Under ynfloed fan belêsting sakje alle grûnen, mei útsûndering fan fêst rots, yn. It sakjen ûntstiet yn it algemien troch twa oarsaken: ferdichting fan de grûn, dat wol sizze it ferminderjen fan it folume troch it ferdriuwen fan loft of wetter út de poaren, en sydbelizzende ferpleatsing fan de grûn lâns de rânen fan de fundearring troch it gliden fan fêste grûndieltsjes.
Grûnsakking troch ferdichting bestiet út elastyske en plestyske deformaasjes, feroarsake troch de belesting fan de fundearring, wêrby’t de grûn by ûntlêsting foar in part nei de oarspronklike steat weromkeart.
Sakking troch sydlings útdrukking fan de boaiem bestiet allinnich út plastyske ferfoarmingen, wêrby’t de boaiem by ûntlasting net weromkomt yn syn oarspronklike steat. Dy ûntsteane meast by lytse fûneminten dy’t op in lytse djipte ûnder it oerflak fan it terrein oanlein binne. Likegoed ûntstiet sydlings útdrukking fan de boaiem by tige fochtige boaiem en dêr’t de hoeke fan ynterne wriuwing lyts is.
Sjoen dat de tastiene belasting fan de boaiem yn de sône fan elastysk-plastyske deformaasjes nommen wurdt, wurdt de setlingsberekkening allinnich útfierd op basis fan de fermindering fan de porositeit fan de boaiem ûnder belasting, wêrby’t de setlingen troch laterale ferpleatsing fan de boaiem negearre wurde, omdat dy as ûnbetsjutend oannommen wurde.
Sakking troch ferdichting hinget ôf fan de trochsichtigens fan de grûn, om’t dy plakfynt ten koste fan poaren, dy’t yn natuerlike grûn altyd mear of minder mei wetter fol binne. Dêrom is sakking fan de grûn ûnder belesting eins in hydrodynamysk ferskynsel, om’t it sakkingproses ôfhinget fan de snelheid fan it ferdriuwen fan wetter út de poaren, wêrby’t de trochsichtigens fan de grûn de grutste rol spilet.
Net-kohesive grûnen lykas grint en sân hawwe grutte poaren, wêrtroch harren trochlittendens grut is en it wetter út de poaren ûnder de lêst fan de fundearring fluch útdrukt wurdt. Dêrom ferrint de setten fan net-kohesive grûn ûnder fundearringslêst fluch, meastal al ûnder it bouwen of koart dêrnei. Dêrom wurdt de setten fan de fundearring yn net-kohesive grûn mar selden berekkene.
Kohesive grûnen hawwe lytse poaren, har permeabiliteit is lyts en it útkringen fan wetter út de poaren ûnder ynfloed fan de belêsting fan de fûneminten kin tige lang duorje, by guon fynkorrelige klaaien sels desennia. Boppedat, omdat de totale porositeit fan kohesive grûn folle grutter is as dy fan net-kohesive grûn, is de sakking fan kohesive grûn folle grutter.
By gearhingjende grûn, waans poaren foar in part mei loft en foar in part mei wetter folle binne, ûntstiet earst in sakking troch it gearpersen fan de loft yn de poaren, wylst de wetterynhâld konstant bliuwt, en dêrnei in sakking troch it útpersen fan wetter út de poaren. By statyske belesting fan de grûn troch it effekt fan it gewicht en de brûksbelesting fan it fûnemint ûntsteane beide soarten sakking, mar it tiidsproses fan de sakking is oars.
Der binne ek oare oarsaken dy’t it sakjen fan de grûn feroarsaakje, lykas in permaninte delgong fan it grûnwetterpeil, gemyske feroarings yn de gearstalling fan de grûn en oare steuringen yn de grûn.
It ûndersyk fan de sakking bestiet út de foarriedige berekkening fan de sakking, dy’t op basis fan laboratoariumûndersyk fan boaiemmonsters en it observearjen fan de sakking útfierd wurdt, en dy observaasjes wurde dien yn de tiid fan de bou fan it objekt en in bepaalde tiid dêrnei.
Berekkening fan ynsakking by sintryske belêsting fan de fundearring
Litte wy in fundearringsfoet beskôgje op in grûn dy’t bestiet út ferskate ferskillende lagen, bygelyks in sânlaach H0, respektivelik H1 ûnder de foet, in laach klaaigrûn fan dikte H2, in laach fynkorrelige klaai fan dikte H3, dêrûnder in tichte grintlaach fan gruttere dikte, mei grûnwetterpeil NPV (fig. 1a).
