Nośność podłoża gruntowego

Co to jest nośność gruntu?

Co oznacza „nośność gruntu”? Jest to ważne, ponieważ zawsze, gdy do podłoża przykładane jest obciążenie, na przykład pochodzące od fundamentu budynku, dźwigu lub ściany oporowej, grunt musi mieć zdolność przeniesienia tego obciążenia bez nadmiernego osiadania lub zniszczenia.

Krótko mówiąc, nośność to zdolność gruntu do przenoszenia obciążeń, przyłożonych powyżej. Nośność zależy przede wszystkim od rodzaju gruntu, jego wytrzymałości na ścinanie i zagęszczenia. Zależy również od głębokości na jakiej przyłozone jest obciążenie - im większa głęboość, tym większa nośność. W przypadku niewystarczającej nośności, można polepszyć właściwości gruntu lub rozłożyć obciążenie na większej powierzchni tak, aby naprężenie przyłożone do gruntu zostało zredukowane do akceptowalnej wartości, mniejszej od nośności gruntu. Można to osiągnąć na przykład za pomocą stopy fundamentowej wykonanej z żelbetu. W przypadku platform roboczych dla dźwigów i palownic, lepsze rozłożenie obciążenia zapewnia platforma z kruszywa, której działanie można dodatkowo poprawić poprzez stabilizację mechaniczną przy użyciu georusztów Tensar.

Rozważane są dwa poziomy nośności gruntu:

• Nośność graniczna: maksymalny nacisk pionowy, który można przyłożyć do powierzchni gruntu, w którym to momencie w podłożu nośnym powstaje mechanizm zniszczenia poprzez ścinanie
   
• Nośność dopuszczalna: jest to nośność granniczna podzielona przez odpowiednie współczynniki bezpieczeństwa; współczynniki te mogą być dalej zwiększane w celu odpowiedniego ograniczenia osadzania.

Jak obliczyć nośność gruntów spoistych

Metoda obliczeniowa zależy w dużym stopniu od rodzaju gruntu. W glinach nasyconych i innych gruntach drobnoziarnistych nieściśliwa woda porowa początkowo przejmuje przyłożone obciążenia, powodując wzrost ciśnienia wody porowej w gruncie poniżej przyłożonego obciążenia. Niska przepuszczalność gliny oznacza, że może upłynąć kilka miesięcy lub lat, zanim woda porowa zacznie odpływać, ciśnienie ulegnie dyssypacji, a szkielet gruntu ulegnie ściśnięciu i powierzchnia gruntu zacznie osiadać. Oznacza to, że gliny są bardziej podatne na utratę nośności w krótkim okresie czasu, zanim nadmierne ciśnienie wody w porach dyssypuje, a naprężenie efektywne wzrośnie. Chociaż wszystko to wydaje się dość skomplikowane, metoda obliczania krótkotrwałej nośności glin jest stosunkowo prosta i liniowa, ponieważ zwykle zakłada się jednolitą wartość wytrzymałości na ścinanie bez odpływu, niezmienioną przez przyłożone obciążenie. Długoterminowa nośność glin/iłów jest zwykle większa, więc rzadko jest krytyczna, ale można ją obliczyć przy użyciu tej samej metody, co w przypadku piasków.

Jak obliczyć nośność gruntów niespoistych

Nośność piasków i żwirów zwykle nie jest krytyczna w projektowaniu, ponieważ są one stosunkowo mocne i ponieważ naprężenia efektywne w gruncie wzrastają natychmiast pod wpływem przyłożonego obciążenia ze względu na ich wysoką przepuszczalność. Nie trwa to przez miesiące czy lata tak jak w gruntach spoistych. Tylko luźne piaski z wysokim poziomem zwierciadła wody pod skoncentrowanym obciążeniem (np. od palowanicy) mogą mieć problem z nośnością. W większości przypadków projektowych decydujące znaczenie ma osiadanie. Obliczenie nośności w gruntach niespoistych, takich jak piaski, jest bardziej skomplikowane, ponieważ zależy od naprężenia efektywnego wzdłuż powierzchni zniszczenia, która zmienia się w zależności od głębokości i zagęszcenia gruntu oraz od przyłożonego obciążenia. Dylatancja w piasku podczas ścinania również komplikuje sprawę.

Metody obliczania nośności

Metody obliczeniowe dla obu rodzajów gruntu wyprowadzono dla uproszczonego przypadku geometrycznego, nieskończenie długiego obciążenia pasmowego z obciążeniem pionowym i poziomą powierzchnią terenu. Możłiwe jest zastosowanie różnych współczynników obliczeniowych, aby w przybliżeniu uwzględnić inne kształty obciążenia (np. prostokątne, kwadratowe, kołowe), obciążenie nachylone i nachylenie powierzchni terenu.

Metody te zakładają także, jednorodne warunki gruntowe, natomiast platforma robocza jest dobrym przykładem zagadnienia nośności podłoża w układziez dwuwarstwowym, gdzie obciążenia dźwigiem lub palownicą są przykładane na powierzchni zagęszczonej warstwy kruszywa leżącej na słabszym podłożu, zbudowanym z gliny lub piasku. Nie można tutaj zastosować konwencjonalnych metod obliczeniowych, ale Tensar opracował w pełni zweryfikowaną naukowo metodę „T-value”, która uwzględnia taki schemat obciążenia i zapewnia korzyści wynikające z mechanicznej stabilizacji gruntu przy użyciu georusztów Tensar.