Munkagödör tervezése

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

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

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

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

Plaxis 2D TU Delft, Hollandia

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

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

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

Elemtípusok y p(x, y)

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)

Anyagok Alkalmazott elemekhez anyagmodellt rendelünk Talaj Határfelületi elem Fal „Geotextília” Horgonyok

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

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

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

Anyagmodellek - Talaj Advanced material models Hardening Soil (HS) – felkeményedő HS small – felkeményedő, kis terhelési szintek Soft soil – puha Jointed rock – szikla User defined – kutatás

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

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

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

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

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

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

Szilvágyi Zsolt SZE Győr, 2009.10.01 Köszönöm a figyelmet! Szilvágyi Zsolt SZE Győr, 2009.10.01

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.