Taħt l-effett tat-tagħbija, kull ħamrija, bl-eċċezzjoni ta’ blat solidu, tinżel. Is-sedimentazzjoni ġeneralment isseħħ minħabba żewġ kawżi: ikkumpattar tal-ħamrija jiġifieri tnaqqis fil-volum tagħha minħabba t-tkeċċija tal-arja jew tal-ilma mill-pori tagħha, u spostament laterali tal-ħamrija tul it-truf tal-pedament minħabba ż-żliq tal-partiċelli solidi tal-ħamrija.
Inżul tal-ħamrija minħabba l-kompattazzjoni jikkonsisti f’deformazzjonijiet elastiċi u plastici, ikkawżati mit-tagħbija tal-pedament, fejn, waqt it-tneħħija tat-tagħbija, il-ħamrija terġa’ lura parzjalment għall-istat oriġinali tagħha.
L-għarqa minħabba l-imbuttar laterali tal-ħamrija tikkonsisti biss f’deformazzjonijiet plastiċi, li fihom, meta jitneħħa t-tagħbija, il-ħamrija ma terġax lura għall-istat oriġinali tagħha. Dawn normalment iseħħu f’pedamenti żgħar mibnija f’fond żgħir taħt il-wiċċ tat-terren. Bl-istess mod, l-imbuttar laterali tal-ħamrija jseħħ f’ħamrija ħafna niedja u meta l-angolu ta’ frizzjoni interna tagħha jkun żgħir.
Peress li t-tagħbija permessa tal-ħamrija tittieħed fiż-żona ta’ deformazzjonijiet elasto-plastiċi, il-kalkolu tas-settjar jitwettaq biss abbażi tat-tnaqqis fil-porożità tal-ħamrija taħt it-tagħbija, waqt li jitħallew barra s-settjar minħabba l-għafsa laterali tal-ħamrija, li jitqiesu bħala żgħar ħafna.
Is-sedimentazzjoni minħabba l-kompattazzjoni tiddependi mill-permeabbiltà tal-ħamrija, peress li din isseħħ fuq il-kont tal-pori, li fil-ħamrija naturali huma dejjem aktar jew inqas mimlijin bl-ilma. Għaldaqstant, is-sedimentazzjoni tal-ħamrija taħt tagħbija hija fil-fatt fenomenu idrodinamiku, għax il-proċess tas-sedimentazzjoni jiddependi mir-rata tat-tkeċċija tal-ilma mill-pori, fejn il-permeabbiltà tal-ħamrija għandha l-akbar rwol.
Ħamrijiet mhux koeżivi bħal żrar u ramel għandhom pori kbar, għalhekk il-permeabbiltà tagħhom hija kbira u l-ilma mill-pori taħt it-tagħbija tal-pedament jitkeċċa malajr. Għalhekk, fil-ħamrija mhux koeżiva l-ħbula taħt it-tagħbija tal-pedament isseħħ malajr, l-aktar waqt il-kostruzzjoni stess jew ftit wara. Għal din ir-raġuni, ir-rara li jiġi kkalkulat il-ħbula tal-pedament f’ħamrija mhux koeżiva.
Il-ħamrija koerenti għandha pori żgħar, il-permeabbiltà tagħha hija baxxa u l-ħruġ tal-ilma mill-pori taħt l-effett tat-tagħbija tal-pedamenti jista’ jdum għal żmien twil ħafna, f’xi tafal fin-granulari anke għal għexieren ta’ snin. Barra minn hekk, peress li l-porosità totali tal-ħamrija koerenti hija ferm akbar minn dik inkoerenti, is-sedimentazzjoni tal-ħamrija koerenti hija ħafna akbar.
Fil-ħamrija koerenti, fejn il-pori tagħha huma parzjalment mimlija bl-arja u parzjalment bl-ilma, l-ewwel iseħħ is-sedimentazzjoni minħabba l-kompressjoni tal-arja fil-pori, waqt li l-kontenut tal-ilma jibqa’ kostanti, u mbagħad is-sedimentazzjoni minħabba t-tkeċċija tal-ilma mill-pori. Taħt tagħbija statika tal-ħamrija minħabba l-effett tal-piż u t-tagħbija utli tal-fondazzjoni, iseħħu dawn iż-żewġ tipi ta’ sedimenti, iżda l-proċess ta’ żmien tas-sedimentazzjoni jkun differenti.
