V stavebníctve sú dôležité vlastnosti pôdy, najmä to, ako sa rôzne druhy pôdy správajú pri zaťažení a ako to ovplyvňujú samotné stavby. Existuje špeciálna disciplína, ktorá študuje pevnosť a stabilitu pôdnych hmôt a podmienky ich použitia ako základov pre stavbu konštrukcií. Uvažujme, čo je zahrnuté v koncepte mechaniky pôdy, ako správne vypočítať parametre pôdy.
Hustota pôdy
Hustota je vlastnosť pôdy, ktorá je určená pomerom špecifickej hmotnosti k objemu.Závisí to od mineralogického zloženia pôdy, ako aj od stupňa disperzie, preto sú hlinité pôdy hustejšie ako piesčité, napriek tomu, že majú rovnaké minerálne zloženie.
Medzi fyzikálnymi a mechanickými vlastnosťami pôd je hustota považovaná za jednu z hlavných. Ich stav možno posúdiť podľa ich charakteristickej hustoty. Stanovenie hustoty je potrebné pri výstavbe ciest, základov budov (na rozloženie napätí pozdĺž základne), pri kladení komunikácií, na výpočet odolnosti svahov proti zosuvom pôdy, sadanie postavených budov, na určenie objemu zemných prác.
Hustota ovplyvňuje priepustnosť pôdy. Ak je vlhká alebo má dobrú nasiakavosť, môže sa po postavení stavby zmršťovať, v zime nastáva ďalší problém - mrazivé zdvíhanie. Vedieť, akú hustotu má pôda, pomôže zabrániť zničeniu alebo zaplaveniu budovy a vybrať vhodné materiály na stavbu.
Hustota častíc
Ide o fyzikálnu charakteristiku pôdy, ktorá závisí od minerálneho zloženia, organominerálnych a organických látok. Hustota častíc je pomer hmotnosti pevných častíc v úplne suchej (bez vlhkosti) pôde k jej objemu s nenarušenou štruktúrou. V závislosti od minerálneho zloženia je hustota častíc určená štruktúrnymi väzbami a štruktúrou, pórovitosťou pôdy. Čím viac minerálov pôda obsahuje a čím menej pórovitosti, tým je hustejšia.
Na základe hodnoty hustoty častíc sa stanovia hodnoty pevnostných a deformačných charakteristík, ktoré slúžia na hodnotenie únosnosti zemín a možnosti ich využitia na výstavbu konštrukcií.
Vhlkosť pôdy
Vlhkosť je pomer hmotnosti kvapaliny obsiahnutej v pôde k jej suchej hmotnosti. Od tejto charakteristiky závisí únosnosť pôdy.Takmer u všetkých pôd, okrem hrubých hornín a hrubého piesku, únosnosť klesá so zvyšujúcou sa vlhkosťou. Takže pre vodou nasýtenú to bude menej ako pre suchú.
Vlhkosť sa určuje v laboratóriu metódou zhutňovania, to znamená, že sa určuje, pri akej vlhkosti pôda získa najväčšiu hustotu. Charakteristika je vyjadrená v percentách, od 0 do 100 %. Optimálna vlhkosť pre piesok je 8-14%, pre piesčitú hlinu - 9-15%, hlinu - 12-18% a íl - 16-26%.
Klasifikácia
Granulometrické alebo mechanické zloženie je percentuálny obsah častíc rôznych veľkostí v pôde alebo hornine, bez ohľadu na jej chemické a minerálne zloženie. Pôdne častice sú izolované zvyšky hornín, minerálov, amorfných zlúčenín a iných zložiek pôdy, ktoré sú v chemickej väzbe. Častice podobnej veľkosti sa spoja do frakcií. Existujú tieto typy pôdnych mechanických prvkov: organominerálne, organické a minerálne.
Poľnohospodárske produkčné vlastnosti pôdy závisia od mechanického zloženia, napríklad od schopnosti prepúšťať a zadržiavať vlhkosť a vzduch, procesov pohybu látok, akumulácie a premeny, štruktúry, tepelného a vzdušného režimu.A v konečnom dôsledku záleží na tom, aká úrodná bude pôda, či už s neustálym obrábaním, polievaním a hnojením, ako aj bez nich.
