SOFiSTiK talajmechanikai szoftverek valós projekt esetén - összehasonlítás Az alábbiakban egy tényleges projekt alapján egy tároló alapozásának, azaz egy sávalap-pár süllyedési számításait mutatjuk be három SOFiSTiK talajmechanikai szoftver felhasználásával. A feladat mindhárom szoftverrel önállóan megoldható (nem szükséges mindhárom szoftver együttes megléte a megoldáshoz). A három szoftver 1. FIDES-Settlement 2. FIDES-Settlement 2.5D 3. FIDES-GroundSlab A feladatot mindhárom szoftverrel külön-külön megoldottuk, majd az eredményeket (süllyedési értékeket) külön-külön és összehasonlítva is megvizsgáltuk. Minden egyes programban elvégzett számítás adatbeviteli és számítási fájlja elérhető, melyek a letölthető Demo verziók segítségével részletesen megtekinthetők. Az elkészített feladatok teljes értékű feladatok, a feltűntetett adatokkal feltöltött komplett számítási fájlok. A letölthető demo verziók 14 napig használhatók, melyek használata további 6 héttel hosszabbítható meg. Fájlok Alaprajz: Fides Settlement Eredményfájl (TXT formátumú): Adatfájl a talajtöréshez: Eredményfájl a talajtöréshez (TXT): Fides Settlement 2.5D Eredményfájl (TXT formátumú): Fides Groundslab Eredményfájl PDF formátumú): alaprajz.dwg settlement.grs settlement.grsr bearing capacity.gru bearing capacity.grur settlement25d.25s settlement25d.erg groundslab.igel groundslab.pdf Az adatfájlok a letöltött és feltelepített szoftverekkel megnyithatók, az eredményfájlok pedig vagy egyszerű jegyzettömbbel (TXT formátum), vagy Adobe Acrobat szoftverrel (PDF formátum) megtekinthetők. 1
A feladat Alaptest A feladat az alaprajzi ábrán látható vasbeton sávalap pár a rájuk ható igénybevételek hatására bekövetkező süllyedésének számítása. Az alapozási mélység 1,6 m, így az alapsík a homokliszt talajrétegben kerül felvételre. A pillérekről az alábbi igénybevételek adódnak át az alaptestre: F Mx My Hx Hy (kn) (knm) (knm) (kn) (kn) 489-57 6 31 3 Az igénybevételek minden egyes pillérnél azonosnak tekintendők. Az előjeleket aszerint vesszük figyelembe, hogy azok a lehető legkedvezőtlenebb hatást okozzák. Az alaptestek önsúlyát a számításhoz nem vesszük figyelembe. Talaj A mintavétel 6 db fúrás alapján történt, a talajfizikai jellemzők laborvizsgálattal kerültek meg-határozásra. Sovány agyag Homokliszt Iszap Kövér agyag γ g/cm 3 2,01 1,91 2,08 2,06 ϕ 20 22 20 17 c kn/m 2 50 25 28 243 E s MN/m 2 12 15 12 4 σ a kn/m 2 320 270 280 400 A fúrás időpontjában, a fúrások talpmélységéig talajvíz nem volt tapasztalható, ezért a számításokban a talajvíztől eltekintünk, annak ellenére, hogy figyelembe vehetnénk, mert a szoftverek képesek a talajvíz kezelésére. 2
Fides-Settlement Ez a szoftver a legkisebb tudású és egyben a legolcsóbb szoftver is a süllyedésszámításhoz. Segítségével egyetlen alaptest süllyedését és a talajban ébredő feszültségeket határozhatjuk meg. A szoftver használatával csak az egyik alaptestet tudjuk vizsgálni, a rá ható igénybevételeket egyetlen központos igénybevétellé kell alakítani. Ekkor (feltételezzük) a nyomatékok összevonása miatt a biztonság javára, túlméretezett eredményt kapunk. A talajrétegeket felső kontúrvonaluk alapján oldalnézetben/metszetben