Základové konstrukce Manuál
Kontakty 6 Základové patky a pásy 7 Základová patka 7 Základová patka 8 Předpoklady 8 Dílčí součinitele spolehlivosti 8 Nové kombinace MSÚ 9 Automatické skupiny výsledků (třídy) 9 Zadání základové patky 10 Servis pro geotechniku 11 Funkce pro posudek stability základové patky 13 Posudek základové patky 13 Stanovení návrhových hodnot 14 Stanovení efektivní geometrie 16 Zvodněná (neodvodněná) únosnost 19 Odvodněná únosnost 20 Známá únosnost podloží 23 Únosnosti proti sesuvu 23 Posudek excentricity 24 Posudek nadzvednutí 25 Výstup 25 AutoDesign 25 Reference 27 Základový pás 27 Nadloží (zásyp) základové patky a pásu 27 Zadání nového typu základové patky 27 Vložení základové patky do modelu 28 Zadání nového základového pásu 28 Podloží 29 Úvod do podloží 29 Zadání nového typu podloží 29 Zadání parametrů podloží 29-2 -
Parametry podloží pro podloží pod prutem 30 Parametry podloží pro podloží pod plochou 31 Použití podloží 31 Geologický profil 32 Správce geologických profilů 32 Definování nového geologického profilu 33 Editování existujícího geologického profilu 34 Geologické oblasti 34 Úvod do geologických oblastí 34 Definování nové geologické oblasti 35 Editování existující geologické oblasti 37 Vrtané sondy 38 Úvod do vrtů 38 Vložení nového vrtu 39 Editování existující vrtu 39 Smazání existujících vrtů 40 Zobrazení nebo skrytí existujících vrtů 40 Zobrazení zemského povrchu 40 Obnovení zemského povrchu 41 Soil-In 42 Úvod 42 Vliv podloží v okolí konstrukce 42 Plošná podpora 43 Vlastnosti plošné podpory 44 Podloží ve 3D modelu 44 Profil vrtu 45 Povrch zeminy 51 Plošná podpora 52 Knihovna Podloží 53 Parametry požadované Soilinem 54 Nastavení podloží v Nastavení řešiče 54 Výpočet Soilinu 55-3 -
Kapitola 0 Iterační cyklus soilinu 55 Kvadratická norma pro porovnání výsledků z poslední a předposlední iterace 57 Teorie o derivačním procesu 58 Výsledky soilinu 59 Zobrazení 2D dat 59 Výsledky 60 Výsledky pro každý iterační cyklus 64 Soilin a modul Návrh pilot 67 Pokročilé tipy 67 Poklesová kotlina vně základu 67 Základové patky a soilin 70 Co dělat pokud je model v pořádku, ale iterace nedoběhnou 72 Tutorial - additional plates 73 Introduction 73 How to calculate the plate without soilin 76 How to calculate the plate with soilin. 78 How to create the additional plates around 82 Návrh pilot 88 Úvod 89 Servisy pro geotechniku 90 Nastavení geotechniky 91 Trajektorie 92 Typ půdního profilu 94 Data o penetrační zkoušce 94 Pravidlo NEN (závislost na napětí) 102 Knihovna zemin 103 Zadání nové piloty 105 Uzlová podpora - pilota 105 Plán rozmístění pilot 107 Půdní profil 108 Úroveň paty piloty 109 Typ Z 109-4 -
Křivka závislosti sednutí na zatížení 110 Typ piloty 112 Typ piloty 113 Posudek - návrh, ověření 120 Podmínky pro návrh 120 Podmínky pro ověření 121 Parametry návrhu pilot 121 Výpočet návrhu plánu rozmístění pilot 122 Parametry ověření pilot 124 Ověření plánu rozmístění pilot - výpočet 125 Aktualizace tuhosti 128 Nelineární funkce 131 Výsledky - tabulky v dokumentu 134 Omezení 140 Chyby/Varování 140-5 -
Kontakty SCIA nv Industrieweg 1007 3540 Herk-de-Stad Belgie Nemetschek do Brasil Rua Dr. Luiz Migliano, 1986 - sala 702, CEP SP 05711-001 São Paulo Brazílie SCIA France sarl Centre d'affaires, 29 Grand' Rue 59100 Roubaix Francie SCIA CZ s.r.o. Brno Slavíčkova 827/1a 638 00 Brno Česká republika SCIA SK, s.r.o. Murgašova 1298/16 010 01 Žilina Slovensko Scia Datenservice Dresdnerstrasse 68/2/6/9 1200 Vídeň Rakousko SCIA Nederland B.V. Wassenaarweg 40 6843 NW ARNHEM Nizozemsko Nemetschek Scia North America 7150 Riverwood Drive 21046 Columbia, MD Spojené státy Nemetschek Scia Swiss Branch Office Dürenbergstrasse 24 3212 Gurmels Švýcarsko SCIA CZ s.r.o. Praha Evropská 2591/33d 160 00 Praha 6 Česká republika Scia Software GmbH Technologie Zentrum Dortmund, Emil-Figge-Str. 76-80 44227 Dortmund Německo Všechny informace uvedené v tomto dokumentu mohou být změněny bez předchozího upozornění. Žádnou část tohoto dokumentu není dovoleno reprodukovat, uložit do databáze nebo systému pro načítání ani publikovat, a to v žádné podobě a žádným způsobem, elektronicky, mechanicky, tiskem, fotografickou cestou, na mikrofilmu ani jinými prostředky bez předchozího písemného souhlasu vydavatele. Firma Scia nezodpovídá za žádné přímé ani nepřímé škody vzniklé v důsledku nepřesností v dokumentaci nebo softwaru. Copyright 2016 SCIA nv. Všechna práva vyhrazena. Dokument vytvořen: 27 / 05 / 2016 SCIA Engineer 16.0-6 -
Základové patky a pásy Základové patky a pásy Základová patka Uživatel si může vybrat ze dvou typů základových patek. Parametry základové patky jsou: Jméno Typ Rozměry Excentricita Podmínky betonáže Materiál Jméno se používá k identifikaci základové patky. Definuje tvar základové patky. Zadání rozměrů patky se provádí v dialogu, který obsahuje naváděcí obrázky základové patky. Z obrázků je patrný význam jednotlivých rozměrů. Uživatel může kliknout na kótovací čáru libovolného rozměru a fokus" v tabulce je nastaven na odpovídající položku. Díky tomu je zadání rozměrů patky velice jednoduché. Základová patka může být buď symetrická nebo lze zadat určitou excentricitu (v půdoryse). Určuje podmínky betonáže základové patky. Tato položka definuje materiál použitý pro základovou patku. Editační dialog pro základovou patku dovoluje zobrazit patku buď ve 2D nebo 3D režimu. Varianta 2D ukazuje bokorys, půdorys a kótovací čáry pro všechny zadávané rozměry. Varianta 3D nabízí přehlednou vizualizaci zadané patky. Výše zmíněné vlastnosti se definují v editačním dialogu základové patky. Tento dialog lze otevřít ze Správce základových patek. Kromě toho je nutno definovat ještě jeden důležitý parametr základové patky. Jedná se o zeminu pod základovou spárou. Tento parametr se zadává v dialogu vlastností podpory, tj. zadává se v okamžiku vkládání podpory do modelu konstrukce. - 7 -