Jeżistu wkoll kawżi oħra li jikkawżaw is-sedimentazzjoni tal-ħamrija, bħat-tnaqqis permanenti tal-livell tal-ilma ta’ taħt l-art, bidliet kimiċi fil-kompożizzjoni tal-ħamrija u disturbi oħra fil-ħamrija.
L-istudju tas-sedimentazzjoni jikkonsisti minn kalkolu preliminari tas-sedimentazzjoni, li jsir fuq il-bażi ta’ eżami fil-laboratorju ta’ kampjuni tal-ħamrija u monitoraġġ tas-sedimentazzjoni, li jsir matul il-kostruzzjoni tal-binja u għal ċertu żmien wara.
Kalkolu tal-insedjament f’tagħbija ċentrika tal-pedament
Ejja nikkunsidraw sieq ta’ pedament fondat f’ħamrija li tikkonsisti f’diversi saffi differenti, pereżempju saff ta’ ramel H0, jiġifieri H1 taħt is-sieq, saff ta’ ħamrija taflija b’ħxuna ta’ H2, saff ta’ tafal b’qisien fini b’ħxuna ta’ H3, taħtu jkun hemm żrar kumpatt b’ħxuna akbar tas-saff, bil-livell tal-ilma ta’ taħt l-art NPV (fig. 1a).
Għall-kalkolu tas-sedimentazzjoni, hemm bżonn jitqiegħed id-dijagramma tat-tensjonijiet minħabba l-piż proprju tal-ħamrija (id-dijagramma tax-xellug f’fig. 1b) u d-dijagramma tat-tensjonijiet minħabba l-azzjoni tat-tagħbija addizzjonali mill-pedament (id-dijagramma tal-lemin f’fig. 1b). Id-dijagramma tat-tensjonijiet minħabba l-piż proprju tal-ħamrija niksbuha mill-ħxuna tas-saffi Σ_H_ u mill-piżijiet volumetriċi tagħhom γ. Jekk il-piż volumetriku tar-ramel huwa γ1, tar-ramel taħt l-ilma γ’1, tal-ħamrija taflija taħt l-ilma γ’2, u tat-tafal taħt l-ilma γ’3, it-tensjonijiet ta’ pressjoni fil-ħamrija minħabba l-piż proprju tal-ħamrija jkunu (fig. 1)
γ1 · H’; γ’1 · H’’; γ’2 · H2; γ’3 · H3;
Id-dijagramma tal-istress minħabba l-azzjoni tat-tagħbija niksbuha permezz ta’ kalkolu b’wieħed mill-metodi magħrufa, pereżempju ta’ Steinbrenner jew ta’ Newmark, għal fondi differenti taħt il-pedament.
Jekk inħatru b’P t-tagħbija tal-pedament, b’A l-erja tiegħu li fuqha jserraħ fuq l-art, u b’γ1 il-piż volumetriku tal-ħamrija fid-daqs tal-fondazzjoni t taħt il-wiċċ tat-terren, it-tagħbija speċifika tal-pedament hija P/A filwaqt li l-piż proprju tal-ħamrija fl-istess fond huwa γ1t. Sabiex tinkiseb it-tagħbija supplimentari tal-ħamrija minħabba t-tagħbija tal-pedament, għandu jitnaqqas il-pressjoni tal-piż proprju tal-ħamrija γ1t mit-tagħbija tal-pedament P/A, b’tali mod li t-tagħbija supplimentari tal-ħamrija tkun
p0 = P/A – γ1t.
Fl-istess fond t jaġixxi wkoll l-istress γ1t minħabba l-piż proprju tal-ħamrija, għalhekk f’dan il-fond jaġixxi l-istress totali (P/A – γ1t) + γ1t, fejn il-konsolidazzjoni tal-ħamrija taħt l-istress γ1t tkun saret qabel il-bini tal-istruttura.
Fig. 1. Kalkolu tas-sedimentazzjoni taħt tagħbija ċentrika tal-pedament
Madankollu, jekk parti mill-pedament fuq il-tingiża tal-fondazzjoni timtela bl-art (fig. 1c), għandu jitqies it-tagħbija tal-ħamrija miżjuda 2_Q_, b’tali mod li f’dan il-każ it-tagħbija supplimentari tkun
_P+2_Q/A – γ1t.