megrajzolhatjuk. Ezután minden egyes talajréteg számára megadhatjuk a talajfizikai jellemzőket. Az alaptest alsó síkját szintén oldalnézetben történő megrajzolással, majd a pontos méretek megadásával és a rá ható igénybevételekkel adhatjuk meg. Az alaptest méretei: hossz = 5,56 m, szélesség= 0,6 m, magasság 1,6 m Megadható, hogy a süllyedést és a feszültségeket milyen mélységig kívánjuk számítani: határmélységet alkalmazunk, vagy beadunk egy mélyégi értéket. A feladatban az alaptestre ható erők: F = 2x489 = 978 kn My = 2x57 = 114 knm Mx = 2x6 = 12 knm Vízszintes erők megadására ebben a programban nincs lehetőség A számítás eredményeként, ha határmélységig számolunk, akkor 25,6mm a legnagyobb süllyedés, ha a számítási mélységet 30 m-re választjuk, akkor pedig a 31,8mm. Base tension in mid of foundation: Sigma,z,0,Edge (x1=0, y1=0) = 261.11 kn/m2 Settlement in mid of foundation: ts,mid (x1= 0, y1= 0 ) = 31.8 mm Settlement in points Pk: ts,pk (x1=-0.74/2, y1=-0.74/2) = 25.7 mm ts,pk (x1=+0.74/2, y1=-0.74/2) = 27.7 mm ts,pk (x1=-0.74/2, y1=+0.74/2) = 25.6 mm ts,pk (x1=+0.74/2, y1=+0.74/2) = 27.7 mm Látható, hogy a talpfeszültség (261,11 kn/m2) megközelíti a talajréteg határfeszültségét (270 kn/m2), ezért talajtörés ellen is meg kell vizsgálnunk az alaptestet. Ezt a feladatot mindenféle átalakítás nélkül beolvastathatjuk a FIDES Bearing Capacity programba, ahol egy kattintásra máris megkapjuk a talajtörés elleni biztonságot: 2,29. Tehát az alaptestünk megfelel talajtörésre, a várható süllyedés pedig 31,8 mm. 3
Fides-Settlement 2.5D A szoftver automatikusan tartalmazza a FIDES Settlement programot is. Megvásárlása esetén tehát két programot is kapunk. Tudása abban egészíti ki az előbb említett szoftvert, hogy itt alaprajzban rajzolhatunk, és akár több alaptestet is alkalmazhatunk. Az alaptestekre ható igénybevételeket ebben az esetben is egyetlen központos igénybevétellé kell alakítani. A szoftver használatával megfigyelhetjük az alaptestek egymásra kifejtett hatását (ha van), illetve azt az alaprajzi régiót, ahol az alaptestek süllyedése hatást gyakorol. Az igénybevételeket olyan előjellel adtuk meg, hogy azok a két alaptestet vizsgálva a legkedvezőtlenebb hatást okozzák. A talajt felülnézetben egy fúrási hely megadásával, majd a talajrétegek felsorolásával adhatjuk meg. Az egyes rétegek felső kontúrjának definiálása után minden egyes talajréteg számára megadhatjuk a talajfizikai jellemzőket. Az alaptest alaprajzát helyzetválasztással adhatjuk meg, ehhez kiegészítésül megadhatjuk az alapozási sík mélységét és az igénybevételeket. Az alaptest méretei: hossz = 5,56 m, szélesség= 0,6 m. Ebben a programban is megadható, hogy a süllyedést és a feszültségeket milyen mélységig kívánjuk számítani: határmélységet alkalmazunk, vagy beadunk egy mélyégi értéket. Ebben az esetben az alaptestre ható erők: F = 2x489 = 978 kn My = 2x57 = 114 knm Mx = 2x6 = 12 knm Vízszintes erők megadására nincs lehetőség A számítás eredményeként, ha az alaptesteket külön-külön nézzük, akkor ugyanazt az eredményt kapjuk mint a FIDES-Settlement program esetén, azaz 25,6 mm a legnagyobb süllyedés, és ha a határmélységet 30-re választjuk, akkor pedig a 