Rugalmasan ágyazott vasbeton lemezek tervezési kérdései

Rugalmasan ágyazott vasbeton lemezek tervezési kérdései
Móczár Balázs ghs

Alapkérdések: Hogyan vesszük figyelembe a talajösszletet? Ágyazási tényezős eljárások (mai gyakorlat : AXIS VM  Winkler-ágyazás (ágyazási tényező) Végeselemes modellezés (jellemzően felkeményedő talajmodell) – 2D vagy 3D A vasbeton lemez merevségének szerepe Az épület merevségének a szerepe A lemez + épület merevségének a szerepe Az előterhelés hatása Az építési ütem, terhelési lépcsők hatása (konszolidáció) ghs

Talpfeszültséget befolyásoló tényezők: A terhelő alaptest tulajdonságai: az alaptest merevségétől az alapokra helyezett egész építmény merevségétől az alapozás síkjának térszín alatti mélységétől az alaptest nagyságától (szélességétől) az alaptest alakjától. (Folytatás…) ghs

Talpfeszültséget befolyásoló tényezők: A talaj tulajdonságaitól: a talaj szemcsés vagy kötött voltától (feszültség koncentrációs tényezőjétől), összenyomhatóságától és nyírószilárdságától az összenyomhatóság és nyírószilárdság időleges változásaitól a talaj homogenitásától, rétegzettségétől és oldalkitérési lehetőségeitől a talajvíz állásától és ingadozási lehetőségeitől. A terhelés és előterheléstől a terhelés nagyságától a terhelés eloszlási módjától a terhelés támadási helyétől. ghs

Talpfeszültség-eloszlás végtelenül merev alaptestek alatt: ghs

Koncentrált erők hatása hajlékony lemeznél (a) és végtelen hajlékony lemeznél (b) ghs

Építménymerevség hatása a gyakorlatban (merev vasbeton doboz/keretszerkezet, laza darupálya) ghs

Talajtípusok hatása talpfeszültség-eloszlásra: ghs

Teher nagyságának hatása talpfeszültség-eloszlásra: ghs

Gyakorlatban alkalmazott négy alapeset: ghs

Alaplemez méretezési eljárások: A talajsüllyedés-talpfeszültség kölcsönhatás figyelembevé- telére kidolgozott közelítő eljárások 4 csoportba sorolhatók: végtelen merev gerenda alapján történő számítás ágyazási tényezőn alapuló eljárás rugalmas féltér alakváltozásán alapuló eljárás kombinált módszer ghs

Végtelen merev gerenda alapján történő számítás: A külső erőrendszer által előidézett besüllyedési vonal egyenes marad Az alaptest alsó síkja elmozdulás után is sík marad és a talpfeszültségek nagysága egyenesen arányos az elfordulás mértékével, tehát trapéz alakú feszültségmegoszlás áll elő A feltevés indokolt, ha az alaplemez tényleg igen merev, vagyis magassági méreteihez képest hossza és szélessége nem túl nagy Ugyanez a helyzet igen rossz és erősen összenyomható talajoknál is ghs

Ágyazási tényezőn alapuló eljárás: Minél nagyobbak az oszlop, illetve faltávolságok, tehát minél rugalmasabb az alaplemez és minél szilárdabb az altalaj, annál egyenlőtlenebbek lesznek a talpnyomások, és annál inkább gazdaságos az alaplemez rugalmasságá- nak figyelembevétele. A módszerek kidolgozása: Winkler, Zimmermann elméletének kiterjesztésével Hertz nevéhez fűződik. ghs

ghs

Rugalmas féltér alakváltozásán alapuló eljárás A valósághoz bizonyos értelemben közelebb álló ágyazási modell vezethető be a Kirchhoff-féle lemezelmélet segítségével. ghs

ghs

Kombinált módszer Az előző módszerek alkalmazása túlméretezéshez vezet. (talpfeszültség-eloszlások nem felelnek meg a merevségi viszonyoknak) A módszerről röviden: az ágyazási tényezős és a rugalmas féltéren alapuló számítási módszerek kombinációja. ghs

ghs

Süllyedésszámítás: Összenyomódási modulus segítségével. Kompressziós görbe segítségével ghs

