Výpočet únosnosti základu v odvodněných a neodvodněných podmínkách

V našem příspěvku se budeme zabývat hlavně výpočtem únosnosti základu podle [1], přílohy D a rozdílem mezi odvodněným a neodvodněným podložím.

Příklad: Kyvná stojka se základovou deskou

Rozdíly předvedeme na posouzení základové desky pro kyvnou stojku.

Stojka je namáhána vlastní tíhou, užitným zatížením, sněhem a větrem ve čtyřech zatěžovacích stavech. Hodnoty zatížení můžeme převzít z následujícího obrázku.

Kombinace zatížení pro posouzení mezního stavu únosnosti (STR/GEO) se v programu RFEM vytvoří automaticky podle EN 1990 a převedou se k posouzení do přídavného modulu RF-/FOUNDATION Pro.

Zadání v modulu RF-/FOUNDATION Pro

Únosnost základové desky se má stanovit podle [1], přílohy D, a proto v dialogu „1.1 Základní údaje“ označíme tuto možnost.

Dále zadáme rozměry základové desky. Délku i šířku nastavíme na 1,25 m a tloušťku t na 25 cm.

Další údaje jako třída betonu, rozměry sloupu, průměry výztuže, typ výztužné oceli a podobně nehrají při tomto posouzení žádnou roli, protože jsme v detailním nastavení aktivovali pouze posouzení únosnosti základu a posouzení na usmyknutí. Uvedené parametry se tak při posouzení neuvažují a můžeme ponechat standardní nastavení.

Pro stanovení únosnosti základu jsou rozhodující parametry podloží. Můžeme je nastavit v dialogu „Půdní profil“. V této souvislosti odkazujeme na dřívější příspěvek, v němž jsme se zabývali zadáním půdního profilu pro výpočet únosnosti plošného základu v případě několika vrstev zeminy v odvodněných podmínkách.

V našem případě budeme počítat s jediným konstantním parametrem zeminy pod základovou spárou. Uvažované parametry podloží:

Štěrk s příměsí písku a jílu (GC)
γ = 21,0 kN/³
φ_k = 35,0°
c'_k = 0,007 MN/m²
c_uk = 0,040 MN/m²

Důležité přitom je, že modul RF-/FOUNDATION Pro standardně zobrazí pouze používané parametry, které závisí na nastavení „odvodněných“ nebo „neodvodněných“ podmínek v dialogu „1.1 Základní údaje“. Pokud zrušíme označení políčka „Zobrazit pouze použité parametry“, můžeme si prohlédnout u dané vrstvy podloží všechny parametry.

Rozhodující podporové síly a momenty

Pro posouzení únosnosti základu jsou v našem případě směrodatné podporové síly z vygenerované kombinace zatížení KZ4. Tato kombinace zatížení je definována následovně:

Výsledné podporové síly vidíme na následujícím obrázku.

Rozdíl mezi „odvodněnými“ a „neodvodněnými“ podmínkami

Pojmy „odvodněné“ a „neodvodněné“ podmínky odpovídají termínům "konsolidované“ a „nekonsolidované“ podloží. Požadovanou možnost musí uživatel vybrat před spuštěním výpočtu. Únosnost základu se tak bude počítat buď pomocí rovnice (D.1) anebo (D.2).

Obecně se vychází z toho, že v případě konsolidovaného podloží přechází přírůstek napětí do půdního skeletu, respektive je jím přenášen (odvodněný stav). V nekonsolidovaných podmínkách není přírůstek napětí v podloží přenášen půdním skeletem, nýbrž pórovou vodou pod zvýšeným tlakem (neodvodněný stav).

Únosnost základu v neodvodněných podmínkách

Únosnost základu v neodvodněných podmínkách se určí podle [1], přílohy D pomocí rovnice (D.1):

kde
A' = návrhová efektivní plocha základu B' ⋅ L'
c_uk = celková soudržnost neodvodněného podloží
b_c = součinitel sklonu základové spáry
s_c = součinitele tvaru základu
i_c = součinitel šikmosti zatížení
q = tlak nadloží nebo zatížení v úrovni základové spáry

Pro výše uvedené nastavení dostaneme následující mezivýsledky:

A' = 1,5404 m²
b_c = 1,00, protože v modulu RF-FOUNDATION Pro se vždy předpokládá vodorovná poloha základové spáry
s_c = 1,197
i_c = 0,963
q = 0,005 kN/m²

Jestliže hodnoty dosadíme do rovnice (D.1), dostaneme následující charakteristickou únosnost základu R_k/A':

Návrhová hodnota únosnosti základu je tak:

Únosnost základu v odvodněných podmínkách

Stanovení únosnosti základu v odvodněných podmínkách jsme si ukázali již v dřívějším příspěvku, a proto nyní již výpočet podle rovnice (D.2) nebudeme podrobněji vysvětlovat.

Únosnost základu v odvodněných podmínkách je v našem příkladu:

Závěr

Tento příklad dokládá, jaký vliv má výběr „odvodněných“ a „neodvodněných“ podmínek v dialogu 1.1 na výpočet únosnosti základu podle EN 1997-1, přílohy D. V praxi se bezpochyby většinou vychází z odvodněného (konsolidovaného) podloží.

Přesto přídavný modul RF-/FOUNDATION Pro nabízí obě možnosti, a pokud nejsou základové poměry jednoznačné, můžeme ověřit vliv odvodněných a neodvodněných podmínek.

Nastavení „odvodněných“ nebo „neodvodněných“ podmínek neovlivňuje pouze výpočet únosnosti základu, nýbrž také posouzení na usmyknutí, respektive stanovení odolnosti proti usmyknutí. Podrobnější informace můžeme najít v manuálu k modulu RF-FOUNDATION Pro v kapitole 3 pod „Porušení smykem “.