Základové konstrukce Manuál

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

SCIA Nederland B.V.

Industrieweg 1007

Wassenaarweg 40

3540 Herk-de-Stad

6843 NW ARNHEM

Belgie

Nizozemsko

Nemetschek do Brasil

Nemetschek Scia North America

Rua Dr. Luiz Migliano, 1986 - sala 702 , CEP

7150 Riverwood Drive

SP

21046 Columbia, MD

05711-001 São Paulo

Spojené státy

Brazílie

SCIA France sarl

Nemetschek Scia Swiss Branch Office

Centre d'Affaires, 29 Grand' Rue

Dürenbergstrasse 24

59100 Roubaix

3212 Gurmels

Francie

Švýcarsko

SCIA CZ s.r.o. Brno

SCIA CZ s.r.o. Praha

Slavíčkova 827/1a

Evropská 2591/33d

638 00 Brno

160 00 Praha 6

Česká republika

Česká republika

SCIA SK, s.r.o. Murgašova 1298/16 010 01 Žilina Slovensko

Scia Datenservice

Scia Software GmbH

Dresdnerstrasse 68/2/6/9

Technologie Zentrum Dortmund, Emil-Figge-Str. 76-80

1200 Vídeň

44227 Dortmund

Rakousko

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-



Základová patka Uživatel si může vybrat ze dvou typů základových patek.

Parametry základové patky jsou: Jméno

Jméno se používá k identifikaci základové patky.

Typ

Definuje tvar základové patky. Zadání rozměrů patky se provádí v dialogu, který obsahuje naváděcí obrázky základové patky. Z obrázků je patrný význam

Rozměry

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.

Excentricita

Podmínky betonáže Materiál

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. l

Podloží,

l

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: l

Všechny MSÚ

l

Všechny MSP

l

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: l

bez vlivu,

l

v základové spáře,

l

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 -


Parametry podloží

V porovnání s předchozími verzemi programu byly některé parametry podloží přejmenovány, aby odpovídaly konvencím Eurokódu. Starý text

Nový text

Fic [deg]

Fi’ [deg]

Cc[MPa]

c’[MPa]

Ccu [Mpa]

cu [Mpa]

Navíc byla přidána nová zaškrtávací položka Voda/vzduch v jílové vrstvě.

Servis pro geotechniku Servis pro geotechniku obsahuje položky: l

Nastavení pro geotechniku

l

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: l

EN-MSÚ (STR/GEO) Sada B

l

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: l

EN-MSÚ (STR/GEO) Sada B

l

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: l

Posudek únosnosti

l

Posudek sesuvu

l

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 Vd , vodorovné návrhové zatížení Hd 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 Rd závisí na tom, zda je zemina odvodněná nebo neodvodněná. Pokud uživatel „zná“ únosnost zeminy, použije se namísto výpočtu Rd přímo hodnota ze vstupních dat.

Posudek sesuvu Posudek sesuvu se provádí podle [Ref.1] čl. 6.5.3

Únosnost proti sesuvu Rd závisí na tom, zda je zemina odvodněná nebo neodvodněná. Hodnota Rp,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 Vd 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 -


Pro Návrhový přístup 1 závisí sady součinitelů na typu kombinace. Pro kombinace typu N-MSÚ (STR/GEO) Sada B se použijí sady M1 & R1. Pro kombinace typu N-MSÚ (STR/GEO) Sada C se použijí sady M2 & R1. Pro všechny ostatní kombinace se použijí sady M1 & R1. Pro Návrhový přístup 2 se ve všech případech použijí sady M1 & R2. Pro Návrhový přístup 3 se ve všech případech použijí sady M2 & 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 γφ’ se načte z nastavení geotechniky

Kde: c’ se načte z knihovny podloží γc’ se načte z nastavení geotechniky

- 15 -

Kapitola 1

Kde: cu se načte z knihovny podloží γcu načte z nastavení geotechniky

Kde: γ’ objemová tíha se načte z knihovny γ γ se načte z nastavení geotechniky

Kde: γBackfill 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.: gG. 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, gG 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 -


V obrázku jsou použita tato pootočení: Akce

Info

G

Tíha patky a zásypového materiálu uvnitř oblasti abcd.

g

Bod působení zatížení pro zatížení G, vztažený ke středu |základové spáry

P

Svislá reakce Rz v podpoře. Bod působení zatížení pro zatížení P, vztažený ke středu |základové spáry

p Tato hodnota se načte jako excentricita ex a ey z knihovny základových patek. H

Vodorovná reakce Rx nebo Ry v podpoře. =(h1 + h2)

h

Bod působení zatížení vodorovného zatížení H vztažený k základové spáře. Kde h1 a h2 se načtou z knihovny základových patek.

M

Momentová reakce Rx nebo Ry v podpoře. =G+P

Vd Mezní svislé zatížení na základovou spáru včetně tíhy základu a zásypového materiálu. e

Bod působení zatížení pro zatížení Vd 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 gBlock materiálu patky. Všechna tato data se načtou z knihovny základových patek. Hustota patky závisí na hladině podzemní vody. · Hladina vody

·

Hustota bloku

Bez vlivu

γBlock

v základové spáře

γBlock

v úrovni povrchu

(γBlock –γW)

Hustota vody gW 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

γzásyp,d


γzásyp,d

v úrovni povrchu

(γzásyp,d – γW)

Hustota vody gW 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 -


Návrhová hodnota celkové tíhy G se spočte jako: G d = gG * [G Block + G zásyp,okolí + G zásyp,nad ] Kde gG 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

Vzorec

cud

Viz dříve v této kapitole. Naklonění základové patky (v programu je vždy vodorovná základna)

bc = 1,00 Tvar základu (obdélník) sc

Náklon zatížení způsobený vodorovným zatížením Hd.

ic

a Hd≤ A’ * cud Pokud Hd > A’ * cud hodnotu ic lze nastavit na 0,5 Výsledné vodorovné zatížení Hd

Hx

Vodorovná reakce v podpoře Rx.

Hy

Vodorovná reakce v podpoře Ry.

B’

Efektivní šířka.

L’

Efektivní délka.

A’

Efektivní plocha. Přitížení v základové spáře [Ref. 5] =(h1 + h2 + hzásyp)* gzásyp,d Kde:

q h1 & h2 se načtou z knihovny základových patek. hzásyp se načte ze zadání základové patky gzásyp,d viz dříve v této kapitole. gR,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

Vzorec

cd’

Viz dříve v této kapitole.

- 20 -

Základové patky a pásy Součinitel únosnosti Nc

Součinitel únosnosti Nq

Součinitel únosnosti Ng

Naklonění základové patky (v programu je vždy vodorovná základna) bc = 1,00 Naklonění základové patky (v programu je vždy vodorovná základna) bq = 1,00 Naklonění základové patky (v programu je vždy vodorovná základna) bγ = 1,00 Tvar základu (obdélník) sc

Tvar základu (obdélník) sq

Tvar základu (obdélník) sγ

Náklon zatížení způsobený vodorovným zatížením Hd. ic

Náklon zatížení způsobený vodorovným zatížením Hd. iq

Náklon zatížení způsobený vodorovným zatížením Hd. ig

- 21 -

Kapitola 1

m

mL

mB

q

Úhel vodorovného zatížení Hd 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

Hd

Hx

Vodorovná reakce v podpoře Rx.

Hy

Vodorovná reakce v podpoře Ry.

Vd

Viz dříve v této kapitole. Efektivní přitížení v základové spáře [Ref. 5]

Kde: h1 & h2 se načtou z knihovny základových patek. hzásyp se načte ze zadání základové patky q’d

γ’t závisí na hladině podzemní vody: Hladina vody

γ’t

Bez vlivu

γzásyp,d


γzásyp,d

v úrovni povrchu

(γzásyp,d – γW)

γzásyp,d viz dříve v této kapitole. γW se uvažuje jako 9,81 kN/m³ Efektivní hustota zeminy pod úrovní základové spáry závisí na hladině podzemní vody: ·

Hladina vody

· γ’d

- 22 -


Bez vlivu

γ’d


(γ’d – γW)

v úrovni povrchu

(γ’d – γW)

γ’ d viz dříve v této kapitole. γW se uvažuje jako 9,81 kN/m³ γR,v


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.

σod

Návrhová hodnota přípustné únosnosti podloží se uvažuje jako soc

σoc

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

Vzorec

cud


A’

Efektivní plocha - viz dříve v této kapitole.

γR,h


Je-li v knihovně podloží zaškrtnuta volba Voda/vzduch v jílové vrstvě, je hodnota Rd omezena následujícím způsobem:

Hodnota

Vzorec

Vd


a) Pokud je Typ v knihovně podloží nastaven na Odvosněné.

- 23 -

Kapitola 1 Hodnota

Vzorec

Vd

Viz dříve v této kapitole. Návrhový úhel vnitřního tření v základové spáře Závisí na podmínkách betonáže zadaných v kknihovně základových patek:

δd

·

Podmínky betonáže

·

dd

Prefabrikovaný Na stavbě Viz dříve v této kapitole. γR,h


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

Vzorec

ex


ey


A

Načte se z knihovny základových patek.

B

Načte se z knihovny základových patek.

- 24 -


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 Vd záporné, značí to, že základová patka je tažená a může tak být nadzvednuta ze země. Posudek nadzvednutí lze zapsat

Hodnota

Vzorec

P

Svislá reakce Rz - viz dříve v této kapitole.

Gd

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 -


Reference [1] [2]

EN 1997-1, Eurokód 7: Navrhování geotechnických konstrukcí - část 1: Obecná pravidla, CEN, 2004 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

Definuje měrnou hmotnost zeminy nad základovou patkou nebo pásem.

Výška

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: l

buď: funkce stromové nabídky Knihovny > Podloží,

l

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

Konstanty odpovídají parametrům Winkler-Pasternakova modelu podloží.

Parametry pro posudek

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

Měrná hmotnost zeminy

Fic

Hodnota úhlu smykového odporu z hlediska efektivního napětí.

Cc

Hodnota soudržnosti z hlediska efektivního napětí.

Ccu

Hodnota neodvodněné smykové pevnosti.

Sigma oc

Přípustné napětí zeminy (volitelné).

Typ

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

Odolnost prostředí proti dux/dx

C2y

Odolnost prostředí proti duy/dx

C2z

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)

= b (m) C1x (MN/m3)

C*1y (MN/m2)

= b (m) C1y (MN/m3)

C*1z (MN/m2)

= b (m) C1z (MN/m3) + 2 k (MN/m2)

C*2z (MN)

= 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

Pružný odpor okolí proti posunutí wP (mm) [C1z in MN/m3]

C2x

Pružný odpor okolí proti deformaci wP/xP (mm/m) [C2x in MN/m]

C2y

Pružný odpor okolí proti deformaci wP/yP (mm/m) [C2y in MN/m]

C1x

Pružný odpor okolí proti posunutí uP (mm) [C1x in MN/m3]

C1y

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: l

definování nového profilu,

l

editování existující profilu,

l

vytváření kopií existujících profilů,

l

mazání existujících profilů (pokud nejsou použity v modelu),

l

tisknout nebo ukládat informace o profilu,

l

načíst profil z disku (jestliže jste předtím nějaký uložili).

- 32 -

Geologický profil Správce geologických profilů může být otevřen pomocí funkcí: l

strom menu Knihovna > Geologické profily,

l

menu Knihovny > Geologické profily,

l

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

Definuje úroveň podzemní vody. Úroveň hladiny vody ovlivňuje parametry zeminy.

Jméno

Určuje jméno geologického profilu. Je-li tato položka zapnuta, program aplikuje součinitel redukce hloubky k2 ve shodě s ČSN 73 1001, čl. 80.

