Analiza ścian kotwionych utwierdzonych w gruncie
Ściany kotwione utwierdzone w gruncie analizowane są jako ciągła belka za pomocą wariantu odkształcenia metody elementów skończonych, tak aby odpowiadały założeniu kotwienia utwierdzonego gruncie. Właściwa analiza poprzedzana jest wyznaczeniem obciążenia na skutek parcia gruntu na konstrukcję. Zakłada się czynne parcie działające na tył konstrukcji, natomiast lico ściany obciążane jest parciem biernym.
Parcie bierne można redukować za pomocą współczynnika redukcji parcia biernego. Rzeczywista wielkość biernego parcia gruntu zapewnia odkształcenia analizowanej konstrukcji, które zazwyczaj nie mogą wystąpić. Rzeczywiste parcie bierne może przyjąć dla ścian wolnych od odkształceń wartość parcia spoczynkowego, jak również wszystkie wartości pośrednie do wartości parcia biernego dla całkowicie odkształconej ściany (obrót o około 10 mRad - tzn. deformacja 10 mm na 1 m of wysokości konstrukcji). Dlatego, rozsądnie jest rozważyć zredukowane wartości biernego parcia gruntu, ustawiając wartość "Współczynnika redukcji parcia biernego" na wartość mniejszą lub równą jeden. Zaleca się następujące wartości:
- 0,67 - redukuje odkształcenia mniej więcej o połowę
- 0,33 - deformacja osiąga około 20 procent swoich pierwotnych wartości
Program oferuje dwie opcje wyznaczania parcia czynnego:
- obliczenie z wprowadzonych parametrów gruntu, wody, dodatkowego obciążenia, terenu, łącznie z wprowadzeniem minimalnego parcia do wymiarowania
- wprowadzenie dowolnego rozkładu parcia gruntu do głębokości punktu zero (w ten sposób istnieje możliwość wprowadzenia dowolnej zmiany rozkładu parcia gruntu)
Punkt wartości zero, tzn. punkt, w którym parcie ogólne równa się zero, i wyznaczany jest z następującego wyrażenia:
gdzie: | u | - | głębokość punktu wartości zero |
σa | - | wielkość parcia czynnego za konstrukcją na dnie wykopu | |
K | - | współczynnik parcia ogólnego | |
γ | - | ciężar jednostkowy gruntu pod dnem wykopu |
Analiza konstrukcji kotwionej z utwierdzeniem w gruncie zakłada, że punkt zero obciążenia N (na głębokości u) jest identyczny z punktem zero momentu. Dla właściwej analizy, konstrukcja jest dzielona na dwie części - górną część (górna belka) do punktu wartości zero, oraz dolną belkę:
Analiza ściany kotwionej z tyłu
Górna belka jest analizowana najpierw z oceną sił kotwienia F i siłą reakcji R w punkcie wartości zero. Następnie, długość dolnej belki x wyznaczana jest tak, że stan równowagi momentu w odniesieniu do utwierdzenia jest spełniony (belka obciążana jest reakcją R i różnicą parć gruntu). W celu spełnienia równowagi siły ścinającej, obliczona długość mocowanego końca wydłużana jest o wartość Δx według rysunku:
Wyznaczanie wydłużenia długości ściany o Δx