Kapitola 1 Základová patka Předpoklady Aby bylo možné navrhovat základové patky, je nutné nastavit odpovídající volbu v dialogu Data o projektu. Podloží, Podloží > Základová patka. Dílčí součinitele spolehlivosti Dílčí součinitele spolehlivosti pro kombinace jsou definovány ve správci národních příloh. Ten se otevře z dialogu pro nastavení základních dat projektu. K dispozici jsou součinitele pro Sadu B kombinace EN- MSP (STR/GEO) v EN 1990 [Ref. 4]. Kromě toho pro geotechnickou analýzu je třeba podporovat Sadu C. Proto je nastavení kombinací rozšířeno následujícím způsobem: Sada C má následující výchozí hodnoty: Součinitel spolehlivosti Výchozí nastavení (Sada C) Dílčí součinitel stálého zatížení - nepříznivý 1,00 Dílčí součinitel stálého zatížení - příznivý 1,00 Dílčí souč. pro účinky předpětí - příznivý 1,00 Dílčí souč. pro účinky předpětí - nepříznivý 1,20 Dílčí součinitel řídicí nahodilé zatížení 1,30 Dílčí souč. doprovázející nahodilé zatížení 1,30 Dílčí součinitel pro účinky smršťování 1,00-8 -
Základové patky a pásy Všimněte si, že Redukční součinitel není pro sadu C k dispozici. Nové kombinace MSÚ Je přidána nová kombinace: EN-MSP (STR/GEO) Sada C Tato kombinace používá stejná pravidla jako EN-MSÚ (STR/GEO) Sada B s výjimkou následujícího: Pro tuto kombinaci není použito nastavení pro '6.10' nebo '6.10a & 6.10b'. Pro tuto kombinaci se vždy použije '6.10'. Součinitele spolehlivosti se uvažují ze sloupce pro Sadu C z dialogu pro nastavení kombinací. Automatické skupiny výsledků (třídy) Ve výchozím nastavení vytváří Scia Engineer tyto skupiny: Všechny MSÚ Všechny MSP Všechny MSÚ & MSP Automaticky se generuje nová skupina: GEO. Tato skupina obsahuje všechny kombinace typů: EN-MSÚ (STR/GEO) Sada B EN-MSÚ (STR/GEO) Sada C Skupina se generuje pouze pokud je ve funkcionalitě v nastavení projektu zaškrtnuta možnost 'Podloží' Pokud není žádná z těchto kombinací dostupná, skupina se nevytvoří. Pokud je k dispozici pouze jeden typ těchto kombinací, vygeneruje se skupina pouze s těmito kombinacemi. Kombinace Sady C se použije speciálně pro geotechnický návrh podle návrhového přístupu 1. Proto se nepřidá k výchozím skupinám pro kombinace MSÚ, ale pouze do skupiny Zemina. - 9 -
Kapitola 1 Zadání základové patky Hladina podzemní vody Skupina Hladina podzemní vody obsahuje úroveň vody: bez vlivu, v základové spáře, v úrovni povrchu. Výchozí možnost je bez vlivu. Zásypový materiál Zásypový materiál má následující položky: hustota = určuje hustotu zeminy nad základovou patkou nebo pasem výška = definuje výšku horní vrstvy zeminy.. Výška se měří od horního povrchu základové patky. Položka Výška [m] ve skupině Zásypový materiál povoluje zadat kladnou i zápornou hodnotu. Záporná hodnota znamená, že zemina je níže než základová patka. Tuhosti Tuhosti se počítají programem automaticky.. Použité vzorce najdete v teoretickém manuálu na straně 16 - v příloze:. Tuhost základové patky - 10 -
Základové patky a pásy Parametry podloží V porovnání s předchozími verzemi programu byly některé parametry podloží přejmenovány, aby odpovídaly konvencím Eurokódu. Starý text Fic [deg] Cc[MPa] Ccu [Mpa] Nový text Fi [deg] c [MPa] cu [Mpa] Navíc byla přidána nová zaškrtávací položka Voda/vzduch v jílové vrstvě. Servis pro geotechniku Servis pro geotechniku obsahuje položky: Nastavení pro geotechniku Základová patka - Stabilita základové patky. Nastavení pro geotechniku Nastavení pro geotechniku má stejný vzhled jako dialogy pro nastavení parametrů návrhu ocelových, hliníkových a dalších konstrukcí. Další informace o parametrech naleznete v teoretickém manuálu. Součinitele eliminace reakce podpory Skupina Součinitele eliminace reakce podpory umožňuje uživateli specifikovat reakci podpory zadáním násobitele. Tato vstupní pole jsou omezena na hodnoty mezi 0 a 1. Ve výchozím nastavení plně působí všechny podpory (součinitele jsou 1,00). Tyto součinitele se použijí v případě, kdy uživatel například modeluje základovou patku a vynechává další prvky základu jako např. věnec. Uživatel může zadat, že pouze 50 % reakce se použije pro návrh základové patky, protože druhých 50 % převezme věnec. - 11 -
Kapitola 1 Maximální hodnota excentricity Skupina Maximální hodnota excentricity dovoluje zadat maximální povolenou excentricitu ve funkci šířky. Uživatel si volí mezi hodnotami 1/3, 1/6 a bez omezení. Známá únosnost zeminy Zaškrtávací políčko Známá únosnost zeminy, použít Sigma oc lze použít k přepsání výpočtu únosnosti podle EN 1997-1. Místo výpočtu se použije zadaná hodnota Sigma oc. Ve výchozím nastavení není políčko zaškrtnuto. Upozorňujeme, že tato analýza není podle EN 1997-1. Dále pak, tlačítkem Národní příloha v dialogu pro nastavení dat projektu lze zadat parametry týkající se národní přílohy. Skupina Návrh podle přístupu EN 1997-1: 2.4.7.3.4 nabízí tři možnosti: Přístup k návrhu určuje, jaká se použije sada kombinací, součinitele bezpečnosti a součinitele únosnosti. Pozn.: Přístup k návrhu je nabízen zde ne na obecné záložce, protože národní příloha může stanovit různé přístupy pro různé typy základu (např. přístup 1 pro základové patky a přístup 3 pro pilotové základy apod.). Skupina Dílčí součinitele pro zeminu obsahuje součinitele spolehlivosti podle tabulky A.4. Ukázány jsou dvě sady: M1 & M2. Tyto sady mají následující výchozí hodnoty: - 12 -
Základové patky a pásy Součinitel spolehlivosti M1 M2 Gama Fi 1,00 1,25 Gama c 1,00 1,25 Gama cu 1,00 1,40 Gama qu 1,00 1,40 Gama gama 1,00 1,00 Skupina Dílčí součinitele únosnosti pro základové patky obsahuje součinitele spolehlivosti podle tabulky A.5. Ukázány jsou tři sady: R1, R2 & R3. Tyto sady mají následující výchozí hodnoty: Součinitel pevnosti R1 R2 R3 Gama R;v 1,00 1,40 1,00 Gama R;h 1,00 1,10 1,00 Funkce pro posudek stability základové patky Okno vlastností pro posudek stability základové patky umožňuje posudky výhradně pro skupiny výsledků. Standardně se použije sada GEO. Pokud není v projektu žádná skupina výsledků, je pole se skupinou prázdné. Výběr se v tomto případě vztahuje k entitám základových patek. Tlačítka akcí provádějí aktualizaci, náhled a AutoDesign. Při provádění posudků závisí použité součinitele bezpečnosti na přístupu zvoleném v nastavení pro geotechniku. Pro návrhový přístup 1 musí skupina použitá v posudku obsahovat alespoň jednu kombinaci od každého následujícího typu: EN-MSÚ (STR/GEO) Sada B EN-MSÚ (STR/GEO) Sada C V případě, že skupina, pro kterou se provádí posudek nesplňuje tento požadavek, není posudek proveden a je zobrazeno varování. Poznámka: Pro návrhový přístup 1 musí skupina výsledků obsahovat alespoň jednu kombinaci od každého následujícího typu: EN-MSÚ (STR/GEO) Sada B EN-MSÚ (STR/GEO) Sada C Vybraná skupina nesplňuje tento požadavek, upravte prosím obsah skupiny. Pro návrhový přístup 2 & 3 nejsou na obsah skupiny žádné požadavky. Posudek základové patky Obecně lze provádět tři oddělené posudky: Posudek únosnosti Posudek sesuvu Posudek excentricity. Ve speciálních případech se místo těchto tří posudků provádí tzv. Posudek nadzvednutí. - 13 -