Nestlačitelné

Numericky to znamená, že útlum složky namáhání sz v poloprostoru je zpomalen. Všechny složky tenzoru napětí v pružném

podloží

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

Jméno vrstvy

tloušťka

Tloušťka vrstvy Deformační modul

E def

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

Poissonovo číslo

Mohou být použity příznačné hodnoty nebo experimentálně zjištěné hodnoty. (interval: 0 – 0.5)

Objemová tíha

Objemová tíha suché zeminy

zeminy

Normálně v rozsahu od 18 do 23 kN/m3

Objemová tíha mokré zeminy

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: l

zadat novou oblast,

l

upravit existující oblast,

- 35 -

Kapitola 3

l

kopírovat existující oblast,

l

smazat oblast (pokud již není v projektu použita),

l

tisknout a ukládat informace o oblasti,

l

načítat dříve uložené oblasti z disku.

Geologickou oblast lze zadat funkcemi: l

buď: použijte položku stromu Knihovny > Podloží > Geologické oblasti.

l

nebo: použijte položku nabídky Knihovny > Podloží > Geologické oblasti.

- 36 -

Geologické oblasti

Editování existující geologické oblasti Postup na úpravu existující geologické oblasti 1. Otevřít: l l

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

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

Pouze výsledky

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.

Geologický profil

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: l

Všechny definované vrty leží uvnitř oblasti,

l

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 C1z , C2x a C2y . Parametry C1x a C1y 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: l

Kolář V.: Matematické modelování geomechanických úloh. Skriptum pro postgraduální studium FAST VUT Brno, 1990, 60 str.

l

Buček J., Kolář V., Obruča J: Manuál k programu SOILIN, FEM consulting Brno, 1993

l

Buček J., Kolář V.: Iterační výpočet NE-XX - SOILIN, FEM consulting Brno, 1995

l

Kolář V.: Statické výpočty základových konstrukcí. Knižnice Aktualit České matice technické Praha, ed. plán 1994.

l

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 -

Soil-In

Profil vrtu Vrt lze zadat pouze, pokud je aktivní funkce „Interakce se podložím“.

Geologický profil Všechny profily jsou uložené v knihovně Geologických profilů. Mohou být importovány a exportovány pomocí formátu DB4.

Profil je definován jednoduchou tabulkou s náhledem. Každý řádek reprezentuje jednu vrstvu zeminy se stejnými vlastnostmi.

- 45 -

Kapitola 5 Každá vrstva má definované parametry: Popis: Definuje jméno vrstvy Tloušťka (m): Tloušťka vrstvy Edef: Deformační modul Edef je definován jako deformační charakteristika zeminy. Je to poměr přírůstku normálového napětí k přírůstku lineárního přetvoření. Pro geologické kategorie 1 a 2 mohou být použity hodnoty z ČSN 73 1001, pro kategorii 3 je nutno zjistit hodnoty průzkumem podloží.

Edef podle ČSN 73 1001: Třída podloží

Edef (MPa)

F6-F8 (měkká, tuhá konzistence)

1,5-4

F6-F8 (pevná konzistence)

6-8

F6-F8 (tvrdá konzistence)

10-15

F3-F5 (měkká, tuhá konzistence)

3-5


8-10

F3-F4 (tvrdá konzistence)

založeno na průzkumu

F5 (tvrdá konzistence)

10-20

F1, F2 (měkká, tuhá konzistence)

5-15

F1, F2 (pevná konzistence)

12-25

F1, F2 (tvrdá konzistence)


S4, S5

5-12

S3

12-19

S2

15-35

S1

30-60

G5

40-60

G4

60-80

G3

80-90

G2

100-190

G1

250-390

R6

10-75

R5

20-250

R4

40-750

R3

70-2500

R2

130-7500

R1

250-25000

Edef pro třídu R je odvozen od hodnoty diskontinuální části zeminy. Poisson: Poissonovo číslo, koeficient příčné deformace, mohou zde být použity orientační nebo experimentálně určené hodnoty, definované meze jsou 0 – 0.5.

- 46 -

Soil-In

Poisson podle ČSN 73 1001: Třída podloží

Poisson ν

F8 (měkká, tuhá, pevná konzistence)

0,42

F8 (pevná konzistence)


F5-F7 (měkká, tuhá, pevná konzistence)

0,40



F1-F4 (měkká, tuhá, pevná konzistence)

0,35



S5

0,35

S4, S3

0,30

S1, S2

0,28

G4, G5

0,30

G3

0,25

G1, G2

0,20

R6

0,40-0,25

R4, R5

0,30-0,20

R3

0,25-0,15

R1, R2

0,20-0,10

Objemová tíha suché zeminy: tíha suché zeminy, normální hodnota se pohybuje mezi 18 až 23 kN/m3, povolené rozmezí je 0 – 10000000000 kN/m3 Objemová tíha mokré zeminy: tíha mokré (nasycené) zeminy, tato hodnota je nejčastěji o 2-3 kN/m 3 vyšší než tíha suché zeminy, povolené rozmezí je 10 – 10000000 kN/m3 m koeficient: koeficient strukturní pevnosti, podle Eurokódu 7 je 0,2 (podle ČSN 73 1001 je definován tabulkou).

Koeficient m podle ČSN 73 1001: Třída podloží

m

F1-F8 s Edef<4MPa, nepřekonsolidované a měkké nebo tuhé konzistence 0,1 R1, R2 a R4, R5 nezasažené erozí F1-F8 ty, které nepatří do první skupiny S1, S2, G1, G2 pod hladinou podzemní vody

0,2

R3 S1, S2, G1, G2 nad hladinou podzemní vody S3-S5 0,3 G3-G5 R4, R5 ty, které nepatří do první skupiny R6

0,4

spraš, sprašová hlína

0,5

- 47 -

Kapitola 5

Geologický profil musí být definován do takové hloubky, kde je tlak stále ještě aktivní. V opačném případě nemá program dostatek informací k výpočtu.

Definované parametry jsou zobrazeny v knihovně jako vlastnosti profilu.

Úroveň hladiny podzemní vody je definována hodnotou ve vlastnostech. Je to kladná hodnota vyjadřující hloubku.

Nestlačitelné podloží pod poslední zadanou vrstvou

Zatržítko “Nestlačitelné podloží pod poslední zadanou vrstvou“ je možné použít, pokud podloží pod poslední vrstvou je nestlačitelné. Program pak použije koeficient redukce hloubky ϰ 2 (výpočet ϰ 2 lze najít v ČSN 73 1001, čl. 80). Tato volba je doporučena, pokud nestlačitelné podloží je umístěno těsně pod vrtem. Výpočet ϰ 2 dle ČSN 73 1001: ϰ 2=1-exp((zic /z) ln0,25 + ln0,8)

1 – základová spára 2 – neslačitelná vrstva

- 48 -

Soil-In zic – je hloubka od základové spáry po nestlačitelné podloží z – je hloubka od základové spáry po úroveň podloží, kde má být spočítáno kontaktní napětí σz Kontaktní napětí σz je spočítáno pomocí redukované hloubky zr2= ϰ 2*z , kde z je hloubka pod základovou spárou.

Vlastnosti profilu vrtu

Vrt je definován jako geologickým profil se vkládacím bodem ve 3D okně. Vlastnosti obsahují pouze jméno, souřadnice, geologický profil a zatržítko „Pouze výsledky“.

Vstupní data pro výpočet sedání Sedání je počítáno pro každý prvek sítě (v jeho těžišti) a pro každý vkládací bod profilu vrtu. Pokud je použito zatržítko „Pouze výsledky“, není profil použit do vstupních dat. Znamená to, že vkládací bod je použit pro výpočet sedání, ale geologický profil není zahrnut do aproximace podkladních vrstev. Body pro výpočet sedání (zelené vertexy):

Aproximace vrstev Pokud je v projektu zadáno více profilů, pak musí splňovat jednu důležitou podmínku – musí mít stejný počet vrstev. Toto je vyžadováno kvůli aproximaci vrstev.

- 49 -

Kapitola 5

Pokud ve vrtu nějaká vrstva chybí, pak může být nahrazena vrstvou s minimální tloušťkou, např. 1mm. Tak bude mít výpočet shodný počet vrstev pro aproximaci.

Základová spára Základová spára je uvažována na spodním povrchu základové desky. Excentricity jsou vzaty v úvahu automaticky. I pro tento extrémní případ je základová spára uvažována na spodním povrchu

Základová spára je značena červeně.

- 50 -

Soil-In

Povrch zeminy Povrch zeminy je nástroj na výchozí aproximaci povrchu a vrstev pod ním. Povrch je automaticky spočítám podle modelu konstrukce a vložených profilů vrtů. Pokud je smazán, vygeneruje se automaticky před kalkulací. Hranice povrchu jsou minimálně 10m od konstrukce. Povrch může být editován dvěma akčními tlačítky: Obnovit hranu: přepočítá hranice Obnovit plochu: přepočítá síť povrchu

Vlastnosti povrchu jsou jednoduché – pouze jméno a velikost:

Je možné zobrazit deformovanou plochu podloží. Je tvořena několika vrty s různými hodnotami souřadnice Z. Síť je použita pouze pro zobrazení terénu, ne pro výpočet C parametrů.

- 51 -

Kapitola 5

Plošná podpora Plošná podpora je základní prvek pro výpočet soilinu. Typ podpory je možné zvolit použitím roletového menu s třemi položkami.

Jednotlivě: C parametry jsou definované uživatelem v knihovně Podloží (všechny). Slouží poté k výpočtu. (např. kontaktního napětí v povrchu základu) Soilin: systém spočítá C parametry (C1z , C2x , C2y ) – pro kompletní výpočet pomocí modulu Soilin je nutno použít tento typ podpory,C1x a C1y jsou definovány v nastavení řešiče. Oba: systém spočítá C1z , C2x a C2y pokud jsou v knihovně Podloží nastaveny na nulu, zbytek je definován knihovnou. Tento typ se používá pouze ve speciálních případech.

Typ Soilin Jedině tento typ nepoužívá data zadaná v knihovně Podloží. Všechny výchozí hodnoty jsou definované v Nastavení řešiče. C1x a C1y jsou brány jako výsledné a zbytek je spočítán Soilinem. Výchozí hodnoty mohou ovlivnit výpočet konvergence, ale důležité jsou hlavně pro zadání tuhostí, která brání stlačení. Tyto hodnoty jsou 100x vyšší než výchozí. Snížením výchozích hodnot (např. 10x) může pomoci s problémy konvergence (větší hloubky, nižší zatížení, atd.)

Typ Jednotlivě C 1z , C 2x , C 2y parametry jsou definovány knihovnou Podloží. Jsou zadány uživatelem a kalkulace soilinu není v tomto případě spuštěna.

- 52 -

Soil-In

Typ Oba Soilin spočítá C1z , C2x a C2y pouze pokud jsou definované jako nula. Parametry s jakoukoli jinou hodnotou jsou brané z knihovny. Příklad s typem Oba:

V tomto případě je C2y parametr spočítán soilinem. Tento typ lze použít pouze pokud soilin počítá extrémní hodnoty C2 parametrů. Je to velmi sporadický případ. Typ Oba není příliš běžný a byl zaveden hlavně ze dvou důvodů: 1. Použijeme typ Soilin, ale chceme mít různé tření v různých částech konstrukce. Pro tento případ není dialogové okno nastavení řešiče dostačující, protože v něm lze nastavit právě jednu hodnotu pro tření. Proto použijeme typ Oba, kde lze definovat několik podloží s nenulovými konstantami C1x a C1y s ostatními parametry nastavenými na nulu. Když běží modul Soilin, nenulové konstanty C1x a C1y mají vyšší prioritu než konstanty určované řešičem, a jsou proto použity. Ostatní „nulové“ hodnoty ukazují, že jsou použity hodnoty určené řešičem. 2. Někdy může být nutné „potlačit“ vyšší hodnoty smyku (C2x, C2y) vypočítané modulem Soilin. To se může stát, např. když je nová deska vytvořena na staré desce, která je definována jako první vrstva podloží. To je správné a náležité řešení, ale protože moduly E zeminy a betonu jsou dramaticky rozdílné, modul Soilin vypočítá vyšší parametry C2. Následkem toho tuhost základové desky v modelu je vyšší, než kdyby byly dvě desky „spojeny“ dohromady a vloženy jako homogenní monolit. Proto parametry C2 mohou být redukovány uměle. Toto lze dosáhnout pomocí typu Oba. Zadáme podloží s nulovým C1z (tento parametr bude určen modulem Soilin) a ostatními nenulovými parametry (C2 a tření). Takto bude modul Soilin určovat pouze parametr C1z.

