Nelle costruzioni, le proprietà del suolo sono importanti, in particolare il modo in cui i diversi tipi di terreno si comportano sotto carico e il modo in cui gli edifici stessi lo influenzano. Esiste una disciplina speciale che studia la resistenza e la stabilità delle masse di terreno e le condizioni per il loro utilizzo come basi per la costruzione di strutture. Consideriamo cosa è incluso nel concetto di meccanica del suolo, come calcolare correttamente i parametri del suolo.
Densità del suolo
La densità è una proprietà del suolo determinata dal rapporto tra peso specifico e volume.Dipende dalla composizione mineralogica del terreno e dal grado di dispersione, motivo per cui i terreni argillosi sono più densi di quelli sabbiosi, nonostante abbiano la stessa composizione minerale.
Tra le proprietà fisiche e meccaniche dei suoli, la densità è considerata una delle principali. La loro condizione può essere giudicata dalla loro densità caratteristica. La determinazione della densità è necessaria durante la costruzione di strade, fondazioni di edifici (per distribuire le sollecitazioni lungo la base), durante la posa delle comunicazioni, per calcolare la resistenza dei pendii alle frane, cedimento degli edifici costruiti, per determinare il volume dei lavori in terra.
La densità influisce sulla permeabilità del suolo. Se è bagnato o ha un buon assorbimento, dopo la costruzione dell'edificio può restringersi, in inverno sorge un altro problema: il gelo. Sapere quale densità ha il terreno aiuterà a prevenire la distruzione o l'inondazione di un edificio e a selezionare i materiali adatti per la costruzione.
Densità delle particelle
Questa è una caratteristica fisica del terreno; dipende dalla composizione minerale, organominerale e dalle sostanze organiche. La densità delle particelle è il rapporto tra la massa delle particelle solide in un terreno completamente asciutto (senza umidità) e il suo volume con una struttura indisturbata. Dipende dalla composizione minerale, la densità delle particelle è determinata dai legami strutturali e dalla struttura, dalla porosità del terreno. Più minerali contiene il terreno e minore è la porosità, più denso è.
In base al valore della densità delle particelle, vengono determinati i valori delle caratteristiche di resistenza e deformazione, che vengono utilizzati per valutare la capacità portante dei terreni e la possibilità del loro utilizzo per la costruzione di strutture.
Umidità del suolo
L'umidità è il rapporto tra la massa liquida contenuta nel terreno e la sua massa secca. La capacità portante del terreno dipende da questa caratteristica.Per quasi tutti i terreni, ad eccezione delle rocce grossolane e della sabbia grossolana, la capacità portante diminuisce con l'aumentare dell'umidità. Quindi, per uno saturo d'acqua sarà inferiore che per uno secco.
L'umidità viene determinata in laboratorio utilizzando il metodo di compattazione, ovvero viene determinata a quale umidità il terreno acquisirà la massima densità. La caratteristica è espressa in percentuale, da 0 a 100%. L'umidità ottimale per la sabbia è dell'8-14%, per il terriccio sabbioso - 9-15%, il terriccio - 12-18% e l'argilla - 16-26%.
Classificazione
La composizione granulometrica o meccanica è il contenuto percentuale di particelle di diverse dimensioni nel terreno o nella roccia, indipendentemente dalla sua composizione chimica e minerale. Le particelle del suolo sono resti isolati di rocce, minerali, composti amorfi e altri componenti del suolo che sono legati da un legame chimico. Le particelle di dimensioni simili vengono combinate in frazioni. Esistono i seguenti tipi di elementi meccanici del suolo: organominerali, organici e minerali.
Le proprietà di produzione agricola del suolo dipendono dalla composizione meccanica, ad esempio dalla capacità di far passare e trattenere l'umidità e l'aria, dai processi di movimento delle sostanze, dall'accumulo e dalla trasformazione, dalla struttura, dai regimi termici e dell'aria.E, in definitiva, dipende da quanto sarà fertile la terra, sia con coltivazione, irrigazione e fertilizzazione costanti, sia senza di esse.
