W tym miejscu należy również wspomnieć o poprzednim artykule technicznym dotyczącym RF-/FOUNDATION Pro, w którym opisano wyznaczanie odporności na zniszczenie podłoża zgodnie z EN 1997-1, Załącznik D. Poniższy artykuł koncentruje się na określaniu średnich parametrów gruntu w przypadku stosowania profilu gruntowego z różnymi warstwami gruntu.
Uwzględnienie poziomu wody gruntowej
Podczas wprowadzania profilu gruntowego w RF-/FOUNDATION Pro, istnieje możliwość uwzględnienia poziomu wody gruntowej.
Jak widać na rysunku 01, poziom wody gruntowej 0,50 m został zdefiniowany nad górną krawędzią fundamentu.
Zasadniczo można stwierdzić, że wejście w poziom wody gruntowej - w zależności od wysokości - ma wpływ na wszystkie obliczenia. Powodem jest fakt, że woda gruntowa w parametrach gruntu jest traktowana jako „obciążenie” (wyporu naporu) po stronie oddziaływania i po stronie nośności.
Poniżej opisano obliczenia stanu granicznego wyporu, odporności na zniszczenie gruntu i odporności na poślizg z uwzględnieniem wpływu poziomu wody gruntowej na przykładzie. W tym przypadku w oknie 1.1 domyślnie ustawione są "warunki podłoża z odwodnieniem". Ma to wpływ na wzory do określania uszkodzenia podłoża i nośności na poślizg.
Obliczenia w stanie granicznym wyporu
Obliczenia bezpieczeństwa pływakowego są przeprowadzane w RF-/FOUNDATION Pro z oznaczeniem "uplift". Unoszenie się fundamentu z uwagi na hydrostatyczną siłę wyporu wody jest w rzeczywistości analizą równowagi statycznej w zakresie stanu granicznego wyporu UPL. Bezpieczeństwo konstrukcji niezamocowanej zostaje osiągnięte, jeżeli spełniony jest następujący warunek:
Gdst,k γG,dst + Qdst,rep ∙ γQ,dst ≤ Gstb,k ∙ γG,stb + Tk ∙ γG,stb
Podczas obliczania stateczności fundamentu pod kątem wyporu, sprawdzane jest, czy pionowe obciążenia wynikające z unoszenia ciężaru własnego fundamentu są przenoszone, czy kompensowane. W module RF-/FOUNDATION Pro na obciążenia pionowe składają się wyporność hydrostatyczna fundamentu leżącego pod powierzchnią wody gruntowej oraz obciążenia nośne, które mogą występować.
Składowa Tk opisuje dodatkową charakterystyczną siłę tnącą Tk = ηz Eah,k ∙ tan δa, zastosowaną jako efekt stabilizujący, jako siła tarcia bezpośrednio na ścianie konstrukcyjnej (powierzchniach bocznych bloku fundamentu). Wartość Tk nie jest stosowana w RF-/FOUNDATION Pro zgodnie z zasadami konserwatywnymi. Zgodnie ze specyfikacjami w [1] i [2] obliczenia konstrukcji stałych należy przeprowadzać bez przykładania sił tnących.
Jeżeli dolna krawędź fundamentu znajduje się poniżej zwierciadła wody gruntowej, do sprawdzenia wyporu konieczne jest wyznaczenie hydrostatycznej siły wyporu.
W RF--/FOUNDATION Pro wynikowa pionowa siła wyporu wynika z hydrostatycznej siły wyporu oraz, w stosownych przypadkach, z istniejących obciążeń unoszących do Vres, neg i można ją znaleźć w oknie 2.2 w szczegółach obliczeniowych dla stanu granicznego wyporu wymiarowanie.
Uwaga dotycząca fundamentu kielichowego: W przypadku fundamentów kielichowych przy określaniu siły wyporu uwzględniana jest objętość rzeczywistej kielicha. Oznacza to, że działająca dodatnio składowa ciśnienia wody na górnej krawędzi fundamentu jest odpowiednio zredukowana w odniesieniu do obszaru podstawy wymiarów kielicha.
Podczas określania wynikowej, dodatniej siły pionowej w spoinie gruntowej, podczas wykonywania przykrycia gruntem uwzględniane jest położenie zwierciadła wody gruntowej. Oznacza to, że warstwę gruntu nad górną krawędzią fundamentu należy podzielić w odniesieniu do wysokości zwierciadła wody gruntowej, a dodatnie obciążenie pionowe jest określane na podstawie ciężaru otuliny gruntu i ciężaru efektywnego, z uwzględnieniem wyporu.
W przypadku, gdy przeciążona jest płyta fundamentowa o wysokości 0,75 m, a nad górną krawędzią posadowienia znajduje się poziom wody gruntowej 0,50 m, podłoże należy podzielić na dwie warstwy o różnej masie. Warstwę całkowicie zanurzoną w wodzie gruntowej należy uwzględnić, uwzględniając ciężar gruntu nasyconego wodą, pomniejszoną o wypór. RF-/FOUNDATION Pro wyświetla szczegółowe wartości dla każdej warstwy gruntu w oknie wyników 2.2.