Knihovna Podloží Podloží obsahuje parametry, které mohou být definované uživatelem nebo počítané soilinem. Parametry C1x a C1y jsou vždy definované uživatelem.

- 53 -

Kapitola 5

Parametry požadované Soilinem Co vše musí být zadáno: l

Projekt s aspoň jedním geologickým vrtem

l

Konstrukce s podporou plošnou podporou typu Soilin nebo Oba

l

Zatížení

l

Kombinace typu Lineární (mez použitelnosti nebo únosnosti)

Nastavení podloží v Nastavení řešiče Kombinace pro Soilin: lineární kombinace, která bude použita pro výpočet soilinu. Přesto, že to není přesné řešení, C parametry se z praktických důvodů nepočítají zvlášť pro každý zatěžovací stav nebo pro každou kombinaci. Uživatel musí zadat jednu referenční kombinaci pro výpočet C parametrů. Vypočtené C parametry jsou poté použity pro všechny definované zatěžovací stavy a kombinace. Max počet iterací pro Soilin: počet iteračních cyklů (kdy program zastaví výpočet, i když nejsou spočítané C parametry, v případě, že dochází k divergaci výsledků) Velikost prvku pro zeminu: definuje velikost prvku pro síť na ploše zeminy. Je použito pro zobrazení terénu. C1x : parametr je definován uživatelem C1y : parametr je definován uživatelem C1z : výchozí hodnota pro výpočet soilinu (pokud je podpora typu Soilin) C2x : výchozí hodnota pro výpočet soilinu (pokud je podpora typu Soilin) C2y : výchozí hodnota pro výpočet soilinu (pokud je podpora typu Soilin)

- 54 -

Soil-In

Odkud jsou brány nepočítané parametry, záleží na typu plošné podpory. Systém popisuje předchozí kapitola.

Výpočet Soilinu Iterační cyklus soilinu Hodnoty pro horní stavbu a základy jsou počítané FEM. Tyto hodnoty jsou poté použity jako vstupní data pro soilin. Iterace je zastavena, když se kontaktní napětí σz a posun uz významně neliší ve dvou po sobě následujících cyklech. Pro toto porovnání je použitá kvadratická norma, která je spočítána po každém cyklu. Diagram iteračního cyklu:

- 55 -

Kapitola 5

1. Hodnoty jsou brány z nastavení řešiče, jsou předem definované uživatelem. 2. Data horní konstrukce a základů. 3. FEM výpočet – Důležité výsledky jsou kontaktní napětí σz a posun uz . 4. Výsledky i-té iterace.

- 56 -

Soil-In 5. Porovnání kontaktních napětí σz s uz – je založeno na kvadratické normě, ve chvíli, kdy se již výrazně nezmění, je kalkulace hotová a Scia Engineer zobrazí výsledky. 6. 1. krok soilinu – kontaktní napětí je přepočítáno na nové zatížení. 7. 2. krok soilinu – C parametry jsou přepočítány, nové zatížení se bere z předchozího kroku 8. 3. krok – výsledné C parametry ze soilinu jsou nové vstupní parametry. 9. Nové C parametry jsou použité v dalším výpočtu FEM. Po dokončení iterací je zobrazena hláška.

Kvadratická norma pro porovnání výsledků z poslední a předposlední iterace Výpočet sedání podloží a následné stanovení C parametrů je provedeno standardním způsobem – použití iteračního cyklu. Výsledky tohoto procesu je stav, kdy se kontaktní napětí nebo posun u z ve dvou po sobě jdoucích cyklech příliš neliší. Z tohoto důvodu je následující kvadratická norma vyčíslena po každé j-té iteraci:

Kde:

- 57 -

Kapitola 5 npočet uzlů σz,ikontaktní napětí v uzlu i Aiplocha odpovídající uzlu i uz,iglobální posun uzlu i ve směru z

Kalkulace je zastavena když εσ<0,001 nebo εu<0,001.

Teorie o derivačním procesu V tomto textu se omezujeme jen na stručnou derivaci za účelem následujícího vysvětlení: Vzorec pro potenciální energii vnitřních sil 3D modelu má tuto podobu:

Při zanedbání vlivu vodorovných složek deformace dostaneme následující vektory:

Z toho vyplývá odpovídající zjednodušení matice fyzikálních konstant D.

Abychom mohli problém převést z prostoru do roviny, musíme integrovat vzorec 1) podle osy z. Proto se zavádí určitá „tlumicí funkce” fz která je definována poměrem sednutí v dané hloubce k sednutí povrchu w0(x,y).

Upravením vektorů 2) dostaneme:

- 58 -

Soil-In Vložením vektoru 5) do vzorce pro výpočet potenciální energie tělesa V=ΩH, kde Ω je rozsah rovinného modelu a H je hloubka deformované zóny prostorového modelu, dostaneme následující vzorec

Integrováním přes z, dostaneme vzorec pro výpočet potenciální energie vnitřních sil rovinného modelu se dvěma parametry C1S a C2S:

Na základě porovnání vektorů 6) a 7), můžeme definovat vztah mezi parametry obecného modelu (3D) a modelu povrchu (2D):

Závěr: Je tedy možné vyloučit automatický výpočet některých parametrů C a zadat je ručně. To lze dosáhnout speciální úpravou parametrů podloží a nastavením typu Oba (!).

Výsledky soilinu Zobrazení 2D dat Výsledky soilinu lze prohlížet ve dvou servisech. Ve skupině „Výpočet, síť“ je servis Zobrazení 2D dat. Zde jsou výsledky pro Podloží.

- 59 -

Kapitola 5

C parametry jsou spočítány na síti 2D prvku. Jsou zobrazeny barevnými plochami Lze zobrazit výsledky pro každý C parametr.

Příklad C1z:

V zobrazení 2D dat lze zobrazit náhled s C parametry v tabulce.

Výsledky Servis výsledky obsahuje dva typy výstupů: l

Podloží – parametry C

l

Podloží – další data – zde lze zobrazit sedání (tabulka a diagram pro každý bod)

- 60 -

Soil-In

Výsledky – parametry C Pokud je vybrán typ podpory Soilin, pak náhled Podloží – parametry C a Zobrazení 2D dat zobrazí stejné výsledky. Pokud je použita podpory typu Oba, pak Podloží – parametry C zobrazuje výsledky výpočtu soilin a Zobrazení 2D dat zobrazuje obsah knihovny Podloží.

- 61 -

Kapitola 5

Diagram napětí v zemině Možnost Podloží – další data umožňuje zobrazit Diagram napětí v zemině pro počítané uzly. Uzly lze zobrazit akčním tlačítkem Diagram napětí v zemině.

- 62 -

Soil-In

Zelené body na ploše jsou těžiště prvků 2D sítě. Dva zelené body mimo plochu jsou vkládací body vrtů. Uzly jsou zobrazené zelenými body. Svislé složky napětí a pevnost konstrukce (tedy i hloubka deformované zóny podloží) mohou být zobrazeny pro všechny body plochy a pro vkládací body vrtů. Uživatel musí pouze vybrat bod a diagram se automaticky zobrazí. Pokud je vrt definován zatržítkem „Pouze výsledky“ pak lze tento bod použít pro zobrazení diagramu. Příklad dialogu Diagramu napětí v zemině:

Předchozí: Zobrazí diagram pro předhozí bod Další: Zobrazí diagram pro další bod

- 63 -

Kapitola 5 Vrt: Zobrazí diagram pro vybraný vkládací bod vrtu Bod zeminy: Číslo bodu

Tabulka sedání Tabulku lze zobrazit v Podloží – další data. Náhled obsahuje hodnoty w pro každý bod. Sedání w je jiné než posun uz základové plochy, protože je spočítáno bez tuhostí konstrukce a z předposlední iterace. Proto je užitečné sledovat hodnoty sedání w pouze mimo základ.

Výsledky pro každý iterační cyklus Pokud není výpočet soilinu ukončen standardním způsobem, je výpočet ukončen po předem definovaném počtu cyklů (nastavení řešiče). Uživatel si může nechat zobrazit kontaktní napětí na základové ploše pro každý cyklus zvlášť a tak najít problém. Kontaktní napětí pro každý iterační cyklus lze zobrazit ve výsledcích.

- 64 -

Soil-In

První iterační cyklus

Druhý iterační cyklus

- 65 -

Kapitola 5

Třetí iterační cyklus

Čtvrtý iterační cyklus

- 66 -

Soil-In

Soilin a modul Návrh pilot Soilin je nástroj pro kalkulaci tuhosti poloprostoru podloží. Pilota je druh podpory. Soilin a piloty mohou být použity v jednom projektu a program je bude počítat obě dohromady. Soilin a piloty používají různý typ vrtů. Piloty jsou založené na profilu CPT; vrt pro soilin je definován vrstvami a zadán uživatelem. Pokud chce uživatel počítat soilin i piloty musí mít v projektu zadány oba typy vrtů.

1. Vrt pro soilin 2. Plošná podpora pro soilin 3. Piloty pro Návrh pilot 4. Profil CPT pro Návrh pilot

Pokročilé tipy Poklesová kotlina vně základu Nejbližší okolí zatížené konstrukce je také ovlivněno sedáním. Lepší vyjádření jak funguje podloží v realitě, nabízí obrázek dole.

- 67 -

Kapitola 5

Výpočet podloží v nejbližším okolí je specifický případ. Pro modelování je doporučeno přidat ještě jednu plochu kolem konstrukce – přídavný element pro podloží Nová plocha by měla být tvořena deskou s minimální tloušťkou (např. 0,01mm) a umístěna vedle základu. Parametry C jsou tímto způsobem spočítány i pro takto vytvořenou přídavnou konstrukci. Deformované podloží vypočítané Scia Engineer:

Vypočítané C parametry:

- 68 -

Soil-In

Konstrukce je označena černým obdélníkem a okolo něj je ještě jedna deska – přídavná deska – tloušťky 0,001mm.

Automatický výpočet okrajových podpor Pokud uživatel nepoužije přídavnou desku, program se následně snaží eliminovat pokles podloží pod okrajem desky tak, že na okraje automaticky přidá svislé podpory.

Výpočet těchto podpor je založen na již známých C parametrech. Program zkouší podepřít desku stejným způsobem jako by byla podepřena podložím ve skutečnosti. To vede k vytvoření přibližného modelu, kde součet reakcí odpovídá kontaktnímu napětí s reakcemi v těchto uzlech. Někdy může být toto řešení nevhodné – například když je poblíž počítaného základu ještě jeden nebo pokud je pod nebo poblíž okraje nějaká podpora. Toto automatické řešení lze obejít. Uživatel může na okraj desky manuálně vložit pružinu s malou tuhostí a program poté na stejné místo nevloží další podpory. Tato pružina může být simulována přídavným elementem podloží.

- 69 -

Kapitola 5

Základové patky a soilin Modul základové patky není automaticky propojen s modulem Soilin. Jak lze použít soilin pro posudek základové patky: 1. Vytvořte přídavnou konstrukci pro spočítání parametrů C v okolí (postup najdete v předchozím tipu)

Vypočítané parametry C na přídavném elementu -> C parametry pro základovou patku 2. Vypočítané C parametry lze vložit do knihovny Podloží. Vložte hodnoty z tabulky do knihovny.

