How to take an excavation into account

An excavation means that the soil was consolidated, resulting in less settlement. By default, Diamonds will not take the excavation is not taken into account (= safest approach). It is up to the user to do the neccessary.

Necessary adjustments

1. Enter the soil layers starting from the original soil level.
2. Define the level of the ground water.
   Note: the groundwater level is only used to determine if Diamonds has to calculate with the dry or wet selfweight of the soil. It is up to the user to define water and soil pressures.
   
3. The recompression index A should be larger than the compression index C for sand, loam and slay soils.
   
4. Set the drainage coefficient CC to 0% for all soil layers.
   This coefficient is a measure of how well the soil can remember the preload due to the excavation. 100% means that the soil has completely forgotten about the excavation. For example: you dig a well in prehistoric times and start building in it today. That ground has long forgotten that you ever dug a well there. 0% means that the soil can fully remember the excavation. For example: you dig a well today and start building in it tomorrow.
   
5. At some point settlement calculations must stop. Eurocode allows 2 standards:
   • Or you use the stress tolerance (see step 9).
     We do not recommend this option as much because it sometimes causes iteration problems.
   • Or you adjust the layer thickness of the bottom soil layer in such a way that the total package of soil layers is as deep as once to twice the width of the foundation (EN 1997-1-1 §6.6.2 (7)).
     For example: a soil layer profile of 7m deep is entered using soil layers that are 0.2m thick. The width of the foundation plate is 10m.
     Assume we conservatively want to calculate with twice the width of the foundation, then the soil layer profile must be 20 m deep in total. So the bottom layer must be 14m thick.
     Don’t forget to uncheck the option ‘Bottom layer extends infinitely deep’ (see step 8).
     Leave the stress tolerance on 0% (see step 9)
     
6. Define the reference load group / combination.
   A table with soil layers is not suitable for FEM-calculations. So the soil layers are translated into functions. Each mesh node in the foundation will have it’s own function, depending on the loads present in that mesh node… That’s why you have to choose a reference combination. The loads in that reference combination will determine the behaviour of the soil function in that mesh node.
   Soil functions in Diamonds, can only be trained to do one thing: either understand how compressed soil works, or either understand how soil under tension works.

   By consequence, if you need the settlement in combinations that contains mainely vertical downward loads, you should take a reference combination that contains mainely vertical loads.
   If your model also contains combinations that mainely consist of vertical upward loads (water pressue) then you should redo the calculation a second time, using a reference combination that also contains mainely vertical upward loads.

   We generally opt for a quasi-permanent load combination SLS QP1 to start with and see how far it gets us.
   

Optional adjustments

7. Has the soil ever been préloaded with a load different from the escavation? For example: an old building that was demolished or a pile of sand that was removed.
   Then define the overconsolidation ratio OCR > 1.
8. Uncheck the option ‘Bottom layer continuous into infinity’.
   By default Diamonds will assume that the bottom layers continuous to a depth of 200m. In some cases this gives conservative results. When you uncheck this option, Diamonds will stop the calculations after the last layer. This actually means implying there is a very stiff material (like rock) below the last soil layer.
   
9. In step 5, we saw two ways to stop the calculations. If you choose the method with the stress tolerance, you can apply it here.
   
10. Check the option ‘Apply removed ground at interface’.

Een uitgraving zorgt voor een consolideerde grond, wat resulteert in lagere zettingen. Standaard zal Diamonds een uitgraving niet in rekeningen brengen ( = veilige benadering). Het is aan de eindgebruiker om de nodige instellingen te maken zodat een aanwezige uitgraving correct in rekening wordt gebracht. Dit artikel somt op wat je moet doen zonder al te veel achtergrond info.

Een volledige cursus over grondberekeningen in Diamonds kan je vinden op onze E-learning.

Noodzakelijke aanpassingen

1. Geef de grondlagen in startende vanaf het originele maaiveld niveau.
   Diamonds berekent zelf hoeveel meter grond je weg graaft op basis van de Y-coördinaat van je fundering en de positie van het maaiveld.
2. Definieer het correcte niveau van de grondwaterstand.
   Diamonds gebruikt de grondwaterstand enkel om te bepalen of hij met het nat of droog volume gewicht van grond moet rekenen.
   Grond- en waterdrukken moeten altijd je altijd zelf als last nog definiëren op de structuur.
   
