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Konsolidationsberechnung

Das Programm ermöglicht es Ihnen, den Einfluss der Konsolidierung in die Berechnung einzufügen, indem Sie ihn im Fenster "Einstellung" eingeben. Eine konsolidierte Schicht aus undurchlässigem, bzw. weniger durchlässigem Boden, stufenweise sinkt mit zunehmender Zeit ab. Die Konsolidierung wirkt sich auch auf den Porendruck aus. Die Bodenparameter, die die Konsolidierungsberechnung beeinflussen, werden im Fenster "Böden" eingegeben, die anderen Konsolidierungsparameter im Fenster "Berechnung" in den einzelnen Phasen.

Zuerst wird der Konsolidierungsbeiwert berechnet, der von der Bodeneigenschaften abhängt:

wo:

Eoed

-

Ödometrisches Modul der Verformung

k

-

Filtrationskoeffizient

γw

-

Wichte von Wasser

Wenn die konsolidierte Schicht durch nicht homogenen Boden gebildet wird, wird der Koeffizient cv als gewichteter Querschnitt der einzelnen Bodenkoeffizienten berechnet.

Die Konsolidierungsberechnung wird auch durch Zeitfaktoren beeinflusst, die vom Entwässerungsweg abhängen. Dieser Weg ist gleich der Dicke der konsolidierten Schicht im Falle einer Entwässerung in nur einer Richtung oder der Hälfte der Dicke der Schicht im Falle einer Entwässerung in beiden Richtungen. Der Echtzeitfaktor wird mit folgender Gleichung berechnet:

wo:

cv

-

Konsolidierungsbeiwert

t

-

Echtzeit

H

-

Entwässerungsweg

Der Bauzeitfaktor wird von der einwirkenden Belastungszeit beeinflusst. Wenn die gesamte Belastung zu Beginn der Phase eingeführt wird, ist die Bauzeit gleich Null. Wenn die Belastung in der gesamten Phase linear ansteigt, ist die Bauzeit gleich der Dauer dieser Phase. Der Bauzeitfaktor wird wie folgt berechnet:

wo:

cv

-

Konsolidierungsbeiwert

tc

-

Bauzeit

H

-

Entwässerungsweg

Der Konsolidierungsgrad wird nach der folgenden Formeln berechnet:

für:

für:

wo:

wo:

Tv

-

Echtzeitfaktor

Tc

-

Zeitfaktor der Bauzeit

Der resultierende Wert der Verformung in der konsolidierten Schicht wird in der gegebenen Phasis mit dem Konsolidierungsgrad Uav multipliziert:

wo:

εfin

-

resultierender Wert der Verformung

ε

-

ursprünglicher Wert der Verformung

Uav

-

Konsolidierungsgrad

Die Konsolidierungsberechnung beeinflusst auch die Porendruckwerte in der konsolidierten Schicht. Im Moment der Einbringung der Auflast erreicht der Porendruck die höchsten Werte und nimmt mit zunehmender Zeit allmählich ab, bis er schließlich vollständig auf Null verschwindet (in Echtzeit in der theoretischen Unendlichkeit).

Porendruck wird berechnet:

für:

für:

wo:

wo:

Tv

-

Echtzeitfaktor

Tc

-

Zeitfaktor der Bauzeit

H

-

Entwässerungsweg

z

-

Tiefe, in der der Porendruckwert berechnet wird

u0

-

Änderung der effektiven Spannung gegenüber der vorherigen Phase (Auflast)

Literatur:

Braja M. Das. Advanced Soil Mechanics; Taylor & Francis: London, 2008.pp278 - 316Verruijt A. Soil Mechanics, Delft University of Technology, 2010, pp97-123.

http://geo.verruijt.net/software/SoilMechBook.pdf.

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