גאומכניקה – הבדלי גרסאות

תוכן שנמחק תוכן שנוסף
←‏מיון קרקע: תיקנתי טעות הקלדה
תגיות: עריכה ממכשיר נייד עריכה מיישום נייד
מאין תקציר עריכה
שורה 1:
{{פורטל|'''למושגי יסוד נוספים בנושא [[גאולוגיה]], ראו [[פורטל:גאולוגיה|פורטל הגאולוגיה]]'''}}
[[תמונהקובץ:Con1.jpg|שמאל|ממוזער|250px|קיר תומך מבטון מזוין]]
[[תמונהקובץ:Con2.jpg|שמאל|ממוזער|250px|קיר כובד מבטון]]
'''גאומכניקה''' היא מדע הנדסי העוסק בהתנהגות ה[[פיזיקה|פיזיקלית]] של [[קרקע]]ות ו[[סלע]]ים. הגאומכניקה עוסקת בסיווג קרקעות על פי תכונתיהן המכניות, דוגמת חוזק, גמישות, יכולת ספיגת מים, משקל סגולי וחדירות. השימוש העיקרי בגאומכניקה הוא אפיון של יחסי הגומלין בין הקרקע והסלע הטבעיים לבין מבנים מלאכותיים דוגמת [[בניין (מבנה)|בניינים]], [[סכר]]ים ו[[גשר]]ים במטרה לתכנן אותם באופן שיוכלו להתמודד עם העומסים העשויים להיות מופעלים עליהם.
 
שורה 7:
ניתן לחלק את החישובים הגאומכניים לשני סוגים:
=== תכנון יסודות ===
נקודת המוצא של תכנון ה[[יסודות (בנייה)|יסודות]] היא העומסים שמפעיל המבנה על הקרקע. לאחר קבלת העומסים האלו ממהנדס המבנה, יש צורך לאפיין את הקרקע , לבדוק את החוזק האופייני ועל פיו לקבוע את גודל היסודות הדרוש ואת שיטת הביסוס.
 
=== תכנון מבני תמך ===
מבנה תמך הוא מבנה שנועד להפעיל כוחות על הקרקע ולעצב אותה, כמו קיר תומך , קיר כובד, סוללה או סכר. כדי לבנות מבנה כזה , על המתכנן לבדוק קודם כל את הקרקע ולאפיין אותה מבחינת חוזק ותכונות מכניות אחרות כגון צפיפות או [[ספיגות]] ולפי הנתונים האלו הוא יכול לתכנן את הגודל הגאומטרי של מבנה התמך.
 
== מיון קרקע ==
 
עיקר עיניינה של הגאומכניקה הוא מתן אינפרמציה לגבי סוג הביסוס הדרוש לכבישים או לבניינים . לצורך הגדרת מערכת הביסוס הנדרשת מחלקת הגאומכניקה את הקרקע למספר קבוצות עיקריות:
 
# סלע רציף.
שורה 22:
# קרקעות חרסיתיות או ביולוגיות.
 
לצורך הגדרת קרקע וסיווגה , נלקחות דגימות קרקע עליהן מתבצעות בדיקות מעבדה שונות, שבסופן ניתן להגדיר את הקרקע לפי קבוצה מסוימת ואז ניתן לתכנן את הביסוס המתאים לבמבנה המתוכנן.
 
בארץ משתמשים בעיקר במיון קרקע על פי שיטת AASHTO (American Association of State Highway and Transportation Officials - האגודה האמריקאית לכבישי מדינה ותעבורה). בשיטה מעבירים את הקרקע דרך מסננות בעלות גודל חורים הולך וקטן וכל פעם בודקים את משקל הקרקע שעובר את המסננת לעומת המשקל שנשאר מעליה. בדרך זו ניתן לראות מהם הגדלים השונים של הגרגירים בקרקע ומה היחס בין כמויות של קבוצות הגרגירים השונות.
 
=== סלע רציף===
שורה 30:
 
=== סלע סדוק===
נחשב לקרקע ביסוס בעייתית בגלל שכיחות של בקעים, מערות וכיסי [[אדמה]]. ניתן לבסס עליו מבנים אחרי שנבדקת יציבות הסלע ואחרי בניית יסודות מקושרים יציבים שימנעו את תזוזת המבנים , עקב תזוזות סדקים בסלע.
 
=== קרקע גרעינית===
דוגמה לקרקע כזו היא חול ים או חלוקי נחל. קרקע זו היא הקרקע האידאלית לבנייה , כיוון שהיא בעלת חוזק מכני רב ואינה אוגרת מים. מבנים על קרקע גרעינית דורשים השקעה מועטה ביותר בבניית יסודות.
 