Għal pedament f’forma ta’ strixxa, A = b x 1,0 m fuq 1 m’ tal-pedament.
Il-kalkolu tas-sedimentazzjoni jsir għall-livelli kollha ta’ art kompressibbli sad-dinja ta’ effett tat-tagħbija tal-pedament. Qabel kien jitqies bħala l-limitu tal-effett tat-tagħbija tal-bini d-dinja sa fejn l-istress ta’ intensità ≥ 10% p0. Illum jiġi aċċettat li dan il-limitu jinsab fid-dinja fejn l-istress mit-tagħbija supplementari pz huwa ugwali għal 20% tal-istress mill-piż proprju tal-art: pz = 0,2 ·γ_Σ_H. Taħt din id-dinja s-sedimentazzjoni ma tiġix ikkalkulata. Skont regola oħra jiġi rrakkomandat il-kalkolu tas-sedimentazzjoni għal saffi sa fond 2_b_ sa 3_b_, fejn b hija l-wisa’ tal-pedament. Jekk fl-aħħar ikun hemm saff ta’ ġebel żgħir bħalma jidher fil-fig. 1a, dan ma jiġix ikkunsidrat għall-kalkolu tas-sedimentazzjoni, għax is-sedimentazzjoni tiegħu taħt it-tagħbija tal-pedament hija żgħira ħafna u sseħħ waqt il-kostruzzjoni.
Fil-fond z taħt il-qiegħ tal-pedament hemm stress ta’ kompressjoni pg minħabba l-piż proprju tal-ħamrija (fig. 1b), filwaqt li jkun ikkunsidrat ukoll l-effett tal-buoyancy. Ma’ dan l-istress inizjali ta’ kompressjoni jiżdied il-pressjoni pz minħabba l-azzjoni tat-tagħbija tal-bini fl-istess fond. Għaldaqstant, f’xi punt M fil-fond z taħt il-qiegħ tal-pedament jaħkem l-istress totali ta’ kompressjoni pn = pg + pz.
Taħt l-azzjoni tat-tagħbija addizzjonali, il-ħamrija tgħaffeġ u tiddeforma lateralment. Jekk id-deformazzjonijiet laterali jiġu injorati, għax huma relattivament żgħar, peress li t-tagħbija permessa tal-ħamrija tinsab fiż-żona ta’ deformazzjonijiet elasto-plastiċi, jista’ jiġi aċċettat li l-kalkolu tas-sedimentazzjoni jitwettaq abbażi tat-test tal-kompressibbiltà fl-edometru, b’kampjun mhux imfixkel meħud mill-qasam tal-punt osservat fil-ħamrija, li permezz tiegħu jiġi determinat il-modulu tal-kompressibbiltà tal-ħamrija Ms.
Abbażi tal-liġi ta’ Hooke għandna
Δ_s_ = pz/Ms,
fejn Δ_s_ huwa s-settlement speċifiku, għal kull unità ta’ ħxuna tas-saff, pz it-tensjoni f’fond z tal-ħamrija minħabba t-tagħbija supplimentari.
Jekk nassumu ħxuna biżżejjed żgħira tas-saff dz, biex jistgħu jiġu aċċettati pz u Ms bħala kostanti, is-sedimentazzjoni elementari tkun
Δ_s dz_ = pz/Ms dz.
Is-sedimentazzjoni totali ta’ saff bi ħxuna H se tkun
Jekk pZ u MS huma kostanti għal saff bi ħxuna H, ikun
s = pz/Ms · H.
Fil-verità pz u Ms mhumiex kostanti għal saff b’ħxuna ta’ H1, iżda tittieħed il-valur medju tagħhom fil-punt M.
