Mecânica dos solos: seu conteúdo e lugar, principais características e quais forças atuam

As propriedades do solo são importantes na construção, especialmente como os diferentes tipos de solo se comportam sob carga e como os próprios edifícios o afetam. Existe uma disciplina especial que estuda a resistência e estabilidade das massas de solo e as condições para sua utilização como fundações para a construção de estruturas. Considere o que está incluído no conceito de mecânica do solo, como calcular corretamente os parâmetros do solo.

Densidade do solo

Densidade é uma propriedade do solo, que é determinada pela razão entre gravidade específica e volume. Depende da composição mineralógica do solo, bem como do grau de dispersão, razão pela qual os solos argilosos são mais densos que os arenosos, apesar de sua composição mineral ser a mesma.

Entre as propriedades físicas e mecânicas dos solos, a densidade é considerada uma das principais. De acordo com a densidade característica, pode-se julgar seu estado. A determinação da densidade é necessária na construção de estradas, fundações de edifícios (para distribuir tensões na base), ao colocar comunicações, para calcular a resistência de taludes a deslizamentos de terra, assentamentos de edifícios construídos, para determinar a quantidade de terraplenagem.

A densidade afeta a permeabilidade da água no solo. Se estiver úmido ou tiver boa absorção, após a construção do edifício, poderá sentar-se; no inverno, surge outro problema - geada. Conhecer a densidade do solo ajudará a evitar a destruição ou inundação do edifício, escolha os materiais certos para a construção.

Densidade de partículas

Esta é uma característica física do solo, depende da composição mineral, organomineral e substâncias orgânicas.A densidade de partículas é a razão entre a massa de partículas sólidas de solo completamente seco (sem umidade) e seu volume com uma estrutura não perturbada. Depende da composição mineral, a densidade das partículas é determinada por ligações estruturais e estrutura, porosidade do solo. Quanto mais minerais o solo contém e menos porosidade, mais denso ele é.

O valor da densidade de partículas determina os valores das características de resistência e deformação, que avaliam a capacidade de suporte dos solos e a possibilidade de sua utilização para a construção de estruturas.

Umidade do solo

Umidade é a razão entre a massa de líquido contido no solo e sua massa seca. A capacidade de suporte do solo depende dessa característica. Em quase todos os solos, com exceção de rochas de granulação grossa e areia grossa, a capacidade de suporte diminui com o aumento da umidade. Então, para um saturado de água, será menor do que para um seco.

Determine a umidade em laboratório pelo método de compactação, ou seja, determine em qual teor de umidade o solo adquirirá a maior densidade. A característica é expressa em porcentagem, de 0 a 100%. A umidade ideal para areia é de 8-14%, para franco-arenosa - 9-15%, loma - 12-18% e argila - 16-26%.

Distribuição do tamanho do grão

Composição granulométrica ou mecânica - a porcentagem de partículas de diferentes tamanhos no solo ou rocha, independentemente de sua composição química e mineral. As partículas do solo são restos isolados de rochas, minerais, compostos amorfos e outros constituintes de componentes do solo que estão em uma ligação química. Partículas semelhantes em tamanho são combinadas em frações. Existem tais tipos de elementos mecânicos do solo: organomineral, orgânico e mineral.

As frações de partículas são encontradas em solos ou rochas em diferentes proporções quantitativas e possuem diferentes propriedades.Como resultado, os solos também têm propriedades desiguais. Toda a variedade de solos e rochas em termos de composição mecânica pode ser combinada em grupos que serão caracterizados por propriedades físicas e químicas semelhantes. A classificação é baseada na proporção de areia e argila. Os tamanhos das frações areia e argila são determinados pelo diâmetro das partículas, que são maiores ou, respectivamente, menores que 0,01 mm.

As propriedades agrícolas da terra dependem da composição mecânica, por exemplo, a capacidade de passar e reter umidade e ar, os processos de movimento de substâncias, acumulação e transformação, estrutura, modos térmicos e aéreos. E, em última análise, depende de quão fértil será a terra, tanto com cultivo constante, rega, fertilização e sem eles.

Densidade do solo seco

Definido como a razão entre a massa de solo absolutamente seco (sem umidade nos poros) e o volume, levando em consideração o volume dos poros. A característica é medida em g por metro cúbico. veja que pode ser determinado se a umidade e a porosidade são conhecidas. Os cálculos são realizados em condições de laboratório.

Fator de porosidade

O coeficiente mostra a presença de pequenos vazios no solo. Calculado como uma razão percentual entre o volume vazio e o volume total. Diferentes métodos são usados para determinar o valor em diferentes solos. Em solos argilosos, devido à coesão, a porosidade é determinada de acordo com a densidade volumétrica e específica do solo tomado para a amostra.

A determinação do coeficiente de porosidade é necessária na preparação para a construção, pois existe uma relação entre ele e outras características. O nível de capacidade de carga depende do índice de porosidade, diminui com a diminuição da porosidade. Sem informações sobre a porosidade, é impossível conhecer o grau de resistência do solo, para determinar a possível deformabilidade das edificações.

A deformação das edificações ocorre devido ao movimento e compressibilidade das partículas do solo, por exemplo, devido aos efeitos da precipitação. Menores e uniformes não reduzem a estabilidade dos edifícios, mas uma grande quantidade de umidade pode causar deformações indesejadas. Os assentamentos desiguais são ainda mais perigosos, pois podem causar deslocamentos e inclinações, levando a sobretensões nas estruturas portantes. Se a compressibilidade do solo sob diferentes partes da fundação não for a mesma ou a carga sobre ela for diferente, muitas vezes você poderá encontrar deformação do edifício na forma de rachaduras e afundamento.

Grau de umidade

Esta é a relação entre a umidade natural do solo e a umidade que corresponde à umidade nos poros cheios de água, nos quais não permanecem bolhas de ar. O solo é considerado de baixa umidade com indicadores de 0 a 0,5, úmido - de 0,5 a 0,8 e saturado de água - de 0,8 a 1. Os solos argilosos geralmente são mais úmidos, arenosos, respectivamente, secos.

Calculadora para calcular os parâmetros do solo

No projeto de edifícios são utilizados diferentes modelos de cálculo, que são utilizados para solos de complexidade variável. Para tarefas gerais, a principal avaliação é a capacidade de carga, que revela as propriedades de resistência e deformação das fundações. No entanto, os modelos básicos de cálculo podem ajudar a calculá-los para tarefas específicas.

Para simplificar os cálculos ao criar um projeto, utiliza-se a fórmula de Prandtl, que ajuda a calcular a capacidade de suporte do solo. Para determinar o grau de estabilidade e resistência da base e determinar a possível deformação, é necessário determinar o grau de tensão. Para isso, podem ser aplicadas equações baseadas em uma relação linear entre tensão e deformação, por exemplo, a lei de Hooke. Assim, a carga na base não deve ser maior que a resistência final do solo.

O cálculo é feito de acordo com a capacidade de carga para determinar a possível perda de estabilidade do edifício, a natureza da destruição, o grau de deformação e seu tipo.Ele também calcula o estado em que a operação normal pode ser difícil, a durabilidade do edifício é reduzida a partir da possibilidade de subsidência, inclinações e assim por diante.

As propriedades físicas dos solos são as características definidoras pelas quais é possível estabelecer o estado do solo, a possibilidade de alteração de parâmetros sob a influência de diversos fatores físicos e químicos.

Para determinar o tipo de solo e seu comportamento como base para a construção, as propriedades necessárias para decisões de projeto, a determinação das características físicas e mecânicas por métodos laboratoriais é um pré-requisito.