- 70 -

Soil-In

3. Spusťte lineární kalkulaci. 4. Spusťte posudek pro základové patky standardním způsobem

- 71 -

Kapitola 5

Co dělat pokud je model v pořádku, ale iterace nedoběhnou Někdy je model v pořádku, ale nějaké okolnosti způsobí, že iterační proces neskončí. Výsledky v jednotlivých cyklech nevedou k jedněm C parametrům, ale naopak výsledky jsou stále rozdílnější. Toto může být způsobeno tahem v základové desce, použitím specifických komponent a podobně. Jak řešit tento problém: 1. Nejdříve je důležité zkontroloval model. Musí být v pořádku - prvky sítě nejsou trojúhelníkové, osa Z prvků směřuje nahoru, základová deska je pod povrhem podloží a tak dále. 2. Zkontrolujte výsledky iteračních cyklů – kontaktní napětí, typ zatížení – iterace soilin.

Několik prvních iteračních cyklů bude pravděpodobně v pořádku, ale po nějaké době začnou být výsledky chaotické. Najděte jeden cyklus (mezi těmi správnými), kde se výsledky blíží realitě – například 5. cyklus. Použijte tuto hodnotu pro nastavení maximálního počtu iteračních cyklů.

3. Spusťte lineární výpočet znovu. Ten nyní skončí po pátém cyklu a výsledky budou nejblíže realitě. Cykly se správnými výsledky bývají nejčastěji mezi 2. a 5. cyklem.

- 72 -

Soil-In

Tutorial - additional plates Introduction Soilin is a tool which calculates C parameters of the subsoil under the surface support. Using the additional plates around the support provides more realistic results. About C parameters: 1) C parameters are parameters of interaction, so their value depends on the structure, load, stiffness and subsoil. Change in any of those parts causes different C parameters. 2) The whole plate is supported vertically by the soil stiffness – parameter C 1 (winkler) and also in the shear direction – parameter C2 (pasternak). 3) The plate edges are more supported by the C2 parameters because it is affected by neglecting. 4) The area around the support is affected by the shear stiffness of the soil and the degrease basin is created.

5) The degrease basin can be substituted by spring supports around the plate – this is done automatically in Scia Engineer when user don’t add plates around. 6) When user uses the plates around the support, the springs are not added and the C parameters are calculated for the whole area. -> This tutorial describes how to create plates around the support - additional plates.

Settings for soilin calculation 1. The functionality Subsoil and Soil iteration must be checked.

- 73 -

Kapitola 5 2. One combination must be linear - this combination is used for soilin calculation.

3. This linear combination must be selected in Solver setup to run soilin with it.

4. The project must contain borehole with geologic profile.

- 74 -

Soil-In

5. The project must contain surface support type soilin.

- 75 -

Kapitola 5

How to calculate the plate without soilin 1. Open the project “soilin_start.esa”. 2. There is one plate with the surface support type Individual. This type of the support has a constant parameters C1 and C2.

3. Run the linear calculation with the default settings.

- 76 -

Soil-In

4. Go to the service Results. Display the results for internal forces. There are no results for C parameters. 5. Internal forces - for example vy:

- 77 -

Kapitola 5

How to calculate the plate with soilin. 1. Change the support type to soilin. 2. Run the linear calculation again. 3. Go to the service Results. Display the results for internal forces and soilin for combination C01.

- 78 -

Soil-In

4. Internal forces - vy:

5. Subsoil - C parameters - parameter C1z:

- 79 -

Kapitola 5

6. Subsoil - Other data (see the preview with the table for the settlement):

- 80 -

Soil-In 7. Subsoil - Other data - use the action button "Soil Stress Diagram" and select one green vertex:

8. A new dialogue appears - there is a stress diagram for the selected mesh element:

- 81 -

Kapitola 5

9. Close the dialogue. 10. Use ESC to finish the action. The edges of the plate are supported by springs automatically.

How to create the additional plates around 1. Use the same project. 2. Open the Structure service and start the command for inserting a new plate. 3. Set the thickness of the plate to 1mm. 4. Create 4 plates around the surface support according to the picture. The width from the original plate is 3m.

- 82 -

Soil-In

5. Add the surface support type soilin on those plates.

- 83 -

Kapitola 5

6. Run the linear calculation with the same settings again. 7. Go to the service Results. Display the results for soilin. 8. Subsoil - C parameters - parameter C1z:

9. Subsoil - Other data (see the preview with the table for settlement):

- 84 -

Soil-In

10. Subsoil - Other data - use the action button "Soil Stress Diagram" and select one green vertex:

- 85 -

Kapitola 5 11. Stress diagram for selected mesh element:

12. Close the dialogue. 13. Use ESC to finish the action. 14. The interesting results are deformations. 15. See the result "Displacement of nodes", value Uz on Deformed structure:

The deformed structure shows the degrease basin.

- 86 -

Soil-In 16. The result is in project "soilin_finished.esa".

- 87 -

Kapitola 6

Návrh pilot

- 88 -

Návrh pilot

Úvod Návrh pilot ve Scia Engineer byl vyvinut ve spolupráci s firmou Deltares. Umožňuje uživateli navrhovat a posuzovat pilotové základy podle norem NEN (NEN 6740 a NEN 6743) a NEN 9997-1:2009 (NEN EN 1997-1:2005, NEN EN 1997-1:2005/ NB:2008 a NEN 9097-1. Tato funkce je k dispozici pouze pro normy NEN nebo EC-EN. Uživatel proto musí zvolit jednu z těchto dvou norem. V případě Eurocode lze funkci použít pouze tehdy, když je nastavena nizozemská národní příloha. Funkce usnadní určení požadované hloubky paty piloty a únosnost v úrovni této paty. Výsledkem je křivka sedání pro MSÚ a MSP a výpočet sedání piloty. Křivka závislosti sednutí na zatížení popisuje deformaci piloty jako funkci zatížení Piloty jsou ve Scia Engineer definovány jako zvláštní druh podpory. Piloty se zadávají v Plánu rozmístění pilot a všechny piloty v jednom plánu mají stejné vlastnosti. Piloty jsou součástí 3D model a půdních profilů. Návrh a posouzení výsledků závisí na půdním profilu, vlastnostech piloty a reakcích od konstrukce. Půdní profily se generují z dat o penetrační zkoušce (GEF - Geotechnical exchange format file - ASCII ). Půdní profily vytvořené z dat o penetrační zkoušce jsou svázány s plánem rozmístění pilot a používají se pro návrh i posouzení. K dispozici je také propojení pro import dat o penetrační zkoušce z internetu (DINO od TNO). To usnadňuje výběr dat o penetrační zkoušce (soubor .GEF) dostupných v dané lokalitě. Pro generování půdního profilu se používá nástroj pro automatickou interpretaci dat. Pro interpretaci se používá pravidlo podle NEN závislé na napětí. Interpretační nástroj využívá předdefinované zeminy. Definice tvaru a typu piloty je uložena v knihovně plánů rozmístění pilot. Všechny příslušné parametry požadované pilotou jsou definovány v nizozemských normách. Piloty jsou součástí 3D modelu a způsob jejich zobrazení je řízen parametry zobrazení. Program umožňuje uživatelům vytvářet nelineární funkce pro křivky závislosti sednutí na zatížení a tyto funkce přiřazovat k podporám (typ Z). Přepočítání celé konstrukce s těmito nelineárními funkcemi zlepší celkové výsledky. Toto přepočítání vede k „nových“ zatížením na piloty. S těmito zatíženími lze celý proces návrhu pilot, jejich posouzení a výpočtu celé konstrukce opakovat a celkový návrh optimalizovat. Vstupní a výstupní soubory XML použité pro návrh a posouzení pilot lze ukládat. Tyto XML soubory lze pak použít v DFoundation a návrh pilot tam doladit.

- 89 -

Kapitola 7

Servisy pro geotechniku Návrh pilot (metoda podle NEN) je nová položka v datech o projektu přidaná do kategorie Podloží. K dispozici je pouze pro normy EC-EN a NEN a typ konstrukce Obecná XYZ, Rám XYZ, Rám XZ, Rošt XY a Deska XY.

Tato větev je společná pro Návrh pilot a Základové patky. Tato větev je k dispozici pouze pokud je zaškrtnutá volba Návrh pilot nebo Základová patka.

- 90 -

Nastavení geotechniky Tato nastavení je společné pro Návrh pilot a Základové patky.

Tuhost vrchní konstrukce Vrchní konstrukce může být tuhá nebo netuhá. Tento parametr ovlivňuje výpočet. Součinitel ξ (součinitel znaménka) také závisí na tuhosti konstrukce. Použít všechny penetrační zkoušky pro všechny plány rozmístění pilot Je- li tato volba vybrána, všech půdní profily budou automaticky přiřazeny ke všem plánům rozmístění pilot. Pokud by chtěl uživatel provést přiřazení ručně, musí tato volba zůstat nezaškrtnuta.

Přepsat parametry Níže uvedené parametry lze přepsat. Je- li nastaveno na NE, pak jsou parametry nastaveny podle normy nebo jsou spočteny. Uživatel se musí ujistit, že přepsání parametrů je povoleno. Součinitel znaménka [ξ] Tento součinitel závisí na počtu dat o penetrační zkoušce a počtu pilot pod tuhou vrchní konstrukcí.

Tabulka 1 NEN 6743: M

N 1

2

3

4

5

7

≥10

1 nebo 2 1)

0,72

0,76

0,77

0,78

0,78

0,79

0,80

3-6

0,76

0,80

0,82

0,83

0,83

0,84

0,85

7-9

0,78

0,84

0,86

0,87

0,87

0,89

0,90

≥10

0,79

0,85

0,87

0,88

0,88

0,89

0,91

1) Také pro 2 piloty je systém řízen jednou pilotou.

N - Pro konstrukce patřící do GC2 je třeba prostor budovy prozkoumat pomocí terénních a laboratorních zkoušek. Počet zatěžovacích zkoušek, polních zkoušek nebo vrtů s neporušeným vzorkem zeminy na území, prot které se počítá hodnota maximální únosnosti piloty. M - Počet pilot pod považovanou částí konstrukce

- 91 -

Kapitola 8 Součinitel spolehlivosti pro materiály (γmb ) Odvozeno z tabulky 3 v NEN 6740 .

Tabulka 3 NEN 6740:

Součinitel spolehlivosti pro záporné povrchové tření (γf;nk ) Odvozeno z NEN 6740 11.5.1 MSÚ: γf;nk = 1,4 MSP: γf;nk = 1,0 Plocha Ovlivněná plocha piloty se použije při výpočtu záporného povrchového tření pro skupinu pilot. Pokud tato volba není přepsána, program počítá ovlivněnou plochu. To se provede výpočtem průměrné vzdálenosti pilot ve skupině (Davg). Plocha = D avg*D avg. Průměrný modul zeminy Hodnota průměrného modulu zeminy se spočte podle. Jedná se o střední hodnotu modulu pod úrovní 4D pod patou pilotou odvozenou z měření sedání pod budovou v prostředí (kN/m2). (NEN 6743-1:2006, čl. 6.3.2)

Trajektorie Pata piloty je umístěna v uživatelem definované trajektorii paty piloty. Trajektorie je definována svým horním koncem (počáteční hodnotou), spodním koncem (koncovou hodnotou) a intervalem. interval určuje počet výpočtů, které budou

- 92 -

provedeny. Úrovně třecí zóny by se neměly uvažovat, toto je v přípdě potřeby automaticky nastaveno pro každý interval. Start Počátek trajektorie (která má být vypočtena) Konec Konec trajektorie Interval Určuje počet provedených výpočtů (max hodnota intervalů v trajektorii je 151)

Požadavky na počátek a konec: 1. Počátek trajektorie musí být alespoň 5*dmin pod nejnižší úrovní terénu, úrovní výkopu a úrovní hlavy piloty. (dmin nejmenší rozměr průřezu piloty) 2. Konec trajektorie musí být nejméně 4*Deq nad nejhlubší úrovní mělké penetrační zkoušky. (Deq – ekvivalentní průměr) 3. Interval musí být zvolen tak, aby maximální počet výpočtů nepřekročil 151. Příklad: Horní hrana vrtu pro penetrační zkoušku = -1,0m Spodní hrana vrtu pro penetrační zkoušku= -30m Průměr piloty = 0,4m Tloušťka v úrovni povrchu = 2,6m Počátek musí být alespoň 5x0,4=2m pod úrovní povrchu -> Počátek = -5,6m Konec musí být alespoň 4x0,4=1,6m nad spodní hranou vrtu -> Konec = -28,4m Maximální počet výpočtů je 151 -> -28,4 - 5,6= 22,8 22,8/151=0,15

Je proveden posudek těchto tří hodnot. 1.0 < abs ((Konec - Počátek) / Interval) < 151.0 l

To znamená, že absolutní hodnota musí být mezi 1,0 a 151,0

l

Není-li tato podmínka splněna, pak není interval brán z dialogu. Je vypočten podle toho, která část není splněna: a. abs ((Konec - Počátek) / 1,0) b. abs ((Konec - Počátek) / 151,0) Tato podmínka se počítá také v posudku a pokud je splněna, jsou data poslána do výpočtu.

