Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Dr. Móczár Balázs 1. 1. Kombinált alapozások  1. Bevezetés  Nagyméretű létesítmények esetén napjainkban legelterjedtebb a lemezalapozás alkalmazása,

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "Dr. Móczár Balázs 1. 1. Kombinált alapozások  1. Bevezetés  Nagyméretű létesítmények esetén napjainkban legelterjedtebb a lemezalapozás alkalmazása,"— Előadás másolata:

1 Dr. Móczár Balázs 1

2 1. Kombinált alapozások  1. Bevezetés  Nagyméretű létesítmények esetén napjainkban legelterjedtebb a lemezalapozás alkalmazása, azonban problémát jelenthetnek a következők:  Nagy (koncentrál) terhek  nagy süllyedések  Nagy süllyedéskülönbségek Szerkezeti elemek károsodása Használhatósági/funkcionális problémák Megoldási alternatíva: vasbeton lemez cölöpökkel történő megerősítése (jellemzően a nagyobb igénybevételek – pillérek, falak – helyén) 2

3 1. Kombinált alapozások  Terhelés felvétele  lemez  talpnyomás  cölöp  köpenymenti ellenáll. (köpenysúrlódás)  csúcsellenállás 3

4 1. Kombinált alapozások Gyámolított lemezalap feladata  OPTIMALIZÁLÁS Milyen cölöpszám, kiosztás, hossz és lemezvastagság mellett legalacsonyabb a beruházás költsége? 4

5 1. Kombinált alapozások  Előnyök:  Süllyedések és süllyedéskülönbségek mérséklése a hagyományos lemezalapokhoz képest;  Szükséges cölöpszám és hossz csökkentése a hagyományos cölöpalapozáshoz képest;  Lemez igénybevételei  lemez vastagság csökkenthető; Összességében jelentős költségmegtakarítás érhető el! (Geotermikus cölöpök is beépíthetők  zöldalapozás)  Hátrányok:  Szabványokban kevéssé rögzített a méretezés menetével szembeni kritérium;  Összetett alapozási rendszer modellezése körülményesebb;  Cölöp-lemez tehermegoszlás arányának rossz megítélése a lemezek repedéseit okozza; 5

6 2. Méretezési alapelvek  2. Méretezési alapelvek  2.1 Történelmi áttekintés  Randolph (1994)  három méretezési filozófia:  “Hagyományos megközelítés”, amelyben a cölöpöket csoportként tervezik a terhelés nagyobb részének a hordására  némi ráhagyást adva a lemezalap „hozzájárulásához”, elsődlegesen a törőterheléshez.  “Kúszó cölöpözés”, amelyben a cölöpöket azon az üzemi terhelésen való működésre tervezik, amelynél jelentős kúszás kezd bekövetkezni, tipikusan a törőterhelés 70-80%-ánál. Elegendő mennyiségű cölöpöt alkalmaznak, a lemezalap és a talaj közötti nettó talpnyomás csökkentésére.  „Egyenlőtlen süllyedés szabályozás”, amelyben a cölöpök elsősorban az egyenlőtlen süllyedések csökkentése érdekében kerülnek elhelyezésre, és nem azért, hogy lényegesen csökkentenék a teljes szerkezet átlagos süllye d ését. 6

7 2. Méretezési alapelvek  A kúszó cölöpalapozásnak van egy „szélsőségesebb” változata is:  a cölöpök teljes teherbírási képességét felhasználják, azaz, vagy néhány, vagy az összes cölöp, a tör ő terhelés 100%-án működik.  Ez alkalmat ad egy olyan eljárás alkalmazására, ahol a cölöpök elsődlegesen, mint süllyedés-csillapítók használandók, felismerve azt, hogy a teljes alapozási rendszer teherbírásának a fokozásához is hozzájárulnak. 7

