Způsob výpočtu napjatosti
Program GEO5 MKP umožňuje řešit úlohu napjatosti za předpokladu odvodněných anebo neodvodněných podmínek. Příslušnou variantu si uživatel volí v rámci zadávání materiálového modelu zemin. Standardně jsou nastavené odvodněné podmínky. V případě odvodněných podmínek se uvažuje ustálený stav pórových tlaků (p = pss), tedy stav na konci konsolidace v čase . Sání se neuvažuje. Nad hladinou podzemní vody je stupeň nasycení S = 0 a pod hladinou podzemní vody je S = 1. Výpočet je proveden v efektivních napětích s uvažováním efektivních hodnot smykové pevnosti. Pórový tlak vstupuje do výpočtu jako zatížení. Neodvodněné podmínky předpokládají řešení úlohy napjatosti na začátku konsolidace v čase t = 0. Jako příklad uvádíme exkavaci v nasycených zeminách s nízkou propustností. Úloha generuje nedisipované pórové tlaky (p = pex). Program GEO5 MKP umožňuje tři způsoby řešení úlohy při uvažování neodvodněných podmínek:
Výpočet v efektivních napětích (cef, φef)
Tato varianta (typ výpočtu 1) je umožněna všem materiálovým modelům. Výpočet je proveden v efektivních napětích s uvážením efektivních parametrů smykové pevnosti. Základní materiálové parametry definující pružné chování materiálu, tj. modul pružnosti a Poissonovo číslo, přísluší odvodněným podmínkám. Na základě předpokladu objemové nestlačitelnosti se definuje efektivní matice tuhosti. Pokud je při řešení této úlohy navíc zadaná hladina podzemní vody, případně její změna, tak výsledná hodnota pórového tlaku je součtem ustáleného a nedisipovaného pórového tlaku p = pss + pex. U modelů, které řeší dilatanci zavedením úhlu dilatance ψ (rovněž i mobilizovaný úhel dilatance ψm u Hardening soil modelu) je tento parametr nastaven na nulu.
Oproti skutečnému chování zemin tato varianta výpočtu předpokládá, že efektivní stření nadpětí se nemění. To může vést k tomu, že predikovaná hodnota deviatorického napětí při porušení je významně nadhodnocena. Mobilizovaná smyková pevnost je tudíž vyšší než nedrénovaná smyková pevnost materiálu, viz obrázek. Program umožňuje zobrazit numericky predikovanou mobilizovanou nedrénovanou smykovou pevnost , kde J je ekvivalentní deviatorické napětí a θ je Lodeův úhel. Tato hodnota by měla být menší než skutečná hodnota nedrénované smykové pevnosti Su. Uživateli je doporučeno tuto podmínku ověřit, a to zejména pro elastické-perfektně plastické materiálové modely.
Výpočet v efektivních napětích (Su)
Tato varianta je umožněna pouze materiálovým modelům Mohr-Coulombova typu (Drucke-Prager, Mohr-Coulomb, Modifikovaný Mohr-Coulomb). Vlastní výpočet probíhá ve shodě s předchozí variantou řešení včetně formulace efektivní matice tuhosti a stanovení nedisipovaného pórového tlaku. Výsledný pórový tlak je součtem ustáleného a nedisipovaného pórového tlaku p = pss + pex. Úhel dilatance ψ je nastaven opět na nulu. Jediným, avšak zásadním, rozdílem je zavedení totálních parametrů smykové pevnosti. Parametr koheze c je tedy nahrazen nedrénovanou smykovou pevností Su(cu) a úhel vnitřního tření φ se uvažuje roven nule (φu = 0).
Z výpočetního hlediska je Drucker-Pragerova podmínka plasticity nahrazena Misesovou podmínkou plasticity. Podobně Mohr-Coulombova podmínka plasticity odpovídá podmínce Treskově. Z praktického hlediska umožňuje tato varianta výpočtu zohlednit skutečnou hodnotu nedrénované smykové pevnosti Su, neboť se jedná o vstupní parametr. Nicméně predikované pórové tlaky a tudíž efektní napětí nemusí být zcela korektní.
Výpočet v totálních napětích (Su)
Tato varianta je umožněna pouze materiálovým modelům Mohr-Coulombova typu (Drucke-Prager, Mohr-Coulomb, Modifikovaný Mohr-Coulomb). Výpočet je proveden v totálních napětích. Jak tuhostní parametry (modul pružnosti Eu a Poissonovo číslo ), tak i parametry smykové pevnosti
se uvažují totální. Při použití K0 procedury se předpokládá, že generovaná napětí odpovídají totálním napětím.
V případě, že se zemina nachází pod hladinou podzemní vody, tak případná změna pórového tlaku není ve výpočtu zohledněna. Výpočet negeneruje nedisipované pórové tlaky
a celkový pórový tlak je ve výpočtu nastaven na nulu, p = 0. Změna efektivních napětí tudíž odpovídá změně totálních napětí. Tomu odpovídá i grafické zobrazení těchto veličin. Při zobrazování pórových tlaků se případná změna neprojeví. Uživatel by si měl být této skutečnosti vědom.