- 93 -

Kapitola 9

Typ půdního profilu Typ půdního profilu je standardní knihovna ve Scia Engineer. Umožňuje uživateli vygenerovat půdních profilů z dat o penetrační zkoušce. Vygenerované půdní profily se používají pro návrh a posudek pilot.

Data o penetrační zkoušce Půdní profil lze do knihovny načíst ze souboru GEF nebo ze souboru db4, který je založen na knihovně již obsahující data z GEF souboru.

Soubor GEF Soubor GEF obsahuje data o penetrační zkoušce - úroveň, odpor penetračního kužele - qc, tření, vodní tlak a třecí číslo. Program rozebírá vstupní data a vytváří půdní profily s použitím pravidel pro jejich reprezentaci. Půdní vrstvy a interpretovaná geometrie:

- 94 -

T – penetrační zkouška qc – odpor penetračního kužele z - hloubka Vložení nového profilu Nová položka se do knihovny přidá v dialogu CPTip.

Dialog má tři části.

- 95 -

Kapitola 9 1. Část pro vkládání předdefinovaných profilů (z DINO) nebo uloženého soboru .GEF.

Uživatel musí vybrat soubor GEF pomocí tlačítka nebo použijte tlačítko „Importovat z DINO“ a načte soubor GEF z mapy.

Tato funkce umožňuje uživateli načítat soubory GEF z mapy online. Dostupná data o penetrační zkoušce v oblasti jsou zobrazena zelenými značkami. Uživatel vybere myší jednu značku a profil se automaticky načte do CPTip dialogu. Výklad je založena na pravidlech NEN (závislost na napětí), které vychází z tabulky 1 - NEN 6740 (viz tabulka 1 na další stránce). Výchozí min tloušťka vrstvy je 0,5 m. Tabulka 1 – NEN 6740 (strana 18):

- 96 -

Poznámky k tabulce: Tabulka obsahuje spodní reprezentativní hodnotu průměrné hodnoty pro daný typ zeminy. V rozsahu daném řádkou příměsi a sloupcem parametru (buňkou) platí toto: - pro γ, γsat , C p, C s , E, ϕ´, c´ a f undr : pokud zvýšení hodnoty vede k nepříznivé situaci (větší rozměr základu), pak se použije pravá hodnota na stejném řádku, nebo, pokud není pravá hodnota uvedena, hodnota a řádek níže; - pro C c , C a a C sw pokud snížení hodnoty vede k nepříznivé situaci, pak se použije pravá hodnota na stejném řádku, nebo, pokud není pravá hodnota uvedena, hodnota a řádek níže. 1) Volný 0
- 97 -

Kapitola 9

Jsou zde zobrazena data ze souboru GEF - qc , hladina vody, tření zóna, vrstvy, tloušťka a veškeré půdní údaje. 3. Druhá část obsahuje profil, který se použije ve Scia Engineer. Lze jej upravit pomocí rastru - změna úrovně vrstvy, tloušťky nebo materiálu.

- 98 -

Zeminy jsou definovány modelem NEN. Jsou uloženy v knihovně, kde uživatel může rovněž definovat nové zeminy. Interpretovanou geometrii lze získat pomocí volby „Kopírovat interpretovanou geometrii do upravené geometrie“. Upravovaná geometrie se použije jako vstup pro návrh a posudek piloty. Objekt půdního profilu je vykreslen ve 3D okně jako objekt vrtu ve Scia Engineer. Vlastnosti profilu:

- 99 -

Kapitola 9

Pro vykreslení profilu v modelu musí uživatel použít tlačítko akce „Kreslit profil v okně modelu“.

Souřadnice XY vrtu jsou zadány uživatelem a horní úroveň je předdefinované vlastní penetrační zkouškou. Každý půdní profil musí mít jedinečné souřadnice (XY).

- 100 -

Uživatel musí zadat přídavná data půdního profilu, která jsou vyžadována během návrhu a posudku. Tato data jsou automaticky vyplněna do vlastností (jako výchozí hodnoty) penetrační zkoušky.

Úroveň spodní vody Jedná se o úroveň mezi suchou a mokrou zeminou. Je třeba zadat zápornou hodnotu.

Stupeň překonsolidace Hodnota stupně překonsolidace nosné vrstvy určuje, zda je nutno redukovat (kvůli překonsolidaci) maximální únosnost paty piloty. Překonsolidace je obvykle způsobena zatížením, které bylo na nosnou vrstvu aplikováno po dlouhou dobu. Rozsah a účinek překonsolidace na únosnost paty piloty jsou: OCR<=2 – bez účinku na únosnost paty piloty 2< OCR < 4 – maximální únosnost paty piloty se snižuje o 33 % OCR > 4 – maximální únosnost paty piloty se snižuje o 50%

Třecí zóna Záporné povrchové tření je způsobeno sedáním zeminy kolem piloty. Zemina kolem piloty táhne pilotu směrem dolů a snižuje její únosnost. Snižuje se tím tření na plášti a v krajních případech může dojít k jeho úplné eliminaci. Pilota je pak podporováno jen podložím pod patou piloty. Vliv třecí zóny lze eliminovat v sedání pomocí položky Očekávané sednutí povrchu. Plášť piloty lze také chránit prostřednictvím ochranného pláště nebo nátěru v části, která je obklopena sedající zeminou.

- 101 -

Kapitola 9 1 - zatížení: 2 - záporné povrchové tření (vrstva měkké půdy) 3 - kladné povrchové tření (vrstva pevné půdy) 4 - únosnost paty piloty Základní požadavky pro výpočet únosnosti pro kladné a záporné povrchové tření jsou stanoveny v NEN 6743. Hodnoty Horní úrovně zóny kladného povrchového tření a Spodní úroveň zóny záporného povrchového tření jsou obě definovány uživatelem.

Zóna kladného povrchového tření: 1) pilota bez rozšířené základny - spodní úroveň je úroveň paty piloty 2) prefabrikovaná pilota s rozšířenou základnou - horní hrana zóny je nad rozšíření (NEN 6743 čl. 5.4)

Zóna záporného povrchového tření: ► horní hrana této zóny je úroveň povrchu nebo výkopu Pravidla jsou splněna následovně: 1) Spodní hrana zóny kladného povrchového tření je automaticky nastavena na úroveň paty piloty. Není nutná žádná uživatelská definice. 2) Vrchní hrana zóny kladného povrchového tření je zadaná uživatelem jako relativní úroveň vůči referenční úrovni. 3) Spodní hrana zóny záporného povrchového tření je automaticky nastavena na úroveň povrchu nebo výkopu. Není nutná žádná uživatelská definice. 4) Spodní hrana zóny záporného povrchového tření je zadaná uživatelem jako relativní úroveň vůči referenční úrovni.

Očekávané sednutí povrchu Očekávané sednutí povrchu určuje, jak je nutno zahrnout záporné povrchové tření do výpočtů. 1) hodnota je 0,02m -> záporné povrchové tření je zanedbatelné a nebude se uvažovat 2) hodnoty od 0,02m do 0,10m -> vliv záporného povrchového tření se přímo zahrne do výpočtu sedání piloty přidáním poloviny očekávaného sednutí povrchu k celkovému sednutí piloty. 3) Hodnoty > 0,10m -> vypočtou se maximální síly od záporného povrchového tření. Tyto síly jsou pak použity k určení záporného povrchového tření na základě sednutí piloty.

Pravidlo NEN (závislost na napětí) Pravidlo NEN se považuje za běžnější a používá se pro interpretaci půdního profilu. Pravidlo používá 14 různých oblastí a je odvozeno od nizozemské normy NEN 6740 (viz tabulka na straně 5). Každá oblast popisuje jisté typy zeminy definováním vztahu mezi únosností zjištěnou penetrační zkouškou a třecím poměrem. Třecí poměr je definován jako smyková únosnost v procentech únosnosti určené penetrační zkouškou. Zeminy (podle pravidla NEN) a jejich vlastnosti jsou definovány v knihovně zemin. Typy zemin jsou: Štěrk, lehce prachovitý, střední Písek, lehce prachovitý, střední Jílovitá půda, velmi písčitá, tuhá Jíl, velmi písčitá, tuhá Jíl, čistý, tuhý Jíl, organický, střední

- 102 -

Rašelina, středně předem zatížená, střední Písek, čistý, tuhý Písek, velmi prachovitý, volný Jílovitá půda, lehce písčitá, slabá Jíl, lehce písčitý, střední Jíl, čistý, slabý Jíl, organický, slabý Rašelina, ne předem zatížená, slabá

Knihovna zemin Knihovna zemin je standardní knihovna ve Scia Engineer. Knihovna je ve funkcionalitě podloží. Databáze zemin využívaná modelem NEN je vytvořena ve formátu DB4 a načítá se automaticky. Zadávají se zde materiál zeminy a jeho vlastnosti. Vlastnosti zeminy nelze ve výchozím nastavení upravovat. Pro jejich úpravu je nutno nastavit Přepínač pro výběr variant.

Program umožní uživateli zadat nové zeminy. Uživatelem zadané zeminy se mohou použít pro interpretaci geometrie půdního profilu.

Popis

- 103 -

Kapitola 9 Popis zeminy Typ zeminy Jsou to štěrk, písek, jíl a rašelina Aby proběhl správný výpočet, je nutno vybrat jeden z těchto typů.

Gama nesaturované Jednotková hmotnost suché zeminy Gama saturované Jednotková hmotnost saturované zeminy Úhel tření Úhel vnitřního tření zeminy - hodnota musí být mezi 0 a 90 stupňů Medián Vlastnost platí pro zeminy typu písek a štěrk. Velikost mediánu ovlivňuje hodnotu as , která je použita pro určení kladného povrchového tření. Písek s mediánem >0,6 mm, hodnoty aS se sníží o 25 % a pro štěrk s mediánem >2 mm aS se sníží o 50 %.

- 104 -

Zadání nové piloty Uzlová podpora - pilota Typ uzlové podpory „pilota“ je k dispozici pokud jsou aktivní funkcionality Podloží a Návrh pilot. Lze ji zadat jako standardní bodovou podporu v uzlu. Knihovna plánů rozmístění pilot definuje vlastnosti pro všechny piloty v projektu. Plán rozmístění pilot je uveden ve vlastnostech piloty. V projektu může být zadáno více plánů rozmístění pilot, ale každé pilota musí být určena jedním plánem rozmístění pilot. Ostatní vlastnosti piloty jsou standardními vlastnostmi podpory. Podpora je kloub, tj. Rx, Ry a Rz jsou pevné, Mx, My a Mz jsou volné - ve výchozím nastavení.