Kapitola 1 Předtím, než je možno provést kterýkoli z posudků, je třeba v závislosti na zvoleném návrhovém přístupu stanovit požadované součinitele spolehlivosti a únosnosti. Dále je třeba určit svislé návrhové zatížení V d, vodorovné návrhové zatížení H d a efektivní geometrii patky. V následujících odstavcích jsou popsány jednotlivé posudky. Posudek únosnosti Posudek únosnosti se provádí podle [Ref.1] čl. 6.5.2 a Příloha D Únosnost R d závisí na tom, zda je zemina odvodněná nebo neodvodněná. Pokud uživatel zná únosnost zeminy, použije se namísto výpočtu R d přímo hodnota ze vstupních dat. Posudek sesuvu Posudek sesuvu se provádí podle [Ref.1] čl. 6.5.3 Únosnost proti sesuvu R d závisí na tom, zda je zemina odvodněná nebo neodvodněná. Hodnota R p,d představuje kladný účinek zemního tlaku po stranách základu. Protože na tento efekt nelze spoléhat, bere se tato hodnota nulová [Ref. 2]. Posudek excentricity EC7 stanoví ve čl. 6.5.4, že pro zatížení působící s velikou excentricitou jsou vyžadována speciální opatření. Podle [Ref. 3] se to provede posouzením, jestli návrhové zatížení leží uvnitř kritické elipsy nebo kritického kosočtverce. Posudek nadzvednutí Pokud je svislé návrhové zatížení V d záporné, značí to, že základová patka je tažená a může tak být nadzvednuta ze země. Je důležité si uvědomit, že tento posudek se provádí namísto výše uvedených tří posudků. Stanovení návrhových hodnot Posudek se provádí pro skupinu výsledků. V závislosti na návrhovém přístupu zvoleném v Dialogu nastavení geotechnického návrhu jsou sady součinitelů spolehlivosti načteny podle následujícího klíče: - 14 -
Základové patky a pásy Pro Návrhový přístup 1 závisí sady součinitelů na typu kombinace. Pro kombinace typu N-MSÚ (STR/GEO) Sada B se použijí sadym1 & R1. Pro kombinace typu N-MSÚ (STR/GEO) Sada C se použijí sadym2 & R1. Pro všechny ostatní kombinace se použijí sadym1 & R1. Pro Návrhový přístup 2 se ve všech případech použijí sadym1 & R2. Pro Návrhový přístup 3 se ve všech případech použijí sadym2 & R3. Poznámka 1: Normová kombinace se vnitřně rozdělí na různé lineární kombinace. Posudek se provádí pro tyto lineární kombinace. Je proto důležité vědět, z jaké typu normové kombinace byla lineární kombinace vygenerována a podle toho použít příslušné sady součinitelů. Poznámka 2: Skupina výsledků může samozřejmě také obsahovat zatěžovací stavy a nelineární kombinace. Ty se v posudku objevují označené jako jakákoli kombinace. S využitím výše uvedené informace se součinitele spolehlivosti načtou z nastavené geotechniky a pak lze stanovit návrhové hodnoty vlastností zeminy. Návrhová hodnota Vzorec Kde: φ se načte z knihovny podloží γ φ se načte z nastavení geotechniky Kde: c se načte z knihovny podloží γ c se načte z nastavení geotechniky - 15 -
Kapitola 1 Kde: c u se načte z knihovny podloží γ cu načte z nastavení geotechniky Kde: γ objemová tíha se načte z knihovny γ γ se načte z nastavení geotechniky Kde: γ Backfill tíha načtená ze vstupních dat základové patky γ γ se načte z nastavení geotechniky Konečný součinitel spolehlivosti zohledňuje součinitel spolehlivosti pro tíhu základové patky a výplňového materiálu. Tento součinitel spolehlivosti se uvažuje jako součinitel spolehlivosti pro stálé zatížení pro uvažovanou kombinaci, např.: g G. Stálé zatížení lze uvažovat jako příznivé nebo nepříznivé. Příslušný součinitel spolehlivosti se určí následovně. - Součinitel spolehlivosti prvního stálého zatěžovacího stavu s rozloženými kombinacemi se bere jako g G. Tímto způsobem se pro každý typ kombinace (normovou, lineární, obálkovou, nelineární...) určí správná hodnota. - Pokud rozložená kombinace nemá stálý zatěžovací stav, g G se uvažuje hodnotou 1,00. Stanovení efektivní geometrie Dalším krokem posudku je stanovení efektivní geometrie základové patky. Následující obrázek ilustruje různá zatížení působící na základovou patku. - 16 -
Základové patky a pásy V obrázku jsou použita tato pootočení: Akce G g P p H h Info Tíha patky a zásypového materiálu uvnitř oblasti abcd. Bod působení zatížení pro zatížení G, vztažený ke středu základové spáry Svislá reakce Rz v podpoře. Bod působení zatížení pro zatížení P, vztažený ke středu základové spáry Tato hodnota se načte jako excentricita ex a ey z knihovny základových patek. Vodorovná reakce Rx nebo Ry v podpoře. =(h1 + h2) Bod působení zatížení vodorovného zatížení H vztažený k základové spáře. Kde h1 a h2 se načtou z knihovny základových patek. M V d e Momentová reakce Rx nebo Ry v podpoře. = G + P Mezní svislé zatížení na základovou spáru včetně tíhy základu a zásypového materiálu. Bod působení zatížení pro zatížení V d vztažený ke středu základové spáry. Reakce Rx, Ry, Rz, Mx, My je třeba vynásobit součinitelem eliminace reakce podpory. Excentricita e se spočte následujícím způsobem: Pro obecný 3D případ vypadá rovnice takto: - 17 -
Kapitola 1 Tíha G Tíha G sestává ze tří částí: 1) Tíha patky, G Block Závisí na tvaru patky (prizmatický nebo pyramida), rozměrech a také na hustotě g Block materiálu patky. Všechna tato data se načtou z knihovny základových patek. Hustota patky závisí na hladině podzemní vody. Hladina vody Hustota bloku Bez vlivu v základové spáře γ Block γ Block v úrovni povrchu (γ Block γ W ) Hustota vodyg W se uvažuje 9,81 kn/m³ 2) Tíha zásypového materiálu v okolí h2, G zásyp,okolí Závisí na tvaru patky (prizmatický nebo pyramida), rozměrech a také na hustotě zásypového materiálu. Všechna data o patce se načtou z knihovny základových patek. Hustota zásypu závisí na hladině podzemní vody. Hladina vody Hustota zásypu Bez vlivu v základové spáře γ zásyp,d γ zásyp,d v úrovni povrchu (γ zásyp,d γ W ) Hustota vodyg W se uvažuje 9,81 kn/m³ 3) Tíha zásypu nad základovou patkou, G zásyp,nad Ta závisí na výšce a hustotě zásypu stanovených při zadání základové patky. Povšimněte si, že výška zásypu může být i záporná. Záporná hodnota znamená, že zemina je níže než základová patka. Zmiňované tři části jsou ukázány na následujícím obrázku: - 18 -
