Wpływ obciążeń sejsmicznych
Obciążenia sejsmiczne zwiększają efekt parcia gruntu i redukują efekt parcia biernego. Teorie zastosowane w programach GEO5 (Mononobe-Okabe, Arrango, JTJ 004-89, JTS 146-2012, SL 203-97) NCMA-SRW) zakładają grunty bez spoistości oraz wpływu wody. Dlatego też, przyjmuje się, że wszystkie wprowadzone grunty są bez spoistości przy stosowaniu tych teorii, aby uwzględnić wpływ obciążeń sejsmicznych. Efekty obciążeń sejsmicznych na skutek obciążeń dodatkowych nie są uwzględniane w programie - użytkownik może wprowadzić te skutki (w zależności od typu obciążenia) jako "Zdefiniowane siły".
Przyjmuje się, że współczynnik kh jest zawsze dodatni i taki, że jego skutki są zawsze niekorzystne. Współczynnik kv może osiągać dodatnie jak i ujemne wartości. Jeżeli współczynnik przyspieszenia av działa w dół (od powierzchni gruntu), wówczas siły bezwładności kv*Ws będą działały na klin gruntu w przeciwnym kierunku (unosząc klin). Zakłada się, że wartości równoważnego przyspieszenia av (a zatem również współczynnika kv) i siły bezwładności kv*Ws są dodatnie. Wyraźnie widać, że siły bezwładności działają w kierunku przeciwnym do przyspieszenia (jeżeli zakłada się przyspieszenie w dół - av = - kv*g, wówczas siła bezwładności dociska klin gruntu do dołu: -kv*Ws. Podczas badania skutków obciążeń sejsmicznych zakłada się kierunek z najbardziej niekorzystnymi wpływami na konstrukcję.
Dla konstrukcji ścianek istnieje możliwość zaniedbania wpływu pionowego przyspieszenia równoważnego kv*Ws oraz dane wejściowe kv = 0.
Konwencja znaków
Sejsmiczny kąt bezwładności wyznaczany jest ze współczynników kh i kv (tzn. kąt pomiędzy wypadkowymi siłami bezwładności oraz linią pionową) ze wzoru:
gdzie: | kv | - | współczynnik sejsmiczny przyspieszenia pionowego |
kh | - | współczynnik sejsmiczny przyspieszenia poziomego |
Parcie z obciążeń sejsmicznych
Przyrost czynnego parcia gruntu na skutek obciążeń sejsmicznych (obliczany od dołu konstrukcji) wynika z:
gdzie: | γi | - | ciężar jednostkowy gruntu w warstwie itej |
Kae,i | - | współczynnik czynnego parcia gruntu (statycznego i sejsmicznego) w warstwie itej | |
Ka | - | wielkość parcia gruntu w warstwie itej wg Coulomb'a | |
hi | - | miąższość warstwy itej | |
kv | - | współczynnik sejsmiczny przyspieszenia pionowego |
Redukcja parcia biernego ze względu na obciążenia sejsmiczne (liczona od dołu konstrukcji) wyznaczana jest następująco:
gdzie: | γi | - | ciężar jednostkowy gruntu w warstwie itej |
Kpe,i | - | współczynnik biernego parcia gruntu (statycznego i sejsmicznego) w itej warstwie | |
Kp | - | wartość parcia gruntu w warstwie itej według Coulomb'a | |
hi | - | miąższość itej warstwy | |
kv | - | współczynnik sejsmiczny przyspieszenia pionowego |
Współczynniki czynnego i biernego parcia gruntu, odpowiednio: Kae,i i Kpe,i obliczane są na postawie teorii Mononobe-Okabe lub teorii Arrango. Jeżeli w gruncie istnieje woda gruntowa, program uwzględnia ten fakt.
Podstawowym założeniem w programie przy obliczaniu obciążenia sejsmicznego jest płaska powierzchnia gruntu za konstrukcją o nachyleniu β. W przeciwnym razie, program aproksymuje kształt terenu przez płaską powierzchnię według rysunku:
Aproksymacja kształtu terenu
Punkt przyłożenia siły wypadkowej
Wypadkowa siła jest automatycznie ustawiana przez program w środku wykresu naprężenia. Różne teorie zalecają jednak różne położenia siły wypadkowej - z tego względu istnieje możliwość wybrania punktu przyłożenia siły wypadkowej w zakresie 0,33 - 0,7 H (H jest wysokością konstrukcji). Zalecaną wartością (domniemaną) jest 0,66H. Mając siłę wypadkową, program wyznacza kształt trapezowy naprężenia zachowując wprowadzony punkt przyłożenia siły wypadkowej oraz jej wielkość.