=== קרקע טינית===
שורה 39:
 
=== קרקע חרסיתית ===
קרקע זו עשויה מחלקיקים זעירים עד כדי שאינם ניתנים לזיהוי נפרד. בדרך כלל הקרקע החרסיתית נראית כחומר רציף ומתפורר. דוגמאות לקרקע כזו הן אדמת ה[[חמרה]] המשמשת לחקלאות ואדמת ה[[לס]] המצויה בעיקר בצפון ה[[נגב]]. הקרקע החרסיתית אינה מסוגלת לשאת עומסים ועשויה לשנות את נפחה ואת מקומה לאחר שהיא נרטבת. מסיבות אלו לא ניתן לבצע עליה כל ביסוס. כאשר בונים מעל אדמה חרסיתית , משתמשים בביסוס [[כלונסאות]] ארוכים, החודרים את החרסית עד הגיעם לשכבה יציבה ובמקרים קיצוניים אף מבצעים החלפת קרקע מתחת למבנה בעומק מספר מטרים.
 
==בדיקות קרקע==
שורה 63:
 
=== מנת החללים ===
[[תמונהקובץ:Soilcomposition.png|שמאל|ממוזער|400px|דיאגרמת נפח ומשקל בקרקע. מנת החללים מצוינת ב Vv]]
'''מנת החללים''' היא חלק מהנפח הכולל של הקרקע שאינו מלא בחומר ויכול להכיל הן מים והן אוויר. מכונה גם '''נקבוביות''' ובדרך כלל נמדדת באחוזים. מנת החללים בקרקע מסוג [[חרסית]] היא בין 24 ל40 אחוזים.{{הערה|1=מדריך לאינג'נר בנאות חלק ב' בעריכת שלמה אטינגן הוצאת "מסדה" 1957}} <br />
מנת החללים מוגדרת בגאומכניקה בסימן Vv כלומר הנפח (באנגלית : volume) שתופסים החללים (באנגלית: void )
 
=== צפיפות ===
צפיפות הקרקע מוגדרת כיחס בין משקל הקרקע לנפח שלה. הצפיפות מוגדרת ביחידות כמו גרם לסנטימטר מעוקב , או ק"ג למטר מעוקב. צפיפות הקרקע הטבעית נעה בין 1 ל 3 גרם לסמ"ק.
 
=== מנת רטיבות ===
שורה 77:
 
=== זווית החיכוך הפנימית ===
[[תמונהקובץ:Rheinsand, Kieswerk Krieger, bei Rheinhausen.JPG|שמאל|ממוזער|250px|ערימת חול. הזווית מהמישור לפיה מסתדר החול באופן טבעי , היא [[זווית החיכוך הפנימי]] של החול]]
זווית החיכך הפנימית היא הזווית המקסימלית מהמישור שיוצרת ערימה של עפר תחוח. לכל סוג קרקע - זווית חיכוך פנימית משלו. זווית החיכוך הפנימית משמשת לחישוב העומסים האופקיים שמפעיל המשקל העצמי של הקרקע.
 
שורה 83:
בדיקות הקרקע מאפשרות לבצע אפיון לקרקע והאפיון הזה מאפשר למתכנן לקבוע מהם המאמצים המקסימליים שהקרקע יכולה לספוג בלי לשקוע או לההרס. בעניין זה יש לציין כי לעתים קרובות הקרקע מתחת לביסוס מתחלקת למספר ובדים שלכל אחד מהם תסבולת שונה. יש לבצע בדיקות הקרקע של כל רובדי הקרקע הרלוונטיים, כדי להגיע לאיפייון קרקע מספיק לתכנון. <br />
=== התפלגות המאמצים בקרקע ===
באופן כללי , התפלגות המאמצים בקרקע עקב הפעלת עומס מסוים היא פונקציה של המרחק ממקום הפעלת העומס. זאת אומרת ככל שהמרחק ממקום הפעלת העומס גדל , כן המאמץ פוחת. המודל התאורטי של התפלגות המאמצים בקרקע , תואר לראשונה על ידי החוקר הרוסי בוסינסק והדיאגרמה של קווי התפלגות המאמצים נקראת על שמו '''דיאגרמת בוסינסק'''. לפי מודל כזה ניתן לחשב את המאמץ בקרקע עקב עומסי ה[[יסודות (בנייה)|יסודות]] של מבנה נתון ותכנן את גודל היסודות בהתאם.
[[תמונהקובץ:Bousinesseq0001.jpg|ממוזער|250px|התפלגות קווים שווי מאמץ מתחת ליסוד רדיאלי ע"פ בוסינסק]]
 
===כשל קרקע===
כשל קרקע במאמץ הוא מצב בו התפלגות המאמצים הנוספים עקב היסוד ועוד המאמצים בקרקע עקב משקלה העצמי ו[[לחץ הידרוסטטי]] גדול מתסבולת הקרקע. כאשר נוצר מצב בו עומס היסודות הנתונים של המבנה גורם לכשל קרקע ניתן לתכנן מחדש את ביסוס המבנה או לחלופין להחליף את שכבת הקרקע הבעייתית.
 
== ראו גם==