Základové patky a pásy Návrhová hodnota celkové tíhy G se spočte jako: G d =g G * [G Block + G zásyp,okolí + G zásyp,nad ] Kde g G je součinitel spolehlivosti stálého zatížení pro uvažované kombinace. Vzdálenosti gx& gy Pomocí tíhy a objemu se určí těžiště patky a zásypu. Vzdálenosti gx a gy se pak spočtou jako vzdálenosti tohoto těžiště od těžiště základové patky. Efektivní geometrie V posledním kroku se s pomocí excentricit ex a ey spočte efektivní geometrie základové patky: L1 = A 2 * ex L2 = B 2 * ey Kde A & B se načtou z knihovny základových patek. B = min (L1 ; L2) L = max (L1 ; L2) A = B * L Pokud vyjde B < 0 m nebo L < 0 m, je geometrie nekorektní. V takovém případě se posudek neprovede a ve výstupu se objeví varování: Upozornění: Posudek nemohl být proveden kvůli nekorektním rozměrům efektivní geometrie. Zkontrolujte prosím základní rozměry základové patky. Zvodněná (neodvodněná) únosnost Vzorce v tomto odstavci se používají v případě, že políčko Typ v knihovně podloží je nastaveno na neodvodněné. Návrhová hodnota neodvodněné únosnosti se spočte: - 19 -
Kapitola 1 Hodnota c ud b c Vzorec Viz dříve v této kapitole. Naklonění základové patky (v programu je vždy vodorovná základna) = 1,00 Tvar základu (obdélník) s c Náklon zatížení způsobený vodorovným zatížením H d. i c a H d A * c ud Pokud H d > A * c ud hodnotu i c lze nastavit na 0,5 Výsledné vodorovné zatížení H d H x Vodorovná reakce v podpoře Rx. H y Vodorovná reakce v podpoře Ry. B Efektivní šířka. L Efektivní délka. A Efektivní plocha. Přitížení v základové spáře [Ref. 5] =(h1 + h2 + h zásyp )* g zásyp,d q Kde: h1 & h2 se načtou z knihovny základových patek. h zásyp se načte ze zadání základové patky g zásyp,d viz dříve v této kapitole. g R,v Součinitel únosnosti se načte z nastavení geotechniky. Odvodněná únosnost Vzorce v tomto odstavci se používají v případě, že políčko Typ v knihovně podloží je nastaveno na odvodněné. Návrhová hodnota odvodněné únosnosti se spočte: Hodnota c d Vzorec Viz dříve v této kapitole. - 20 -
Základové patky a pásy Součinitel únosnosti N c Součinitel únosnosti N q Součinitel únosnosti Ng b c b q bγ Naklonění základové patky (v programu je vždy vodorovná základna) = 1,00 Naklonění základové patky (v programu je vždy vodorovná základna) = 1,00 Naklonění základové patky (v programu je vždy vodorovná základna) = 1,00 Tvar základu (obdélník) s c Tvar základu (obdélník) s q Tvar základu (obdélník) sγ Náklon zatížení způsobený vodorovným zatížením H d. i c Náklon zatížení způsobený vodorovným zatížením H d. i q Náklon zatížení způsobený vodorovným zatížením H d. ig - 21 -
Kapitola 1 m m L m B q Úhel vodorovného zatížení H d se směrem L' Viz dříve v této kapitole. B Efektivní šířka - viz dříve v této kapitole. L Efektivní délka - viz dříve v této kapitole. A Efektivní plocha - viz dříve v této kapitole. Výsledné vodorovné zatížení H d H x H y V d Vodorovná reakce v podpoře Rx. Vodorovná reakce v podpoře Ry. Viz dříve v této kapitole. Efektivní přitížení v základové spáře [Ref. 5] Kde: h1 & h2 se načtou z knihovny základových patek. h zásyp se načte ze zadání základové patky q d γ t závisí na hladině podzemní vody: Hladina vody γ t Bez vlivu γ zásyp,d v základové spáře γ zásyp,d v úrovni povrchu (γ zásyp,d γ W ) γ zásyp,d viz dříve v této kapitole. γ W se uvažuje jako 9,81 kn/m³ Efektivní hustota zeminy pod úrovní základové spáry závisí na hladině podzemní vody: Hladina vody γ d - 22 -
Základové patky a pásy Bez vlivu γ d v základové spáře (γ d γ W ) v úrovni povrchu (γ d γ W ) γ d viz dříve v této kapitole. γ W se uvažuje jako 9,81 kn/m³ γ R,v Součinitel únosnosti se načte z nastavení geotechniky. Známá únosnost podloží Pokud je známa únosnost podloží, lze její hodnotu použít přímo bez nutnosti výpočtu podle EC7. Tento postup se použije, pokud je v nastavení geotechniky zvolena možnost Známá únosnost zeminy, použít Sigma oc. Návrhová hodnota únosnosti se spočte: Hodnota Vzorec A Efektivní plocha - viz dříve v této kapitole. σ od σ oc Návrhová hodnota přípustné únosnosti podloží se uvažuje jako s oc Načte se z knihovny podloží. Únosnosti proti sesuvu Únosnosti proti sesuvu závisí na podmínkách v podloží. a) Pokud je Typ v knihovně podloží nastaven na Neodvosněné. Hodnota c ud Vzorec Viz dříve v této kapitole. A Efektivní plocha - viz dříve v této kapitole. γ R,h Součinitel únosnosti se načte z nastavení geotechniky. Je-li v knihovně podloží zaškrtnuta volba Voda/vzduch v jílové vrstvě, je hodnota Rd omezena následujícím způsobem: Hodnota V d Vzorec Viz dříve v této kapitole. a) Pokud je Typ v knihovně podloží nastaven na Odvosněné. - 23 -
Kapitola 1 Hodnota V d Vzorec Viz dříve v této kapitole. Návrhový úhel vnitřního tření v základové spáře Závisí na podmínkách betonáže zadaných v kknihovně základových patek: δ d Podmínky betonáže dd Prefabrikovaný Na stavbě Viz dříve v této kapitole. γ R,h Součinitel únosnosti se načte z nastavení geotechniky. Posudek excentricity Aby se zamezilo zvláštním opatřením podle článku 6.5.4, excentricita zatížení nesmí překročit 1/3 nebo 1/6 šířky. Maximální hodnota excentricity se stanoví v nastavení geotechniky. a) Je-li maximální excentricita nastavena na 1/3 b) Je-li maximální excentricita nastavena na 1/6 Hodnota e x e y A B Vzorec Viz dříve v této kapitole. Viz dříve v této kapitole. Načte se z knihovny základových patek. Načte se z knihovny základových patek. - 24 -
Základové patky a pásy c) Je-li maximální excentricita nastavena na Neomezeno V tomto případě není excentricita nijak omezena. Jednotkový posudek ja nastaven hodnotu 0,0. Posudek nadzvednutí Pokud je svislé návrhové zatížení V d záporné, značí to, že základová patka je tažená a může tak být nadzvednuta ze země. Posudek nadzvednutí lze zapsat Hodnota P G d Vzorec Svislá reakce Rz - viz dříve v této kapitole. Tíha základu a zásypu - viz dříve v této kapitole. Výstup K dispozici je stručný i podrobný výstup. Jednotkový posudek překračující hodnotu 1,00 je vytištěn tučně. AutoDesign K optimalizaci základové patky se použijí optimalizaci citlivosti a rastr podobně jako je tomu u optimalizace ocelových konstrukcí. Optimalizace lze spustit z posudku stability i z nabídky celkové optimalizace. Pro každý ze tří hlavních posudků lze nastavit horní limity. - Maximální posudek pro únosnost - 25 -