Rugalmasan ágyazott vasbeton lemezek vizsgálata Plaxis 3D és Axis VM alapján – Polgár Zsuzsanna TDK munkája alapján. A vizsgálatok célja: Különböző talajtípusok Talajmodellek Modellmélység Lemezvastagság Igénybevétel-változások elemzése. (Plaxis 3D → geotechnikai szoft. ;Axis Vm → szerkezettervező szoft.) ghs

Plaxis 3D vizsgálatok: A kutatás alapját egy 32x32 m-es befoglaló méretű, földszint+7 szintes szimmetrikus elrendezésű, felszínen fekvő alaplemezzel készülő vasbeton vázas épület adja. Az épület főbb geometriai méretei: Szintmag.: 3 m pil.raszt. táv.: 8 m pil. km. : 40x40 cm föd. vast. : 25 cm alaplem. vast.: 40 cm (vált. param.) ghs

Dobozmodell jellemzői: Szimmetria viszonyok miatt csak a rendszer negyedét szükséges modellezni; Vízszintes értelemben 16 m az épület széleitől; A dobozmodell mélységi értelemben történő lehatárolása vizsgálati szempont (süllyedések!) ghs

Modellben alkalmazott szerkezeti elemek: Pillér-alaplemez ill. pillér-födém kapcs: merev befogás (nem változtatható paraméter) Tehermodell: Önsúly és hasznos terhek (felületen megoszló terhek – 3,5 ill. 4,0 kN/m2) ghs

Talaj paraméterek: Homogén talajtest vizsgálata Az egyes talajjellemzők konstansok. A nyírószil. paraméterek ill. térf. súly változása (akár 30%) az eredmény szempontjából elhanyagolható változást okoz (< 5%). ghs

Anyagmodellek: Mohr-Coulomb (elsőrendű közelítéssel írja le a talajtömeg viselkedését, azaz a feszültség-alakváltozás görbét lineáris összefüggés jellemzi, ami 5 paraméter együtteséből áll elő): E: rugalmassági vagy Young-modulus u: Poisson-tényező c: kohézió ϕ: belső súrlódási szög ψ: dilatációs szög (Jáky ajánlása alapján: ψ=ϕ-30°) Az adatok megadásánál lehetőség nyílik arra, hogy a könnyebben mérhető összenyomódási modulus és a Poisson-tényező megadásával, a program automatikusan számítsa az ismert, rugalmas izotróp anyagokra vonatkozó Hooke-törvényből a rugalmassági modulust. ghs

Anyagmodellek: Mohr- Coulomb ghs

Anyagmodellek: Felkeményedő (hiperbolikus modellek közé tartozik és másodrendű közelítést alkalmazva írja le a rugalmas-képlékeny viselkedést, így képes figyelembe venni, hogy a nagyobb átlagos normálfeszültséggel terhelt talajzónák kisebb alakváltozást szenvednek, azaz merevebben viselkednek): c: kohézió ϕ: belső súrlódási szög ψ: dilatációs szög (Jáky ajánlása alapján: ψ=ϕ-30°) E50ref:a deviátor-feszültség 50%-ához tartozó húr modulus a drénezett triaxiális vizsgálatnál Eeodref: összenyomódási modulus (a referencia feszültség értékéhez tartozó érintő modulus az ödométeres vizsgálatnál) Eurref: a tehermentesítés-újraterhelés folyamatához tartozó húr modulus m: a kompressziós görbét leíró hatványfüggvény kitevője ghs

Felkeményedő talajmodell (HS) – PLAXIS – Kompressziós kísérletből ghs

Anyagmodellek: Felkeményedő (HS) ghs

Modellel kapcsolatos egyéb jellemzők: Talajvíz figyelembevétele nélküli számítás Interface elemek: Az interface-ek tömeg és vastagság nélküli modellelemek Lehetővé teszik az egymással érintkező talaj és a szerkezeti részek ugyanazon feszültségek hatására bekövetkező (anyagtulajdonságaikból eredő) különböző elmozdulását egyazon helyen Talaj nyírószilárdsági paramétereivel jellemzett interface elemek kerültek beállításra, így nincs lecsökkentve a falsúrlódás hatása a szerkezetek környezetében ghs