Hustota suchej pôdy
Je definovaný ako pomer hmotnosti absolútne suchej pôdy (bez vlhkosti v póroch) k objemu, berúc do úvahy objem pórov. Charakteristika sa meria v g na meter kubický. pozri, dá sa určiť, či je známy obsah vlhkosti a pórovitosť. Výpočty sa vykonávajú v laboratórnych podmienkach.
Koeficient pórovitosti
Koeficient ukazuje prítomnosť malých dutín v pôde. Vypočítané ako percentuálny pomer medzi objemom dutín a celkovým objemom. Na určenie hodnoty na rôznych pôdach sa používajú rôzne metódy. V ílovitých pôdach sa pórovitosť v dôsledku súdržnosti určuje v súlade s objemovou a špecifickou hmotnosťou odobratej pôdy.
Stanovenie koeficientu pórovitosti je potrebné pri príprave na výstavbu, pretože existuje spojenie medzi ním a inými charakteristikami. Úroveň únosnosti závisí od indexu pórovitosti, znižuje sa so znižovaním pórovitosti. Bez informácií o pórovitosti nie je možné poznať stupeň odolnosti pôdy alebo určiť možnú deformovateľnosť budov.
K deformácii budov dochádza v dôsledku pohybu a stlačiteľnosti častíc pôdy, napríklad vplyvom zrážok. Nevýrazná a rovnomerná vlhkosť neznižuje stabilitu budov, ale veľký objem vlhkosti môže spôsobiť nežiaduce deformácie. Nerovnomerné zrážky sú ešte nebezpečnejšie, môžu spôsobiť posuny a naklonenia, čo vedie k nadmernému namáhaniu nosných konštrukcií. Ak stlačiteľnosť pôdy pod rôznymi časťami základu nie je rovnaká alebo je zaťaženie odlišné, často sa môžete stretnúť s deformáciou budovy vo forme trhlín a poklesov.
Úroveň vlhkosti
Ide o pomer prirodzenej pôdnej vlhkosti k obsahu vlhkosti, ktorý zodpovedá obsahu vlhkosti pri naplnení pórov vodou, v ktorej nezostávajú žiadne vzduchové bubliny. Pôda s ukazovateľmi od 0 do 0,5 sa považuje za pôdu s nízkou vlhkosťou, vlhkú - od 0,5 do 0,8 a nasýtenú vodou - od 0,8 do 1. Ílovité pôdy sú často vlhkejšie, piesočnaté pôdy sú suché.
Kalkulačka na výpočet parametrov pôdy
Pri projektovaní budov sa používajú rôzne výpočtové modely, používané pre pôdy rôznej zložitosti. Pri všeobecných úlohách je hlavným hodnotením únosnosť, ktorá odhaľuje pevnostné a deformačné vlastnosti základov. Základné výpočtové modely však môžu pomôcť pri ich výpočte pre konkrétne úlohy.
Pre zjednodušenie výpočtov pri tvorbe projektu sa používa Prandtlov vzorec, ktorý pomáha vypočítať únosnosť pôdy. Na určenie stupňa stability a pevnosti podkladu a určenie možnej deformácie je potrebné určiť stupeň namáhania. Na tento účel možno použiť rovnice, ktoré sú založené na lineárnom vzťahu medzi napätím a deformáciou, napríklad Hookov zákon. Zaťaženie základu by teda nemalo byť väčšie ako konečný odpor pôdy.
Výpočet sa vykonáva na základe únosnosti, aby sa určila možná strata stability budovy, charakter deštrukcie, stupeň deformácie a jej typ. Počíta sa aj stav, v ktorom môže byť sťažená bežná prevádzka, znižuje sa trvanlivosť stavby v dôsledku možnosti poklesnutia, naklonenia a pod.
Fyzikálne vlastnosti pôd sú určujúce charakteristiky, pomocou ktorých možno určiť stav pôdy a možnosť zmeny parametrov pod vplyvom rôznych fyzikálnych a chemických faktorov.
Na určenie typu zeminy a jej správania ako podkladu pre stavbu, vlastností potrebných pre projektové rozhodnutia, je predpokladom stanovenie fyzikálnych a mechanických charakteristík laboratórnymi metódami.
