sunt și mai periculoase; pot provoca deplasări și înclinări, ducând la suprasolicitare în structurile portante. Dacă compresibilitatea solului sub diferite părți ale fundației nu este aceeași sau sarcina pe acesta este diferită, puteți întâlni adesea deformarea clădirii sub formă de fisuri și tasări.
Nivel de umiditate
Acesta este raportul dintre umiditatea naturală a solului și conținutul de umiditate, care corespunde conținutului de umiditate atunci când porii sunt umpluți cu apă, în care nu rămân bule de aer. Solul cu indicatori de la 0 la 0,5 este considerat cu umiditate scăzută, umed - de la 0,5 la 0,8 și saturat cu apă - de la 0,8 la 1. Solurile argiloase sunt adesea mai umede, solurile nisipoase sunt, respectiv, uscate.
Calculator pentru calcularea parametrilor solului
În proiectarea clădirilor, sunt utilizate diferite modele de calcul, utilizate pentru soluri de complexitate diferită. Pentru sarcinile generale, evaluarea principală este capacitatea portantă, care relevă proprietățile de rezistență și deformare ale fundațiilor. Cu toate acestea, modelele de calcul de bază pot ajuta la calcularea lor pentru sarcini specifice.
Pentru a simplifica calculele la crearea unui proiect, se folosește formula Prandtl, care ajută la calcularea capacității portante a solului. Pentru a determina gradul de stabilitate și rezistența bazei și pentru a determina o posibilă deformare, este necesar să se determine gradul de solicitare. Pentru aceasta, se pot aplica ecuații care se bazează pe relația liniară dintre stres și deformare, de exemplu, legea lui Hooke. Astfel, sarcina pe fundație nu trebuie să fie mai mare decât rezistența finală a solului.
Calculul se efectuează pe baza capacității portante pentru a determina eventuala pierdere a stabilității clădirii, natura distrugerii, gradul de deformare și tipul acesteia. Se calculează și starea în care funcționarea normală poate fi dificilă, durabilitatea clădirii este redusă din cauza posibilității de tasare, înclinare și așa mai departe.
Proprietățile fizice ale solurilor sunt caracteristicile definitorii prin care se poate determina starea solului și posibilitatea modificării parametrilor sub influența diverșilor factori fizici și chimici.
Pentru a determina tipul de sol și comportamentul acestuia ca bază pentru construcție, proprietățile necesare pentru deciziile de proiectare, o condiție prealabilă este determinarea caracteristicilor fizice și mecanice prin metode de laborator.
