U građevinarstvu su bitna svojstva tla, posebice kako se različite vrste tla ponašaju pod opterećenjem i kako same zgrade utječu na to. Postoji posebna disciplina koja proučava čvrstoću i stabilnost zemljišnih masa i uvjete njihove uporabe kao temelja za izgradnju objekata. Razmotrimo što je uključeno u koncept mehanike tla, kako pravilno izračunati parametre tla.
Gustoća tla
Gustoća je svojstvo tla koje je određeno omjerom specifične težine i volumena.Ovisi o mineraloškom sastavu tla, kao i stupnju raspršenosti, zbog čega su glinena tla gušća od pjeskovitih, unatoč tome što imaju isti mineralni sastav.
Među fizičkim i mehaničkim svojstvima tla, gustoća se smatra jednim od glavnih. O njihovom stanju može se suditi po njihovoj karakterističnoj gustoći. Određivanje gustoće potrebno je tijekom izgradnje cesta, temelja zgrada (za raspodjelu naprezanja duž baze), pri postavljanju komunikacija, za izračunavanje otpornosti padina na klizišta, slijeganje izgrađenih zgrada, za određivanje volumena zemljanih radova.
Gustoća utječe na propusnost tla. Ako je mokar ili ima dobru sposobnost upijanja, tada se nakon izgradnje zgrade može skupiti; zimi se javlja još jedan problem - dizanje od mraza. Poznavanje gustoće tla pomoći će u sprječavanju uništenja ili poplave zgrade i odabiru prikladnih materijala za izgradnju.
Gustoća čestica
To je fizikalna karakteristika tla koja ovisi o mineralnom sastavu, organomineralnim i organskim tvarima. Gustoća čestica je omjer mase krutih čestica u potpuno suhom (bez vlage) tlu prema njegovom volumenu neporemećene strukture. Ovisno o mineralnom sastavu, gustoća čestica određena je strukturnim vezama i strukturom, poroznošću tla. Što više minerala tlo sadrži i što je manja poroznost, to je gušće.
Na temelju vrijednosti gustoće čestica određuju se vrijednosti čvrstoće i deformacijske karakteristike, pomoću kojih se ocjenjuje nosivost tla i mogućnost njihove uporabe za građenje građevina.
Vlažnost tla
Vlažnost je omjer mase tekućine sadržane u tlu i njegove suhe mase. O ovoj karakteristici ovisi nosivost tla.Gotovo svim tlima, osim grubih stijena i krupnog pijeska, nosivost se smanjuje s povećanjem vlažnosti. Dakle, za onu zasićenu vodom to će biti manje nego za suhu.
Vlažnost se utvrđuje u laboratoriju metodom zbijanja, odnosno utvrđuje se pri kojoj vlažnosti će tlo dobiti najveću gustoću. Karakteristika se izražava u postocima, od 0 do 100%. Optimalna vlažnost za pijesak je 8-14%, za pjeskovitu ilovaču - 9-15%, ilovaču - 12-18% i glinu - 16-26%.
Ocjenjivanje
Granulometrijski ili mehanički sastav je postotni sadržaj čestica različite veličine u tlu ili stijeni, bez obzira na njezin kemijski i mineralni sastav. Čestice tla izolirani su ostaci stijena, minerala, amorfnih spojeva i drugih sastojaka tla koji su u kemijskoj vezi. Čestice slične veličine spajaju se u frakcije. Postoje sljedeće vrste mehaničkih elemenata tla: organomineralni, organski i mineralni.
Poljoprivredna proizvodna svojstva tla ovise o mehaničkom sastavu, na primjer, sposobnosti propuštanja i zadržavanja vlage i zraka, procesima kretanja tvari, akumulacije i transformacije, strukturi, toplinskom i zračnom režimu.I, u konačnici, o tome ovisi koliko će zemlja biti plodna, kako uz stalnu obradu, zalijevanje i gnojidbu, tako i bez njih.
Gustoća suhog tla
Definira se kao omjer mase apsolutno suhog tla (bez vlage u porama) i volumena, uzimajući u obzir volumen pora. Karakteristika se mjeri u g po kubnom metru. vidjeti može se odrediti ako su poznati sadržaj vlage i poroznost. Proračuni se provode u laboratorijskim uvjetima.
Koeficijent poroznosti
Koeficijent pokazuje prisutnost malih šupljina u tlu. Izračunava se kao postotni omjer između volumena šupljina i ukupnog volumena. Za određivanje vrijednosti na različitim tlima koriste se različite metode. U glinenim tlima, zbog kohezije, poroznost se određuje u skladu s volumetrijskom i specifičnom težinom uzorkovanog tla.
Određivanje koeficijenta poroznosti potrebno je u pripremi za izgradnju, jer postoji veza između njega i drugih karakteristika. Razina nosivosti ovisi o indeksu poroznosti, a smanjuje se sa smanjenjem poroznosti. Bez podataka o poroznosti nemoguće je znati stupanj otpornosti tla niti odrediti moguću deformabilnost zgrada.
Deformacije zgrada nastaju zbog gibanja i stlačivosti čestica tla, primjerice zbog utjecaja oborina. Neznatna i ravnomjerna vlaga ne smanjuje stabilnost građevine, ali velika količina vlage može uzrokovati neželjene deformacije. Neravnomjerna oborina je još opasnija, može izazvati pomake i nagibe, što dovodi do prenaprezanja nosivih konstrukcija. Ako stisljivost tla ispod različitih dijelova temelja nije ista ili je opterećenje na njemu različito, često se može susresti s deformacijom zgrade u obliku pukotina i slijeganja.
Razina vlažnosti
To je omjer prirodne vlažnosti tla i sadržaja vlage, što odgovara sadržaju vlage kada su pore ispunjene vodom, u kojima nema mjehurića zraka. Tlo s pokazateljima od 0 do 0,5 smatra se niskom vlagom, mokrim - od 0,5 do 0,8 i zasićenim vodom - od 0,8 do 1. Glinena tla su često vlažnija, pjeskovita tla su suha.
Kalkulator za izračun parametara tla
U projektiranju zgrada koriste se različiti proračunski modeli koji se koriste za tla različite složenosti. Za opće zadatke glavna procjena je nosivost, koja otkriva svojstva čvrstoće i deformacije temelja. Međutim, osnovni modeli izračuna mogu pomoći u njihovom izračunavanju za specifične zadatke.
Za pojednostavljenje izračuna pri izradi projekta koristi se Prandtlova formula koja pomaže u izračunavanju nosivosti tla. Za određivanje stupnja stabilnosti i čvrstoće podloge te određivanje mogućih deformacija potrebno je odrediti stupanj naprezanja. Za to se mogu primijeniti jednadžbe koje se temelje na linearnom odnosu između naprezanja i deformacije, na primjer, Hookeov zakon. Dakle, opterećenje temelja ne smije biti veće od krajnjeg otpora tla.
Proračun se provodi na temelju nosivosti kako bi se utvrdio mogući gubitak stabilnosti zgrade, priroda uništenja, stupanj deformacije i njegov tip. Izračunava se i stanje u kojem može biti otežan normalan rad, smanjuje se trajnost građevine zbog mogućnosti slijeganja, naginjanja i sl.
Fizikalna svojstva tla su određujuća svojstva po kojima se može odrediti stanje tla i mogućnost promjene parametara pod utjecajem različitih fizikalnih i kemijskih čimbenika.
Za određivanje tipa tla i njegovog ponašanja kao podloge za građenje, svojstava potrebnih za projektiranje, preduvjet je određivanje fizikalno-mehaničkih svojstava laboratorijskim metodama.