Végeselem háló: Számítási lépések: Kezdeti állapot; (térfogatsúlyból számított kezdeti fesz.) Szerk. felépítése; (kis elmozdulások, rugalmas-képlékeny szám. módszer, időtényező figyelembevétele nélkül; Szerkezet teljes tömegének figyelembevételével) Terhek hozzáadása ghs

ghs

Modellmélység szerepe: Az alapsíkon fellépő többletfeszültség értéke: 84,09 kPa. A többletfeszültség és a kezdeti hatékony feszültség 20, 25 és 50%-ával egyenértékű feszültségek mélységbeli lefutása ghs

Határmélységek különböző elméletek alkalmazásával 20% hat. fesz. lehatárolás süllyedésszámítás eredményei ghs

Különböző modellmélységek vizsgálata: 5, 10, 15, 20 m mély dobozmodell. (MC és HS talajmodellek) Süllyedések átlagértéke (PLAXIS 3D) ghs

Különböző modellmélységek vizsgálata: 5, 10, 15, 20 m mély dobozmodell. (MC és HS talajmodellek) Süllyedések átlagértéke (PLAXIS 3D)    ! ghs

Különböző modellmélységek vizsgálata: 5, 10, 15, 20 m mély dobozmodell. (MC és HS talajmodellek) Süllyedések átlagértéke (PLAXIS 3D) ! ghs

Különböző modellmélységek vizsgálata: 5, 10, 15, 20 m mély dobozmodell. (MC és HS talajmodellek) Süllyedések átlagértéke (PLAXIS 3D) ghs

Alaplemez süllyedései: ghs

ghs

Következtetések: A határmélység hatása a relatív süllyedésekre elhanyagolható. A határmélység az ABSZOLÚT süllyedésekre van hatással. (További számítások: 15 m mélységű dobozmodell) Talaj összenyomódási modulusának hatása: kavics → agyag … teher szétosztása („szétkenése”) fesz. csúcsok csökkenése ghs

Igénybevételek: (Talajmodell hatása elhanyagolható) ghs

(Modellmélység hatása elhanyagolható) ghs

ghs

Alakváltozások összehasonlítása: ghs

AXIS VM modell felvétele Pillér-lemezek kapcsolata (beállítási lehetőség: félmerev kapcs. – összehasonlítás miatt merev) ghs

Tehermodell (teherkombinációk, 1.0 szorzóval) (Plaxis modellel azonos) ghs

Ágyazás felvétele (Winkler): Ágyazási tényező értékei különböző közelítő módszerek alapján Axis feljesztők ajánlása: széleken 2×, sarkokban 4× ágyazási tényező; szélső sávban 1,6×, a belső részeken 0,8. ghs

Ágyazás felvétele (Winkler szerint): Ágyazás felvétele a plaxis számítás alapján kalibrált modellel: ! ghs

Lemezvastagság hatásának vizsgálata (merevség): PLAXIS modell eredményei (40 és 60 cm vastag lemez) ghs

Lemezvastagság hatásának vizsgálata (merevség): PLAXIS modell eredményei (80 és 100 cm vastag lemez) ghs

Lemezvastagság hatásának vizsgálata (süllyedések változása): PLAXIS modell eredményei (homokos kavics és agyag esetén) ghs

Talpfeszültség-eloszlás: PLAXIS modell eredményei ghs

Ágyazási tényező eloszlása: PLAXIS modell eredményei (származtatott értékek) ghs

Megállapítható, hogy mivel a süllyedések és talpfeszültségek lefutása gyakorlatilag azonos, az ágyazási tényező eloszlása is megegyezik ezekkel az eloszlás a négy különböző talajra azonosnak tekinthető, eltérés csak az értékek nagyságában jelentkezik. az igen hajlékony 40 cm-es alaplemeztől eltekintve az ágyazási tényező értéke egy adott talaj esetén nem függ az alaplemez vastagságától a javított Winkler-féle ágyazási eloszlással ellentétben az ágyazási tényező értéke alaplemez szélső szűk tartományát kivéve konstansnak tekinthető a szemcséstől a kötött talajok felé haladva a szélső és belső tartomány közötti ágyazási tényező arány egyre nagyobb a szélső és a belső tartományra vonatkozó konstans érték aránya a következőképpen alakul a kétféle talajmodell szerint ghs

Nyomatéki igénybevételek az alaplemezben lemezközépen (Plaxis) ghs

Nyomatéki igénybevételek az alaplemezben lemezközépen (AXIS) Közelítő (Winkler) Ágyazással -40 cm lemezzel (homokos kavics) Plaxis alapján „pontos” ágyazással ghs

