Elméleti mechanika alkalmazása a geotechnikában

Az előadások a következő témára: "Elméleti mechanika alkalmazása a geotechnikában"— Előadás másolata:

1 Elméleti mechanika alkalmazása a geotechnikában
Dr Farkas József egyetemi tanár Czap Zoltán mestertanár BME Geotechnikai Tanszék

2

3

4

5

6

7 Geotechnikai modellalkotás 1.

8 Geotechnikai modellalkotás 2.

9 Geotechnikai modellalkotás 3.

10 Klasszikus mechanikai alkalmazások a geotechnikában
Törési elméletek Terhelés Teherbírás Állékonyság Feszültségszámítás és süllyedésszámítás Rugalmas ágyazás

11 Törési elméletek Coulomb modell

12 Törési elméletek Terhelés

13 Törési elméletek Teherbírás

14 Törési elméletek Állékonyság

15 Feszültségszámítás Boussinesq

16 Rugalmas ágyazás Winkler

17 A talaj tulajdonságainak meghatározása
Mintavétel-laboratóriumi vizsgálatok Helyszíni vizsgálatok

18 A hibák végeredményre gyakorolt hatása adathibák » modell hibák » számítási hibák Szemét be  szemét ki

19 Klasszikus módszerek alkalmazása számítógépes környezetben

20 A sebességből adódó lehetőségek

21 Véges elemes módszer A változásokat vizsgáljuk Térbeli kiterjedés
Elemtípusok Anyagmodellek

22 Térbeli kiterjedés: egydimenziós

23 Térbeli kiterjedés: kétdimenziós

24 Térbeli kiterjedés: háromdimenziós

25 Elemtípusok Fal Pont-pont horgony Talajtömeg
Injektált horgony (geotextília) Pont-pont horgony Fal Határfelület

26 Anyagmodellek: rugalmas
Es (lehet mélységgel növekvő),  Alacsony terhelési szint Kemény agyag, tömör szemcsés A rugalmas modell használati köre korlátozott, csak kis terhelési szinteknél, nagy teherbírású talajoknál lehetséges. Betonelemek modellezésére is használható. Paraméterei: rugalmassági (összenyomódási) modulus, Poisson-tényező. A rugalmassági modulust (E) triaxiális kísérletből vagy egyirányú nyomásból határozhatjuk meg (kötött talajoknál). Általában az 50 %-os terhelési szinthez tartozó húrmodulust használjuk. Az összenyomódási modulus (Es) kompressziós kísérletből nyerhető, a mélységnek megfelelő terhelésnél. Homogén talajrétegben a merevség a mélységgel (az előterheléssel) nő, ha van rá adatunk, ezt számításba vehetjük. A Poisson tényező: Kavics: 0,25 Homok: 0,3 Homokliszt: 0,35 Iszap: 0,4 Agyag: 0,45

27 Anyagmodellek: Mohr-Coulomb
Es, , , c Állékonyságvizsgálathoz Es A talaj elnyíródás előtt, vagy tehermentesítés-újraterhelésnél ideálisan rugalmas, a nyírószilárdság elvesztése után ideálisan képlékeny. Az elmozdulásokat rosszul modellezi, de stabilitásvizsgálatra tökéletesen alkalmas.

28 Anyagmodellek: puha *, *, , c Puha-sodorható kötött
Rugalmas+képlékeny Rugalmas A puha (Cam-Clay) modell puha-sodorható állapotú kötött talajokhoz alkalmazható. Az alapja az, hogy a kompressziós vizsgálat féllogaritmikus léptékben közel lineáris. A kompressziós tényező (, szűz terhelésnél) és a duzzadási tényező (, tehermentesítésnél-újraterhelésnél) az alakváltozási jellemzői. A nyírási teherbírás a Mohr-Coulomb modell szerinti. Az alakváltozási tényezőkre ügyelni kell, mert a kompressziós kísérlet feldolgozása lehetséges hézagtényező, vagy fajlagos deformáció, illetve természetes, vagy tízes logaritmus szerint is. Tehermentesítés-újraterhelésnél a talaj (nem lineáris) rugalmasan viselkedik. Szűz terhelésnél (ha túllépjük az addig legnagyobb terhelési szintet), a rugalmas és a képlékeny alakváltozások keverten lépnek fel. Amit tehermentesítéssel visszanyerhetünk, az a rugalmas, amit nem, az a képlékeny. A duzzadási tényező ~1/3-1/5-ötöde a kompressziós tényezőnek.

29 Anyagmodellek: felkeményedő
E0, m, Eur, , c Tömör szemcsés, kemény kötött A felkeményedő talajmodell kemény kötött és tömör szemcsés talajoknál használható. Főbb jellemzői: A nyírószilárdság a Mohr-Coulomb modell szerinti; Az összenyomódási és a rugalmassági modulus független paraméter, nincs Poisson tényező. Az összenyomódási modulus az átlagos főfeszültségtől (p) hatványfüggvény szerint függ. A kitevő 0 és 1 között lehet. Agyagokra 0,5, tömör kavicsra 1 a jellemző érték.

30 Anyagmodellek: felkeményedő
Hiperbolával közelíti a triaxiális görbét A triaxiális görbét hiperbolával közelíti; Az aszimptota ~90 %-ától ideálisan képlékeny az anyag; Tehermentesítésre-újraterhelésre 3-5-ször merevebben viselkedik; Elsődleges terhelésnél itt is keverten jönnek létre a rugalmas és a képlékeny deformációk.

31 Anyagmodellek összehasonlítása

32 A jövő: diszkrét elemek módszere?

33 A jövő: fraktálok?

34 A jövő: ? ?????