Kapitola 1 - Maximální posudek pro únosnost proti sesuvu - Maximální posudek pro excentricitu Ve výchozím nastavení jsou maximální hodnoty pro všechny tři posudky nastaveny na hodnotu 1,00. Všechna tato vstupní pole povolují zadání pouze kladné hodnoty. Pro každý z uvedených posudků je uvedeno pole Maximální jednotkový posudek, které obsahuje aktuální hodnotu jednotkového posudku. Na obrázku je ukázána geometrie základové patky převzatá z knihovny základových patek. Stejně jako pro ocelové prvky, změny rozměrů během optimalizace jsou znázorněny na obrázku. Tlačítko Změnit základovou patku otevře knihovnu základových patek, kde lze patku upravit nebo vybrat jiný typ patky. Toto tlačítko pracuje stejně jako tlačítko Upravit v optimalizaci ocelových prvků. Tlačítka Další dolů a Další nahoru pracují podobně jako pro ocelové prvky - zvolen parametr je zvětšen nebo zmenšen o jeden krok. Funkce Vyhledat optimální pracuje opět stejně jako pro ocelové prvky - zvolený parametr je optimalizován. Výběrová položka Směr pracuje opět jako pro ocelové prvky. Uživatel může zvolit Nahoru & dolů a AutoDesign potom pracuj oběma směry. Nebo lze vybrat Pouze nahoru a AutoDesign pak daný parametr pouze zvětšuje. Výchozí nastavení je Nahoru & dolů. Výběrová položka Parametr umožňuje nastavit, který parametr se má optimalizovat. Uživatel si může zvolit libovolný rozměr základové patky nebo může vybrat variantu Pokročilý AutoDesign, která optimalizuje několik parametrů najednou (citlivost). Parametry jsou A, B, h1, h2, h3, a, b, ex a ey. Ve výchozím nastavení je vybrán parametr A. Optimalizační rastr má stejný vzhled jako pro ocelové prvky s výjimkou sloupce Třídit podle, který zde chybí. Rastr jako takový pracuje opět jako pro ocelové prvky. K parametru lze přiřadit seznam rozměrů. Při optimalizaci se pak použijí pouze hodnoty z tohoto seznamu. Tlačítko Nastavit hodnotu se použije k úpravě zvoleného parametru z rastru. Podobně jako u ocelových prvků zobrazený dialog závisí na tom, zda byl ke zvolenému parametru přiřazen seznam hodnot. Všechny parametry v rastru lze snadno vybrat či odvybrat pomocí tlačítka Označit/odoznačit vše. U parametrů lze definovat jejich vztah k jiným parametrům. Funkce Otestovat vztahy otestuje, zda nebyly vytvořeny nějaké smyčky mezi parametry. Důležitá poznámka: u ocelových prvků probíhá při spuštění AutoDesignu několik testů platnosti, např. automatická kontrola vztahů. To samé platí pro optimalizaci základové patky. Pokročilý AutoDesihn využívá citlivostní algoritmus. - V každé iteraci je každý parametr měněn samostatně podle pro něj zadaných kroků a je posouzeno, která změna má na využití základové patky největší vliv. Tato změna je pak použita. Postup se pak opakuje v další iteraci. Toto se opakuje, dokud není jednotkový posudek základové patky menší než 1,00. - Jakmile se hodnota posudku dostane pod hodnotu 1,00, stejný přístup (samostatné změny jednotlivých parametrů) se použije ještě jednou, ale tentokráte je cílem dostat se k hodnotě 1,00 co nejblíže, avšak bez jejího překročení. To znamená, že parametry jsou v tomto kroku zmenšovány. - Nakonec je dosaženo situace, kdy žádný parametr již nelze zmenšit bez toho, že by jednotkový posudek nepřekročil hodnotu 1,00.. Tak je nalezene optimální řešení. - 26 -
Základové patky a pásy Reference [1] EN 1997-1, Eurokód 7: Navrhování geotechnických konstrukcí - část 1: Obecná pravidla, CEN, 2004 [2] Frank R., Baudoin C., Driscoll R., Kavvadas M., Krebs Ovesen N., Orr T., Schuppener B., Průvodce normou EN 1997-1 Eurokód 7: Navrhování geotechnických konstrukcí - část 1: Obecná pravidla, CEN, 2004 (v angličtině) [3] Schneider K.-J., Bautabellen für Ingenieure, 13. Auflage, Werner Verlag, 1998. [4] EN 1990, Eurokód Zásady navrhování konstrukcí, CEN, 2002. [5] Lambe T., Whitman R., Soil Mechanics, MIT, John Wiley & Sons, Inc, 1969. Základový pás Základový pás se používá jako typ liniového podepření. Je definován svou šířkou a vlastnostmi zeminy pod základovou spárou. Všechny parametry základového pásu se zadávají v dialogu vlastností podpory, tj. v okamžiku vkládání podpory do modelu konstrukce. Nadloží (zásyp) základové patky a pásu Podepření konstrukce zadané prostřednictvím základové konstrukce (patky nebo pásu) je definováno nejen rozměry a vlastnostmi zeminy pod základovou spárou, ale také charakteristikami zeminy nadloží neboli zásypu. Hustota Výška Definuje měrnou hmotnost zeminy nad základovou patkou nebo pásem. Určuje výšku vrstvy zeminy nad základem. Výška se měří od horního povrchu základové patky. Kromě toho může uživatel určit hladinu spodní vody, která rovněž ovlivňuje vlastnosti podepření. Poznámka: Vlastnosti zásypu základové patky se uvažují tehdy, je.li patka posuzována na stabilitu (překlopení). Zadání nového typu základové patky Postup zadání nového typu základové patky 1. Otevřete Správce základových patek: 1. buď: použijte funkci stromové nabídky Knihovny > Základové patky, 2. nebo: použijte nabídku Knihovny > Základové patky. 2. Klikněte na tlačítko [Nový]. 3. Je vytvořen nový typ základové patky a je přidán do seznamu definovaných typů. 4. Klikněte na tlačítko [Opravit]. 5. Na obrazovce se objeví editační dialog. 6. Vyberte typ, který chcete zadat. 7. Zadejte rozměry patky. 8. Vyberte nebo zadejte nový materiál pro patku. - 27 -
Kapitola 1 9. Potvrďte tlačítkem [OK]. 10. Zavřete správce základových patek. Poznámka: Nebyl-li dosud definován ani jeden typ základové patky a je otevřen Správce základových patek, program automaticky otevře editační dialog nového typu patky. Jakmile je editační dialog zavřen, objeví se na obrazovce Správce základových patek a uživatel může pokračovat podle výše popsaného postupu. Vložení základové patky do modelu Protože základová patka je pouze typem podpory, zadává se do modelu stejným způsobem jako standardní podpora. Používá se tedy postup pro vložení bodové podpory. Jediným rozdílem je to, že uživatel musí zadat některé parametry, které jsou pro tento typ podpory jedinečné. Poznámka: Pokud nebyl doposud zadán žádný typ základové patky a žádný typ podloží a uživatel se pokouší vložit do modelu podporu typu základová patka, program automaticky vytvoří výchozí typ podloží a výchozí typ patky. Je plně na uživateli, aby parametry těchto výchozích entit opravil tak, aby odpovídaly jeho konkrétnímu případu. Zadání nového základového pásu Protože základový pás je pouze typem podpory, zadává se do modelu stejným způsobem jako standardní liniová podpora. Používá se tedy postup pro vložení liniové podpory. Jediným rozdílem je to, že uživatel musí zadat některé parametry, které jsou pro tento typ podpory jedinečné. Poznámka: Pokud nebyl doposud zadán žádný typ podloží a uživatel se pokouší vložit do modelu podporu typu základový pás, program automaticky vytvoří výchozí typ podloží. Je plně na uživateli, aby parametry výchozího podloží opravil tak, aby odpovídaly jeho konkrétnímu případu. - 28 -