8 2. Méretezési alapelvek  De Sanctis és mások (2001) és Viggiani (2001) két cölöpökkel alátámasztott vasbeton lemez ún. alaposztályt különböztetett meg: “Kis” cölöpökkel alátámasztott lemezek, ahol a cölöpök alkalmazásának az elsődleges oka a biztonsági tényező fokozása (ez tipikusan 5-15 m szélességű lemezalapok alkalmazását jelenti); “Nagy” cölöpökkel alátámasztott lemezalapok, amelyeknek a teherbírása elegendő az alkalmazott teher ésszerű biztonsági határértéken belüli hordozására, de cölöpök szükségesek a süllyedések, vagy az egyenlőtlen süllyedések csökkentésére. Ilyen esetekben a lemezalap szélessége nagy a cölöpök hosszúságához képest (tipikusan a lemez szélessége nagyobb a cölöpök hosszúságánál).  Ez a két kategória tágabb értelemben tükrözi a Randolph által figyelembe vett hagyományos és kúszó cölöpös filozófiát. 8

9 2. Méretezési alapelvek 1.ábra: Különböző szerkezetek viselkedése: Terhelés – süllyedés összefüggés 9  A méretezési elvek alapján a különböző szerkezetek terhelés süllyedés összefüggését érdemes elemezni; Megengedhető süllyedés Lemez & cölöp folyása Cölöpök folyása Nincs folyás Terhelés Süllyedés Tervezési teher ‚0’ görbe: Csak lemez (növekvő süllyedések) ‚1’ görbe: Lemez és cölöp méretezése a hagyományos biztonság biztosítására ‚2’ görbe: Lemez és cölöp méretezése csökkentett biztonsági tényezőkkel ‚3’ görbe: Lemez, melyet megtámasztó cölöpök teherbírása teljesen mobilizálódott

10 2. Méretezési alapelvek  Az 1. ábrán láthattuk az első két stratégia szerint tervezett cölöpökkel gyámolított lemezalapok terhelési – süllyedési viselkedését, melyek magyarázata: 10  Az „0” görbe: csak lemezalap → jelentős süllyedés a terhelés terve- zési értékén  Az 1. görbe a hagyományos méretezési filozófiát jelképezi  a cölöp-lemezalap rendszer viselke- dését a cölöpcsoport viselkedése uralja  nagyjából lineáris a méretezési terhelésen. → A cölöpök veszik fel a terhelés legnagyobb részét.  2. görbe az olyan kúszó cölöpözést jelképezi, ahol a cölöpök alacsonyabb biztonsági tényező mellett működnek, de mivel kevesebb cölöp van, a lemezalap több terhet hord, mint az 1. görbe esetében.

11 2. Méretezési alapelvek  A 3. görbe a cölöpöknek, mint süllyedés- csökkentőknek az alkalmazási stratégi- áját, és a cölöpök teljes teherbírásának a terhelés tervezési értékén történő hasz- nálatát szemlélteti.  A terhelés-süllyedés lehet nemlineáris a terhelés tervezési értékén, de mindamel- lett a teljes alapozási rendszer megfelelő biztonsággal rendelkezik, és a süllyedési kritérium teljesül. 11  A 3. görbe által bemutatott tervezés elfogadható, és valószínűleg jelentősen gazdaságosabb, mint az 1. és a 2. görbe által leírt tervezés.

12 2. Méretezési alapelvek  2.2. Cölöppel gyámolított lemezek tervezési szempontjai  Figyelembe veendők a tervezésnél: 1.A törőteherbírás a függőleges, az oldalirányú és a nyomaték- terhelésekkel szemben 2.A maximális süllyedés 3.Az egyenlőtlen süllyedés 4.A lemezalap nyomatékai és nyírásai a lemezalap szerkezeti tervezéséhez 5.Cölöpterhelések a cölöpök szerkezeti tervezéséhez.  A rendelkezésre álló irodalom nagy részében, a teherbírásra és a függőleges terhelések alatti süllyedésre fektették a hangsúlyt  → más problémákat is meg kell vizsgálni  → bizonyos esetekben, a követelményeket inkább a szél terhelési hatására létrejövő kiborulási nyomaték vezérli, mintsem a függőleges és a hasznos terhelések. 12

13 2. Méretezési alapelvek A köpenymenti ellenállás mobilizálásához szükséges elmozdulás (~1-2% d) sokkal kisebb, mint ami a talpellenállás mobilizálásához szükséges (~10% d) 13  2.3. Mechanikai viselkedés – „idealizált” cölöp terhelés-süllyedése:

14 2. Méretezési alapelvek  2.4. Mechanikai viselkedés – cölöp-lemez „idealizált” terhelés- süllyedése diagramja A teljes cölöpellenállás mobilizálásához szükséges elmozdulás (~10% d) sokkal kisebb, mint ami a lemez mobilizálásához szükséges (~10% B) 14

15 2. Méretezési alapelvek  2.5. Gyámolított lemezalap – talaj-szerkezet kölcsönhatása 15 1.Cölöp-talaj kölcsönhatás 2.Cölöp-cölöp kölcsönhatás 3.Lemez-talaj kölcsönhatás 4.Lemez-cölöp kölcsönhatás

16 2. Méretezési alapelvek  2.6. Lemez – cölöp kölcsönhatás A lemez környezetében, annak talpnyomásának hatására a cölöp köpenymenti ellenállása megnő  hatékonyabb cölöp 16

17 2. Méretezési alapelvek 17 s 1 s 1 : a cölöpök „befúródása” a talajba köpenymenti ellenállás mobilizálódása lemez-talpfeszültség mobilizálódása (részben) s 2 s 2 : a cölöptalpak alatti talaj összenyomódása cölöp-talpellenállás mobilizálódása csoporthatásból származó talaj- összenyomódás s1s1s1s1 s2s2s2s2  2.7. Gyámolított lemezalap – süllyedések komponensei

18 3. Az elemzési (számítási) módszerek osztályozása  Poulos és mások (1997) három „tág” tervezési osztályt hoztak létre: Egyszerűsített számítási módszerek Közelítő számítógép-alapú módszerek Pontosabb számítógép-alapú módszerek.  Az egyszerűsített módszerek kidolgozói: Poulos és Davis (1980), Randolph (1983,1994), van Impe és Clerq (1995), és Burland (1995).  → Mindegyik módszerben számos egyszerűsítés található a talajprofil és a lemezalapon lévő terhelési feltételek modellezésére vonatkozóan. 18

19 3. Az elemzési (számítási) módszerek osztályozása  A közelítő számítógép-alapú módszerek között találhatók a következő tágabb megközelítések: A “rugókon elhelyezkedő sávalapok” megközelítés, amelyben a lemezalapot sávalapok sora képviselik, és a cölöpöket megfelelő merevségű rugók helyettesítik (pl. Poulos, 1991) A “rugókon elhelyezkedő lemez” megközelítést alkalmazó módszerek, amelyekben a lemezalapot egy lemez jelképezi, és a cölöpök rugókként vannak jelen (pl. Clancy and Randolph, 1993; Poulos, 1994; Viggiani, 1998; Anagnastopoulos és Georgiadis, 1998). 19

20 3. Az elemzési (számítási) módszerek osztályozása  A pontosabb számítógépes módszerek között szerepelnek: Határelem módszerek, amely a rendszerekben a lemezalapot és a cölöpöket elkülönítették, és a rugalmas alapelvet használják fel (pl. Butterfield és Banerjee, 1971; Brown és Wiesner, 1975; Kuwabara, 1989; Sinha, 1997) A cölöpök határelem, és a lemezalap véges-elem elemzését ötvöző módszerek (pl. Hain és Lee, 1978; Ta és Small, 1996; Franke és mások, 1994; Russo és Viggiani, 1998) Egyszerűsített véges-elem elemzések, az alapozási rendszert rendszerint egy egyszerű síkbeli alakváltozási problémaként (Desai,1974), vagy egy tengelyszimmetrikus problémaként (Hooper, 1974) kezelik Háromdimenziós véges-elem elemzés (pl. Zhuang és mások, 1991; Lee, 1993; Wang, 1995; Katzenbach és mások, 1998) és véges differenciaelemzés. 20

21 4. Egyszerűsített számítási módszerek 4.1 A Poulos-Davis-Randolph (PDR)-féle módszer:  Egy cölöpökkel alátámasztott vasbeton lemezalap függőleges törőteherbírásának becsléséhez egyszerű megközelítéseket alkalmazva a következő két érték közül a kisebbet vehetjük általánosságban: A cölöpöket és a lemezalapot tartalmazó blokk teherbírása, plusz a cölöpök perifériáján kívül eső lemezalap-rész teherbírása (a) A lemezalap plusz az összes cölöp teherbírásának az összege (b) 21

