Základní data
Pro všechny materiálové modely se zadávají základní parametry zeminy.
Objemová tíha γ - zadává se objemová tíha zeminy nad hladinou podzemní vody, objemová tíha zeminy pod HPV je pak programem dopočítána z dalších parametrů. Zadávaných v sekci "Vztlak".
Modul pružnosti E
Modul pružnosti popisuje tuhost materiálu, která je v celém oboru zatěžování konstantní. V případě zemin však tento předpoklad platí jen v oboru malých deformací (pružných přetvoření). U nelineárních modelů po splnění podmínky plasticity (zplastizování zeminy) nemá na chování zeminy modul pružnosti E podstatný vliv.
Na otázku, který modul je vhodný pro daný materiálový model (počáteční, tečnový, sečnový) a jaká je jeho hodnota, neexistuje jednoznačná odpověď. Pro zvolení typu modulu musíme znát chování zeminy v dané geomechanické úloze a pro určení velikosti modulu pak výsledky z triaxiálové zkoušky pro odpovídající dráhy napětí. Nicméně hrubá doporučení lze stanovit.
Průběh idealizované deformační křivky zeminy a odvození jednotlivých typů modulů
Za modul pružnosti E můžeme v materiálových modelech dosadit:
- okamžitý modul E0 v případě výpočtu malých zatížení (předpoklad lineární závislosti přetvoření/napětí) nebo v případě výpočtu okamžitého sedání
- sečnový modul E50 je určen pro referenční napětí rovnému 50 % napětí při porušení (používá se např. pro výpočet plošných základů a sedání pilotových základů)
- deformační modul Edef je určen ze zatěžovací křivky zatěžovací zkoušky. Tento modul je vyžadován u modifikovaného lineárního modelu, který rozlišuje jiné chování zeminy při zatížení a odlehčení. Pokud tento modul použijeme v případě výpočtu odlehčení zeminy (např. podzemní stavby, zvednutí dna stavební jámy), obdržíme následně větší deformace, než při použití modulu pružnosti Eur získaného z odlehčovací křivky r. Pro určení deformačního modulu platí přibližný vztah:
- edometrický modul Eoed, který je závislý na napětí v zemině by se měl dosazovat podle očekávaného rozsahu napětí v zemině. Převod mezi modulem deformace Edef a modulem edometrickým Eoed je dán podle následujícícho vztahu:
kde: | ν | - | Poissonovo číslo |
Edef | - | modul přetvárnosti |
- modul pružnosti Eur získaný z odlehčovací větve deformační křivky je určen pro výpočet při odlehčení zeminy (výkopy) - musí se zadat v případě modifikovaného elastického modelu
Hodnoty modulů pružnosti lze nejlépe stanovit pomocí triaxiální smykové zkoušky. Pokud se použijí jiné metody (penetrační zkoušky, presiometrické zkoušky atp.), pak je nutné použít korelační koeficienty popsané v odborné literatuře.
Při vlastním modelování je doporučujeme provést výpočet nejprve pomocí elastického materiálového modelu a ověřit velikost deformací - deformace jsou zde podle Hookeova zákona přímo úměrné zatížení a zadanému modulu pružnosti. Pokud deformace vycházejí nereálně velké, doporučujeme přehodnotit velikost zadaného modulu pružnosti.
Poissonovo číslo ν - resp. koeficient příčné kontrakce je v případě pružné homogenní látky namáhané normálovým zatížením v jednom směru dáno vztahem:
kde: | εy | - | vertikální poměrné přetvoření |
εx | - | horizontální poměrné přetvoření |
Poissonovo číslo je poměrně přesně zjistitelné. Pro zadání lze rovněž využít i zabudovanou databázi zemin v programu. Pokud počítáme malá zatížení a do výpočtu budeme dosazovat počáteční modul pružnosti E0, pak je nutné také uvažovat Poissonovo číslo ν0 zjištěné pro počáteční zatížení.