Open topic with navigation

Základová patka

Předpoklady

Aby bylo možné navrhovat základové patky, je nutné nastavit odpovídající volbu v dialogu Data o projektu.

• Podloží,
• Podloží > Základová patka.

Dílčí součinitele spolehlivosti

Dílčí součinitele spolehlivosti pro kombinace jsou definovány ve správci národních příloh. Ten se otevře z dialogu pro nastavení základních dat projektu.

K dispozici jsou součinitele pro Sadu B kombinace EN-MSP (STR/GEO) v EN 1990 [Ref. 4]. Kromě toho pro geotechnickou analýzu je třeba podporovat Sadu C. Proto je nastavení kombinací rozšířeno následujícím způsobem:

Sada C má následující výchozí hodnoty:

Všimněte si, že Redukční součinitel není pro sadu C k dispozici.

Nové kombinace MSÚ

Je přidána nová kombinace: EN-MSP (STR/GEO) Sada C

Tato kombinace používá stejná pravidla jako EN-MSÚ (STR/GEO) Sada B s výjimkou následujícího:

Pro tuto kombinaci není použito nastavení pro '6.10' nebo '6.10a & 6.10b'. Pro tuto kombinaci se vždy použije '6.10'.

Součinitele spolehlivosti se uvažují ze sloupce pro Sadu C z dialogu pro nastavení kombinací.

Automatické skupiny výsledků (třídy)

Ve výchozím nastavení vytváří SCIA Engineer tyto skupiny:

• Všechny MSÚ
• Všechny MSP
• Všechny MSÚ & MSP

Automaticky se generuje nová skupina: GEO. Tato skupina obsahuje všechny kombinace typů:

EN-MSÚ (STR/GEO) Sada B

EN-MSÚ (STR/GEO) Sada C

Skupina se generuje pouze pokud je ve funkcionalitě v nastavení projektu zaškrtnuta možnost 'Podloží'

Pokud není žádná z těchto kombinací dostupná, skupina se nevytvoří.

Pokud je k dispozici pouze jeden typ těchto kombinací, vygeneruje se skupina pouze s těmito kombinacemi.

Kombinace Sady C se použije speciálně pro geotechnický návrh podle návrhového přístupu 1. Proto se nepřidá k výchozím skupinám pro kombinace MSÚ, ale pouze do skupiny Zemina.

Zadání základové patky

Hladina podzemní vody

Skupina Hladina podzemní vody obsahuje úroveň vody:

• bez vlivu,
• v základové spáře,
• v úrovni povrchu.

Výchozí možnost je bez vlivu.

Zásypový materiál

Zásypový materiál má následující položky:

hustota = určuje hustotu zeminy nad základovou patkou nebo pasem

výška = definuje výšku horní vrstvy zeminy.. Výška se měří od horního povrchu základové patky.

Položka Výška [m] ve skupině Zásypový materiál povoluje zadat kladnou i zápornou hodnotu. Záporná hodnota znamená, že zemina je níže než základová patka.

Tuhosti

Tuhosti se počítají programem automaticky.. Použité vzorce najdete v teoretickém manuálu na straně 16 - v příloze:. Tuhost základové patky

Parametry podloží

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

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

Servis pro geotechniku

Servis pro geotechniku obsahuje položky:

• Nastavení pro geotechniku
• Základová patka - Stabilita základové patky.

Nastavení pro geotechniku

Nastavení pro geotechniku má stejný vzhled jako dialogy pro nastavení parametrů návrhu ocelových, hliníkových a dalších konstrukcí. Další informace o parametrech naleznete v teoretickém manuálu.

Součinitele eliminace reakce podpory

Skupina Součinitele eliminace reakce podpory umožňuje uživateli specifikovat reakci podpory zadáním násobitele. Tato vstupní pole jsou omezena na hodnoty mezi 0 a 1.

