scia.a.soil - Interaktion Bauwerk-Baugrund

Ermittlung der „echten“ C-Parameter und Berechnung der Interaktion zwischen Struktur und dem Boden auf Grundlage der Einstellungen für den Boden. Zugverteilung im Boden unter den Fundamentplatten, Lastverteilung und -intensität, Kontaktspannung zwischen Struktur und Unterboden, Geometrie der Kontaktschicht und geologische Eigenschaften des Unterbodens an einer bestimmten Stelle. Da die C-Parameter einen Einfluss auf die Kontaktspannung haben (und umgekehrt), werden die Bodensetzung der Kontaktschicht und als Folge daraus auch die C-Parameter von der Kontaktspannung beeinflusst. Die Berechnung der Eigenschaften ist iterativ. Die Berechnung ermittelt die auftretenden Setzungen und die Auswirkung dieser Setzungen auf die Struktur. Die Berechnung basiert auf dem Pasternak-Modell.

• Das Modell berechnet C-Parameter für die Interaktion zwischen Bodenplatte und Baugrund. Dabei werden die Lastverteilung und -intensität, die Kontaktspannung zwischen Struktur und Boden, die Geometrie der Fundamentfläche und lokale geologische Bedingungen berücksichtigt.
• Das in „Soil-in“ verwendete Modell wird als Energie- oder Mehrkonstantenmodell bezeichnet. Es hat sich seit 1975 in der Praxis bewährt und liefert vergleichbare Ergebnisse wie Vor-Ort-Messungen. Die Bezeichnung „Mehrkonstantenmodell“ bezieht sich auf die Energiemodellkapazität:
  • Schubsteifigkeit des Unterbodens C2 mit dem Pasternak-Modell
  • Orthotropie oder Anisotropie des Unterbodens mit den Konstanten C2x, C2y und C2xy
  • Oberflächenreibung der Schnittstelle Struktur/Boden mit den Konstanten C1x, C1y

• Das Modul „Soil-in“ arbeitet mit einem Modell eines geschichteten Halbraums mit folgenden Funktionen:
  • Mit der Boussinesq-Funktion können Sie die Entwicklung der Vertikalspannungskomponente SigmaZ im Unterboden für eine beliebige Oberflächenüberlastungssituation auch bei Schichtung, unebener Bodenbeschaffenheit oder sonstigen Anomalie berechnen. Dieses Verfahren ist gemäß den verschiedenen Geotechnik-Normen zugelassen.
  • Mit der Boussinesq-Formel können Sie eine beliebige Überlastung an den Aushubflächen für einen Halbraum mit Belastung in allgemeiner Tiefe ermitteln.
  • Zur Angabe des Vorhandenseins einer nicht komprimierbaren Schicht verwendet das Modell die ungefähre Lösung einer elastischen Schicht endlicher Dicke.
  • Das Modell berechnet die Bodenstauchungskomponenten und Bodensetzung unter Berücksichtigung der Eigenschaften der Unterbodenschichten.
• Das Programm basiert auf den Vorschriften von Eurocode 7.

Eingabe

Sie wählen die Fundamentplatten aus, für die das Modul „Soil-in“ die Steifigkeit ermitteln soll. Es können also nur die Fundamentplatten ausgewählt werden, die vom Modul „Soil-in“ analysiert werden sollen.

Im Modell können mehrere Bohrungen mit verschiedenen Schichten und Eigenschaften in jeder Bohrung definiert werden:

• t = Schichtdicke
• E = Verformungsmodul der Bodenmasse unter Druck (zylindrische Standardprüfung)
• n = Poisson-Zahl
• g = Wichte trocken und nass
• m = Bodenstrukturfestigkeitswert (in verschiedenen Vorschriften definiert)

Wenn die Fundamentplatte und der Unterboden nicht auf der ursprünglichen Geländeoberfläche interagieren, sollten Sie einen Aushub in Betracht ziehen. Das Programm berechnet automatisch die Parameter.

Berechnung

Für die nachfolgende Iteration benötigt das Programm die Struktur-Boden-Interaktion. Zunächst liefert die FEM-Analyse der oberen Struktur mit den anfänglichen C-Interaktionsparameters (die angepasst werden können) eine erste Annäherung der Kontaktspannung.

Diese Werte für die Unterbodenkontaktspannung dienen als Eingabe für „Soil-In“. Das Programm löst die Setzungen und korrigiert die Werte der C-Parameter. Das Programm wiederholt die gesamte FEM-Berechnung und den „Soil-In“-Zyklus, bis die Iterationsprüfung erfüllt ist. Dies liefert die richtigen Werte für die Verformung und die Schnittgrößen.

Wenn die Funktionalität der Baugrund-Interaktion aktiviert ist und mindestens ein Erdbeben-Lastfall im Projekt vorhanden ist, sind in den Rechenkern-Einstellungen Felder enthalten, die exklusiv für die Analyse von Erdbeben-Lastfällen das Multiplizieren der Bodensteifigkeit mit einem benutzerdefinierten Beiwert ermöglichen. Für gewöhnliche Bodenbedingungen variiert der anwendbare Beiwert je nach Unterbodentyp zwischen 3 und 10. Für andere Lastfälle und andere Analysearten (Stabilitätsanalyse, dynamische Analyse) verhält sich der Boden wie im Modell definiert, d. h. die benutzerdefinierten Multiplikationsfaktoren werden hier nicht berücksichtigt. Die Abbildung unten zeigt typische Rechenkern-Einstellungen.

Ergebnisse

Verfügbar sind sowohl die grafische als auch die numerische Ausgabe der Ergebnisse, zusammen mit allen Standardausgabefunktionen von SCIA Engineer: Isoflächen, Isolinien, DXF-Export, Suche nach Extremwerten und Dokumentation.

Das Programm ermittelt die Beiwerte C1z, C2x und C2y und zeigt sie an. Die Fundamentplatte-Unterboden-Kontaktspannungswerte sind für jeden Iterationsschritt verfügbar.