22 4. Egyszerűsített számítási módszerek 22

23 4. Egyszerűsített számítási módszerek  A Poulos és Davis (1980) módszere – kiegészítve Randolph (1994) elméletével:  A cölöpökkel gyámolított lemezalap merevsége: K pr = (K p + K r (1-α cp )) / (1- α cp 2 K r / K p ) (1) ahol K pr = a cölöpökkel gyámolított lemezalap merevsége K p = a cölöpcsoport merevsége K r = kizárólag a lemezalap merevsége α cp = lemezalap – cölöp kölcsönhatási tényező. 23

24 4. Egyszerűsített számítási módszerek  A K r lemezalap merevséget a rugalmas elmélettel lehet megbecsülni, például Fraser és Wardle (1976) vagy Mayne és Poulos (1999) megoldásait használva.  A cölöpcsoport merevségét is meg lehet becsülni a rugalmassági alapelvből kiindulva, a Poulos és Davis (1980), a Fleming és mások (1992) vagy Poulos (1989) által leírt megközelítésekkel.  Az utóbbi esetekben, a pusztán magának a cölöpnek a merevségét a rugalmas teóriából kiindulva számítjuk ki, majd egy csoport-merevségi tényezővel megszorozzuk, amelyet hozzávetőlegesen a rugalmas elméletekből kiindulva becslünk. 24

25 4. Egyszerűsített számítási módszerek  A teljes terhelésből a lemezalap által hordott terhelés aránya: P r / P t = K r (1- α cp ) / (K p + K r (1- α cp )) = X (2) ahol P r = a lemezalap által hordozott terhelés P t = a teljes terhelés  A lemezalap – cölöp kölcsönhatási tényezője, α cp ezt követően a következőképpen becsülhető meg: α cp = 1 – ln (r c / r 0 ) / ζ (3) ahol r c = a „cölöpfej” átlagos sugara, (amely a cölöpök által felosztott lemezalap területtel egyenlő területnek felel meg) r 0 = a cölöp sugara 25

26 4. Egyszerűsített számítási módszerek 2. ábra - Cölöp + lemez „egység” egyszerűsített modellezése 26

27 4. Egyszerűsített számítási módszerek ζ = ln (r m / r 0 ) r m = {0.25+ξ [2.5 ρ (1-ν) – 0.25]} * L ξ = E sl / E sb ρ = E sav / E sl ν = a talaj Poisson tényezője L = a cölöp hossza E sl = a talaj Young-féle (összenyomódási) modulusa a cölöptalpon E sb = a talaj teherhordó „összletének” a Young-féle modulusa a cölöp csúcsa alatt E sav = a talaj átlagos Young-féle modulusa a cölöpköpeny mentén 27

28 4. Egyszerűsített számítási módszerek A fenti egyenletek egy három egyenesvonalú terhelés-süllyedés görbe kifejlesztésére használhatók, a 3. ábra szerint 3. ábra – Egyszerűsített terhelés-süllyedés diagram 28 Teher Cölöp és lemez rugalmas állapotban Cölöpellenállás teljesen mobilizált Lemez rugalmas áll. Cölöp és lemez határteherbírás állapotában süllyedés

29 4. Egyszerűsített számítási módszerek  Először, a cölöppel gyámolított lemezalap merevségét számítjuk ki az (1) egyenlettel, figyelembe vett cölöpdarabszámnak megfelelően. K pr = (K p + K r (1-α cp )) / (1- α cp 2 K r / K p ) (1)  Ez a merevség addig „dolgozik”, amíg a cölöp teherbírása teljesen nem mobilizálódik.  Azt a leegyszerűsített feltételezést alkalmazva, hogy a cölöpterhelés mobilizálódása egyidejűleg következik be, a teljes alkalmazott (tervezési) terhelést, P 1 -et, amelynél a cölöpteherbírást elérjük, a következő képlet adja meg: P 1 = P up / (1-X) (4) Ahol: P up = cölöpcsoport teherbíró képessége X = a cölöpök által viselt terhelés aránya (2. egyenlet). P r / P t = K r (1- α cp ) / (K p + K r (1- α cp )) = X (2) 29

