Obliczenia konsolidacji
Program umożliwia przeprowadzenie obliczeń konsolidacji jeśli opcja ta zostanie aktywowana w ramce "Ustawienia". Warstwa konsolidacyjna, zbudowana z gruntu nieprzepuszczalnego lub w niewielkim stopniu przepuszczalnego osiada stopniowo w czasie. Konsolidacja zmienia wartości ciśnienia porowego w gruncie. Parametry gruntu związane z obliczeniami konsolidacji należy zdefiniować w ramce "Grunty, inne parametry konsolidacji definiuje się w ramce "Obliczenia" w poszczególnych fazach budowy.
Współczynnik konsolidacji, zależny od parametrów gruntu, wyznaczany jest następująco:
gdzie: | Eoed | - | |
k | - | ||
γ w | - | ciężar wody |
W przypadku gdy podłoże gruntowe podlegające konsolidacji jest niejednorodne, wówczas współczynnik cv wyznaczany jest jako średnia wartości współczynników poszczególnych warstw.
Na obliczenia konsolidacji ma również wpływ czynnik czasu, zależny od ścieżki wypływu wody. Ścieżka ta jest równa miąższości warstwy konsolidacyjnej w przypadku, gdy wypływ jest jednokierunkowy (do góry lub w dół) lub połowie warstwy konsolidacyjnej przy wypływie dwukierunkowym (do góry i do dołu). Rzeczywisty czynnik czasu określany jest na podstawie następującego wyrażenia:
gdzie: | cv | - | współczynnik konsolidacji |
t | - | czas rzeczywisty | |
H | - | ścieżka odpływu wody |
Czynnik czasu budowy jest zależny od czasu trwania obciążenia. Jeśli całe obciążenie przyłożone zostanie jednorazowo na początku fazy budowy, czas budowy wynosi zero. W przypadku, gdy obciążenie wzrasta liniowo w trakcie trwania fazy budowy, wówczas czas budowy jest równy czasowi trwania fazy budowy. Czynnik czasu budowy określany jest na podstawie następującego wyrażenia:
gdzie: | cv | - | współczynnik konsolidacji |
tc | - | czas budowy | |
H | - | ścieżka odpływu wody |
Stopień konsolidacji określany jest na podstawie następujących wyrażeń:
dla: |
|
|
dla: |
|
|
gdzie: |
|
gdzie: | Tv | - | czynnik czasu rzeczywistego |
Tc | - | czynnik czasu budowy |
Konsolidacja może być przyspieszona dzięki zastosowaniu drenów pionowych.
W celu uzyskania wynikowej wartości deformacji wartość początkowa deformacji warstwy konsolidacyjnej w danej fazie budowy przemnażana jest przez odpowiedni stopień konsolidacji Uav, w sposób następujący
gdzie: | εfin | - | wynikowa wartość deformacji |
ε | - | początkowa wartość deformacji | |
Uav | - | stopień konsolidacji |
Obliczenia konsolidacji mają wpływ na wartości ciśnienia porowego w warstwie konsolidacyjnej. W momencie wprowadzania obciążenia wartości ciśnienia porowego są najwyższe. Gdy czas dąży do teoretycznej nieskończoności - ciśnienie porowe maleje do zera.
Ciśnienie porowe:
dla: |
|
|
dla: |
|
|
gdzie: |
|
gdzie: | tv | - | czynnik czasu rzeczywistego |
tc | - | czynnik czasu budowy | |
H | - | ścieżka wypływu wody | |
z | - | głębokość, na której wyznaczana jest wartość ciśnienia porowego | |
u0 | - | zmiana naprężeń efektywnych względem poprzedniej fazy budowy (obciążenie) |
Literatura:
Braja M. Das. Advanced Soil Mechanics; Taylor & Francis: London, 2008.pp278 - 316Verruijt A. Soil Mechanics, Delft University of Technology, 2010, pp97-123.
http://geo.verruijt.net/software/SoilMechBook.pdf.