Densità del suolo secco
È definito come il rapporto tra la massa del terreno assolutamente asciutto (senza umidità nei pori) e il volume, tenendo conto del volume dei pori. La caratteristica si misura in g per metro cubo. vedere può essere determinato se il contenuto di umidità e la porosità sono noti. I calcoli vengono eseguiti in condizioni di laboratorio.
Coefficiente di porosità
Il coefficiente mostra la presenza di piccoli vuoti nel terreno. Calcolato come rapporto percentuale tra il volume dei vuoti e il volume totale. Per determinare il valore su terreni diversi, vengono utilizzati metodi diversi. Nei terreni argillosi, per effetto della coesione, la porosità viene determinata in funzione del peso volumetrico e specifico del terreno campionato.
La determinazione del coefficiente di porosità è necessaria in preparazione alla costruzione, poiché esiste una connessione tra esso e altre caratteristiche. Il livello di capacità portante dipende dall'indice di porosità; diminuisce al diminuire della porosità. Senza informazioni sulla porosità è impossibile conoscere il grado di resistenza del suolo o determinare l’eventuale deformabilità degli edifici.
La deformazione degli edifici avviene a causa del movimento e della comprimibilità delle particelle del suolo, ad esempio a causa dell'influenza delle precipitazioni. Un'umidità insignificante e uniforme non riduce la stabilità degli edifici, ma un grande volume di umidità può causare deformazioni indesiderate. Le precipitazioni irregolari sono ancora più pericolose; possono causare spostamenti e inclinazioni, portando a sollecitazioni eccessive nelle strutture portanti. Se la comprimibilità del terreno sotto diverse parti della fondazione non è la stessa o il carico su di esso è diverso, spesso si può riscontrare una deformazione dell'edificio sotto forma di crepe e cedimenti.
Livello di umidità
Questo è il rapporto tra l'umidità naturale del suolo e il contenuto di umidità, che corrisponde al contenuto di umidità quando i pori sono riempiti d'acqua, in cui non rimangono bolle d'aria. Il terreno con indicatori da 0 a 0,5 è considerato a bassa umidità, bagnato - da 0,5 a 0,8 e saturo d'acqua - da 0,8 a 1. I terreni argillosi sono spesso più umidi, i terreni sabbiosi sono, rispettivamente, asciutti.
Calcolatrice per il calcolo dei parametri del terreno
Nella progettazione degli edifici vengono utilizzati diversi modelli di calcolo, utilizzati per terreni di varia complessità. Per i compiti generali, la valutazione principale è la capacità portante, che rivela le proprietà di resistenza e deformazione delle fondazioni. Tuttavia, i modelli di calcolo di base possono aiutare a calcolarli per attività specifiche.
Per semplificare i calcoli durante la creazione di un progetto, viene utilizzata la formula Prandtl, che aiuta a calcolare la capacità portante del terreno. Per determinare il grado di stabilità e resistenza della base e determinare la possibile deformazione, è necessario determinare il grado di sollecitazione. A questo scopo si possono applicare equazioni basate sulla relazione lineare tra sollecitazione e deformazione, ad esempio la legge di Hooke. Pertanto, il carico sulla fondazione non dovrebbe essere maggiore della resistenza ultima del terreno.
Il calcolo viene effettuato in base alla capacità portante per determinare la possibile perdita di stabilità dell'edificio, la natura della distruzione, il grado di deformazione e la sua tipologia. Viene calcolata anche la condizione in cui il normale funzionamento può essere difficoltoso, la durabilità dell'edificio è ridotta a causa della possibilità di cedimenti, ribaltamenti e così via.
Le proprietà fisiche dei suoli sono le caratteristiche distintive con cui è possibile determinare le condizioni del suolo e la possibilità di modificare i parametri sotto l'influenza di vari fattori fisici e chimici.
Per determinare il tipo di terreno e il suo comportamento come base per la costruzione, le proprietà necessarie per le decisioni di progettazione, un prerequisito è la determinazione delle caratteristiche fisiche e meccaniche mediante metodi di laboratorio.
