A valósághű tervezés egyik követelménye: felületi támaszokban és alapozási elemekben változó merevség-eloszlás megadhatósága az élek, a sarkok vagy a középső részek eltérő viselkedését modellezve. A FEM-Design programban ezt kétféle módon tehetjük meg:

1. Felületi támasz alkalmazása változó merevség-eloszlással
2. Ágyazási tényező becslése a talaj lineárisan rugalmas térbeli végeselem modelljére alkalmazott paraméterek figyelembevételével

Tartalomjegyzék:

• Változó merevségű felületi támaszok
• Ágyazási tényező becslése
  • Feladat
  • Megoldás
• Eredmények

Változó merevségű felületi támaszok

Változó merevségeloszlást a következő felületi támaszelemekhez rendelhetünk:

• Felületi támasz
• Alapozás elemek, melyek analitikus modellje Felületi támasz:
  • Pontalap
  • Sávalap
  • Alaplemez

Az előző támaszelemekben, azok tetszőleges pontjaiban a következő lépésekben adhatunk meg változó merevségeloszlást:

1. A kívánt támaszelem megadását követően, indítsuk el a Felületi támasz/csoportos parancsot. Attól függően, hogy pontonként vagy területenként szeretnénk az alapmerevségtől eltérő merevséget definiálni válasszuk az Egyedülálló pont vagy Mező megadási módjait a Merevségpont funkciónak.
2. Adjuk meg az új, eltérő merevségi értéket az Alpbeállításoknál.
3. Jelöljük ki a módosítandó támaszt vagy alapozás elemet, és
   • adjunk meg egy pontot, vagy
   • egy tetszőleges alakú területet, ahol új/eltérő merevséget szeretnénk megadni. Utóbbi esetén, a Merevségpontok sűrűségét a Pontok távolsága értékkel rögzíthetjük.
4. Ismételjük meg a 2-3 lépéseket, amíg újabb merevségi értékű pontokat vagy területeket szeretnénk megadni.

A Merevségpontok megadása után, a FEM-Design automatikusan és folyamatosan szétosztja (interpolációt alkalmazva) a merevséget a teljes támasz- vagy alapelemen. A számolt merevségi eloszlás megjeleníthető és ellenőrizhető Analízis módban (Analízis > Eredmények > Kiegészítő számítások > Ágyazási tényező).

Egy vagy több Merevségpont merevségi értéke a Tulajdonságok eszközzel (Felületi támasz/csoportos parancs) módosítható, illetve Merevségpontok törölhetőek is. A változtatások azonnal megjelennek az Ágyazási tényező eredményekben is.

Ágyazási tényező becslése

Feladat

Az ágyazási tényezők becslése rugalmas felületi alapozás esetén több bizonytalanságot tartalmaz. Az irodalomban számos módszer létezik egy alap alsó felülete alatti ágyazás tényezőjének becslésére, de ez egy nagyon nehéz feladat, hiszen az számos dologtól függ: a altalaj tulajdonságaitól, az alap merevségétől , az alkalmazott terhelés helyzetétől és eloszlásától, a felépítmény rendszerétől, stb.

A FEM-Designban alkalmazott becslés az ágyazási tényezőket mint rugóállandókat számolja az alapokat modellező rugalmas térbeli testekben és a felépítmény alatti altalajt figyelembevéve.

Az ágyazási tényező becslése a következő képleten alapszik:

,

ahol σ₀  a normálfeszültség az alapozás felületének egy adott pontjában, és s a süllyedés, ami az alapozás síkjára merőleges eltolódás [m] a pontban. Az ágyazási tényező mértékegysége [kN/m²/m] vagy [kN/m³], amely egy felületi eloszlású fajlagos rugóállandót képvisel. Természetesen az értékek változnak az altalajhoz kapcsolódó alapozás felületén. Így az ágyazási tényezők pontos értéke függ az alapok eloszlásától, anyagától és méreteitől, a felépítmény típusától, és a talaj anyagjellemzőitől.

Megoldás

A "Felületi támasz" analitikus modellű és Merevségpontokkal ellátott alapozás alá talajt kell helyeznünk (Szerkezet > Talaj), melynek tulajdonságai befolyásolják az ágyazási tényezők számítását.

A gyors ágyazási tényező számítást az Analízis alól indíthatjuk el (Analízis > Számítások > Kiegészítő számítások). Itt ki kell választanunk egy mértékadó teherkombinációt (amely főleg függőleges, önsúly típusú terheket tartalmaz). Ez a terhelés adja a feszültségek és alakváltozások számítási alapját, melyekből az ágyazási tényezőt becsüljük. A talajt modellező háló jellemzőjét is itt adhatjuk meg.

Az egyenlet csak a támaszfelületre merőleges ágyazási tényezőre (lokális z’ irány) ad becslést. Annak értékét az ún. Merevség módosító tényezőkkel szorozva kapjuk meg a másik két lokális irány (x’ és y’) ágyazási tényezőit.

Eredmények

Az analízis a Merevségpontokban adja meg az ágyazási tényezők becsült értékeit:

• K_z’ nyomás térbeli testelem számításból,
• K_z’ húzás értékét mindig 0-nak vesszük,
• K_x’ nyomás/húzás és K_y’ nyomás/húzás komponensek a K_z’ nyomás módosító tényezőkkel szorzott értékei.

Az automatikusan számított merevség az egyszerű felületi támasz Merevségpont jellemzőihez hasonlóan megváltoztatható.