Typ Rz lze upravit pouze v knihovně plánů rozmístění pilot a je přímo načítán do vlastností piloty.

Pokud je Rz záporné (pilota je tažená), provede se posudek piloty s varováním. Obrázek ukazuje způsob zobrazení podpor v modelu. Příklad obsahuje dva různé plány rozmístění pilot označené různou barvou.

- 105 -

Kapitola 10

Barva pilot je mezi parametry zobrazení na záložce „Model“ " a je definována v knihovně plánů rozmístění pilot. Pokud není položka zaškrtnuta, vykreslují se piloty barvou podpory.

V parametrech zobrazení se nastavuje i vykreslování popisky piloty. Vykresluje se jméno plánu rozmístění pilot.

- 106 -

Plán rozmístění pilot Piloty se zadávají v knihovně plánů rozmístění pilot. Zadávají se jako uzlové podpory typu Pilota.

- 107 -

Kapitola 10

Půdní profil Návrh a posouzení pilot je založen na půdním profilu. Půdní profil generovaný z dat o penetrační zkoušce musí být přiřazen k plánu rozmístění pilot. Ke každé pilotě musí být přiřazen alespoň jeden půdní profil. Pokud je v nastavení pro geotechniku zaškrtnuta volba „Použít všechny penetrační zkoušky pro všechny plány rozmístění pilot“, všechny půdní profily se automaticky přiřadí k plánům rozmístění pilot. Pokud tato volba není zaškrtnuta, přiřadí se k plánům rozmístění pilot vybrané půdní profily. Půdní profily se vybírají standardním způsobem. V dialogu výběru je také tlačítko pro vstup do knihovny půdních profilů.

- 108 -

Úroveň paty piloty Po zadání plánu rozmístění pilot je typ úrovně nastaven na „Uživatelská“ a uživatel může určit úroveň paty piloty. Toto je výchozí hodnota délky piloty. Po dokončení výpočtu a návrhu piloty se typ úrovně změní na „Vypočtená úroveň“ a úroveň paty piloty se změní na vypočtenou hodnotu. Tuto hodnotu nelze upravovat. Povšimněte si, že pokud uživatel provede jakoukoli změnu parametrů pro návrh piloty (vlastnosti zeminy, půdní profil a definice piloty), pak se úroveň paty piloty automaticky změní na „Uživatelská“ a výsledky jsou smazány. Uživatel musí spustit návrh piloty znovu.

Typ Z Typ tuhosti podpory ve směru Z musí být zadán. Pro lineární výpočet je požadován typ tuhý nebo pružný.

- 109 -

Kapitola 10

Typ nelineární se nabízí pouze, je-li mezi funkcionalitami vybrána nelinearita. S tímto typem podpory se propojí knihovna nelineárních funkcí.

Tuhost lze generovat automaticky pomocí tlačítka akce „Aktualizovat tuhost“ v posudku piloty.

Křivka závislosti sednutí na zatížení Křivka zobrazuje zatížení (kN) a sednutí (mm). Je složena ze 3 hlavních částí: 1) relativní pružné svislé stlačení - svislá část grafu 2) lokální smykové selhání - největší změna se svislém směru 3) obecné smykové selhání - poloha mezního zatížení

Křivky závislosti sednutí na zatížení jsou přidány do knihovny plánů rozmístění pilot po provedení posudku pilot. Lze je zobrazit pomocí příslušného tlačítka.

Spočtou se dvě křivky závislosti sednutí na zatížení - pro každý mezní stav jedna.

- 110 -

- 111 -

Kapitola 11

Typ piloty NEN 6743 definuje maximální tlak na patu piloty:

q c,I,m - střední únosnost špičky kužele q c,I (průměr hodnot q c;I po délce od úrovně základny piloty do úrovně, která je hlouběji o nejméně 0,7 násobek a nejvíce 4 násobek ekvivalentního průměru základny piloty Deq) q c,II,m - průměr minimální únosnosti špičky kužele q c,II (průměr nejmenších hodnot q c;I I po délce směrem nahoru od kritické hloubky k základně piloty) q c,II,Im - střední únosnost špičky kužele q c,III (průměr hodnot q c;III po délce od základny piloty do úrovně vzdálené od základny piloty o 8 násobek průměru základny piloty) α p - součinitel paty piloty pro snížení únosnosti (volí se z přednastavených hodnot nebo se zadá ručně) s - součinitel průřezu paty piloty je důležitý především pro obdélníkový tvar piloty kdy rozměry nejsou stejné, tato hodnota může být přepsána hodnotou z dialogu (viz zvláštní kapitola) ß - tvarová součinitel paty piloty zavádí vliv rozšíření paty piloty, jeho hodnota závisí na rozměrech paty piloty, tato hodnota může být přepsána hodnotou z dialogu (viz zvláštní kapitola) Pro zadání uvedených hodnot je třeba vyplnit dialog Pata piloty.

Toto dialog je pouze v angličtině a je nezávislý na nastavení jednotek.

- 112 -

Tvar piloty Uživatel může určit tvar piloty v levé části dialogu. Zvolený tvar se zobrazí v dialogu tvaru piloty. Rozměry V závislosti na tvaru piloty uživatel zadá rozměry piloty. Rozměry musí být zadány v v „m“, „m/m“ nebo „mm“. Obdélníková pilota => šířka a délce základny piloty Obdélníková pilota (jiná základna) => šířka, délka a výšky základny & šířka a délka pláště Ocelový průřez => šířka a délka základny piloty Kruhová pilota => průměr piloty Kruhová zašpičatělá pilota => průměr paty piloty a zvětšení průměru Kruhová dutá pilota => vnitřní a vnější průměr piloty Kruhová zvětšená pilota => průměr a výška základny a průměr piloty Kruhová se ztracenou patou => průměr a výška základny a průměr piloty Kruhová ražená pilota => průměr a výška základny a průměr piloty

Typ piloty Typ piloty: Výběrová položka nabízí předdefinované typy pilot. Uživatelem zadávané hodnoty se zadají ručně, všechny ostatní typy jsou vyplněny automaticky a nelze je upravovat. Typ piloty pro ...: Tato část obsahuje součinitele pro plášť piloty a patu piloty.

αs Součinitel pro povrchové tření, který snižuje únosnost paty piloty.

l

Soudržné půdy (jílovitá půda, jíl, rašelina) - hodnota se definuje podle NEN 6743-1 : 2006 a závisí na materiálu zeminy.

l

Nesoudržné půdy (písek, štěrk) - α s závisí na typu piloty.

Soudržné půdy Pro soudržné půdy (jílovitá půda, jíl, rašelina) je podle normy součinitel závislý na hloubce a nemá tak jen jednu hodnotu. Aktuální políčko zobrazuje národní přílohu. (nepoužije se) protože hodnotu nelze zobrazit jako výsledek.

Pokud se jako podtyp vybere „Uživatelská“, zadá se pouze hodnota parametru. Tato hodnota bude zobrazena jako aktuální hodnota. Tabulka 3 NEN 6743:

- 113 -

Kapitola 11

Třecí číslo se stanoví elektrickým třecím kuželem. Hodnoty pro jílovité půdy byly určeny pokusy na potrubí v Nizozemsku. Platí pro všechny jílovité půdy.

Nesoudržné půdy Lze zadat výběrem jednoho z předdefinovaných typů ve výběrové položce. Zobrazí se aktuální hodnota α s . Pokud je α s nastavena na „Uživatelská“, potom vztah mezi podtypem a typem piloty neexistuje. Hodnotu zadá uživatel. Předdefinovaná hodnota pro α s :

Uživatelem zadaná hodnota ovlivní výpočet následujícím způsobem: 1. Hodnota α s platná pro pískové a štěrkové vrstvy nebude nastavena pro žádnou instanci hrubého štěrku (viz. Tabulka 3, NEN 6743) 2. Výjimku pro určení součinitele tvaru paty piloty ß nelze splnit, protože nelze určit, zda je použita na místě betonovaná pilota s ocelovým pláštěm (viz kapitola o součiniteli paty piloty ß). 3. Posudek délky zóny kladného povrchového tření nelze provést pro zatíženou patu. Nelze určit, zda je použita prefabrikovaná pilota.

- 114 -

αp α p je součinitel piloty pro patu. α p závisí na typu piloty. Lze zadat výběrem jednoho ze standardních typů ve výběrové položce.

Zobrazí se aktuální hodnota α p. Předdefinovaná hodnota pro α p:

Lze zvolit, že hodnotu zadá uživatel. V tom případě nelze zohlednit výjimku pro „průběžnou spirálovou pilotu“ na redukci qc při stanovení qc;III;stř. .

Důvodem je, že nelze určit kdy je průběžná spirálová pilota použita. Maximální hodnota α p a α s :

- 115 -

Kapitola 11

Pro velmi hrubý písek je třeba redukční součinitel 0,75. Pro štěrk je třeba redukční součinitel 0,5. Hodnotu α s =0,006 lze zvýšit na 0,01, pokud se v okolí průběžné spirálové piloty penetrační zkouška. Křivky sedání: Křivky sedání nabízení hodnoty pouze pro tři podtypy (podle normy): 1. Beraněné piloty 2. Průběžné spirálové piloty 3. Vrtané piloty

Obr. 6, NEN 6743 - vztah mezi silou v patě piloty (F r,punt,i ) v % maximální síly v patě piloty (F r,max,punt,i ) mezní stav únosnosti nebo mezní stav použitelnosti bod poklesu (wpunt,i), v % Deq:

- 116 -

Obr. 7, NEN 6743 - vztah mezi smykovou silou v patě piloty (F r,schacht,i) v % maximální síly v patě piloty (F r,max,schacht,i) mezní stav únosnosti nebo mezní stav použitelnosti bod poklesu (wpunt,i), v mm:

- 117 -

Kapitola 11

Rozšiřující informace o pilotě:

Materiál Zde se volí materiál uživatelem zadané piloty. Modul pružnosti Pro beton, ocel a dřevo se automaticky přiřadí příslušný modul pružnosti a ten nelze upravovat. Pro uživatelem zadaný materiál je nutno zadat modul pružnosti ručně. Vrstva pokluzu Pro pilotu byla určena vrstva pokluzu. Reprezentativní tření Je zadáno příslušné reprezentativní tření. Pro uživatelem zadaný materiál jej lze upravovat.

Přepsat součinitele piloty: Součinitel průřezu a součinitel tvaru paty piloty lze přepsat hodnotami zadanými uživatelem. Hodnoty lze upravit, pokud je tato volba zaškrtnuta.

Součinitel průřezu paty piloty s Součinitel vlivu obdélníkové piloty

Hodnoty „a“ a „b“ závisí na velikosti piloty.

- 118 -

Součinitel tvaru paty piloty ß Součinitel odvozený z velikosti paty piloty, použije se pro rozšířenou patu piloty. H – délka paty piloty Deq – šířka paty piloty deq – šířka dříku piloty ß=L/B Tvarový součinitel pro piloty jejichž základna není kruhová ani čtvercová. ß = 1,0 pro válcové piloty

Hranice 1: ß=1,0 Hranice 2: ß=0,9 Hranice 3: ß=0,8 Hranice 4: ß=0,7 Hranice 5: ß=0,6

- 119 -

Kapitola 12

Posudek - návrh, ověření Po provedení výpočtu se ve stromu Geotechnika zpřístupní příkazy na ověření a navržení plánu rozmístění pilot Před výpočtem:

Po výpočtu:

Podmínky pro návrh Tato možnost je k dispozici pro normy NEN a EC-EN. Umožňuje počítat úroveň paty piloty. Návrh a ověření únosnosti pilot je založeno na pokynech podle NEN 6740,NEN 6743 a NEN 9997-1:2009 (EC7). 1. Návrh se provádí pouze pro nosné piloty, které jsou zatíženy statickým nebo kvazi-statickým zatížením od tlakových sil v pilotě. 2. Výpočet sil v pilotě a přemístění piloty je založen na penetrační zkoušce (CPT). Vliv skupiny pilot se neuvažuje. 3. Tah v pilotách a jejich vodorovné přemístění se neuvažují. Tato omezení jsou explicitně uvedena v tabulkách s výsledky. 4. Program posuzuje úroveň paty piloty, kde je únosnost piloty rovna nebo vyšší než maximální zatížení piloty. 5. Návrh piloty může být posouzen po provedení lineárního výpočtu (výpočtový model musí být řádně zadán, musí být definován dostatečný počet pilot, je třeba mít správně zadány vrty a musí být spočteny reakce v podporách).

