FoSSA (2.0) là một chương trình tương tác để đánh giá ứng suất và độ lún dưới nền đắp và móng tác động lên bề mặt đất nằm ngang. 

Chương trình FoSSA là một chương trình tương tác, đồ họa phong phú, cho phép nhà thiết kế khám phá các tùy chọn thiết kế khác nhau của kè và móng sử dụng các tiêu chí về độ lún, đặc biệt là khi ở trên đất yếu.

Trong đất nền, FoSSA tính toán sự phân bố ứng suất dưới nền đắp có dạng hình học phức tạp, độ lún đàn hồi (tức thời), độ lún cố kết (bao gồm đẳng thế: áp lực porewater dư thừa và độ lún trong quá trình cố kết), độ lún cố kết gia tốc do PVD (tam giác và mô hình lắp đặt hình vuông), độ lún thứ cấp và phân bố cường độ cắt không thoát nước trong các lớp hợp nhất. Nó có thể xử lý lên đến 50 lớp đất trong nền (cố kết hoặc không) và lên đến 20 lớp bao gồm nền đắp (ví dụ, đại diện cho các lớp xen kẽ của geofoam và đất). Nó có thể đối phó với các tính toán xây dựng theo giai đoạn. Sự phân bố ứng suất dựa trên tích phân số của phương trình Boussinesq cơ bản (do đó cho phép tạo ra nhiều dạng hình học đắp khác nhau). Độ lún đàn hồi dựa trên tích phân số của các phương trình Hooke. Giải quyết hợp nhất (1-D) giải phương trình vi phân của Terzaghi bằng cách sử dụng sơ đồ sai phân hữu hạn. 

Dưới đây là một số tính năng của chương trình FoSSA (2.0) (dưới cùng để biết các tính năng được thêm vào sau khi phát hành lần đầu):

Trong đất nền, FoSSA tính toán sự phân bố ứng suất dưới nền đắp có dạng hình học phức tạp, độ lún đàn hồi (tức thời), độ lún cố kết (bao gồm đẳng thế: áp lực porewater dư thừa và độ lún trong quá trình cố kết), độ lún cố kết gia tốc do PVD (tam giác và mô hình lắp đặt hình vuông), độ lún thứ cấp và phân bố cường độ cắt không thoát nước trong các lớp hợp nhất.

Có thể nhập các đường đắp 2-D hoặc 3-D. Nền đắp không được đối xứng và không có bề mặt móng nằm ngang. Nền đắp có thể được làm từ tối đa 20 vật liệu khác nhau, mỗi vật liệu có dạng hình học riêng. Một lựa chọn như vậy cho phép mô tả một nền đắp bao gồm các lớp đất và geofoam xen kẽ (hoặc lớp đắp nhẹ khác). Các hàm chuột hoặc các tọa độ được lập bảng có thể được sử dụng để nhập hình học; đồ thị của hình được cập nhật khi dữ liệu đang được nhập vào. Trong trường hợp đắp đối xứng với các lớp nằm ngang, có một tùy chọn để có dữ liệu đầu vào nhanh chóng, tận dụng lợi thế của hình học đơn giản.

Lưu ý: Đường đắp 3-D bị giới hạn trong những gì nó có thể mô phỏng theo hướng dọc của nó. Tức là mặt sân phải nằm ngang. Hơn nữa, cấu hình đất ở bất kỳ mặt cắt dọc nào cũng không thể thay đổi. Tuy nhiên, phần cuối của kè có thể ở một độ dốc quy định mô phỏng, ví dụ như mố cầu. Mặt cắt đất, bao gồm cả các đường đắp theo hướng ngang có thể có cao độ thay đổi.

Các lớp so sánh với kè (tối đa 20) rất hữu ích trong việc mô phỏng xây dựng theo giai đoạn.