3. Stel herbelastingsconstante A groter in dan de belastingsconstante C voor zand-, leem- en kleigronden.
   
4. Zet de drainage coëfficiënt CC op 0% voor alle grondlagen.
   Deze coëfficiënt is een maat voor hoe goed de grond zich de voorbelasting t.g.v. de uitgraving kan herinneren. 100% wil zeggen dat de grond de uitgraving volledig vergeten is. Bijvoorbeeld: je graaft in de oertijd een put en gaat er vandaag in bouwen. Die grond is al lang vergeten dat jij daar ooit een put gegraven hebt. 0% wil zeggen dat de grond zich de uitgraving volledig kan herinneren. Bijvoorbeeld: je graaft vandaag een put en gaat er morgen in bouwen.
   
5. Ooit moet het iteratieproces van de zettingsberekening stoppen. Eurocode laat 2 maatstaven toe:
   • Of je kiest voor de spanningstolerantie een waarde tussen 0 en 20% (EN 1997-1-1 §6.6.2 (6))(zie stap 9).
     Deze optie raden we af omdat ze soms iteratieproblemen geeft.
   • Of je past de laagdikte van de onderste grondlaag zodanig aan dat het totale pakket aan grondlagen even diep is als één tot tweemaal de breedte van de fundering (EN 1997-1-1 §6.6.2 (7)).
     Bijvoorbeeld: grondlagenpakket van 7m diep wordt ingegeven met grondlaagjes die 0.2m dik zijn. De breedte van de funderingsplaat is 10m.
     Als je conservatief wil rekenen op tweemaal de breedte van de fundering, dan moet het grondlagenpakket in totaal 20m diep zijn. Dus je stelt in dat de onderste laag 14m dik is.
     Verder vink je de optie ‘Onderste laag strekt zich oneindig diep uit’ uit (stap 8).
     Laat de spanningstolerantie op 0% staan (zie stap 9).
     
6. Kies een referentie lastengroep/-combinatie
   Een tabel met grondlagen is niet geschikt voor FEM-berekeningen. Daarom worden de grondlagen omgezet in grondfuncties. Elk meshpunt in de fundering krijgt zijn eigen functie, afhankelijk van de belastingen die in dat meshpunt aanwezig zijn… Daarom moet je een referentiecombinatie kiezen. De belastingen in die referentiecombinatie bepalen het gedrag van de grondfunctie in die meshknoop.

   Grondfuncties in Diamonds kunnen slechts voor één ding worden getraind: ofwel begrijpen hoe samengedrukte grond werkt, ofwel begrijpen hoe grond onder trek werkt.

   Als je dus de zetting nodig hebt in combinaties die voornamelijk verticale neerwaartse belastingen bevatten, moet je een referentiecombinatie nemen die voornamelijk verticale belastingen bevat.

   Als je model ook combinaties bevat die voornamelijk bestaan uit verticale opwaartse belastingen (waterdruk), dan moet je de berekening een tweede keer uitvoeren, met een referentiecombinatie die ook voornamelijk verticale opwaartse belastingen bevat.

   Over het algemeen kiezen we om te beginnen voor een quasi-permanente belastingscombinatie SLS QP1 en kijken we hoe ver we daarmee komen.

   

Optionele aanpassingen

7. Is de grond doorbelast geweest met een belasting anders dan een uitgraving?
   Bijvoorbeeld: een oud gebouw wordt afgebroken of een berg zand wordt verwijderd.
   Dan moet de overconsolidatie ratio OCR > 1.
   
8. Deselecteer de optie ‘Onderste laag strekt zich oneindig diep uit’.
   Standaard veronderstelt Diamonds dat de onderste grondlaag zich uitstrekt tot een diepte van 200m. Dat resulteert in conservatieve resultaten (grote zettingen).
   Wanneer je deze optie uitschakelt, zal Diamonds de zettingensberekeningen stoppen na de onderste laag. Hiermee impliceer je eigenlijk dat er onder de onderste grond laag een stijf materiaal (zoals rotsen) zit.
   
9. In stap 5 hadden we 2 manieren gezien om te berekeningen te stoppen. Indien je kiest voor de methode met de spanningstolerantie dan kan je die hier opleggen.
   
10. Selecteer de optie  ‘Verwijderde grond toepassen op aanzet’.