- 120 -

Podmínky pro ověření Ověření únosnosti pilot je založeno na pokynech podle NEN 6740, NEN 6743 a NEN 9997-1:2009 (EC7). Tato možnost je omezena normy NEN a EC-EN. 1. Posouzení se provádí pouze pro nosné piloty, které jsou zatíženy statickým nebo kvazi-statickým zatížením od tlakových sil v pilotě. Případný tah v pilotách a jejich vodorovné přemístění se neuvažují. Pata piloty musí být spočtena. 2. Výpočet sil v pilotě a přemístění piloty je založen na penetrační zkoušce. 3. Při ověření se uvažuje celý plán rozmístění pilot a také skupinové efekty. 4. Provede se výpočet únosnosti, sednutí a záporného tření na plášti a výsledkem ověření je křivka sednutí pro MSÚ a MSP.

Parametry návrhu pilot

Výběr Je podobný zobrazení výsledků. Lze vybrat všechny plány rozmístění pilot v projektu nebo jen některé. Pilota s největší svislou reakcí (ve vybrané skupině výsledků) se použije pro návrh, který má vlv na všechny piloty. Vypočtené úrovně se použijí u všech pilot v rámci jednoho plánu rozmístění pilot..

Všechny - pro návrh pilot se uvažují všechny plány rozmístění pilot v projektu Aktuální - uživatel si vybere pouze jeden plán rozmístění pilot a pro návrh se uvažují všechny piloty z tohoto plánu. Pokročilý - tato volba je podobná volbě Aktuální, ale nabízí více možností

- 121 -

Kapitola 12

Pojmenovaný výběr - návrh pilot se provede pro pojmenovaný výběr Typ zatížení Návrh pilot se provádí pouze pro skupiny výsledků. Skupina Návrh pilot se provádí pouze pro skupiny výsledků, které maji definovány kombinace podle MSÚ. Filtrování se provádí automaticky. Pokud jsou dosud zadány pouze kombinace, program automaticky vytvoří skupinu výsledků s MSÚ kombinacemi. Uložit výsledek Zato funkce dovoluje uživateli uložit vstupní a výstupní soubory XML použité pro návrh a posouzení pilot. Díky této možnosti lze pokračovat s návrhem pilot v programu DFoundations (kde lze z uloženého XML souboru vytvořit samostatný projekt). Cesta Cesta ke XML souboru. Jméno souboru se nastaví automaticky - je složeno ze jména plánu rozmístění pilot a skupiny výsledků. Příklad: Plán rozmístění pilot = Pplan1 Skupina výsledků = MSP

l

jméno vstupního souboru = pplan1ulsin.xml

l

jméno výstupního souboru = pplan1ulsout.xml

Tlačítko akce pro návrh pilot - Aktualizovat

Výpočet návrhu plánu rozmístění pilot Požadovaná úroveň paty piloty se spočte v uživatelem zadané trajektorii paty piloty (ve větvi Geotechnika). Úrovně kladného a záporného povrchového tření se nastaví automaticky pro každý krok výpočtu. Návrh vypočítá úroveň paty piloty z hodnoty Rz. Vodorovné síly ani případná kladná pootočení se neuvažují. Maximální zatížení v podpoře se určí ze všech pilot vybraného plánu. Výpočet je zastaven v okamžiku, kdy se únosnost rovná maximálnímu zatížení nebo je větší. Výsledek je zobrazen v okně náhledu. Maximální reakce v podpoře se spočte pro každou podporu na základě vybrané skupiny výsledků (pro MSÚ)

- 122 -

Kombinace se zápornou reakcí se neuvažují. O tomto je uživatel zpraven varováním. Pilota je označena jako tažená pilota.

Hodnota pro návrh piloty se najde jako maximum z maxim podporových reakcí. Pokud jsou podporové reakce záporné, není návrh piloty proveden a je zobrazeno varování. Podpory se zápornou reakcí (tj. tažené piloty) se neuvažují. O tomto je uživatel zpraven varováním. Návrh se provede s uvažováním zbývajících podpor.

Může být zobrazeno několik různých oznámení (ta lze najít také ve zvláštní kapitole): 1) Požadovaná únosnost není splněna uvnitř specifikované trajektorie pro daný průřez piloty. Proto nelze úroveň spočítat. ► v trajektorii nebyla nalezena ani jedna úroveň, čistá únosnost pokrývá maximální zatížení a úroveň paty piloty je nastavena na nulu 2) Počáteční hodnota trajektorie musí být alespoň o pět průměrů piloty nižší než nejnižší úroveň terénu a nejnižší úroveň horní hrany piloty ► počáteční hodnota trajektorie v nastavení geotechniky je příliš vysoká 3) Koncová hodnota trajektorie musí být alespoň o čtyři průměry piloty nad nejmělčím bodem penetrační zkoušky. ► koncová hodnota trajektorie v nastavení geotechniky je příliš hluboko 4) Všechny piloty ve skupině pilot jsou tažené. Návrh pro tažené piloty nelze provést ► všechny piloty v plánu rozmístění pilot jsou tažené, úroveň paty piloty zůstává nastavena na Zadáno uživatelem

- 123 -

Kapitola 12 5) Jedna nebo více pilot je tažených ► jedna nebo více pilot v plánu rozmístění pilot jsou zatíženy tahem, maximální zatížení bude určeno ze zbývajících pilot, návrh bude proveden pro toto maximum Úroveň paty piloty spočtená programem je v plánu rozmístění pilot aktualizována stejně jako délka příslušných pilot.

Změny, které způsobují neplatné výsledky (návrh a výpočet) 1. Změny provedené v nastavení geotechniky, půdním profilu a knihovně zemin neovlivní výsledky výpočtu, ale ovlivní výsledky návrhu pilot. V takovém případě program automaticky nastaví úroveň paty piloty zpět na Uživatelskou. Vypočtená úroveň je ztracena. Pro získání nových výsledků, musí uživatel provést návrh pilot znovu. 2. Pokud je v modelu provedena jakákoli změna, stávají se výsledky výpočtu i návrh pilot neplatnými. V takovém případě je pata piloty automaticky nastavena na Uživatelskou. Pro získání nových výsledků, musí uživatel provést výpočet a návrh pilot znovu.

Parametry ověření pilot

Výběr Je podobný zobrazení výsledků. Lze vybrat všechny plány rozmístění pilot v projektu nebo jen některé. Pilota s největší svislou reakcí (ve vybrané skupině výsledků) se použije pro návrh, který má vlv na všechny piloty. Vypočtené úrovně se použijí u všech pilot v rámci jednoho plánu rozmístění pilot..

- 124 -

Typ zatížení Ověření pilot se provádí pouze pro skupiny výsledků. Skupina Ověření pilot se provádí pouze pro skupiny výsledků, které mají definovány kombinace podle MSÚ a MSP. Filtrování se provádí automaticky. Pokud jsou dosud zadány pouze kombinace, program automaticky vytvoří skupinu výsledků s MSÚ a MSP kombinacemi. Uložit výsledky v xml Zato funkce dovoluje uživateli uložit vstupní a výstupní soubory XML použité pro návrh a posouzení pilot. Díky této možnosti lze pokračovat s návrhem pilot v programu DFoundations (kde lze z uloženého XML souboru vytvořit samostatný projekt). Cesta Cesta ke XML souboru. Jméno souboru se nastaví automaticky - je složeno ze jména plánu rozmístění pilot a skupiny výsledků. Příklad: Plán rozmístění pilot = Pplan2 Skupina výsledků = RC1 – ULS&SLS

l

jméno vstupního souboru = PPlan2RC1in.xml

l

jméno výstupního souboru = PPlan2RC1out.xml

Tlačítko akce pro ověření pilot - Aktualizovat

Ověření plánu rozmístění pilot - výpočet Ověření lze spustit po provedení návrhu pilot. Jinak některá data scházejí. Sednutí je nastaveno na nulu a tabulka obsahuje varování: Vstupní údaje jsou neplatné.

Kroky výpočtu - únosnost piloty 1. Maximální únosnost jedné piloty je určena jako součet maximální únosnosti paty piloty a maximální třecí síly na plášti (na dříku). Toto se vypočte pro každou penetrační zkoušku. Síly se spočtou pro každý interval zadaný v nastavení geotechniky.

- 125 -

Kapitola 12 2. Definuje se součinitel provádění. Nejedná se o pevnou hodnotu a hodnota závisí na typu zeminy a hloubce příslušné vrstvy. Program definuje správnou hodnotu α s pro každou vrstvu a pak pro ni spočte generované tření dříku. Konečná hodnota tření dříku piloty je součtem hodnot tření pro jednotlivé vrstvy. 3. Pokud je tvar piloty konstantní, pak se pro výpočet maximálního tření dříku příslušného segmentu použije obvod. 4. Pro piloty s proměnným obvodem program počítá střední obvod příslušného segmentu. Jedná se např. o zkosené dřevěné piloty a piloty s vyztuženou patou.

Kroky výpočtu - únosnost základu: Program určí maximální únosnost základu. Požadovaná data jsou: l

počet pilot

l

počet penetračních zkoušek a informace o tom, za lze konstrukci považovat za tuhou (NEN 6743, čl. 5.2.2).

1. Konstrukce je tuhá - program počítá maximální únosnost základu z průměrné únosnosti jedné piloty vynásobené počtem pilot. 2. Konstrukce není tuhá: a. Jsou k dispozici více než 3 penetrační zkoušky - definice je opět založena na průměrné únosnosti jedné piloty. b. 3 a méně penetračních zkoušek - použije se minimální únosnost jedné piloty. V tomto případě se únosnost jedné piloty nenásobí celkovým počtem pilot, protože základový prvek sestává z jediné piloty. Výsledky lze zobrazit v okně náhledu a v dokumentu. V plánu rozmístění pilot se aktualizují křivky sednutí.

Pokud jsou splněny všechny požadavky, vygenerují se křivky sedání Pokud podmínky nejsou splněny, křivky nemusí být vytvořeny a je zobrazeno varování.

- 126 -

Maximální reakce v podpoře se spočte pro každou podporu na základě vybrané skupiny výsledků (MSÚ a MSP). Kombinace se zápornou reakcí se neuvažují. O tomto je uživatel zpraven varováním. Pilota je označena jako tažená pilota.

- 127 -

Kapitola 12

Pokud jsou podporové reakce záporné, není ověření piloty provedeno a je zobrazeno varování. Podpory se zápornou reakcí (tj. tažené piloty) se neuvažují. O tomto je uživatel zpraven varováním. Ověření se provede s uvažováním zbývajících podpor.

Aktualizace tuhosti Existuje možnost automatické generace tuhosti z křivek sednutí. Pod ověřením plánu rozmístění pilot je tlačítko akce pro aktualizaci (je dostupné až po provedení ověření). V nastavení geotechniky si uživatel si může vybrat mezi křivkou sednutí pro MSÚ a MSP. Tlačítko akce:

Tato metoda je popsána v normě. Tuhosti pro MSÚ a MSP se uvažují v dalším ověření.

Tlačítko automaticky vygeneruje tuhosti z křivek sednutí a dosadí je do vlastností podpory. Po lineárním výpočtu: l

Typ Z je nastaven na pružný

Po nelineárním výpočtu (funkce Nelineární podpory (Nelinearita podpor) musí být zaškrtnuta): l

Typ Z je nastaven na nelineární.

