Kolizja stóp
Kolizja ław to zjawisko, które obserwuje się, gdy dwie stopy są blisko siebie. Budynki, które mają być budowane blisko siebie, wymagania architektoniczne lub mniejsza dostępność miejsca pod budowę wymuszają na inżynierach stawianie stóp fundamentowych blisko siebie, a gdy fundamenty posadowione są blisko siebie przy podobnych warunkach gruntowych nośność graniczna każdego fundamentu może ulec zmianie ze względu na efekt interferencji powierzchni zniszczenia w gruncie.
Wstęp
Fundamenty lub grupy fundamentów są ważnymi elementami konstrukcji, przez które powierzchowne obciążenia konstrukcyjne są przenoszone na leżący poniżej fundament gruntowy lub podłoże, na którym układane są fundamenty. Obciążenia konstrukcyjne są bezpiecznie przenoszone na grunt fundamentowy w taki sposób, że ani fundament, ani grunt fundamentowy nie ulegną uszkodzeniu w wyniku ścinania lub nadmiernego osiadania. Fundamenty są zasadniczo projektowane w oparciu o dwa kryteria, a mianowicie kryterium nośności i kryterium osiadania. Terzhagi, postulowało wiele klasycznych teorii dotyczących izolowanych podstaw (1943), Meyerhoff (1963), Hansen (1970) i Vesic (1973). Ogólnie, zgodnie z Terzaghi (1943), gdy obciążony jest izolowany płytki fundament, strefa naprężeń lub uszkodzeń w gruncie rozciąga się w kierunku poziomym po obu stronach stopy do mniej więcej dwukrotności szerokości stopy i pionowo w dół kierunku mniej więcej trzykrotności szerokości stopy. O ile strefy naprężeń lub uszkodzeń poszczególnych stóp nie kolidują ze sobą, poszczególne stopy zachowują się jak ławy izolowane. Jednak w wielu sytuacjach takich jak brak miejsca na budowę, ograniczenia konstrukcyjne, szybka urbanizacja, architektura budynku, bliskość konstrukcji itp. W takich sytuacjach fundamenty lub grupy fundamentów mogą być usytuowane blisko siebie. W takich przypadkach izobary naprężeń lub strefa zniszczenia blisko rozstawionych ław fundamentowych mogą kolidować ze sobą prowadząc do zjawiska zwanego interferencją. Ze względu na zjawisko kolizyjności ławy fundamentowej mechanizm zniszczenia, osiadanie, nośność, osiadanie, charakterystyka obrotowa ławy fundamentowej itp. mogą ulec zmianie i dlatego nie można zastosować klasycznych teorii postulowanych w literaturze dla ław fundamentowych. W wyniku interferencji izobary naprężeń poszczególnych oddziałujących na siebie stóp zlewają się, tworząc pojedynczą izobarę o większych wymiarach, zmieniając charakterystyczne zachowanie izolowanej stopy. Dlatego badanie kolizji blisko rozstawionych ław jest jednym z istotnych zagadnień praktycznych.
Poprzednie badania
Stuart był pierwszym pionierem, który zbadał zjawisko interferencji blisko rozmieszczonych stóp paskowych. Zbadał wpływ kolizji stóp na nośność nośną ław fundamentowych metodą analizy teoretycznej metodą równowagi granicznej, przyjmując nieliniową powierzchnię zniszczenia, której przekrój poprzeczny składa się ze krzywej logarytmicznej i odcinka prostej stycznej do odcinka krzywoliniowego. Ponadto Stuart (1962) przeprowadził kilka eksperymentów laboratoryjnych na małą skalę i porównał wyniki analizy teoretycznej z wynikami eksperymentalnymi i doszedł do wniosku, że ostateczna nośność dwóch kolidujących ze sobą ław rośnie wraz ze zmniejszaniem się odległości między ławami i osiąga wartość szczytową w pewnych odstępach określanych jako odstępy krytyczne. Badania Stuarta (1962) zostały rozszerzone przez Westa i Stuarta (1965) poprzez wykonanie serii testów laboratoryjnych na małą skalę w celu zbadania wpływu wcisku na nośność ław fundamentowych spoczywających na powierzchni podłoża gruntowego o mniejszej spoistości. Ponadto West i Stuart (1965) przeprowadzili kilka analiz teoretycznych metodą charakterystyki naprężeń, aby zaobserwować mimośrodowość obciążenia i reakcje u podstawy ławy wynikające z efektu interferencji dla ławy spoczywającej na powierzchni piasku. Wyniki uzyskane z tej teorii były mniejsze niż te zaobserwowane przez Stuarta (1962) metodą równowagi granicznej; jednak trend był podobny do zmienności obserwowanej przez Stuarta (1962), a wyniki uzyskane w eksperymentach były w miarę zgodne z wynikami analizy teoretycznej. Badacze przeprowadzili badania teoretycznymi lub numerycznymi technikami kolizji ław fundamentowych, wykorzystując następujące metody: Metoda charakterystyki naprężeń, Metoda analityczna, Podejście probabilistyczne, Analiza granic górnych, Analiza granic dolnych, Metoda elementów skończonych, Metoda różnic skończonych , Metoda elementów odrębnych.
Zaobserwowane wyniki
Na nośność gruntu ma wpływ wiele czynników, np. wytrzymałość gruntu, szerokość i głębokość fundamentu, ciężar i ładunek gruntu oraz odstępy między fundamentami. Czynniki te związane są z obciążeniami wywieranymi na grunt i znacząco wpływają na nośność.