Ve výchozím nastavení plně působí všechny podpory (součinitele jsou 1,00). Tyto součinitele se použijí v případě, kdy uživatel například modeluje základovou patku a vynechává další prvky základu jako např. věnec. Uživatel může zadat, že pouze 50 % reakce se použije pro návrh základové patky, protože druhých 50 % převezme věnec.

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:

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:

Funkce pro posudek stability základové patky

Okno vlastností pro posudek stability základové patky umožňuje posudky výhradně pro skupiny výsledků.

Standardně se použije sada GEO.

Pokud není v projektu žádná skupina výsledků, je pole se skupinou prázdné.

Výběr se v tomto případě vztahuje k entitám základových patek.

Tlačítka akcí provádějí aktualizaci, náhled a AutoDesign.

Při provádění posudků závisí použité součinitele bezpečnosti na přístupu zvoleném v nastavení pro geotechniku.

Pro návrhový přístup 1 musí skupina použitá v posudku obsahovat alespoň jednu kombinaci od každého následujícího typu:

• EN-MSÚ (STR/GEO) Sada B
• EN-MSÚ (STR/GEO) Sada C

V případě, že skupina, pro kterou se provádí posudek nesplňuje tento požadavek, není posudek proveden a je zobrazeno varování.

„Poznámka: Pro návrhový přístup 1 musí skupina výsledků obsahovat alespoň jednu kombinaci od každého následujícího typu:

• EN-MSÚ (STR/GEO) Sada B
• EN-MSÚ (STR/GEO) Sada C

Vybraná skupina nesplňuje tento požadavek, upravte prosím obsah skupiny.“

Pro návrhový přístup 2 & 3 nejsou na obsah skupiny žádné požadavky.

Posudek základové patky

Obecně lze provádět tři oddělené posudky:

• Posudek únosnosti
• Posudek sesuvu
•  Posudek excentricity.

Ve speciálních případech se místo těchto tří posudků provádí tzv. Posudek nadzvednutí.

Předtím, než je možno provést kterýkoli z posudků, je třeba v závislosti na zvoleném návrhovém přístupu stanovit požadované součinitele spolehlivosti a únosnosti.

Dále je třeba určit svislé návrhové zatížení V_d , vodorovné návrhové zatížení H_d a efektivní geometrii patky.

V následujících odstavcích jsou popsány jednotlivé posudky.

Posudek únosnosti

Posudek únosnosti se provádí podle [Ref.1] čl. 6.5.2 a Příloha D

Únosnost R_d závisí na tom, zda je zemina odvodněná nebo neodvodněná.

Pokud uživatel „zná“ únosnost zeminy, použije se namísto výpočtu R_d přímo hodnota ze vstupních dat.

Posudek sesuvu

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

Únosnost proti sesuvu R_d závisí na tom, zda je zemina odvodněná nebo neodvodněná.

Hodnota R_p,d představuje kladný účinek zemního tlaku po stranách základu. Protože na tento efekt nelze spoléhat, bere se tato hodnota nulová [Ref. 2].

Posudek excentricity

EC7 stanoví ve čl. 6.5.4, že pro zatížení působící s velikou excentricitou jsou vyžadována speciální opatření.

Podle [Ref. 3] se to provede posouzením, jestli návrhové zatížení leží uvnitř kritické elipsy nebo kritického kosočtverce.

Posudek nadzvednutí

Pokud je svislé návrhové zatížení V_d záporné, značí to, že základová patka je tažená a může tak být nadzvednuta ze země.

Je důležité si uvědomit, že tento posudek se provádí namísto výše uvedených tří posudků.

Stanovení návrhových hodnot

Posudek se provádí pro skupinu výsledků.

V závislosti na návrhovém přístupu zvoleném v Dialogu nastavení geotechnického návrhu jsou sady součinitelů spolehlivosti načteny podle následujícího klíče:

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.

Konečný součinitel spolehlivosti zohledňuje součinitel spolehlivosti pro tíhu základové patky a výplňového materiálu. Tento součinitel spolehlivosti se uvažuje jako součinitel spolehlivosti pro stálé zatížení pro uvažovanou kombinaci, např.: g_G.