Podloží Podloží Úvod do podloží Podpory typu základ, tj. základové patky a základové pásy, jsou položeny na zemině, která tvoří oporu pro konstrukci. Aby program mohl provádět odpovídající výpočty, je nutné zadat parametry této zeminy. V systému Scia Engineer se zemina pod základem nazývá podloží a lze ji zadat pomocí funkcí: buď: funkce stromové nabídky Knihovny > Podloží, nebo: funkce nabídky Knihovny > Podloží. Jakmile je alespoň jeden typ podloží zadán, může být využit k definici základové patky nebo základového pásu. Zadání nového typu podloží Nový typ podloží lze zadat prostřednictvím Správce podloží. Ten je jedním z řady databázových správců systému Scia Engineer. Postup zadání nového typu podloží 1. Otevřete Správce podloží: 1. buď: přes stromovou nabídku Knihovny > Podloží, 2. nebo: přes nabídku Knihovny > Podloží. 2. Klikněte na tlačítko [Nový] abyste vytvořili novou instanci podloží. 3. Nový typ podloží je přidán do seznamu již zadaných typů. 4. Klikněte na tlačítko [Opravit]. 5. Editační dialog je otevřen na obrazovce. 6. Zadejte hodnoty jednotlivých parametrů. 7. Potvrďte nastavení stiskem tlačítka [OK]. 8. Opakujte kroky 2 až 7 kolikrát je potřeba. 9. Zavřete Správce podloží. Zadání parametrů podloží Zadání parametrů podloží se provádí v editačním dialogu pro podloží. Tento editační dialog je dostupný přes Správce podloží. Parametry podloží Konstanty C1 a C2 pro směry X, Y, Z Parametry pro posudek Konstanty odpovídají parametrům Winkler-Pasternakova modelu podloží. Zde se zadávají parametry, které jsou nutné pro posouzení podloží podle odpovídající technické normy. - 29 -
Kapitola 2 Parametry pro posudek Tato data jsou použita pouze pro stabilitní posudek základové patky. Hustota Fic Cc Ccu Sigma oc Typ Měrná hmotnost zeminy Hodnota úhlu smykového odporu z hlediska efektivního napětí. Hodnota soudržnosti z hlediska efektivního napětí. Hodnota neodvodněné smykové pevnosti. Přípustné napětí zeminy (volitelné). Zemina může být odvodněná nebo neodvodněná. Parametry podloží pro podloží pod prutem Parametry podloží pro podloží definované pod prutem jsou: C1x Odolnost prostředí proti ux (deformace ve směru lokální osy x) C1y Odolnost prostředí proti uy (deformace ve směru lokální osy y) C1z Odolnost prostředí proti uz (deformace ve směru lokální osy z) C2x C2y C2z Odolnost prostředí proti dux/dx Odolnost prostředí proti duy/dx Odolnost prostředí proti duz/dx Poznámka: Z úplného souboru 6 parametrů C, jsou čtyři podstatné a lze je určit z parametrů C 2D modelu podloží v modulu EPW Soilin a z tuhosti okrajových vazeb "k", modelující vliv poklesové kotliny: C*1x (MN/m2) C*1y (MN/m2) C*1z (MN/m2) C*2z (MN) = b (m) C1x (MN/m3) = b (m) C1y (MN/m3) = b (m) C1z (MN/m3) + 2 k (MN/m2) = b (m) C2x (MN/m) kde b je šířka prutu. - 30 -
Podloží Nedoporučujeme používat zbývající dva parametry, jelikož nejsou k dispozici spolehlivá experimentální data pro C2x a C2y. Parametry podloží pro podloží pod plochou Parametry podloží pro podloží pod nosník nebo plochu jsou C1z C2x C2y C1x C1y Pružný odpor okolí proti posunutí wp (mm) [C1z in MN/m3] Pružný odpor okolí proti deformaci wp/xp (mm/m) [C2x in MN/m] Pružný odpor okolí proti deformaci wp/yp (mm/m) [C2y in MN/m] Pružný odpor okolí proti posunutí up (mm) [C1x in MN/m3] Pružný odpor okolí proti posunutí vp (mm) [C1y in MN/m3] Poznámka: Obvykle se uvažuje C2x rovné C2y a C1x rovné C1y. Poznámka: Viz také kapitolu Data modelu > Základy > Podloží. Použití podloží Podloží se používá jako vstupní parametr při zadávání základových konstrukcí". To znamená jako parametr pro základové patky a základové pásy. Typ podloží pro konkrétní základovou patku nebo pás se nastavuje v dialogu vlastností podpory. - 31 -
Kapitola 3 Geologický profil Správce geologických profilů Správce geologických profilů je standardní databázový správce. Jeho obsluha je proto celkem jasná. Může vypadat následovně: Můžete provádět všechny obvyklé operace s geologickými profily: definování nového profilu, editování existující profilu, vytváření kopií existujících profilů, mazání existujících profilů (pokud nejsou použity v modelu), tisknout nebo ukládat informace o profilu, načíst profil z disku (jestliže jste předtím nějaký uložili). - 32 -
Geologický profil Správce geologických profilů může být otevřen pomocí funkcí: strom menu Knihovna > Geologické profily, menu Knihovny > Geologické profily, správce se také otevře automaticky, když zadáváte entitu, která vyžaduje mít zadaný parametr geologický profil a žádný zatím nebyl definováni. Definování nového geologického profilu Nový geologický profil může být zadán ve Správci geologických profilů. Funkce Nový ve správci otevře dialog Geologický profil. Obecné parametry geologického profilu Úroveň vody Jméno Nestlačitelné podloží Definuje úroveň podzemní vody. Úroveň hladiny vody ovlivňuje parametry zeminy. Určuje jméno geologického profilu. Je-li tato položka zapnuta, program aplikuje součinitel redukce hloubky k2 ve shodě s ČSN 73 1001, čl. 80. Numericky to znamená, že útlum složky namáhání sz v poloprostoru je zpomalen. Všechny složky tenzoru napětí v pružném poloprostoru jsou vypočteny v této redukované hloubce. Je to pouze přibližný výpočet,ne přesné řešení pružné vrstvy. Rozdíl je nicméně zanedbatelný v porovnání s ostatními nepřesnostmi. - 33 -