30 4. Egyszerűsített számítási módszerek  „A” pont után → az alapozási rendszer merevsége kizárólag a lemezalap merevsége (K r ) ez addig marad fenn, amíg a cölöpökkel gyámolított lemezalap rendszer törőteherbírását el nem érjük („B” pont) itt már a terhelés-süllyedés egyenes vízszintessé válik.  A sok cölöppel gyámolított lemezalap terhelés – süllyedés görbéit egy számítógépes táblázatkezelővel, vagy olyan matematikai programmal, mint pl. a MATHCAD-del lehet könnyen kiszámítani. Ilyen módon, egyszerűen kiszámítható a cölöpök száma és az alapozás átlagos süllyedése közti viszony. 30

31 4. Egyszerűsített számítási módszerek  4.2 A Burland-féle megközelítés:  Amikor a cölöpöket úgy méretezzük, hogy süllyedés csökkentőként működjenek, és hogy a teljes teherbírásukat a tervezési terhelésnél adják le, Burland (1995) a következő egyszerűsített tervezési módszert fejlesztette ki: Becsüljük meg a cölöpök nélküli lemezalap tekintetében a teljes hosszú távú terhelés-süllyedés összefüggést (ld. a 4. ábrát). A P 0 tervezési teher az S 0 teljes süllyedést adja. Határozzunk meg egy elfogadható maximális (megengedhető) süllyedést, S a, amelynek biztonsági tartalékot kellene tartalmaznia. P1 a lemezalap által hordott, az S a -nek megfelelő terhelés 31

32 4. Egyszerűsített számítási módszerek 4. ábra – A Burland-féle egyszerűsített megközelítés 32

33 4. Egyszerűsített számítási módszerek  Azt feltételezzük, hogy a P 1 –nél nagyobb terhelést a süllyedés- csökkentő cölöpök hordják. → Ezeknek a cölöpöknek a köpenymenti ellenállása teljes mértékben mobilizálódni fog → nem alkalmazunk semmilyen biztonsági tényezőt.  Burland azt javasolja, hogy egy kb. 0.9-es “mobilizálódási tényezőt” alkalmazzunk a teljes köpenymenti ellenállás (P su ) „legjobb konzervatív becslésére”  Ha a cölöpök olyan oszlopok alatt helyezkednek el, amelyek a P su -n felüli terhet hordanak, a cölöpökkel gyámolított lemezalapot olyan lemezalapként értelmezhetjük, amelyen csökkentett oszlopterhelések hatnak. Ilyen oszlopokon a csökkentett terhelés Q r a következő: Q r = Q – 0.9 P su (5)  A lemezalapban a hajlító nyomatékokat úgy kapjuk meg, ha a a cölöpökkel gyámolított lemezalapot a csökkentett Q r terhelésnek „kitett” lemezalapként méretezzük. 33

34 4. Egyszerűsített számítási módszerek  A cölöpökkel gyámolított lemezalap süllyedés-becslési módszerét nem fejtette ki kifejezetten Burland, de ésszerűnek tűnhet, ha Randolph (1994) megközelítését alkalmazzuk, ahol: S pr = S r *K r / K pr (6) Ahol S pr = a cölöpökkel gyámolított lemezalap süllyedése S r = a cölöpök nélküli lemezalap süllyedése a teljes tervezési terhelésből K r = a lemezalap merevsége K pr = a cölöpökkel gyámolított lemezalap merevsége.  Az 1. egyenletet felhasználhatjuk a K pr megbecsülésére 34

35 5. Közelítő számítógépes módszerek  5.1 A rugókon „elhelyezkedő” sávalapok megközelítés:  Poulos (1991) szerint:  A lemezalap egy szeletét egy szalagalap jelképezi, és az alátámasztó cölöpöket rugók reprezentálják. 35

36 5. Közelítő számítógépes módszerek  Az egyes „szalagalapok” a rugalmas féltér minden pontjában süllyedést okoznak  nemcsak a ráeső teher hatására süllyed, hanem hatással van rá a többi elem is → minden egyes pont süllyedése függ az összes résztalpfeszültségtől.  A cölöpök rugókkal nagyobb merevséget „képviselnek”  ez csökkenti az adott elem kihatását a többi elemre.  Numerikusan elvégzendő műveletek száma igen tekintélyes  számítógép 36