Foar de berekkening fan de setting moat it spanningsdiagram troch it eigen gewicht fan de grûn oanbrocht wurde (linker diagram op fig. 1b) en it spanningsdiagram troch de wurking fan de tafoege belêsting fan de fundearring (rjochter diagram op fig. 1b). It spanningsdiagram troch it eigen gewicht fan de grûn krije wy út de laachdiktes Σ_H_ en harren folumgewichten γ. As it folumgewicht fan sân γ1, fan ûnder wetter lizzend sân γ’1, fan ûnder wetter lizzende klaaigrûn γ’2, fan ûnder wetter lizzende klaai γ’3, dan sille de drukspanningen yn de grûn troch it eigen gewicht fan de grûn wêze (fig. 1)
γ1 · H’; γ’1 · H’’; γ’2 · H2; γ’3 · H3;
It spanningsdiagram troch it wurkjen fan de belesting krije wy troch berekkening neffens ien fan de bekende metoaden, bygelyks neffens Steinbrenner of Newmark, foar ferskillende djipten ûnder de fûnemint.
As wy P oantsjutte as de fundearringsbelêsting, A as it oerflak dêrmei’t er op de grûn leunt, en γ1 as it volumetrysk gewicht fan ’e grûn op de fundearringsdjipte t ûnder it maaiveld, dan is de spesifike fundearringsbelêsting P/A wylst it eigen gewicht fan ’e grûn op deselde djipte γ1t is. Om de ekstra grûnbelêsting troch de fundearringsbelêsting te krijen, moat de druk fan it eigen gewicht fan ’e grûn γ1t fan de fundearringsbelêsting P/A ôflutsen wurde, sadat de ekstra grûnbelêsting bedraacht
p0 = P/A – γ1t.
Op deselde djipte t wurket ek de spanning γ1t troch it eigen gewicht fan de grûn, sadat op dizze djipte de totale spanning (P/A – γ1t) + γ1t wurket, wêrby’t de konsolidaasje fan de grûn ûnder de spanning γ1t al foar de bou fan it objekt útfierd is.
Ofb. 1. Berekkening fan de delsetting by sintryske belesting fan de fundearring
Lykwols, as in diel fan de fundearring boppe de fundearingsfoet mei ierde oanfold wurdt (ôfb. 1c), moat de belêsting fan it opbrochte grûn 2_Q_ yn oanmerking nommen wurde, sadat yn dat gefal de ekstra belêsting bedraacht
_P+2_Q/A – γ1t.
Foar in strookfundearring is A = b x 1,0 m op 1 m’ fundearring.
De sakkingberekkening wurdt útfierd foar alle lagen fan komprimearber boaiem oant de djipte fan it ynfloedgebiet fan de fundearringslêst. Earder waard as grins fan it ynfloedgebiet fan it bou-objekt de djipte beskôge oant dêr’t spanningen mei in yntinsiteit fan ≥ 10% p0 hearskje. Tsjintwurdich wurdt oannommen dat dizze grins leit op de djipte dêr’t de spanning fan de ekstra belêsting pz gelyk is oan 20% fan de spanning troch it eigen gewicht fan de boaiem: pz = 0,2 ·γ_Σ_H. Under dizze djipte wurdt gjin sakking mear berekkene. Neffens in oare regel wurdt oanret de sakking te berekkenjen foar lagen oant in djipte fan 2_b_ oant 3_b_, wêrby’t b de breedte fan de fundearring is. As der oan ’e ein in grintlaach leit lykas op ôfbylding 1a, wurdt dy net meirekkene foar de sakkingberekkening, om’t har sakking ûnder de fundearringsbelêsting lyts is en al yn de bouperioade plakfynt.
Op de djipte z ûnder de fûnemintssiel bestiet in drukspanning pg fanwegen it eigen gewicht fan de grûn (ôfb. 1b), wêrby’t ek it effekt fan de opdrift meinaam is. By dizze earste drukspanning wurdt de druk pz troch de wurking fan de lading fan it gebou op deselde djipte opteld. Dêrom hearsket yn in willekeurich punt M op de djipte z ûnder de fûnemintssiel de totale drukspanning pn = pg + pz.
