Alagútfalazat véges elemes vizsgálata

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "Alagútfalazat véges elemes vizsgálata"

István Dobos
8 évvel ezelőtt
Látták:

1 Magyar Alagútépítő Egyesület BME Geotechnikai Tanszéke Alagútfalazat véges elemes vizsgálata Czap Zoltán mestertanár BME Geotechnikai Tanszék Programok alagutak méretezéséhez 1 UDEC 2D program, diszkrét elemek módszere (DEM), repedezett kőzet statikus és dinamikus vizsgálatára 2 3DEC Az UDEC 3D változata 3 BEAP3D 3D program, bányászati megtámasztó szerkezetek méretezéséhez 4 BLOCK 2D/3D, A BLOCK elméletet alkalmazza, töredezett kőzeteknél 5 Danfe 2D/3D véges elemes (FEM) csomag 6 FLAC 2D, véges differenciás program, a DBR metró tervezésénél használt 7 FLAC 3D 1

3DEC Az UDEC 3D változata 3 BEAP3D 3D program, bányászati megtámasztó szerkezetek méretezéséhez 4 BLOCK 2D/3D, A BLOCK elméletet alkalmazza,

2 8 Map3D 3D határfelületi elemes (BEM) program, hőmérsékleti hatásokra is 9 midasgts 3D általános geotechnikai FEM program 10 PENTAGON-2D 2D általános FEM program 11 PENTAGON-3D 12 Phase2 2D geotechnikai és kőzetstatikai FEM program 13 Plaxis 2D (sík deformációs és tengelyszimmetrikus) geotechnikai FEM program 14 Plaxis 3D Tunnel 15 SIGMA/W 2D FEM program, a Geo-Slope csomag része 16 Tunnel 2D FEM program, a GEO5 csomag része 17 ZSOIL 2D geotechnikai FEM program 18 ZSOIL 3D A véges elemek módszere A geotechnikában elsősorban vonalas műtárgyak keresztmetszeteinek számítására használjuk A végtelen féltér helyett egy zárt tartományt vizsgálunk Természetes lehatárolás: merev réteg Peremzavar minimalizálás: kellő távolságban lezárni, eredményt ellenőrizni Peremfeltételek: Erő jellegű (terhelés) Elmozdulás jellegű (kényszer) Dobozmodell 2

Tunnel 2D FEM program, a GEO5 csomag része 17 ZSOIL 2D geotechnikai FEM program 18 ZSOIL 3D A véges elemek módszere A geotechnikában elsősorban vonalas műtárgyak keresztmetszeteinek számítására

3 σ = φ A lehatárolás méretei alagútnál r p R r 2 R 5R 3

4 Elemtípusok Fal Pont-pont horgony Talajtömeg Határfelület Injektált horgony (geotextília) Talajtömeg Háromszögelem 15 pont 30 szabadságfok Rugalmas Mohr-Coulomb Puha Felkeményedő 4

5 Horgonyok Pont-pont horgony (dúc) Húzó-nyomó merevség (EA, kn/m) Injektált horgony (geotextília) Húzómerevség (EA, kn/m) Fal Hajlító, normál merevség (EI, knm 2 /m, EA, kn/m) Rugalmas, rugalmas-képlékeny (M H, N H, M/M H +N/N H 1) 5

(EA, kn/m) Fal Hajlító, normál merevség (EI, knm 2 /m,

6 Határfelület Fajlagos deformáció helyett elmozduláskülönbség K n =R E v, K t =R G v, tgδ = R tgφ, a=r c A leggyakoribb anyagmodellek Rugalmas Mohr-Coulomb Puha (Cam-Clay) Felkeményedő (hardening) Trükkös, súlytalan terület alkalmazása 6

a=r c A leggyakoribb anyagmodellek Rugalmas Mohr-Coulomb

7 = = = + + ν ν ν ν ν Rugalmas Rugalmassági modulus Összenyomódási modulus E ( 1 ) E oed ( 1 ) ( 1 2 ) Nyírási modulus E G 2 2 Térfogatváltozási modulus E K 3 6 Poisson tényező Rugalmassági modulus 7

8 Poisson tényező Beton, kők Kavics Homok (Homokliszt) Iszap Agyag Agyag, drénezetlen 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45 0,35 Mohr-Coulomb Ideálisan rugalmas-képlékeny 8

9 = = Mohr-Coulomb Rugalmassági (összenyomódási) modulus Poisson tényező Belső súrlódási szög Kohézió Dilatációs szög Puha (Cam-Clay) ε v ε 0 v λ * ln p pref ε ε κ ln ref e e0 * v v pp 9