37 5. Közelítő számítógépes módszerek  5.2 A rugókon „elhelyezkedő” lemez megközelítés: A lemezalapot egy rugalmas lemezzel, A talajt egy rugalmas féltérrel, A cölöpöket rugókkal modellezzük.  Meghatározzuk a cölöpök nélküli lemez süllyedését és ágyazási együtthatóját  ez kerül a teljes lemez alá  Külön meghatározzuk az egyedi cölöpök törőterhét  azt osztjuk d/10- el (teljes mobilzálódás)  így megkapjuk a cölöpök helyén a rugóállandót  Ez a módszer könnyen alkalmazható statikai programoknál (pl. AXIS)  Hiányosság: a cölöpcsoport hatását nem veszi figyelembe 37

38 6. Közelítő számítógépes módszerek – Példa 1  Példa 1: Poulos 1997-ben publikált tanulmánya 38

39 6. Közelítő számítógépes módszerek – Példa 1  A 9 cölöpös változat megoldása különböző programokkal PDR – közelítő eljárás – Poulos-Davis-Randolph GASP/GARP – rugalmasan ágyazott gerenda/lemez alapú szoftver FLAC 2-D és 3-D – véges differenciák módszerét alkalmazó szoftver 39

40 6. Közelítő számítógépes módszerek – Példa 1  Poulos összehasonlítása a PDR és GARP módszerekre: 40

41 6. Közelítő számítógépes módszerek – Példa 1  PDR módszer, cölöpszám – teherbírás ill. cölöpszám – köz. sülly. összefüggése Ideális cölöpszám ~15, mert azt követően a süllyedések már ‚érdemben’ nem változnak 41

42 6. Közelítő számítógépes módszerek – Példa 1  Cölöphossz hatása 0,5 m vastag és 9 cölöppel gyámolított 12 MN terhelésű lemezalap esetén 42

43 6. Közelítő számítógépes módszerek – Példa 1  Lemezvastagság hatása 9 db 10 m hosszú cölöp és 12 MN teher esetében 43

44 6. Közelítő számítógépes módszerek – Példa 1  Kölcsönhatás diagram: az s/s sf relatív süllyedéskülönbség az L/d relatív cölöphossz és az n cölöpszám függvényében 44

45 6. Közelítő számítógépes módszerek – Példa 2  Példa 2: Palotás Bálint diplomadolgozata, AXIS végeselemes számítás  Adatok:  20×20 m alaplemez  30 cm vastag  C25 beton  9×4, 600-as cölöp  12 m hossz  Lemez mentén körben 8 m mély, 40 cm széles résfal 45

46 6. Közelítő számítógépes módszerek – Példa 2  Talajparaméterek:  Homok:  Φ = 28°  c = 0 kPa  γ = 19 kN/m 3  E s = 19 MN/m 2  Kavicsos homok:  Φ = 34°  c = 0 kPa  γ = 20 kN/m 3  E s = 28 MN/m 2  Homok:  Φ = 32°  c = 0 kPa  γ = 20 kN/m 3  E s = 15 MN/m 2 46

47 6. Közelítő számítógépes módszerek – Példa 2  Terhelések:  Konc. terhek a cölöpcsoportok közepén : 9 × kN = 54 MN;  Lemez széle mentén, a résfalra ható vonalas falteher: 80 m × 400 kN/m = kN;  Lemez önsúlya (30 cm vastag lemezzel számolva): 7,2 kN/m 2 ;  Felületi lemezteher: 3 kN/m 2.  A feladat megoldása az ágyazási tényezők számításával kezdődik! (Az AXIS programban a talaj-szerkezet kapcsolat az ágyazási tényezők, vagyis „rugóállandók” segítségével biztosítható és modellezhető.) 47

48 6. Közelítő számítógépes módszerek – Példa 2  48

49 6. Közelítő számítógépes módszerek – Példa 2  Lemez és cölöp terhének a résfal által gátolt szétterjedésének elhanyagolása mellett végzett számítás: Lemez függőleges süllyedései 49

50 6. Közelítő számítógépes módszerek – Példa 2  Lemez és cölöp terhének a résfal által gátolt szétterjedésének elhanyagolása mellett végzett számítás: Középső metszetben ébredő nyomatékok 50

51 6. Közelítő számítógépes módszerek – Példa 2  Paraméter vizsgálatok (terhelés hatása): 51