Under ynfloed fan de ekstra belêsting sakje de grûn en ferfoarmet se har sydlings. As de sydlike ferfoarmingen negearre wurde, om’t se relatyf lyts binne, en om’t de tastiene belêsting fan de grûn yn de sône fan elastysk-plastyske ferfoarmingen jildt, kin oannommen wurde dat de sakhingsberekkening dien wurdt op basis fan de kompresjeproef yn de edometer, mei in ûnfersteurd stekproef nommen yn it gebiet fan it observearre punt yn de grûn, dêrmei wurdt de kompresjemodule fan de grûn Ms bepaald.
Op grûn fan de wet fan Hooke hawwe wy
Δ_s_ = pz/Ms,
wêrby’t Δ_s_ de spesifike sakt, per ienheid fan laachdikte, pz de spanning op de djipte z yn de grûn ûnder ekstra belêsting is.
As wy in foldwaande lytse laachdikte dz oannimme, sadat pz en Ms as konstanten oannaam wurde kinne, sil de elementêre sakking wêze
Δ_s dz_ = pz/Ms dz.
De totale sakking fan in laach mei dikte H sil wêze
As pZ en MS konstant binne foar in laach fan dikte H, dan sil der wêze
s = pz/Ms · H.
Yn feite binne pz en Ms net konstant foar in laach mei dikte H1, mar wurdt harren gemiddelde wearde yn it punt M oannommen.
De kompresjemodule fan de boaiem Ms wurdt laboratoarysk foar elke laach apart bepaald. Foar normaal konsolidearre boaiem wurdt de module Ms ôflaat út it diagram fan primêre kompresje, dêr’t de totale belêsting σ2 = pg + pz; σ1 = pg = Σ_γt,_ de ekstra belêsting Δ_σ_ = σ2 – σ1 = (pg + pz) – pg, en de oerienkommende wearden fan relative kompresje binne Δ_h2_/h en Δ_h1_/h, en dêrmei is
Mar as it giet om prekonsolidearre klaai, dan wurdt de kompresjemodulus bepaald út it diagram fan sekundêre kompresje. Ut it foarbyld op ôf. 2 hawwe wy foar:
Ofb. 2. Bepaling fan de kompresjemodulus fan de grûn op basis fan it diagram fan relative kompresje
Ut it boppesteande docht bliken dat de setking fan oer-konsolidearre klaai folle lytser wêze sil as de setking fan normaal-konsolidearre grûn.
Ynfloed fan de stivens fan de fundearring op de sakking
Hoewol’t der yn ’e praktyk gjin folslein elastyske fûneminten besteane, dêr’t de setten fan ien punt ûnôfhinklik wêze soe fan de setten fan it neistlizzende punt, wurde foar de berekkening fan setten elastyske en stive fûneminten ûnderskieden.
Elastyske fûneminten, wêrûnder stiennige opfolingen en ophegings begrepen wurde, feroarsaakje by lykfoarmige belêsting op ferskillende punten ferskillende sakking. Dêrom wurdt by dizze fûneminten de sakking net foar it hiele belêste oerflak berekkene, mar foar de aparte punten dêrop: de hoekpunten A, B, C en D, de middpunten fan de siden E, F, H en J en it sintrumpunt G fan it oerflak fan de rjochthoek (ofb. 3). By lykfoarmige belêsting is de sakking fan de punten B, C en D itselde as dy fan punt A, de sakking fan punt H is itselde as dy fan punt E, en punt J itselde as punt F foar grûn fan deselde gearstalling.
Fig. 3. Berekkening fan de sakking fan yndividuele punten fan it belaste oerflak
Foar it berekkenjen fan de sakking ûnder in willekeurich punt G fan it belêste oerflak wurdt de rjochthoek ABCD opdield yn fjouwer lytsere rjochthoeken, en de sakking fan G wurdt krigen as de som fan de sakking dy’t elk fan de opdielden rjochthoeken feroarsaket.
Stive fûneminten sakje net op deselde wize as elastyske, om’t by harren it sakjen fan aparte punten net mooglik is. Dêrom wurdt it sakjen fan stive fûneminten as gehiel berekkene, wêrby’t neffens de graad fan stivens it gemiddelde sakjen op ferskillende wize bepaald wurdt, omdat de ferdieling fan de druk yn it fûnemintsûnderflak ôfhinget fan de stivens fan it fûnemint.
