2013年9月21日 星期六

基礎07與08

2012/09/10 14:27
各位研究員大家好:

基腳承受正向應力,破壞時並不是土壤被壓壞,而是產生剪力滑動面,被剪壞。土壤的抗剪強度比抗壓強度差。這裡講的破壞,不RC破壞,是土壤的破壞。

淺基礎下,土壤的承載力破壞模式,計有全面剪力破壞、局部剪力破壞與貫穿剪力破壞,去年才考過。若考問答題,記得畫圖說明。請注意哪一種土壤容易發生全面剪力破壞,哪一種土壤容易發生局部剪力破壞,哪一種土壤容易發生貫穿剪力破壞。

對於獨立基腳而言,qa = (qnet / FS) + γDf。規範要求對於長期結構物,FS要取3以上。而什麼是γDf呢?我們花了一些篇幅,說明那是基面高程處的覆土的有效應力。什麼是qa呢?qa基面高程處土壤的容許承載力,這個容許承載力,必須要能吃下「上部結構柱的軸力、基腳自重、回填土重量」

以前會長的學習經驗顯示,許多力量的作用點是考生掌握不清楚的地方,包括題目所畫外力Q的作用點,考生也不注意看,變成在算另外一題。我們有把各種不同力量的作用點,畫在黑板上,希望對你解題有幫助。

請注意何者是外力?何者是強度。qultqnetTerzaghi的淺基礎承載力公式,是強度。

Terzaghi的淺基礎承載力推導,其前提請記一記,它是對條形淺基礎發生全面剪力破壞成立的。若基腳是正方形、圓形、矩形,則須做形狀修正。對於地下水位及載重偏心,亦須做修正,考試時請務必修正這三項也請您養成習慣,看到淺基礎考題,就在題目卷旁寫下「形狀、水位、偏心修正」,以免掛一漏萬。

Terzaghi的淺基礎承載力公式,總共有三項,分別是凝聚力貢獻出承載力、基面以上覆土重貢獻出承載力、基面以下土壤單位重貢獻出承載力。

承載力因數乃是由φ角查圖(或表)而得,φ角指的是基面以下土壤的內摩擦角,而不是覆土的內摩擦角。

原則上,內摩擦角增大,承載力因數都會增大,對土壤的承載力有正面幫助。對於φ = 0時的承載力因數,要記住Nc = 5.14Nq = 1Nγ = 0。對於Terzaghi的隆起公式,φ = 0,取Nc = 5.7。或者依Skempton的建議算Nc值。所以囉,基礎工程考題的答案,經常各家不同,而不能說誰錯。

若是黏性土壤,短期不排水,φsuu = 0,則其qnet不會隨基腳面積加大而加大, qnet也不會隨基腳埋入深度增大而加大。若是砂性土壤,qnet會隨基腳面積加大而加大, qnet也會隨基腳埋入深度增大而加大。這結論可以從淺基礎承載力公式中導出。

如果基腳是三角形,怎麼辦?(應該不會考,勿煩惱致睡不著)

淺基礎下土壤的承載能力,取決於土壤的強度參數、覆土深度、基腳尺寸和土壤單位重。我們持續練習偏心載重、水位變化和φ值選擇的例題,每個例題均有代表性,幾乎都是當年考生頭痛的題目,考出了重要觀念,值得您再三練習

承載力公式當中需要用到土壤的強度參數,強度參數若依賴室內試驗求出,當然可以,但是有擾動等因素,影響試驗之準確性。故對於較重要的基礎,可以進行現地平鈑載重試驗,直接求得現地的承載力,避掉土壤運送過程的擾動。進行平鈑載重試驗,須先挖試坑,試坑深度應與將來之基腳面齊平,試坑寬度應夠大,以使破壞弧在試坑內產生。平鈑載重試驗所求得的土壤承載力,不包含覆土貢獻,是淨極限承載力。

我們可以利用平鈑載重試驗的結果,求未來基腳在砂土、黏土層的承載力、沉陷量,這觀念就是先建小基礎(平鈑),然後平鈑的承載力表現、沉陷量表現,推求大基礎(未來的基礎)的表現,即是以小見大,見微知著,窺一斑而之全豹。

我們是以工作應力法設計基腳外部尺寸,是以極限設計法對基腳內部配鋼筋。如果你RC的基腳觀念和基礎工程的基腳觀念有衝突,請整理思緒再拿來問。

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