Il-modulu ta’ kompressibbiltà tal-ħamrija Ms jiġi determinat laboratorjalment għal kull saff separatament. Għal ħamrija kkonsoidata b’mod normali, il-modulu Ms jiġi determinat mid-dijagramma tal-kompressjoni primarja, fejn it-tagħbija totali σ2 = pg + pz; σ1 = pg = Σ_γt,_ it-tagħbija supplimentari Δ_σ_ = σ2 – σ1 = (pg + pz) – pg, u l-valuri korrispondenti tal-kompressjoni relattiva huma Δ_h2_/h u Δ_h1_/h, u għalhekk
Madankollu, jekk ikun hemm tafal prekonsolidat, il-modulu tal-kompressibbiltà jiġi determinat mid-dijagramma tal-kompressjoni sekondarja. Mill-eżempju fil-fig. 2 għandna għal:
Fig. 2. Determinazzjoni tal-modulu ta’ kompressibilità tal-ħamrija abbażi tad-dijagramma tal-kompressjoni relattiva
Minn dak ta’ qabel jirriżulta li s-sedimentazzjoni tat-tafal prekompressat se tkun ħafna iżgħar mis-sedimentazzjoni ta’ ħamrija kkonsolidata b’mod normali.
L-effett tar-riġidità tal-fondazzjoni fuq is-sedimentazzjoni
Għalkemm fil-prattika ma jeżistux pedamenti kompletament elastiċi, fejn is-sedimentazzjoni ta’ punt wieħed tkun indipendenti mis-sedimentazzjoni tal-punt ġar, għall-kalkolu tas-sedimentazzjoni jiġu distinti pedamenti elastiċi u riġidi.
Il-fondazzjonijiet elastiċi, li bihom nifhmu n-nases tal-ġebel u l-mili, taħt tagħbija uniformi jikkawżaw f’punti individwali sottomissjonijiet differenti. Għalhekk f’dawn il-fondazzjonijiet il-kalkolu tas-sediment ma jsirx għall-wiċċ kollu mgħobbi, iżda għal punti individwali tiegħu: il-punti kantunieri A, B, C u D il-punti tan-nofs tal-ġnub E, F, H u J u l-punt ċentrali G tal-wiċċ tar-rettangolu (fig. 3). Taħt tagħbija uniformi s-sediment tal-punti B, C u D huwa l-istess bħal dak tal-punt A, is-sediment tal-punt H huwa l-istess bħal tal-punt E, u tal-punt J huwa l-istess bħal tal-punt F għal ħamrija tal-istess kompożizzjoni.
Fig. 3. Kalkolu tas-sedimentazzjoni ta’ punti individwali tal-wiċċ mgħobbi
Biex jiġi kkalkulat is-setilament taħt xi punt G tal-wiċċ mgħobbi, ir-rettangolu ABCD jinqasam f’erba’ rettangoli iżgħar u s-setilament ta’ G jinkiseb bħala s-somma tas-setilamenti li jikkawża kull wieħed mir-rettangoli maqsuma.
Pedamenti riġidi ma jikkonsolidawx bħall-elastiċi, peress li fihom ma jkunx possibbli li jisfru punti individwali. Għaldaqstant, l-għarqa tal-pedamenti riġidi tiġi kkalkulata bħala unità waħda, b’mod li skont il-grad ta’ riġidità jiġi kkalkulat il-valur medju tal-għarqa b’mod differenti, għaliex mid-riġidità tal-pedament tiddependi d-distribuzzjoni tal-pressjoni fil-qiegħ tal-pedament.
Għal pedamenti iebsin b’forma ta’ kwadru jew rettangolu iżgħar, meta a < 2_b_, jiġi kkalkulat it-tinjis sG tal-punt ta’ nofs G u jiġi adottat it-tinjis ġenerali tal-pedament s = 3/4 sG. Għal pedamenti iebsin b’forma ta’ rettangolu mtawwal jew strixxa jiġi kkalkulat it-tinjis tal-punt tat-tarf E, tal-punt ta’ nofs G u tal-punt M fin-nofs tad-distanza bejniethom, tul l-assi itwal tas-sieq tal-pedament, u mbagħad tittieħed il-valur medju.
