Einfluss von Erdbeben
Erdbeben erhöht den Effekt des aktiven Drucks und reduziert den Einfluss des passiven Drucks. Die in unseren Programmen verwendeten Theorien (Mononobe-Okabe, Arrango, JTJ 004-89, JTS 146-2012, SL 203-97, NCMA-SRW) unter der Annahme von kohäsionslosen Böden ohne Einfluss von Wasser abgeleitet. Daher werden alle eingegebene Böden als kohäsionslose angenommen, wenn diese Theorien eingesetzt werden, um die Erdbebenwirkungen zu bekämpfen. Erdbebeneffekte aufgrund von Auflasten werden im Programm nicht berücksichtigt - der Benutzer kann diese Effekte (abhängig von der Art der Auflast) als "Eingegebene Kräfte" einführen.
Der Koeffizient kh wird immer positiv angenommen, sodass seine Wirkung immer ungünstig ist. Der Koeffizient kv kann sowohl einen positiven als auch einen negativen Wert erhalten. Wenn die äquivalente Beschleunigung av nach unten wirkt (von der Geländeoberfläche aus), werden die Trägheitskräfte kv Ws in entgegengesetzter Richtung auf den Bodenkeil ausgeübt (Hochheben des Keils). Die Werte der äquivalenten Beschleunigung av (und damit auch des Koeffizienten kv) und der Trägheitskräfte kv*Ws werden als positiv angenommen. Es ist deutlich zu erkennen, dass die Trägheitskräfte entgegen der Beschleunigung wirken (wenn die Beschleunigung nach oben angenommen wird - av = - kv*g, dann drückt die Trägheitskraft den Bodenkeil nach unten: -kv Ws. Die Richtung mit den ungünstigsten Auswirkungen auf eine Konstruktion wird bei der Untersuchung der seismischen Effekte angenommen. Für Verbaukonstruktionen ist es möglich, den Einfluss der vertikalen äquivalenten Beschleunigung kv*Ws und die Eingabe kv = 0 zu vernachlässigen.
Zeichenkonvention
Der seismische Trägheitswinkel wird aus den Koeffizienten kh und kv (d. h. dem Winkel zwischen der resultierenden Trägheitskraft und der vertikalen Linie) unter Verwendung folgender Formel bestimmt:
wo: | kv | - | seismischer Koeffizient der vertikalen Beschleunigung |
kh | - | seismischer Koeffizient der horizontalen Beschleunigung |
Druck aus seismischen Effekten
Das Erhöhen des aktiven Erddrucks aufgrund von seismischen Effekten (von der Konstruktionsunterkante aus berechnet) ergibt sich aus:
wo: | γi | - | Wichte des Bodens in der i-ten Schicht |
Kae,i | - | Koeffizient des aktiven Erddrucks (statisch und seismisch) in der i-ten Schicht | |
Ka,i | - | Höhe des Erddrucks in der i-ten Schicht nach Coulomb | |
hi | - | Dicke der i-ten Schicht | |
kv | - | seismischer Koeffizient der vertikalen Beschleunigung |
Die Abminderung des passiven Drucks aufgrund seismischer Belastung (berechnet vom unteren Rand der Konstruktion) ist gegeben durch:
wo: | γi | - | Wichte des Bodens in der i-ten Schicht |
Kpe,i | - | Koeffizient des passiven Erddrucks (statisch und seismisch) in der i-ten Schicht | |
Kp,i | - | Höhe des Erddrucks in der i-ten Schicht nach Coulomb | |
hi | - | Dicke der i-ten Schicht | |
kv | - | seismischer Koeffizient der vertikalen Beschleunigung |
Der aktive Erddruckbeiwert Kae,i und der passive Erddruckbeiwert Kpe,i werden nach der Mononobe-Okabe-Theorie oder nach der Arrango-Theorie berechnet. Ist Grundwasser im Bodenkörper vorhanden, berücksichtigt das Programm dies.
Die Grundannahme im Programm beim Erdbeben ist eine flache Bodenoberfläche hinter der Konstruktion mit der Neigung β. Wenn das nicht der Fall ist, approximiert das Programm die Form des Geländes durch eine flache Oberfläche, wie aus der Abbildung ersichtlich ist:
Annäherung der Geländeform
Angriffspunkt der resultierenden Kraft
Die resultierende Kraft wird vom Programm automatisch in die Mitte des Belastungsdiagramms positioniert. Verschiedene Theorien empfehlen jedoch unterschiedliche Stellen der resultierenden Kraft - dadurch kann der Angriffspunkt der resultierenden Kraft im Bereich von 0,33 - 0,7 H gewählt werden (H ist die Konstruktionshöhe). Empfohlener (impliziter) Wert ist 0,66 H. Mit der resultierenden Kraft bestimmt das Programm die trapezförmige Form der Belastung, wobei sowohl der Eingangspunkt der Anwendung der resultierenden Kraft als auch ihre Größe beibehalten wird.