52 6. Közelítő számítógépes módszerek – Példa 2  Paraméter vizsgálatok (terhelés hatása): 52

53 6. Közelítő számítógépes módszerek – Példa 2  Paraméter vizsgálatok (terhelés hatása): 53

54 6. Közelítő számítógépes módszerek – Példa 2  Középső metszetben a maximális nyomatékok összehasonlítása 1 méter vastagságú, önmagában működő lemezalap, vagy a mintapéldában ábrázolt gyámolított lemezalap esetében Gyámolított lemezalap 1 méter vastag lemez 54

55 6. Közelítő számítógépes módszerek – Példa 2  Középső metszetben a maximális nyomatékok összehasonlítása 1 méter vastagságú, önmagában működő lemezalap, vagy a mintapéldában ábrázolt gyámolított lemezalap esetében Gyámolított lemezalap 1 méter vastag lemez 55

56 7. Pontosabb számítógépes módszerek  Pontosabb módszereknek tekinthetjük azokat a számítógépes szoftvereket, melyek rendszerint:  Végeselemes vagy véges differenciák módszerén alapuló eljárások  Geotechnikai problémákra specifikáltak Talajokat megfelelően leíró anyagmodellek beépítése lehetséges  Talaj-szerkezet kölcsönhatásának figyelembevételére alkalmasak  Geometriai egyszerűsítések nem szükségesek (FLAC, MIDAS GTS, PLAXIS 3D)  Példa 1: cél a különböző szoftverek összehasonlítása; (Bak Edina)  Példa 2: cél az 1D és a 3D modellezés összehasonlítása, példa illusztrálása 3D esetre (Mahler András) 56

57 8. Pontosabb számítógépes módszerek – Példa 1 57 A vizsgált modell geometriai kialakítása A szerkezetek fizikai jellemzői

58 8. Pontosabb számítógépes módszerek – Példa 1 58  AXIS VM modell  Ágyazási tényező meghatározása  Csomóponti támaszok definiálása  Rugóállandó  Határerő

59 8. Pontosabb számítógépes módszerek – Példa 1 59  MIDAS GTS modell

60 8. Pontosabb számítógépes módszerek – Példa 1 60  PLAXIS 3D Foundation modell

61 8. Pontosabb számítógépes módszerek – Példa 1 61  Modell adatok

62 8. Pontosabb számítógépes módszerek – Példa 1 62  Eredmények:

63 8. Pontosabb számítógépes módszerek – Példa 1 63  Eredmények összehasonlítása: 1. modell: N=9 db; D=50 cm; l=10 m; v= 50 cm

64 8. Pontosabb számítógépes módszerek – Példa 1 64  Eredmények összehasonlítása: N=változó; D=50 cm; l=10 m; v= 50 cm

65 8. Pontosabb számítógépes módszerek – Példa 1 65  Eredmények összehasonlítása: N=9 db; D=50 cm; l=változó; v= 50 cm

66 8. Pontosabb számítógépes módszerek – Példa 1 66  Eredmények összehasonlítása: N=9 db; D=50 cm; l=10 m; v= változó

67 8. Pontosabb számítógépes módszerek – Példa 1 67  Különböző szoftverek összehasonlítása:  Az AXIS-futtatások tanulságai:  a cölöpök a maximális süllyedéseket csökkentik  a cölöpök a lemezközép nyomatékait csökkentik  a középső cölöpök elérik a határerejüket  a szélső cölöpök kihasználtsága kisebb  A MIDAS-PLAXIS futtatások tanulságai:  a cölöpök a maximális süllyedéseket csökkentik  a középső cölöpre jutó erők kisebbek  Eredmények összehasonlítása:  alkalmazott számítások mellett az egyezése jó  kisebb különbségek esetén a MIDAS-futtatás jobb  különbség a nagyszámú cölöp és vékony lemez esetén van

68 8. Pontosabb számítógépes módszerek – Példa 2 68  3D elemekkel egyedi cölöp végeselemes modellezés modellezése

