Beddingsparameters

Het materiaal grond kan in SCIA Engineer gemodelleerd worden aan de hand van een verende bedding. Bij een verende bedding wordt de grond onder een plaat voorgesteld door veren.

De beddingsparameters stellen dan ook de veerstijfheid van deze veren voor. Om deze beddingsparameters te berekenen uit de karakteristieken van de grond bestaan er in de literatuur verschillende methodes.
 

Winkler-Model

De methode volgens Winkler is de meest verspreide en eenvoudige methode. Bij dit model wordt uitgegaan van een uniforme zetting van de plaat. Een belasting F_1z zal aanleiding geven tot een vervorming z₁ zodat hieruit de beddingsconstante C_1z kan bepaald worden:

Bij gekende belasting op het grondmassief kan via de zettingswet van Terzaghi de vervorming berekend worden en kan hieruit de beddingsconstante berekend worden.

In de literatuur kan informatie worden teruggevonden voor het berekenen van de horizontale beddingsparameters C_1x en C_1y welke de wrijving tussen plaat en grond aangeven. Voor normale grondsoorten (dus geen rots, veen,…) mag hiervoor als richtwaarde 10% van de verticale stijfheid worden aangenomen.

Het voordeel van deze methode is dat ze vrij eenvoudig is. Het nadeel is echter dat in deze methode de veren onder de plaat niet gekoppeld zijn. In realiteit zal een plaat bijna nooit uniform gaan zetten maar zal bijvoorbeeld de vervorming in het midden groter zijn dan aan de randen, afhankelijk van de belasting.
 

Pasternak-Model

In het Pasternak model wordt de theorie volgens Winkler aangevuld met een tweede constante: C₂. In deze benadering worden de veren van de bedding aan elkaar gekoppeld: de belasting in een punt veroorzaakt niet alleen een zetting in dat punt maar ook in zijn omgeving:

De parameter C₂ geeft dus aan wat de invloed is van de kracht F_z1 in een andere veer in de omgeving van deze kracht.

Het is duidelijk dat deze methode aanleiding geeft tot correctere resultaten dan het Winkler model maar, de berekening van de C₂ parameters is geen eenvoudige opgave. Voor meer informatie over dit model wordt verwezen naar de literatuur.

In SCIA Engineer is het model volgens Pasternak geïmplementeerd in de soilin module waarbij automatisch de beddingsconstanten uit de grondparameters worden berekend.
 

Pseudo-Gekoppelde Methode

In de literatuur bestaan er nog diverse andere methodes om de beddingsparameters te berekenen.

Om via een relatief eenvoudige berekening toch goede resultaten te bekomen bestaat de zogenaamde pseudo-gekoppelde methode. In deze methode wordt het Winkler model uitgebreid zodat de veren onder de plaat deels gekoppeld zijn.

Bij deze methode wordt de plaat verdeeld in een aantal concentrische zones:

Aan elke zone wordt een beddingsconstante toegekend. Deze beddingsconstanten worden bepaald uit de gemiddelde beddingsconstante ks in het midden van de plaat. Als onderling verband tussen de verschillende constanten gelden volgende uitdrukkingen:

Hierbij stelt A_i de oppervlakte voor en k_i de beddingsconstante van zone i.

Om de gemiddelde beddingsconstante k_s te berekenen in het midden van de plaat wordt gebruik gemaakt van de theorie van Winkler.

De zetting in het midden van de plaat kan berekend worden aan de hand van de zettingswet van Terzaghi en bijvoorbeeld de driehoeksmethode.

Eens de beddingsconstanten voor de verschillende zones berekend zijn kunnen deze in SCIA Engineer als C_1z worden ingevoerd.
De verschillende zones kunnen eenvoudig op een plaat worden ingevoerd door middel van subregio’s.