Stálé zatížení lze uvažovat jako příznivé nebo nepříznivé. Příslušný součinitel spolehlivosti se určí následovně.

-          Součinitel spolehlivosti prvního stálého zatěžovacího stavu s rozloženými kombinacemi se bere jako g_G . Tímto způsobem se pro každý typ kombinace (normovou, lineární, obálkovou, nelineární ...) určí správná hodnota.

-          Pokud rozložená kombinace nemá stálý zatěžovací stav, g_G se uvažuje hodnotou 1,00.

Stanovení efektivní geometrie

Dalším krokem posudku je stanovení efektivní geometrie základové patky.

Následující obrázek ilustruje různá zatížení působící na základovou patku.

V obrázku jsou použita tato pootočení:

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:

Tíha G

Tíha G sestává ze tří částí:

1)     Tíha patky, G_Block

Závisí na tvaru patky (prizmatický nebo pyramida), rozměrech a také na hustotě g_Block materiálu patky.

Všechna tato data se načtou z knihovny základových patek.

Hustota patky závisí na hladině podzemní vody.

Hustota vody g_W se uvažuje 9,81 kN/m³

2)     Tíha zásypového materiálu v okolí h2, G_{zásyp,okolí}

Závisí na tvaru patky (prizmatický nebo pyramida), rozměrech a také na hustotě zásypového materiálu.

Všechna data o patce se načtou z knihovny základových patek.

Hustota zásypu závisí na hladině podzemní vody.

Hustota vody g_W se uvažuje 9,81 kN/m³

3)     Tíha zásypu nad základovou patkou, G_zásyp,nad

Ta závisí na výšce a hustotě zásypu stanovených při zadání základové patky.

Povšimněte si, že výška zásypu může být i záporná. Záporná hodnota znamená, že zemina je níže než základová patka.

Zmiňované tři části jsou ukázány na následujícím obrázku:

Návrhová hodnota celkové tíhy G se spočte jako:

G_d = g_G * [G_Block + G_{zásyp,okolí} + G_zásyp,nad]

Kde g_G je součinitel spolehlivosti stálého zatížení pro uvažované kombinace.

Vzdálenosti gx & gy

Pomocí tíhy a objemu se určí těžiště patky a zásypu. Vzdálenosti gx a gy se pak spočtou jako vzdálenosti tohoto těžiště od těžiště základové patky.

Efektivní geometrie

V posledním kroku se s pomocí excentricit ex a ey spočte efektivní geometrie základové patky:

L1 = A – 2 * |ex|

L2 = B – 2 * |ey|

Kde A & B se načtou z knihovny základových patek.

B’ = min (L1 ; L2)

L’ = max (L1 ; L2)

A’ = B’ * L’

Pokud vyjde B’ < 0 m nebo L’ < 0 m, je geometrie nekorektní.

V takovém případě se posudek neprovede a ve výstupu se objeví varování:

„Upozornění: Posudek nemohl být proveden kvůli nekorektním rozměrům efektivní geometrie. Zkontrolujte prosím základní rozměry základové patky.“

Zvodněná (neodvodněná) únosnost

Vzorce v tomto odstavci se používají v případě, že políčko Typ v knihovně podloží je nastaveno na „neodvodněné“.

Návrhová hodnota neodvodněné únosnosti se spočte:

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:

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:

Únosnosti proti sesuvu

Únosnosti proti sesuvu závisí na podmínkách v podloží.

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

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

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

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

c)     Je-li maximální excentricita nastavena na Neomezeno

V tomto případě není excentricita nijak omezena. Jednotkový posudek ja nastaven hodnotu 0,0.

Posudek nadzvednutí

Pokud je svislé návrhové zatížení V_d záporné, značí to, že základová patka je tažená a může tak být nadzvednuta ze země.

Posudek nadzvednutí lze zapsat

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

-          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.

Reference

Open topic with navigation