Kapitola 3 Parametry vztahující se k vrstvě jméno tloušťka E def Poissonovo číslo Jméno vrstvy Tloušťka vrstvy Deformační modul Pro 1. a 2. geotechnickou kategorii mohou být použity příznačné hodnoty například z ČSN 73 1001, pro 3. geotechnickou kategorii by měl být proveden průzkum pro získání této hodnoty. Součinitel příčné deformace Mohou být použity příznačné hodnoty nebo experimentálně zjištěné hodnoty. (interval: 0 0.5) Objemová tíha zeminy Objemová tíha mokré zeminy Objemová tíha suché zeminy Normálně v rozsahu od 18 do 23 kn/m3 Objemová tíha mokré zeminy Součinitel strukturální pevnosti Bezrozměrná hodnota pro sedání odpovídající ČSN 73 1001. m Tabulka 10 v normě specifikuje hodnoty pro různé zeminy v intervalu od 0.1 do 0.5. Pro 3. kategorii je doporučeno poradit se s inženýrem, který provedl průzkum lokality. Pro jiné normy (jiné než ČSN) je tento součinitel roven 0.2. Poznámka: Geologický profil musí být definován až do takové hloubky, kde je stále aktivní efektivní napětí, jinak program nemá dost informací. Editování existujícího geologického profilu Existující geologický profil může být editován ve Správci geologických profilů. Funkce Opravit ve správci otevře dialog Geologický profil. Tento dialog je popsán v kapitole Definování nového geologického profilu. Geologické oblasti Úvod do geologických oblastí 3D model se zadaným podložím a geologickým profilem vykresluje povrch podloží. Tento povrch definuje oblast, kde se interpolují a extrapolují vlastnosti zeminy mezi jednotlivými zkušebními vrty. Aby bylo možno modelovat geologické zlomy, byl základní polygon povrchu rozdělen na samostatné části, uvnitř kterých se provádí interpolace a extrapolace, ale které se neovlivňují navzájem. - 34 -
Geologické oblasti V různých oblastech může být použit jiný počet vrstev geologického profilu. Například může být 5 vrstev ve vrtech v oblasti 1 a 8 vrstev ve vrtech v oblasti 2. Hranice mezi dvěma geologickými oblastmi tvoří geologický zlom. Zelená - základní obrys povrchu podloží Červená - geologická oblast 1 Modrá - geologická oblast 2 Červeno-modrá čára - geologický zlom. Definování nové geologické oblasti Knihovna geologických oblastí je standardní databáze s uloženou geometrií (čtyřmi body) oblastí. S geologickými oblastmi můžete provádět standardní operace: zadat novou oblast, upravit existující oblast, - 35 -
Kapitola 3 kopírovat existující oblast, smazat oblast (pokud již není v projektu použita), tisknout a ukládat informace o oblasti, načítat dříve uložené oblasti z disku. Geologickou oblast lze zadat funkcemi: buď: použijte položku stromu Knihovny > Podloží > Geologické oblasti. nebo: použijte položku nabídky Knihovny > Podloží > Geologické oblasti. - 36 -
Geologické oblasti Editování existující geologické oblasti Postup na úpravu existující geologické oblasti 1. Otevřít: buď: použijte položku nabídky Knihovny > Podloží > Geologické oblasti. nebo: Vyberte povrch podloží v modelu a použijte tlačítko akce Upravit geologické oblasti, které najdete v okně vlastností. 2. Knihovna se otevře. 3. Změňte požadované souřadnice. 4. Změna je okamžitě provedena. - 37 -
Kapitola 4 Vrtané sondy Úvod do vrtů Vrty společně s geologickými profily poskytují programu informace spojené se skladbou základové půdy. Obojí data jsou nezbytná pro výpočet interakce mezi konstrukcí a zeminou pod ní. Vrt je plně definován pomocí (i) odpovídajícího geologického profilu, (ii) polohy a (iii) výšky. Obvykle bude definována skupina vrtů a tak mohou být použity pro výpočet a zobrazení povrchu země v jejich okolí. Tento povrch může být použit pro působivou prezentaci Vašeho projektu. Samotný povrch není během výpočtu uvažován. Následující obrázek ukazuje příklad definovaných vrtů. Obdélník představuje pole země ve kterém mohou být vlastnosti inter- a extra- polovány. Další obrázek pak ukazuje vypočtený povrch. - 38 -
Vrtané sondy Vložení nového vrtu Postup pro definování nového vrtu 1. Otevřete servis Konstrukce. 2. Spusťte funkci Profil vrtu. 3. Vyplňte parametry. 4. Potvrďte tlačítkem [OK]. 5. Určete umístění nového vrtu nebo vrtů. Parametry vrtu Jméno Pouze výsledky Geologický profil Identifikuje profil vrtu. Po provedení výpočtu můžete získat tabulku sednutí. Hodnoty sednutí jsou vypočteny v místech, kde jsou umístěny vrty. Samotné vrty (s odpovídajícím geologickým profilem) jsou také použity pro výpočet interakce mezi konstrukcí a zeminou Nicméně lze vyloučit některé vrty ze vstupních dat a použít je pouze jako místo pro výpočet výsledků - sednutí. Je-li tento parametr zapnutý, je geologický profil v tomto vrtu ignorován, podmínky v tomto místě jsou interpolovány z okolních vrtů, ale je v tomto místě vypočteno sedání. Specifikuje geologický profil odpovídající poloze vrtu.. Editování existující vrtu Postup pro editaci existujícího vrtu 1. Vyberte požadovaný vrt. 2. V okně vlastností se ukazují parametry vrtu. - 39 -
Kapitola 4 3. Změňte požadované parametry. 4. Změny jsou ihned brány v úvahu. Poznámka: Po úpravě vrtu (obzvláště úpravě polohy) může být nezbytné obnovit povrch (předpokládá se, že byl před změnami zobrazen). Smazání existujících vrtů Vrt, který byl zadán omylem nebo již není dále potřeba z jakéhokoliv důvodu, může být smazán stejně jako jakákoliv jiná entita v modelu. Postup pro smazání vrtu 1. Vyberte požadovaný vrt. 2. Smažte ho použitím: 1. Stisknutím [Del] na klávesnici, 2. Vyvoláním the pop-up menu a vybráním funkce Smazat, 3. Použitím funkce Opravy > Smazat. Zobrazení nebo skrytí existujících vrtů Zobrazení (nebo můžeme říci viditelnost) vrtů je ovládáno pomocí parametru zobrazení Podloží > Profil vrtu. Postup pro zobrazení (skrytí) vrtů 1. Otevřete dialog Nastavení parametrů zobrazení. 1. Přes funkci pop-up menu Parametry zobrazení pro všechny entity. 2. Přes tlačítko na nástrojové liště grafického okna. 2. Nastavte Podloží > Profil vrtu na ZAPNUTO (nebo VYPNUTO pro skrytí). 3. Potvrďte tlačítkem [OK]. Zobrazení zemského povrchu Povrch je vypočten a zobrazen v oblasti vymezená dvěma podmínkami: Všechny definované vrty leží uvnitř oblasti, vzdálenost konstrukce k hranici oblasti je přinejmenším 10 metrů ve všech směrech. Zobrazení (nebo se dá říci viditelnost) povrchu je ovládána pomocí parametru zobrazení Podloží > Povrch. - 40 -
Vrtané sondy Postup pro zobrazení (skrytí) povrchu 1. Otevřete dialog Nastavení parametrů zobrazení. 1. Přes funkci pop-up menu Parametry zobrazení pro všechny entity. 2. Přes tlačítko na nástrojové liště grafického okna. 2. Nastavte Podloží > Povrch na ZAPNUTO (nebo VYPNUTO pro skrytí). 3. Potvrďte tlačítkem [OK]. Obnovení zemského povrchu Po některých změnách ve vrtech (nebo po nějaké jiné úpravě modelu) může povrch zmizet. Důvodem je to, že provedené změny vyžadují regeneraci povrchu a jeho regenerace není automatická (hlavně z důvodů spojených s rychlostí). Postup pro obnovení obrysu a/nebo povrchu 1. Jestliže není zobrazen obrys, zobrazte ho. 2. Vyberte obrys. 3. Okno vlastností zobrazuje některé základní informace o obrysu a také nabízí dvě akční tlačítka. 4. Stiskněte [Obnovit obrys] pro obnovení obrysu. 5. Obrys se může změnit, jestliže byly po posledním obnovení povrchu přidány nové vrty nebo jestliže byly některé existující vrty pousnuty do nové pozice. 6. Stiskněte [Obnovit povrch] pro obnovení povrchu. - 41 -