31,8 mm. Resulting Base Tension in Center of Foundation: Sigma,z,0,Edge (x1=0, y1=0) =261.11 kn/m² Resulting Settlement in Center of foundation: ts,center (x1= 0,y1= 0 ) = 31.8 mm Settlements in Corners of Foundation: ts,corner (x1=-0.5, y1=-0.5) = 21.6 mm ts,corner (x1=+0.5, y1=-0.5) = 22.2 mm ts,corner (x1=-0.5, y1=+0.5) = 21.4 mm ts,corner (x1=+0.5, y1=+0.5) = 22.1 mm Settlements in center of foundation's edges: ts,edge (x1=-0.5, y1= 0 ) = 30.5 mm ts,edge (x1=+0.5, y1= 0 ) = 31.7 mm ts,edge (x1=0, y1=-0.5) = 22.3 mm ts,edge (x1=0, y1=+0.5) = 22.1 mm Settlements in points Pk: ts,pk (x1=-0.74/2, y1=-0.74/2) = 26.4 mm ts,pk (x1=+0.74/2, y1=-0.74/2) = 27.2 mm ts,pk (x1=-0.74/2, y1=+0.74/2) = 26.2 mm ts,pk (x1=+0.74/2, y1=+0.74/2) = 27.0 mm Ha azonban figyelembe vesszük az alaptestek egymáshoz való közelségét, és együttes hatásukat vizsgáljuk a talajra, akkor a maximális süllyedésként 45,1 mm-t kapunk. 4
Fides-GroundSlab Ez a szoftver két kiépítésben kapható. Az egyszerűbb kiépítés lineáris számítást végez. Most ezt a változatot alkalmazzuk. Tudása abban tér el az előbb említett szoftvertől, hogy az alaptestre több pontszerű, felületi, vagy vonalmenti teher is elhelyezhető. Az alaptest alatt végeselemekből álló féltér képződik, és a süllyedéseket nem analitikusan, hanem végeselemekkel határozza meg. Az alaptestek tetszőleges kontúrúak lehetnek. Megadhatunk vízszintes erőket is, és az alaptest méretezése is kérhető (inkább lemezek esetén van ennek jelentősége) Ebben a programban a függőleges erőt nem koncentrált, hanem a bejölt területen felületi teherként alkalmazzuk, így az alaptest igénybevételei és a süllyedések is közelebb járnak majd a valósághoz. Mivel ebben a programban az alaptestet nem tudjuk belesüllyeszteni a talajba, ezért a talaj definiálását is célszerű az alapozási sík alatt található talajrétegek figyelembe vételével megadni. A talajt felülnézetben egy fúrási hely megadásával, majd a talajrétegek felsorolásával adhatjuk meg. Az egyes rétegek felső kontúrjának magassági definiálása után minden egyes talajréteg számára megadhatjuk a talajfizikai jellemzőket. Az alaptestet a helyes kontúrral adhatjuk meg. Mivel nem analitikus megoldásról van szó ezért nem szükséges a határmélység figyelembe vétele. Irányíthatjuk, hogy az egyes különálló alaptestek egymásra mekkora hatást gyakoroljanak. Ha az alaptestek süllyedésének hatósugarát az ajánlott legnagyobb méret 30%-ára állítjuk be, akkor 35,7 mm-t kapunk. Ha nem korlátozzuk a hatósugarat, akkor a program 65,8 mm értéket számol. Ebben az esetben az alaptestre ható erők: F = 489k/0,3 = 1630 kn/m2 Hx = 31 kn Mx = 57 knm Hy = 3 kn My = 6 knm A számítás eredményeit szintvonalas ábrán ellenőrizhetjük. Látható, hogy a legnagyobb süllyedés nem az alaptest középpontjában, hanem a két szélen keletkezik: 35,7 mm. Összegzés Fides Settlement Fides Settlement 2.5D Fides GroundSlab Maximális süllyedés 31,8 mm 31,8 mm (45,1 mm) 35,7 mm (65,8 mm) Láthatjuk, hogy az első két program esetén azt hittük, hogy az igénybevételek összevonásával túlméretezünk, de mint ahogy az kiderül a GroundSlab használatából, még egy kicsit alá is becsültük a várható eredményeket az első esetben. 5