Foar stive fûneminten yn de foarm fan in fjouwerkant of in lytsere rjochthoek, wêrby’t a < 2_b_, wurdt de delsetting sG fan it middelpunt G berekkene en wurdt de algemiene delsetting fan it fûnemint s = 3/4 sG oannommen. Foar stive fûneminten yn de foarm fan in langwerpige rjochthoek of in stripe wurdt de delsetting fan it einpunt E, it middelpunt G en it punt M op de helte fan de ôfstân tusken harren, lâns de lange as fan de fûnemintsoerflak, berekkene, en wurdt de gemiddelde wearde oannommen.
Van Hamme fynt dat de krektere berekkening fan de sakking fan it „karakteristike punt P“, dat him fan de middelas ôf op in ôfstân befynt
fan de middelste assen. Neffens Van Hamme is de delsetting fan beskate fûnemintpunten ûnôfhinklik fan de wize fan spanningsferdieling yn de fûnemintsbasis. Foar dizze punten kin de delsetting berekkene wurde ûnder de oannimme dat de spanningsferdieling yn de fûnemintsbasis lykmjittich is. Foar in stive fûnemintsoerflak, belêste mei in lykmjittige lêsting wêrby’t de spanningsferdieling yn de fûnemintsbasis ûnjildich is en nei de rânen fan it oerflak ta tanimt, is de delsetting fan it fûnemintsoerflak nettsjinsteande dat gelyk oan de delsetting fan it karakteristike punt P. De spanningen op in djipte z ûnder it karakteristike punt P fan in rjochthoekich oerflak mei lingte a en breedte b, belêste mei in lykmjittige lêsting p0, kinne berekkene wurde mei help fan tabel 1 dy’t troch Jelinek makke is.
De spanning σzP op djipte z ûnder it karakteristike punt P is σzP = (σz/p0)·p0, wêrby’t p0 de oanfoljende grûnbelêsting is.
Tabel 1. Waarden σz/p foar spanningen ûnder it karakteristike punt P, ôfhinklik fan de ferhâlding fan de djipte z ta de breedte b en fan de ferhâlding fan de lingte a ta de breedte b fan de fûnemintsfoet
Berekkening fan de setling op basis fan de feroaring fan de porositeitskoëffisjint fan de boaiem
As wy e0 oantsjutte as de porositeitskoëffisjint fan it ûnfersteurde stekproef dat út de boaiemlaach helle is, en ei as de porositeitskoëffisjint fan datselde stekproef nei foltôge konsolidaasje yn de oedometer ûnder belasting σ1 (afb. 4a), dan komt de fermindering fan it begjinfolume fan de boaiem ûnder ynfloed fan de belasting Δ_σ_ oerien mei de fermindering fan de porositeit, dat wol sizze mei de porositeitskoëffisjint fan de boaiem
Δ_e_ = e0 – e1
Afb. 4. Berekkening fan de setling op basis fan feroaring fan de poreusheidskoëffisjint fan de boaiem
It begjinfolume fan it boaiemmonster is
Spesifike ynsakking Δ_s_, dus ynsakking per ienheid fan it grûnfollume 1+e0 is
Δ_s_ =(e0–e1) / (1+e0)
De sakking fan in elemintêre laach mei dikte dz is neffens fig. 4b
Δ_s_ dz=(e0–e1) / (1+e0) dz
De setten fan in laach mei dikte H sil wêze
As wy stelle dat p de spanning is op djipte z troch it eigen gewicht fan de grûn, dy’t oerienkomt mei de belêsting σ0 yn de edometer, Δp de spanning troch oanfoljende grûnbelêsting as gefolch fan it objekt, dy’t oerienkomt mei de tanimming fan belêsting Δ_σ_ yn de edometer, en p1 de totale spanning ûnder ynfloed fan it eigen gewicht fan de grûn en de oanfoljende belêsting dy’t oerienkomt mei de totale belêsting σ1 yn de edometer, dan kinne wy de foargongerige formule yn de folgjende foarm skriuwe
As wy mei A it flak fan it spanningsdiagram fan de ekstra grûnbelêsting oantsjutte, A = Δ_pH_ (de skadearre oerflakte op ôfb. 4b), wêrby’t Δ_p_ de spanning fan de ekstra belêsting yn it sintrum fan de laach is
a=Δ_e_/Δ_p_, de ferhâlding fan it ferskil fan de porositeitskoëffisjint ta de oerienkommende spanning fan de oanfoljende belesting Vc = (1+e0)/a, kinne wy sette
of s = A/Vc [cm]
As de grûn út mear lagen bestiet, wurde de settingen s foar elke laach berekkene; de som fan de settingen fan de yndividuele lagen jout de totale setting Σ_s_.