V obou případech se tuhost piloty bere jako sečna daná nulovým bodem a bodem uprostřed křivky. Po stisknutí tlačítka budou smazány výsledky - uživatel je o tom informován.

- 128 -

Objeví se upozornění. Výsledky budou smazány, protože model bude změněn.

Tuhost je aktualizována v plánu rozmístění pilot a ve vlastnostech piloty.

- 129 -

Kapitola 12

- 130 -

Nelineární funkce Je- li zvolena funkcionalita Nelineární podpora / zemní pružina, nelineární funkce lze automaticky generovat z křivek závislosti sednutí na zatížení.

Prvním krokem je spuštění lineárního výpočtu, návrh piloty, posouzení piloty a aktualizace tuhosti. Tlačítko akce Aktualizovat tuhost je dostupné až po posouzení piloty. Nelineární funkce budou automaticky vygenerovány z křivek závislosti sednutí na zatížení.

Hodnoty v dialogu nastavení ovlivňují, která křivka se použije.

- 131 -

Kapitola 13 Vlastnost podpory Z se automaticky změní na typ Nelineární a vypočtená tuhost se dosadí do příslušného políčka. Spočte se nelineární funkce a také se přidá do vlastností.

Nelineární funkci si lze prohlédnout v knihovně:

- 132 -

Tuhost piloty se bere jako sečna daná nulovým bodem a bodem uprostřed křivky.

Nyní je možné přepočítat celou konstrukci s těmito nelineárními funkcemi a zpřesnit tak celkové výsledky. Tento výpočet vede k novým výsledkům a také k novému zatížení hlavy piloty. Výpočet s novým zatížením optimalizuje celkový návrh.

- 133 -

Kapitola 14

Výsledky - tabulky v dokumentu Všechny výstupní tabulky pro návrh pilot jsou k dispozici ve standardním dokumentu.

Tabulky knihoven (půdní profil, plán rozmístění pilot, zeminy):

- 134 -

- 135 -

Kapitola 14

Půdní profil - tabulka penetrační zkoušky obsahuje vstupní data ze zkoušky, dodatečné údaje, data o profilu (interpretovanou geometrii).

Plánu rozmístění pilot obsahuje vstupní data pro každou položku z knihovny.

- 136 -

Tabulka knihovny zemin obsahuje údaje pro definici zeminy. V případě nelineárního výpočtu je zobrazena také tabulka pro nelineární funkce.

Tabulky geotechnických výsledků:

- 137 -

Kapitola 14

- 138 -

Křivka závislosti sednutí na zatížení - obrázek: Obrázek křivky závislosti sednutí na zatížení lze uložit do schránky. Nástroj je v kontextové nabídce.

- 139 -

Kapitola 15

Omezení Ve funkcích pro návrh pilot exustují jistá omezení.

Funkcionalita Tato funkce je založena na ustanoveních holandské normy NEN 6740 a NEN 6743. Tato funkce je k dispozici pouze pro normy EC-EN a NEN.

Půdní profil Půdní profily lze generovat pouze z platných dat o penetrační zkoušce a data o penetrační zkoušce mohou být pouze ve formátu GEF (Geotechnical exchange format). Žádný jiný formát není podporován. Uživatelské rozhraní dialogu pro půdní profily je pouze v angličtině. Jiné jazyky nejsou v tomto zvláštním dialogu podporovány. Polohu půdních profilů (míst penetrační zkoušky) lze zadávat výhradně v uživatelském souřadném systému. GPS souřadnice projektu nelze definovat a proto se GPS souřadnice nepoužívají.

Interpretace půdního profilu - interpretovaná geometrie Interpretačním nástrojem pro generování půdního profilu je "pravidlo NEN (napěťově závislé)". Žádný jiný nástroj, než NEN nemůže být definován ani použit. Automatický nástroj na interpretaci používá výhradně předdefinované půdní typy. Uživatelem definované půdy nelze v interpretované geometrii použít.. Uživatelem definované půdy lze použít pouze pro upravenou geometrii.

Plán rozmístění pilot Dialog pro definování plánu rozmístění pilot je pouze v angličtině. Všechny parametry v tomto dialogu jsou založeny na NEN. Lze použít pouze předdefinované tvary a nelze definovat uživatelské tvary. Jednotky v tomto dialogu nejsou propojeny na jednotky nastavené v prostředí Scia Engineer a uživatel musí věnovat pozornost zadávaným hodnotám.

Návrh a ověření Návrh a ověření se provádí pouze pro nosné piloty, které jsou zatíženy statickým nebo kvazi- statickým zatížením od tlakových sil v pilotě. Výpočet sil v pilotě a přemístění piloty je založen na penetrační zkoušce. Případný tah v pilotách a jejich vodorovné přemístění se neuvažují. Pro návrh se vždy uvažuje jedna pilota a výpočet pro MSÚ se provádí na základě jedné piloty. Při použití volby návrhu pilot se případný plán rozmístění pilot ignoruje. Pro návrh piloty se uvažuje netuhá vrchní konstrukce a nezohledňuje se účinek skupiny pilot.

Chyby/Varování Program při provádění návrhu a ověření kontroluje vstupní data. Pokud se mezi vstupními údaji objeví neplatná data, program návrh a ověření neprovede a zobrazí varování. Varování je zobrazeno také v případě, kdy vstupní data nebo výsledná hodnoty nesplňují požadavky stanovené v NEN. Varování jsou obsažena ve výsledcích návrhu a ověření - tabulky v náhledu nebo v dokumentu.

- 140 -

Chyby: Úroveň penetrační zkoušky: Úroveň penetrační zkoušky se musí pod úrovní terénu postupně zvětšovat. Pokud ne, program neprovede ani návrh ani ověření. l

Úrovně penetrační zkoušky se musí pod úrovní terénu postupně zvětšovat. Zkontrolujte prosím data o penetrační zkoušce nebo soubor GEF. Tažené piloty: Pokud jsou piloty v plánu rozmístění pilot tažené, program pro tažené piloty neprovede ani návrh, ani ověření a ve výsledcích je uvedeno chybové hlášení.

l

Všechny piloty v plánu rozmístění pilot jsou vystaveny účinkům tahu. Současná verze podporuje pouze tlačené piloty. Reakce: Jsou-li maximální podporové reakce pro všechny piloty v plánu rozmístění pilot menší než 500 N , nelze provést ani návrh, ani ověření. Program provede kontrolu a zobrazí příslušné varování.

l

Zatížení pro mezní stavy MSÚ a MSP (návrhové hodnoty) jsou velmi malé pro provedení návrhu a ověření piloty. Úroveň povrchu: Pokud horní okraj zóny kladného povrchového tření leží nad úrovní povrchu nebo nad úrovní výkopu, návrh a ověření se neprovedou.

l

Horní úroveň kladné zóny povrchového tření leží nad úrovní terénu. Zkontrolujte přídavná data půdního profilu - data o penetrační zkoušce. Zóny povrchového tření: Pokud se zóny povrchového tření protínají, tj. pokud horní okraj zóny kladného povrchového tření leží nad spodním okrajem zóny záporného povrchového tření, návrh a ověření se neprovedou.

l

Zóny kladného a záporného povrchového tření se protínají. Zkontrolujte přídavná data půdního profilu - data o penetrační zkoušce. Definice trajektorie: Pokud je počet kroků výpočtu menší než jedna, program nemůže návrh a ověření provést. Počet kroků výpočtu závisí na počátku a konci trajektorie a na hodnotě intervalu.

l

Krok výpočtu musí být větší nebo roven jedné. Opravte definici trajektorie. Interval: Pokud je interval delší než rozdíl mezi počátkem a koncem trajektorie, výpočet nemůže být proveden.

l

Interval je pro zadanou trajektorii příliš velký. Opravte definici trajektorie. Horní okraj kladné zóny povrchového tření: Pokud horní okraj zóny kladného povrchového tření leží pod úrovní paty piloty, ověření se neprovede. Uživatel musí některou z úrovní upravit.

l

Horní úroveň zóny kladného povrchového tření leží pod úrovní paty piloty Zkontrolujte přídavná data půdního profilu data o penetrační zkoušce. MSÚ a MSP: Pokud jsou reakce pro MSP větší než reakce pro MSÚ, nelze ověření piloty provést a je zobrazeno chybové hlášení.

l

Zatížení pro MSÚ jsou menší než pro MSP. Úroveň paty piloty: Pilota musí svojí délkou zasahovat min do hloubky 5 * D min pod úrovní povrchu nebo výkopu. D min značí minimální velikost průřezu v základně piloty. Pokud tomu tak není, program zobrazí varování, že „Délka piloty nesplňuje požadavky NEN 6743, čl. 3.1“.

- 141 -

Kapitola 15

l

Délka piloty nesplňuje požadavky NEN 6743. Úroveň paty piloty musí dosahovat do hloubky alespoň 5* Dmin pod úroveň povrchu (nebo výkopu).

Varování: Definice trajektorie: Hodnota počátku trajektorie musí být alespoň o pět průměrů piloty níže než nejnižší úroveň terénu a nejnižší úroveň horní hrany piloty Pokud tato podmínka není splněna, program mezi výsledky zobrazuje varování. l

Počáteční hodnota trajektorie musí být alespoň o pět průměrů piloty nižší než nejnižší úroveň terénu a nejnižší úroveň horní hrany piloty. Hodnota konce trajektorie musí být alespoň o čtyři průměry piloty nad nejmělčím bodem penetrační zkoušky.

l

Koncová hodnota trajektorie musí být alespoň o čtyři průměry piloty nad nevmělčím bodem penetrační zkoušky. Reakce: Pokud čistá únosnost neodpovídá maximálnímu zatížení uvnitř trajektorie, program vrátí nulovou úroveň paty piloty a zobrazí varování.

l

Požadovaná únosnost není splněna uvnitř specifikované trajektorie pro daný průřez piloty. Proto nelze úroveň spočítat. Tah: Je-li pilota vystavena jak tlaku (např. CO1 - tlak) a tahu (např. CO2 - tah), pak se kombinace s tahem (CO2) neuvažuje. Program najde maximální reakci na základě jiných kombinací a provede návrh. Objeví se upozornění.

l

Jedna nebo více pilot v plánu rozmístění pilot je vystavena jak tlaku, tak tahu. Kombinace způsobující tahovou reakci se neuvažuje. Max reakce se vypočítá pouze na základě jiných kombinací a návrh se provede podle max. reakce. Tažené piloty: Pokud je jedna nebo více pilot v plánu rozmístění pilot vystavena tahu, program tažené piloty pro návrh a ověření neuvažuje a zobrazí varování. Pokud jsou tahy vystaveny všechny piloty, návrh a provedení nejsou provedeny a je zobrazeno chybové hlášení.

l

Některé piloty z plánu rozmístění pilot jsou vystaveny tahu a tyto tažené piloty nejsou v návrhu uvažovány. Současná verze podporuje pouze tlačené piloty. Vzdálenost pilot: Vzdálenost dvou pilot musí být větší než trojnásobek ekvivalentního průměru piloty. Pokud není tato podmínka splněna, program zobrazí varování.

l

Plán rozmístění pilot obsahuje vzdálenost mezi pilotami menší než 3 * ekvivalentní průměr. Horní okraj zóny kladného povrchového tření: Pokud je horní okraj zóny kladného povrchového tření pod horním okrajem zvětšení základny piloty, program nastaví horní okraj zóny kladného povrchového tření do úrovně horního okraje zvětšené základny. Tato skutečnost je uživateli sdělena formou varování.

l

Horní úroveň kladné zóny povrchového tření leží nad zvětšenou základnou piloty. Horní úroveň kladné zóny povrchového tření je proto nastavena do úrovně zvětšené základny piloty.

- 142 -

Základové konstrukce Manuál

Recommend Documents