Van Hamme jqis li l-kalkolu aktar preċiż tas-sedimentazzjoni tal-“punt karatteristiku P”, li jinsab ’il bogħod mill-assi medji b’distanza
mill-assi ċentrali. Skont Van Hamme, it-tinjis ta’ ċerti punti partikolari tal-pedament huwa indipendenti mill-mod kif jitqassmu l-istress fil-qiegħ tal-pedament. Għal dawn il-punti t-tinjis jista’ jiġi kkalkulat taħt il-preżunzjoni li d-distribuzzjoni tal-istress fil-qiegħ tal-pedament hija uniformi. Għal sieq tal-pedament iebsa, mgħobbija b’tagħbija uniformi, li fiha d-distribuzzjoni tal-istress fil-qiegħ tal-pedament mhijiex uniformi u tiżdied lejn it-truf tas-sieq, madankollu t-tinjis tas-sieq tal-pedament huwa ugwali għat-tinjis tal-punt karatteristiku P. L-istressi fil-fond z taħt il-punt karatteristiku P ta’ wiċċ rettangolari twil a, wiesa’ b, mgħobbi b’tagħbija uniformi p0 jistgħu jiġu kkalkulati bl-għajnuna tat-tabella 1 li ħejja Jelinek.
L-istress σzP fil-fond z taħt il-punt karatteristiku P huwa σzP = (σz/p0)·p0, fejn p0 huwa t-tagħbija supplimentari tal-ħamrija.
Tab. 1. Valuri σz/p għal tensjonijiet taħt il-punt karatteristiku P skont ir-relazzjoni bejn il-fond z u l-wisa’ b u r-relazzjoni bejn it-tul a u l-wisa’ b tas-sieq tal-pedament
Kalkolu tas-settjar abbażi tal-bidla fil-koeffiċjent tal-porożità tal-ħamrija
Jekk indikkaw l-e0 bħala l-koeffiċjent tal-porożità tal-kampjun mhux imfixkel meħud mis-saff tal-ħamrija, u l-ei bħala l-koeffiċjent tal-porożità tal-istess kampjun wara l-konsolidazzjoni finali fl-edometru taħt it-tagħbija σ1 (fig. 4a), it-tnaqqis fil-volum inizjali tal-ħamrija taħt l-azzjoni tat-tagħbija Δ_σ_ jikkorrispondi għat-tnaqqis fil-porożità, jiġifieri għall-koeffiċjent tal-porożità tal-ħamrija
Δ_e_ = e0 – e1
Fig. 4. Kalkolu tas-settjar abbażi tal-bidla fil-koeffiċjent tal-porożità tal-ħamrija
Il-volum inizjali tal-kampjun tal-ħamrija huwa
L-insedjament speċifiku Δ_s_, jiġifieri l-insedjament għal kull unità ta’ volum tal-ħamrija 1+e0 huwa
Δ_s_ =(e0–e1) / (1+e0)
Is-sedimentazzjoni ta’ saff elementari b’ħxuna dz hija skont fig. 4b
Δ_s_ dz=(e0–e1) / (1+e0) dz
Is-setiljar ta’ saff b’ħxuna H se jkun
Jekk nassumu li p huwa l-istress fil-fond z minħabba l-piż proprju tal-ħamrija, li jikkorrispondi għat-tagħbija σ0 fl-edometru, Δp huwa l-istress mit-tagħbija supplimentari tal-ħamrija minħabba l-binja, li jikkorrispondi għaż-żieda fit-tagħbija Δ_σ_ fl-edometru, p1 huwa l-istress totali taħt l-effett tal-piż proprju tal-ħamrija u tat-tagħbija supplimentari li jikkorrispondi għat-tagħbija totali σ1 fl-edometru, l-espressjoni ta’ qabel nistgħu niktbuha fil-forma
Jekk inħatru b’A l-erja tad-dijagramma tal-istress mit-tagħbija supplimentari tal-ħamrija, A = Δ_pH_ (l-erja mħaxxna fil-fig. 4b), fejn Δ_p_ hu l-istress mit-tagħbija supplimentari fiċ-ċentru tas-saff
a=Δ_e_/Δ_p_, ir-relazzjoni bejn id-differenza tal-koeffiċjent tal-porożità u l-istress korrispondenti mit-tagħbija supplimentari Vc = (1+e0)/a, nistgħu npoġġu
jiġifieri s = A/Vc [cm]
Jekk il-ħamrija tikkonsisti f’aktar minn saff wieħed, jiġu kkalkulati s-sedimenti s għal kull saff; is-somma tas-sedimenti tas-saffi individwali tagħti s-sediment totali Σ_s_.