10 Puha (Cam-Clay) Belső súrlódási szög Kohézió Kompressziós index (módosított) Duzzadási index (módosított) Kompressziós index (C c ) Normálisan konszolidált, lt, közepesen k érzékeny agyag Tőzeg Szerves iszap, agyagos iszap Agyag (Terzaghi( Terzaghi, Peck) Duzzadási index (C( r ) 0,2-0,5 0, ,5-4 0,009(w L -10) 0,015-0,35 0,35 (5-10%) 10%)c c 10

érzékeny agyag Tőzeg Szerves iszap, agyagos iszap Agyag (Terzaghi( Terzaghi, Peck)

11 σ A talaj emlékezete Sapka Felkeményedő (hardening) Kompressziós vizsgálat a terheléssel nő a merevség E oed = E oed,ref p ref m 11

12 = = φ φ + Felkeményedő (hardening) Triaxiális vizsgálat hiperbolikus modell ε 1 1 2E 50 1 q q q a E 50 E 50,ref c ctg c ctg σ 3 pref m Összehasonlító vizsgálat 60 m 32 m 6 m 2,5D 30 12

13 Falmozgások, százszoros nagyítás Nyomatékok, 1 m= 10 knm/m 13

14 Maximális nyomatékok Mmax, knm/m Rugalmas Súlytalan M-C Puha Felkeményedő Süllyedések -1 x, m -0, s, mm 0,5 1 1,5 2 Rugalmas Súlytalan M-C Puha Felkeményedő 14

Süllyedések -1 x, m -0,5 0 0 10 20 30 40 50 60 s,

15 Fontosság Fal igénybevétel Környezeti hatás Csak laboratóriumi adatok alapján nem választható ki A tapasztalati modellek (súlytalan mag, felkeményedő) jobbak, mint az elméletiek Geotechnikai modell-adatok 15

tapasztalati modellek (súlytalan mag, felkeményedő)

16 Az alagút geometriája Geotechnikai modell-geometria 16

17 Peremfeltételek-dobozmodell Geotechnikai modell-anyagok Talaj γ, kn/m 3 υ K 0 Es, MPa c, kpa φ, fok R Fedőréteg 18 0,3 0, Agyag 20 0,45 0, ,6 Lövellt beton v=10 cm E b =2000 kn/cm 2 EA= kn/m EI=1667 knm 2 /m 17

0,3 0,5 20-30 - Agyag 20 0,45 0,826 15 40 10 0,6 Lövellt

18 Teljes geotechnikai modell Hálózatgenerálás, véges elemes modell 18

19 Kezdeti feszültségek K 0 módszerrel Üreg kiemelés,megtámasztás nélkül 19

20 Üreg kiemelés,megtámasztás nélkül, a számítás lefutása Üreg kiemelés,megtámasztás nélkül, mozgások 20

21 Üreg kiemelés,megtámasztás nélkül, nyírási deformációk Üreg kiemelés és falazat beépítés egy lépésben 21

22 Üreg kiemelés és falazat beépítés egy lépésben, alakváltozások (max. 58 mm) Üreg kiemelés és falazat beépítés egy lépésben, nyomatékok (max. 9,0 knm/m) 22

23 Építési fázisok Alakváltozások (max. 293 mm) 23

24 Nyomatékok (max. 34,5 knm/m) Felszínsüllyedések x, m s, mm Egyben Fázisokban 24

25 Háromdimenziós vizsgálat Alagútépítés fázisai 25

26 Véges elemes modell Építés közbeni állapot 26

27 Homlokhatás- állékonyságvizsgálat Kálvin tér, szellőzőalagút áttörés 27

28 Szellőzőalagút, várható felszínsüllyedések 5-ös metró csatlakozás 28

29 Csatlakozás, felszínsüllyedés Köszönöm szíves figyelmüket! Az előadás anyaga a Tanszék weblapjáról, a Személyes feltöltéseim helyéről letölthető. 29

Hasonló dokumentumok

Munkatérhatárolás szerkezetei. programmal. Munkagödör méretezés Geo 5

Munkatérhatárolás szerkezetei. programmal. Munkagödör méretezés Geo 5 MUNKAGÖDÖR TERVEZÉSE Munkagödör tervezése 2 Munkatérhatárolás szerkezetei Munkagödör méretezés Plaxis programmal Munkagödör méretezés Geo 5 Munkagödör méretezés Geo 5 programmal Tartalom 3 Alapadatok Geometria