A nyomatéki eloszlást tekintve a hajlékony (40 cm) és a merev (100 cm) alaplemez esetén ugyanazok figyelhetők meg a Plaxis és az AXIS eredmények összehasonlításával: a negatív nyomatékok Axis VM modellből kapott értéke jelentősen nagyobb mindkét esetben, mint a PLAXIS modellből kapottak a pontosabb ágyazattal kapott pozitív nyomatékok nagyon jól visszaadják a PLAXIS-eredményeket a közelítő (javított Winkler-) ágyazat a szélső mezőben túlbecsli, a középső mezőben pedig jelentősen alulbecsli a pozitív nyomatékok értékét ghs

Talajmerevség hatásának eltérése a két modell esetén Lemezvastagság hatása a födém igénybevételekre (Plaxis-homok): (A lemezvastagság hatása mér az 1. szinten is minimális; a 7. emelet szintjén már teljesen eltűnik.) ghs

Összefoglalás: a talaj és szerkezet együttes viselkedését a talaj oldaláról alapvetően az alakváltozási paraméterek határozzák meg, a nyírószilárdsági paraméterek hatása nem jelentős; a „Mohr-Coulomb” és a „felkeményedő” talajmodell eltérései az átmeneti és kötött, azaz kisebb összenyomódási modulussal rendelkező talajok esetén jelentkeznek: ezeknél a talajtípusoknál már jelentős szerepe van a mélyebben fekvő talajtömeg merevebb viselkedése figyelembe vételének, azaz az irreálisan nagy süllyedések elkerülése érdekében a „felkeményedő” talajmodell alkalmazása javasolt ; a modellmélységnek a talajtípustól függetlenül nincs hatása a relatív süllyedésekre, viszont az abszolút süllyedéseket jelentősen befolyásolja; az alaplemezben ébredő fajlagos nyomatéki igénybevételek alakulásában nincs jelentős szerepe a választott talajmodell típusának; a modellmélység szerepe az igénybevételek szempontjából talajtípustól függetlenül elhanyagolható mértékű, ugyanis az igénybevételt okozó relatív süllyedések a modellmélység változtatásával is közel állandóak; végeselemes módszerrel számított átlagsüllyedések minden esetben nagyobbak, mint a közelítő módszerrel kapottak; a PLAXIS szoftverrel és a Winkler-féle javított ágyazási tényezős módszerrel kapott átlagos ágyazási tényező jó egyezést mutat szemcsés és átmeneti talajokra, viszont a kötött talajok esetén a PLAXIS szoftverrel jelentősen kisebb ez az érték kisebb összenyomódási modulussal rendelkező talajok esetén jelentősen kisebbek a relatív süllyedések, a talaj szétosztja a koncentrált terhekből adódó többletfeszültségeket egyre merevebb alaplemez esetén egyre csökken a koncentrált terhelésből származó relatív süllyedések nagysága, a süllyedéseloszlás egyre jobban megközelíti a tisztán megoszló teherrel terhelt lemezekre jellemző alakot a talpfeszültség a lemezszélen csak egy szűk tartományban növekszik meg, a javított Winkler-ágyazatnál feltételezett ¼-től eltérően csak a lemez szélességének 1/16-ában figyelhető meg fokozatos talpfeszültség-növekedés az ágyazási tényező eloszlása független a talaj típusától, annak szerepe csak az ágyazási tényező abszolút értékében van az igen hajlékony alaplemeztől eltekintve az ágyazási tényező értéke egy adott talaj esetén nem függ az alaplemez vastagságától a javított Winkler-féle ágyazási eloszlással ellentétben az ágyazási tényező értéke alaplemez szélső szűk tartományát kivéve konstansnak tekinthető a szemcséstől a kötött talajok felé haladva a szélső és belső tartomány közötti ágyazási tényező aránya a következőképpen alakul: hajlékony lemezek esetén az igénybevételek lefutása a talajtípustól függetlenül alakul a lemez merevségének növelésével a szemcsés és kötött talajokon fellépő igénybevételek nagysága egyre inkább eltér egymástól, a kötött talajokon nagyobb negatív, viszont kisebb pozitív igénybevételek keletkeznek, azaz a nyomatéki ábra alakját megtartva tolódik a negatív nyomatékok irányába a lemezvastagság növelésével az igénybevételek nagysága is növekszik a süllyedések eloszlása azonos a pontosított ágyazattal felépített Axis VM modellel és a PLAXIS modellel a javított Winkler-ágyazat jelentősen alulbecsli a lemez széléhez közelebb eső lemezsáv süllyedéseit PLAXIS szoftverrel minden esetben nagyobb elmozdulások adódnak, mint az Axis VM szoftverrel a negatív nyomatékok Axis VM modellből kapott értéke jelentősen nagyobb, mint a PLAXIS modellből kapott a közelítő (javított Winkler-) ágyazat a szélső mezőben túlbecsli, a középső mezőben pedig jelentősen alulbecsli a pozitív nyomatékok értékét Axis szoftverben kisebb mértékben érvényesül a talaj alakváltozó-képességének hatása az igénybevételekre a lemezvastagságnak nincs jelentős hatása a födémek igénybevételeire ghs