Tầng móng có thể chứa tới 50 lớp đất bao gồm các lớp đất cố kết. Khi xác định một lớp hợp nhất, người dùng cần chọn xem lớp này được thoát nước đơn lẻ hay kép. Ranh giới giữa các lớp không cần theo chiều ngang. Các hàm chuột hoặc các tọa độ được lập bảng có thể được sử dụng để nhập các lớp móng; đồ thị của hình được cập nhật khi dữ liệu đang được nhập vào.

Ứng suất ngay sau khi ứng dụng tải hoặc được tính toán bằng cách tích hợp phương trình Boussinesq hoặc đầu vào của người dùng (có thể nhập tối đa 10 ứng suất dọc theo một phần lớp). Tùy chọn thủ công hữu ích khi dữ liệu hiện trường có sẵn (ví dụ: dữ liệu đo áp tại thời điểm 0 cho phép người ta bỏ qua giải pháp đàn hồi lý tưởng Boussinesq. Người ta có thể sử dụng thêm dữ liệu trường để tinh chỉnh các thông số thiết kế (ví dụ: hệ số hợp nhất) thông qua hiệu chuẩn .

Độ lún đàn hồi (tức thời) được tính toán bằng cách tích phân phương trình Hooke dọc theo một mặt cắt dọc mong muốn.

Độ lún cố kết 1-D được tính toán bằng cách giải phương trình vi phân Terzaghi sử dụng sơ đồ sai phân hữu hạn. Các điều kiện biên (ranh giới thoát nước và áp suất nước thải vượt quá ban đầu qua lớp gia cố) được tính đến khi giải phương trình. Người sử dụng có thể xem các kết quả bằng số hoặc đồ thị của isochrones (áp suất porewater dư thừa ở mức tăng thời gian mong muốn) cũng như có được độ lún tại mỗi thời điểm mong muốn. Nhiều lớp có thể hợp nhất đồng thời, mỗi lớp ở tốc độ riêng, độc lập với các lớp khác.

Người dùng có thể tạo một chuỗi tải (xây dựng theo giai đoạn). Đối với mỗi lớp củng cố, tải trọng bổ sung trong lần tải tiếp theo được chồng lên áp suất máy bơm nước cuối cùng để đưa ra các điều kiện ban đầu mới. FoSSA lưu giữ lịch sử tải, giúp người thiết kế thuận tiện trong việc tinh chỉnh thiết kế bằng cách kiểm tra các tình huống khác nhau.

Mô hình hình tam giác hoặc hình vuông của lắp đặt PVD có thể được chỉ định. FoSSA tính toán mức độ cố kết trung bình (và do đó, độ lún cố kết) tại các thời điểm quy định xem xét tác động tổng hợp của thoát nước dọc và ngang. Cách bố trí tối ưu của PVD có thể nhanh chóng được ước tính một cách hợp lý. Ngoài ra, việc xây dựng theo giai đoạn với tác động tăng tốc hợp nhất của PVD cũng có thể được xem xét. Phân tích sử dụng PVD's tuân theo quy trình được trình bày trong “Hệ thống thoát nước dọc đúc sẵn, Vol. I: Hướng dẫn Kỹ thuật, ”của Rixner, Kraemer, và Smith, Haley & Aldrich, FHWA báo cáo FHWA / RD-86/168, tháng 9 năm 1986, Hợp đồng số DTFH61-83-C-00101. Về cơ bản, báo cáo này cung cấp một sửa đổi thực tế của giải pháp Barron ban đầu được phát triển cho các cống cát thẳng đứng.

Khi các lớp móng mềm được củng cố, cường độ cắt không thoát nước tăng lên. Theo mô hình của Ladd (“Đánh giá độ ổn định trong quá trình xây dựng theo giai đoạn,” của Ladd, Tạp chí Địa kỹ thuật, ASCE, 1991, Vol. 117, No. 4, pp. 540-615), FoSSA tính toán sức chống cắt không thoát nước trong mỗi hợp nhất lớp. Vì cường độ này là một hàm của áp suất quá tải hiệu quả, nên cường độ cắt không thoát nước trong lớp cố kết có thể nhỏ hơn cường độ tại các ranh giới trong quá trình cố kết. FoSSA hiển thị kết quả này bằng đồ thị và số.