W takim przypadku (patrz Rysunek 03) nad poziomem wody gruntowej obowiązuje ciężar γ = 20,00 kN/m³. W przypadku warstwy gruntu w wodzie gruntowej uwzględniany jest ciężar gruntu nasyconego γsat = 20,5 kN/m² pomniejszony o ciężar wody gruntowej 10,00 kN/m³, co daje ciężar właściwy pod wpływem naporu γ' = 10,5 kN/m³. W celu określenia wartości obliczeniowej obciążenia przysypką gruntu stosowanyjest współczynnik częściowy γ G,stb.
W takim przypadku należy ponownie uwzględnić wymiary słupów połączonych słupów, podobnie jak w przypadku fundamentu kielichowego podczas przyłożenia nadciśnienia. Obliczenia stateczności na oderwanie są spełnione, jeżeli Vres,neg ≤ Vres,pos.
Obliczanie odporności na uszkodzenie doziemne
Zabezpieczenie przed uszkodzeniem podłoża (GEO-2) jest osiągane, jeżeli spełniony jest warunek Vd ≤ Rd. Należy uwzględnić wpływ wody gruntowej po stronie oddziaływania i po stronie oporu.
Podobnie jak w przypadku obliczeń stateczności na wyporność, konieczne jest również uwzględnienie ciężaru gruntu podporowego (obciążenie gruntu). W przeciwieństwie do obliczeń stateczności na odkształcenie, wartość obliczeniowa obciążenia otuliną jest określana przy użyciu częściowego współczynnika bezpieczeństwa γG,sup dla stałych, niekorzystnych oddziaływań. Obliczeniowa wartość wyporu jest uwzględniana z częściowym współczynnikiem bezpieczeństwa γG,inf.
Wytrzymałość na uszkodzenie gruntu jest określana w RF-/FOUNDATION Pro zgodnie z EN 1997-1, Załącznik D. Wartość charakterystyczną odporności na uszkodzenie gruntu można obliczyć zgodnie z [1] załącznik D, równanie (D.2) w następujący sposób:
Uwaga do równania (D.2) powyżej: Zgodnie z załącznikiem D [1], parametr γ' odpowiada "obliczeniowej efektywnej gęstości ciężaru gruntu poniżej poziomu posadowienia".
Z jednej strony, przy określaniu efektywnego ciśnienia nadkładu na poziomie podstawy fundamentu uwzględniana jest efektywna gęstość ciężaru γ'. Z drugiej strony, efektywna gęstość ciężaru γ' jest stosowana również do gruntów poniżej poziomu posadowienia, a zatem jest bezpośrednio stosowana do określania odporności na zniszczenie gruntu. Ponadto, mniejszy narzut ze względu na zastosowaną pływalność ma negatywny wpływ na wyznaczanie mimośrodów exi e y. Mimośrody stają się większe, a tym samym uszkodzenie jest mniejsze dla podstawy obliczeniowej A'.
Obliczanie nośności na poślizg
Bezpieczeństwo przed poślizgiem (GEO-2) zostaje osiągnięte, jeżeli spełniony jest warunek Hd ≤ Rd + Rp,d.
W przypadku obliczeń odporności na poślizg, zwierciadło wody gruntowej jest uwzględniane tylko po stronie nośności. Po stronie oddziaływania nie jest uwzględniany poziom wody gruntowej. Siła pozioma Hd, dla której należy sprawdzić nośność podłoża na poślizg, składa się z sił podporowych obliczonych w programie RFEM lub RSTAB. Wynikający z tego Hd obejmuje wszystkie oddziaływania istotne dla obliczeń w podstawie fundamentu, w tym czynne siły gruntu. W tym miejscu należy zauważyć, że aktywne parcie gruntu nie jest automatycznie uwzględniane w RF-/FOUNDATION Pro. Jeżeli w obliczeniach ma zostać uwzględniona pozioma składowa czynnego parcia gruntu, należy ją wprowadzić jako "dodatkowe obciążenie skupione" w Px lub Py w oknie 1.4 Obciążenia.
Przy określaniu nośności uwzględniany jest poziom wody gruntowej poprzez zastosowanie efektywnej gęstości ciężaru γ' oraz jako samo obciążenie odrywające. Efektywna gęstość ciężaru γ' ma wpływ na wynikowe obciążenie pionowe Gcov,d gruntu. Wyporność wynikająca z odbicia zwierciadła wody gruntowej nad podstawą fundamentu' jest również uwzględniana jako niekorzystne oddziaływanie z częściowym współczynnikiem bezpieczeństwa γG,sup, w którym wypadkowe korzystne obciążenie pionowe V'd zostaje zredukowane dla nośności na poślizg wymiarowanie.
Jeżeli w obliczeniach zgodnie z [1] Załącznik C ma zostać uwzględnione korzystne pasywne parcie gruntu Rp, d, należy aktywować tę opcję w oknie 1.1 w "Ustawieniach dla przesuwu". W takim przypadku do wyznaczenia rezystancji gruntu stosuje się efektywną gęstość ciężaru γ'.