Данная опора представлена вертикальными пружинами, которые применяются с постоянной жесткостью пружины и применяются независимо друг от друга. Поэтому рассчитать бассейн проседания, близкий к реальности, не представляется возможным. Этот тип фундамента еще называют слоем Винклера. Для применения этого метода необходим модуль напластования ks (в программе C1z), который рассчитывается на основе давления грунта σ0 и соответствующей осадки s.
Недостатком метода модуля реакции земляного полотна является, в частности, недостаточное моделирование грунта и невозможность учета прилегающих земельных участков. Поскольку нагрузка на грунт вызывает деформацию непосредственно под действием нагрузки, бассейн просадки не соответствует действительности. Не учитывается и сдвиговая жесткость грунта.
Метод модуля реакции земляного полотна с переменным модулем основания
Недостатки обычного метода определения модуля реакции земляного полотна можно уменьшить путем определения переменного модуля упругости основания. Dörken & Dehne [2] рекомендуют модуль упругости напластования, направленный на край узкой полосы, который может достигать удвоенного значения. Это должно имитировать эффекты грунта за пределами края фундамента. Благодаря этому методу значительно улучшаются результирующие осадки.
В программе RFEM можно задать переменный ход наплавки с помощью ступенчатой кромочной области. Однако при таком моделировании теряются некоторые преимущества обычного метода определения модулей реакции земляного полотна, такие как четкий обзор и быстрый ввод программы.
Учет прилегающих участков земли с помощью дополнительных пружин
Эта модель основана на методе «Эффективной модели грунта», разработанном Коларжем и Германом [3]. В отличие от метода с переменным модулем напластования, в дополнение к модулю напластования также учитывается сопротивление сдвигу. Прилегающие участки земли учитываются с помощью линейных пружин и одинарных пружин по краям.
Пружины, примененные в нашем примере, обусловлены параметром вертикальной засыпки 54 500 кН/м³ следующим образом:
s0 представляет собой диапазон впадины осадки, в котором осадки опускаются ниже 1% значений края фундамента. В качестве ориентира можно принять длину от 0 м ≤ s0 ≤ 5 м для панелей размером от 5 м x 5 м до 15 м x 30 м. Для больших плит на грунтах с высоким внутренним трением и сцеплением, а также с высокими модулями сдвига можно использовать значения для s0 > 5 м.
cv, xz и cv, yz - пружины сдвига для поверхностного упругого основания.
0,1 ∙ c1 <c2 <1,0 ∙ c1
В случае рыхлого песка c2 стремится к нулю; для твердых пород, однако, это 1,0 * c1. Для средней прочности на сдвиг разумно c2 = 0,5 ∙ c1.
k представляет собой линейную пружину вдоль внешнего края фундамента.
Коэффициент K определяет одиночные пружины в краевых областях фундамента.
Поскольку в данном варианте учитываются сопротивление сдвигу и прилегающие участки грунта, получаются более реалистичные результаты. Еще одним преимуществом по сравнению с предыдущим вариантом является то, что моделирование достаточно простое и нет необходимости задавать какие-либо дополнительные поверхности в краевой области.
Расчет в дополнительном модуле RF-SOILIN
Однако вы можете получить значительно более подробные свойства грунта, используя метод модуля жесткости в дополнительном модуле RF-SOILIN. Помимо прочего, данная программа позволяет рассматривать несколько слоев грунта и образцы грунта. Еще одним преимуществом использования этого дополнительного модуля является реалистичное представление взаимодействия между зданием и почвой. RF-SOILIN автоматически определяет свойства фундамента. Поскольку этот подход обеспечивает значительно более точное представление бассейна осадки здания, можно также проанализировать возможные эффекты осадки на соседние здания.
Сравнение вариантов
Три метода расчета, основанные на реалистическом подходе, соответственно увеличивают жесткость кромок. Поэтому обычно получаются значительно лучшие результаты. На примере видно, что контактные напряжения и деформации различаются в зависимости от используемого метода. Чем точнее определяются свойства основания по отдельным методикам, тем лучше контактные напряжения соответствуют определенным в RF-SOILIN.
Для сравнения вариантов расчета результаты свойств фундамента из RF-SOILIN были усреднены по нейтральной оси поверхности и применены к другим вариантам в качестве поступательной пружины cuz.
