MUNKAGÖDÖR TERVEZÉSE

Átírás

1 MUNKAGÖDÖR TERVEZÉSE

2 Munkagödör tervezése Munkatérhatárolás szerkezetei Munkagödör méretezés Plaxis programmal Munkagödör méretezés Geo 5 programmal

3 Tartalom Bevezetés VEM - geotechnikai alkalmazási területek Plaxis Végeselemes számítás menete Modellezési kérdések Plaxis 2D Anyagmodellek Számítás

4 Bevezetés Végeselem módszer alkalmazása az építőmérnöki szakterületeken magasépítés, mélyépítés Komplex feladat Geometria Anyagmodellek Hatások (víz, időbeliség) Adatbevitel Kezelhetőség Kiértékelés Legelterjedtebb geotechnikai VEM szoftverek: Plaxis, Midas, Sofistik, Geo 5 (Magyarországon)

5 Alkalmazási területek Feszültségek alakváltozások meghatározása a talajban Igénybevételek meghatározása mélyépítési szerkezetekben Állékonyságvizsgálat Konszolidációszámítás

6 Plaxis 2D TU Delft, Hollandia Plaxis 2D 2D Dynamics 2D PlaxFlow Plaxis 3D 3D Dynamics 3D PlaxFlow

7 Végeselemes számítás menete Diszkretizáció geometriai modell előállítása Anyagtujadonságok megadása Peremfeltételek felvétele Végeselemes háló előállítása Kezdeti feszültségállapot definiálása Számítási fázisok megadása valós építési fázisok Számítás Eredmények kiértékelése

8 Általános modellezési kérdések Geometriai modell felvétele Valóságot idealizáljuk, egyszerűsítjük Pontok-vonalak-felületek rendszerével írjuk le Végeselem háló

9 Általános modellezési kérdések Csomópont: minden lényeges helyre kerül Geometriai sajátosságok Koncentrált terhek Támaszok Szerkezeti elemek Vonal: geometria határai, belső határvonalak Réteghatár Munkagödör széle Kiemelési szintek Felület: megadott záródó vonalak között

10 Elemtípusok y p(x, y) y p(x, y) y

11

12 Adatbevitel Grafikusan / koordinátákkal megadhatunk: geometriai határokat (geometry line) fal elemeket (plate) fal / résfal / szádfal / alagút geotextília elemeket (geogrid) geoműanyagok, geotextília határfelületi elemeket (interface) talaj-szerkezet interakció horgonyokat (node-to-node anchor, fixed-end anchor) peremfeltételeket (fixities) előírt elmozdulások terheket (distributed load, point load) drénelemet (drain) kútelemet (well)

13 Anyagok Alkalmazott elemekhez anyagmodellt rendelünk Talaj Határfelületi elem Fal Geotextília Horgonyok

14 Anyagmodellek - Talaj Linear elastic lineárisan rugalmas Hooke törvény Modellparaméterek: E n rugalmassági modulus Poisson tényező Talajok viselkedését nem képes valósághűen modellezni, de alkalmas: Merev szerkezetek vagy alapkőzet modellezésére Alacsony terhelési szint modellezésére s e

15 Anyagmodellek - Talaj Mohr Coulomb modell Lineárisan rugalmas, tökéletesen képlékeny Modellparaméterek: E n f c y rugalmassági modulus Poisson tényező belső súrlódási szög kohézió dilatációs szög Közelítő számításokhoz (E(z), c(z)) Állékonyságvizsgálathoz s ep e

16 Anyagmodellek - Talaj Hardening Soil Felkeményedő modell Modellparaméterek: f,c,y E50 ES EUR merevségi húrmodulus összenyomódási modulus újraterhelési modulus

17 Anyagmodellek - Talaj Fejlett anyagmodellek Hardening Soil (HS) felkeményedő HS-Small felkeményedő, kis terhelési szintek Soft soil puha Jointed rock szikla User defined kutatás

18 Anyagok Határfelületi elem Fal Geotextília Horgony Talajszilárdság mobilzálódási aránya Hajlítási és normálmerevség nyomatéki és nyomó teherbírással Nyúlási merevség szakító - szilárdsággal Normálmerevség szakító - szilárdsággal

19 Kezdeti feszültségállapot Nyugalmi függőleges és vízszintes feszültségek (K0 procedure Jáky) Előterheltség Talajvízszint, áramlási peremfeltételek Hatékony és semleges feszültségek számítása

20 Számítási fázisok Plastic / consolidation / phi-c reduction / dynamic statikus számítás / konszolidáció / állékonyságvizsgálat / dinamikus számítás Építési fázisokhoz igazodva Felületek, elemek aktiválása / deaktiválása Anyagtulajdonságok változtatása Talajvízszint változtatása Pihentetés Erő elmozdulás diagramokhoz referenciapont megadása

21 Számítás - eredmények Egyensúlyi állapotot elértük Nincs egyensúly Valós fizikai ok: talajtörés, rézsűcsúszás Numerikus számítási probléma Kiértékelés körültekintő, megalapozott

22 Eredmények megjelenítése Talaj Feszültségek Teljes, hatékony, semleges, főfeszültségek, képlékeny zóna, pórusvíznyomástöbblet, talajvíz áramlási kép Alakváltozások Deformált háló, teljes elmozdulások, elmozdulásváltozások, alakváltozások Szerkezetek Elmozdulások, alakváltozások, feszültségek Rézsűállékonyság Biztonság, csúszólap

23 Összefoglalás VEM geotechnikai alkalmazása 2D modellezési lehetőségek Plaxis-sal Anyagmodellek Építkezés modellezése számítási fázisokkal

24 A VEM alapelve (ismétlés) A talajt és szerkezeteket folytonos közeg helyett véges számú felülettel, vagy térelemmel modellezzük. Az elemek mechanikailag csak az elemek kitüntetett csomópontjaiban érintkeznek. Csak a csomópontok mechanikai jellemzőit (feszültségeket, alakváltozásokat, elmozdulásokat) számítjuk az egyensúlyi, fizikai és geometriai egyenletek alapján (gyakran munka és energiatételek formájában). A statikai és geometriai peremfeltételek (terhek, elmozdulások) figyelembevételével számítjuk a csomópontok elmozdulásait, majd egyéb mechanikai jellemzőit (alakváltozás, feszültség). Az elemek belső pontjainak mechanikai jellemzőit a csomópontok jellemzőiből egyszerű függvényekkel számítjuk (lineáris kombináció). Az így kapott eredmények közelítőek (az elemméret csökkenésével nő a pontosság), de lényegében tetszőlegesen bonyolult peremfeltételekre és anyagmodellekkel is adható megoldás.