Độ lún thứ cấp (rão) có thể được tính toán bất cứ lúc nào sau khi hợp nhất.

Xây dựng theo giai đoạn có thể được mô phỏng để có được thiết kế tối ưu. Menu chính hỗ trợ quá trình này.

Lược đồ tính toán có thể được quản lý từ trong menu dữ liệu đầu vào cũng như từ menu thả xuống trong phần kết quả của chương trình.

Kết quả có thể được trình bày dưới dạng đồ thị hoặc số.

Nội dung của báo cáo in có thể được lựa chọn bởi người dùng. Kết quả đồ họa được hiển thị có thể được in hoặc lưu dưới dạng tệp đồ họa.

Mỗi hộp thoại trong FoSSA có Trợ giúp mở rộng của riêng nó (được truy cập bằng cách nhấp vào “?” Hoặc nhấn F1).

Đơn vị có thể là SI hoặc tiếng Anh (đơn vị tiếng Anh giống như đơn vị Imperial…).

Người dùng có thể chọn màu cho từng lớp đất để cải thiện hiển thị đồ họa.

Người dùng có thể kiểm soát độ chính xác của các phép tính (ví dụ: tích hợp và phân biệt số) một cách dễ dàng mà không cần phải liên quan đến các thủ tục thực tế.

Đã thêm các tính năng sau khi phát hành lần đầu:

Ứng suất và độ lún dưới nhiều móng hình chữ nhật (đến 100) có thể được tính toán bằng cách sử dụng các lý thuyết tương tự như các lý thuyết được sử dụng cho bài toán đắp. Kết cấu theo giai đoạn không liên quan đến vấn đề nhiều móng.

Thay vì bề mặt tĩnh, áp suất porewater có thể được đưa vào để phản ánh trạng thái ổn định của trường trước khi cố kết (ví dụ: tầng chứa nước hạn chế). Điều này rất quan trọng trong việc đánh giá ứng suất hiệu quả và các quá trình cố kết sau đó.

Áp suất quá cố kết (OCR) có thể được xác định ở trên cùng và dưới cùng của mỗi lớp á sét (thay vì chỉ ở một điểm).

Hệ số hợp nhất, Cv, có thể được chỉ định như một biến theo thời gian để phản ánh giá trị thay đổi của nó với sự tiến triển ứng suất hiệu quả (nếu ai đó may mắn có được dữ liệu như vậy…).

Tất cả các kết quả được lập bảng có thể được in, lưu dưới dạng tệp văn bản hoặc xuất sang Excel, tất cả chỉ bằng một cú nhấp chuột.

Hệ số tương đương với Cc và Cr có thể được nhập vào sao cho eo không được chỉ định.

Giờ đây, một lớp hợp nhất không đồng nhất duy nhất có thể được đại diện bởi tối đa 10 lớp con, mỗi lớp có các tham số hợp nhất khác nhau. Thoát nước tự do có thể có hoặc có thể không được chỉ định ở ranh giới bên ngoài của lớp phụ trên cùng và dưới cùng. Giải quyết tốc độ thời gian sau đó cũng là một chức năng của mỗi lớp con hiển thị các isochrones không liên tục tại ranh giới giữa các lớp con.

Yêu cầu hệ thống

FoSSA (2.0) chạy trên hệ điều hành Vista, Windows 7, Windows 8 và Windows 10. Để cài đặt chương trình, người dùng phải có quyền truy cập với tư cách là quản trị viên.

Sử dụng FoSSA phải được cấp phép. FoSSA chỉ chạy nếu thiết bị phần cứng (khóa hoặc khóa) được gắn vào cổng USB. Thiết bị này được cung cấp phần mềm và nó cấu thành một giấy phép.