Összefoglalás: PLAXIS szoftverrel és a Winkler-féle javított ágyazási tényezős módszerrel kapott átlagos ágyazási tényező jó egyezést mutat szemcsés és átmeneti talajokra, viszont a kötött talajok esetén a PLAXIS szoftverrel jelentősen kisebb ez az érték kisebb összenyomódási modulussal rendelkező talajok esetén jelentősen kisebbek a relatív süllyedések, a talaj szétosztja a koncentrált terhekből adódó többletfeszültségeket egyre merevebb alaplemez esetén egyre csökken a koncentrált terhelésből származó relatív süllyedések nagysága, a süllyedéseloszlás egyre jobban megközelíti a tisztán megoszló teherrel terhelt lemezekre jellemző alakot a talpfeszültség a lemezszélen csak egy szűk tartományban növekszik meg, a javított Winkler-ágyazatnál feltételezett ¼-től eltérően csak a lemez szélességének 1/16-ában figyelhető meg fokozatos talpfeszültség-növekedés az ágyazási tényező eloszlása független a talaj típusától, annak szerepe csak az ágyazási tényező abszolút értékében van az igen hajlékony alaplemeztől eltekintve az ágyazási tényező értéke egy adott talaj esetén nem függ az alaplemez vastagságától a javított Winkler-féle ágyazási eloszlással ellentétben az ágyazási tényező értéke alaplemez szélső szűk tartományát kivéve konstansnak tekinthető ghs

Összefoglalás: hajlékony lemezek esetén az igénybevételek lefutása a talajtípustól függetlenül alakul a lemez merevségének növelésével a szemcsés és kötött talajokon fellépő igénybevételek nagysága egyre inkább eltér egymástól, a kötött talajokon nagyobb negatív, viszont kisebb pozitív igénybevételek keletkeznek, azaz a nyomatéki ábra alakját megtartva tolódik a negatív nyomatékok irányába a lemezvastagság növelésével az igénybevételek nagysága is növekszik a süllyedések eloszlása azonos a pontosított ágyazattal felépített Axis VM modellel és a PLAXIS modellel a javított Winkler-ágyazat jelentősen alulbecsli a lemez széléhez közelebb eső lemezsáv süllyedéseit PLAXIS szoftverrel minden esetben nagyobb elmozdulások adódnak, mint az Axis VM szoftverrel a negatív nyomatékok Axis VM modellből kapott értéke jelentősen nagyobb, mint a PLAXIS modellből kapott a közelítő (javított Winkler-) ágyazat a szélső mezőben túlbecsli, a középső mezőben pedig jelentősen alulbecsli a pozitív nyomatékok értékét Axis szoftverben kisebb mértékben érvényesül a talaj alakváltozó-képességének hatása az igénybevételekre a lemezvastagságnak nincs jelentős hatása a födémek igénybevételeire ghs

Rugalmasan ágyazott vasbeton lemezek tervezési kérdései

Hasonló előadás

Az előadások a következő témára: "Rugalmasan ágyazott vasbeton lemezek tervezési kérdései"— Előadás másolata:

Hasonló előadás

Projectumról

Visszajelzés

Bejelentkezés

A társadalmi hálózaton keresztül belépni:

Rugalmasan ágyazott vasbeton lemezek tervezési kérdései

Hasonló előadás

Az előadások a következő témára: "Rugalmasan ágyazott vasbeton lemezek tervezési kérdései"— Előadás másolata:

Hasonló előadás

Projectumról

Visszajelzés