طرق حساب قابلية تحمل التربة للأساس من فحص CPT أو Cone Penetration Test

واحدة من الخطوات الرئيسية للتصميم الآمن والاقتصادي للمؤسسات هي حساب قابلية التحمل النهائية. تُعرف قابلية التحمل بأنها الحد الأقصى للحمل الذي يمكن تطبيقه على التربة السفلية من الأساس مع عدم حدوث فشل القص (shear failure).

يتم استخدام أربعة طرق حاليًا لتحديد قابلية التحمل للأساسات الضحلة والعميقة؛ التحليل الساكن وطرق الاختبار في الموقع و اختبارات التحميل على نطاق واسع واستخدام القيم المفترضة التي توصي بها الرموز والكتيبات. من بين هذه الأساليب، يعد الحل النظري (التحليل الساكن) أكثر شيوعًا ويتم تطبيقه أولاً. يتم تحقيق الطرق الأخرى كمكملات للتحليل الساكن.

يعتبر اختبار الاختراق المخروطي CPT (أو Cone Penetration Test)، على عكس الاختبارات الموضعية الشائعة الأخرى، بسيطًا وسريعًا واقتصاديًا نسبيًا ويوفر سجلات مستمرة بعمق. يمكن تفسير النتائج على أساس تجريبي وتحليلي، ويمكن دمج مجموعة متنوعة من أجهزة الاستشعار مع مقياس الاختراق المخروطي.

كما يعد حساب قابلية التحمل للتربة من خلال فحص CPT أحد التطبيقات المبكرة ويتضمن نهجين رئيسيين: الطرق المباشرة وغير المباشرة. تطبق طرق CPT المباشرة القيم المقاسة لحمل المخروط لمقاومة عزم الإلتواء مع بعض التعديلات فيما يتعلق بتأثيرات المقياس (تأثير عرض الأساس على نسبة قطر المخروط). تستخدم طرق CPT غير المباشرة زاوية الاحتكاك وقيم مقاومة القص غير المبطنة المقدرة من بيانات CPT بناءً على قدرة التحمل و/أو نظريات تمدد التجويف.

أظهرت الاختبارات في الموقع زيادة في السنوات الأخيرة للهندسة الجيوتقنية. ويرجع ذلك إلى التطور السريع لأدوات الاختبار في الموقع، وتحسين فهم سلوك التربة، والإدراك اللاحق لبعض القيود وأوجه القصور في الاختبارات المعملية التقليدية.

مقالات ذات صلة مهمة:

• أهم 5 أسباب لفشل الأساس تحت المنزل وكيفية إصلاحه
• ما هي الأسس الركائزية (Pile Foundation)؟ أنواعها و الاستخدامات
• تأثير جذور الأشجار على البناء وكيفية تجنب المشاكل المتعلقة بها

الطرق المباشرة لتحديد قابلية تحمل الأساس من فحص CPT

ترتبط طرق CPT المباشرة التي بدأت نظريًا أو تجريبيًا بقدرة تحمل التربة النهائية، q_ult بمقاومة نقطة المخروط، q_c مع بعض عوامل التعديل. من بين الطرق المختلفة، يستخدم المهندسون الجيوتقنيون عادة ما يلي:

1. طريقة Schmertmann (1978): عوامل قدرة التحمل المقترحة بناءً على صيغة Terzaghi الأساسية للتربة غير المتماسكة من بيانات CPT على النحو التالي:

فيما يلي حل لمسألة باستخدام صيغة Terzaghi الأساسية:

2. طريقة Meyerhof (1976): حيث اقترح طريقة مباشرة لتقدير q_ult من مقاومة المخروط على النحو التالي:

فيما يلي حل لمسألة باستخدام صيغة Meyerhof (1976):

3. طريقة Owkati (1970): حيث اقترح أوكاتي معادلات منفصلة لقدرة تحمل الرمال النهائية على النحو التالي:

فيما يلي حل لمسألة باستخدام صيغة أوكاتي للأساس الشريطي (Strip Footing):

4. طريقة CFEM (1992): أوصى CFEM (1992)، دليل هندسة المؤسسة الكندية، بمعادلة لتقييم قدرة التحمل المسموح بها باستخدام:

q_a = 0.10q̅_c

5. طريقة CFEM (1992) المعدلة: بناءً على CFEM (1992) تم اقتراح عامل الأمان 3. ومن ثم، فإن قدرة التحمل النهائية هي:

q_ult = 0.30q̅_c

فيما يلي حل لمسألة باستخدام صيغة CFEM (1992) المعدلة:

References