Kapitola 5 Soil-In Úvod Analýza základových konstrukcí je omezena řešitelností problému modelování části základu, který je v kontaktu s podložím. Nejlepší řešení je použít 2D model podloží, který přibližně představuje deformační vlastnosti celého masívu pod základy pomocí modelu povrchu. Vlastnosti takového modelu jsou vyjádřeny interakčními parametry označovanými jako C. Tyto parametry jsou určovány přímo na konstrukčních prvcích, které jsou v kontaktu s podložím a ovlivňují matici tuhosti. Zjednodušeně si můžeme představit, že C je charakteristika pružného, přesněji pseudoelastického, kontaktu nebo povrchových pružinových konstant, jejichž změna odpovídá skutečnému stavu analyzovaného systému. Můžeme tedy použít odborný slang, který toto nazývá podpora na parametrech C, která je zevšeobecněním standardní Winklerovy myšlenky o podepření ve formě husté tekutiny g = C1 (MNm-3) nebo ve formě nekonečně hustého systému svislých pružin. Zevšeobecnění je velmi důležité a zabývá se hlavně úvahou o významnosti smykového rozložení v podloží, které je opomenuté Winklerovým modelem. Parametry vzájemného působení mezi základem a podložím závisí na rozložení a úrovni zatížení nebo kontaktním napětí mezi povrchem konstrukce a okolním podložím na geometrii základového povrchu a na mechanických vlastnostech zeminy. Výpočtový modul Soilin bere v úvahu všechny zmíněné závislosti. Stejně jako parametry C ovlivňují kontaktní napětí, tak i naopak rozložení kontaktního napětí má vliv na sedání základu a proto se pro parametry C používá iterativní řešení. Vliv podloží v okolí konstrukce Modelování interakce mezi konstrukcí a podložím vyžaduje zohlednění vlivu podloží kolem konstrukce. Toto vnější podloží podpírá hrany základové desky díky smykové tuhosti. V minulosti se k modelování tohoto jevu doporučovalo používat speciální postupy. Současné verze systému Scia Engineer využívají sofistikované řešení, jehož princip je popsán v následujícím odstavci. Program k hraně posuzované základové desky automaticky přidá pružiny, které přibližně nahrazují vliv tzv. podpůrných prvků (1 až 2 metry široký pás podél hran základové desky, jehož hustota se blíží nule). Řešení získané za použití tohoto přístupu zohledňuje vliv podloží vně (v blízkosti) posuzované základové desky. Ve srovnání s řešením bez takových pružin poskytují výsledky s pružinami menší deformace hran základové desky, což znamená větší ohybové momenty v základové desce. Pružiny orientované ve směru osy z globálního souřadného systému jsou přiřazeny ke všem uzlům hran s výjimkou situace, kdy má daný bod již přiřazenou jinou pružinu nebo je zadáno pootočení uzlu. V takovém případě program předpokládá, že uživatel již definoval speciální typ podpory a že tuto speciální konfiguraci nemá automaticky na pozadí měnit. Tyto výjimky lze využít k záměrnému potlačení použití pružin na hranách podél určitých čar. Uživatel může podél požadovaných čar (hran) definovat velmi malé liniové pružiny a tím eliminovat vliv okolního podloží (např. v případě použití štětové stěny). Výstupem soilinu jsou parametry podloží C 1z, C 2x a C 2y. Parametry C 1x a C 1y jsou vždy definovány uživatelem. C1z - Odpor prostředí proti wp (mm) [C1z in MN/m3] C2x - Odpor prostředí proti wp/xp (mm/m) [C2x in MN/m] C2y - Odpor prostředí proti wp/yp (mm/m) [C2y in MN/m] C1x - Odpor prostředí proti up (mm) [C1x in MN/m3] - 42 -
Soil-In C1y - Odpor prostředí proti vp (mm) [C1y in MN/m3] Obvykle se uvažuje C2x rovno C2y a C1x rovno C1y, protože se to počítá tzv. izotropní variantou výpočtu C2. Výpočet lze spustit, když je zapnuta funkcionalita Podloží/Interakce s podložím. Použít interakci s podložím je možné u projektů typu Deska XY a Obecná XYZ. Plošná podpora Spolupůsobení mezi konstrukcí a podložím je počítáno, pokud je konstrukce položena na podpoře typu "Soilin". Postup zadání nové podpory Soilin 1. Vytvořte konstrukci, která bude podepřena. 2. Otevřít servis Konstrukce. 3. Spusťe funkci Podpory > plošná (pružné podloží). 4. Nastavte parametry (viz kapitola Surface support on slab). 5. Potvrďte pomocí [OK]. 6. Vyberte základové desky nebo plochy, které mají být podepřeny podporou tohoto typu Pokud základová deska není vodorovná, je potřeba si uvědomovat následující: - 43 -
Kapitola 5 Správný výpočet parametrů C předpokládá, že konstrukce, která je v kontaktu s podložím, je více či méně vodorovná. Technicky řečeno, náklon základu dosahující k 5 až 8 stupňům nesmí být dovolen. Program je schopný udělat rozdělení základového povrchu do několika úrovní z, ale výsledky jsou přijatelné, pouze pokud úrovně z jsou bez určitých omezení viz následující literatura: Kolář V.: Matematické modelování geomechanických úloh. Skriptum pro postgraduální studium FAST VUT Brno, 1990, 60 str. Buček J., Kolář V., Obruča J: Manuál k programu SOILIN, FEM consulting Brno, 1993 Buček J., Kolář V.: Iterační výpočet NE-XX - SOILIN, FEM consulting Brno, 1995 Kolář V.: Statické výpočty základových konstrukcí. Knižnice Aktualit České matice technické Praha, ed. plán 1994. Kolář V.: Teoretický manuál FEM-Z k programům DEFOR a NE-XX, seminář FEM consulting s.r.o., 5. - 6.10.1993 v Brně. Vlastnosti plošné podpory Jméno: Je použito pro označení (identifikaci) podpory. Typ: Určuje typ podpory viz níže. Podloží: Pokud to vybraný typ vyžaduje, určují se zde parametry podloží. Typ Jednotlivě: Ploše se přiřadí konkrétní typ podloží. Podloží se určuje prostřednictvím parametrů C. Tyto uživatelem definované parametry C slouží k výpočtu. (např. kontaktního napětí v povrchu základu) Soilin: Pro tento typ podpory se počítá interakce konstrukce s podložím základu za použití programového modulu SOILIN. Parametry C1z, C2x, C2y vypočítá modul SOILIN. Oba: Na jedné ploše se uvažuje s oběma výše jmenovanými typy. Uživatel zadá, které parametry C definuje sám a které budou vypočítány modulem SOILIN. Parametry lze definovat ve vlastnostech podloží. Ty parametry C, které jsou zadány v dialogovém okně vlastností podloží jako nulové, budou počítány modulem SOILIN. Nenulové parametry budou uvažovány s vloženými hodnotami. Podloží ve 3D modelu Podloží je ve 3D okně definované jako plocha podloží a profil vrtu. Geologický profil je přiřazen každému vrtu. Podloží je dáno pozicí a složením geologického profilu. - 44 -