69 8. Pontosabb számítógépes módszerek – Példa 2 69  3D elemekkel egyedi cölöp végeselemes modellezése Köpenymenti ellenállás:  k =  x  tg δ + a ahol,  x : a cölöpköpenyre ható átl. vízszintes feszültség δ : a cölöp-talaj felület súrlódási szöge a: az adhézió (cölöp-talaj közti tapadás) A paraméterek 2D-s „interface” elem segítségével adhatóak meg. Talpellenállás : A merevségi és elmozdulási értékekből számítható. Előny: a vízszintes feszültségváltozás hatása jól figyelembe vehető Hátrány: eredmények feldolgozhatósága (igénybevételek) nagyobb mélységben az átboltozódás hatása (max. köpenysúrlódás) nem vehető figyelembe nagy cölöpszám esetén nagy modell és számítási idő

70 8. Pontosabb számítógépes módszerek – Példa 2 70  1D elemekkel egyedi cölöp végeselemes modellezés modellezése

71 8. Pontosabb számítógépes módszerek – Példa 2 71  1D elemekkel egyedi cölöp végeselemes modellezése Köpenymenti ellenállás: A mobilizálódó köpenymenti ellenállást a cölöpköpeny és talaj közti elmozdulás különbség függvényében leíró „t-z” görbe segítségével adható meg. Talpellenállás : A mobilizálódó talpellenállást a cölöptalp és talaj közti elmozdulás különbség („cölöptalp benyomódása”) függvényében leíró „q-z” görbe segítségével adható meg. Előny: eredmények feldolgozhatósága (igénybevételek) nagyobb mélységben az átboltozódás hatása (max. köpenysúrlódás) figyelembe vehető („manuálisan”) kisebb modell, nagyobb cölöpszám esetén is alkalmazható. Hátrány: a vízszintes feszültségváltozás hatása csak „manuálisan” vehető figyelembe

72 8. Pontosabb számítógépes módszerek – Példa 2 72  MIDAS GTS 3D modellezés – gyámolított lemezalap példa számítás

73 8. Pontosabb számítógépes módszerek – Példa 2 73  MIDAS GTS 3D modellezés – gyámolított lemezalap példa számítás Lemezméret: 48 x 48 m Betonminőség: C30 Teher: 150 kPa Altalaj: Homogén kövér agyag:  = 10˚ c = 100 kPa E = 15 Mpa  k = 50 kPa  cs = 1500 kPa

74 8. Pontosabb számítógépes módszerek – Példa 2 74  MIDAS GTS 3D modellezés – gyámolított lemezalap példa számítás Cölöpszám: 225 Tengelytáv.: 3D Átmérő: 1,0 m Cölöphossz: 15 m Lemezvastagság: 1,5 m Max. süllyedés: 15,7 cm Átlagos sülly.: ~12cm Süllyedéskülönbség: 7,6 cm Max. nyomaték: 1575 kN

75 8. Pontosabb számítógépes módszerek – Példa 2 75  MIDAS GTS 3D modellezés – gyámolított lemezalap példa számítás Cölöpszám: 64 Tengelytáv.: 6D Átmérő: 1,0 m Cölöphossz: 15 m Lemezvastagság: 1,5 m Max. süllyedés: 17,8 cm Átlagos sülly.: ~12,5 cm Süllyedéskülönbség: 9,8 cm Max. nyomaték: 1906 kN

76 8. Pontosabb számítógépes módszerek – Példa 2 76  MIDAS GTS 3D modellezés – gyámolított lemezalap példa számítás 225 cölöp („3D”)64 cölöp („6D”) s ≈ 2 cm + 10 cms ≈ 5,5 cm + 7 cm

77 8. Pontosabb számítógépes módszerek – Példa 2 77  Lemezvastagság hatása: Lemezvastagság: v [m]0,801,502,50 Legkisebb süllyedés: s min [cm]6,58,09,1 Legnagyobb süllyedés: s max [cm]1917,815,5 Átlagos süllyedés s átl [cm]12,5 Süllyedéskülönbség: Δs [cm]12,59,86,4

78 8. Pontosabb számítógépes módszerek – Példa 2 78  Merevség modellezése

79 8. Pontosabb számítógépes módszerek – Példa 2 79  Süllyedések csökkentése


Letölteni ppt "Dr. Móczár Balázs 1. 1. Kombinált alapozások  1. Bevezetés  Nagyméretű létesítmények esetén napjainkban legelterjedtebb a lemezalapozás alkalmazása,"

Hasonló előadás


Google Hirdetések