2058x
001699
14.4.2022

Vytvoření tělesa podloží ze zemních sond v programu RFEM 6

Kvalita statického výpočtu budov se výrazně zvyšuje, pokud jsou podmínky podloží zohledněny co nejrealističtěji. V programu RFEM 6 lze realisticky vytvořit těleso podloží pro analýzu pomocí addonu Geotechnická analýza. Tento addon lze aktivovat v Základních údajích modelu, jak je znázorněno na obrázku 1.

Addon Geotechnická analýza umožňuje na základě charakteristik ze zemních sond a zvoleného materiálového modelu zeminy simulovat interakci mezi budovou a podložím i vzájemné působení prvků základu. Kromě toho nabízí rozsáhlou databázi materiálových charakteristik zemin, analýzu několika vzorků (sond) na různých místech, stanovení sedání a průběhy napětí a jejich grafické a tabulkové zobrazení.

Praktický příklad

Jakmile je addon aktivován, můžeme začít definicí požadovaných půdních materiálů v dialogu Materiály znázorněném na obrázku 2. V praxi musí být materiálové charakteristiky podloží definovány ručně, protože jsou specifické pro každý jednotlivý projekt.

To je možné také v programu RFEM 6, kde lze definovat charakteristiky různých půdních materiálů. Kromě základních materiálových charakteristik (např. modulu pružnosti, smykového modulu, Poissonova součinitele, měrné hmotnosti/hustoty, součinitele teplotní roztažnosti) je třeba vybrat materiálový model, který má být použit pro realistické modelování chování materiálu podloží.

V aktuální verzi programu RFEM 6 je k dispozici Mohrův-Coulombův model a také nelineární model s tuhostí závislou na napětí a přetvoření.

V našem příkladu vybereme upravený Mohrův-Coulombův model pro modelování chování sledovaného půdního materiálu. V příslušném dialogu je třeba zadat parametry jako kohezní pevnost (c), úhel vnitřního tření (φ) a úhel dilatace (ψ) (obrázek 3).

K dispozici je také rozsáhlá databáze, která usnadňuje výběr materiálových charakteristik zeminy. Pro její předvedení v tomto příkladu definujeme ostatní půdní materiály pomocí databáze materiálů, jak je znázorněno na obrázku 4.

Dále je třeba definovat zemní sondy zadáním informací získaných z terénních zkoušek (tzn. charakteristiky půdního profilu v různých polohách). Zemní sondy jsou v programu RFEM 6 k dispozici jako speciální objekty.

Jak je vidět na obrázku 5, půdní vrstvy pro jednotlivé sondy lze zadat v přehledně uspořádaném dialogu nebo tak, že příslušné údaje zadáme v tabulkách. Vzhledem k tomu, že charakteristiky materiálů podloží jsou již definovány, lze tyto materiály vybrat přímo z rozbalovací nabídky a přiřadit jim příslušnou tloušťku. Při zadávání vrstev je ovšem možné zadat i nové materiály.

Pokud byla při terénních zkouškách zjištěna podzemní voda, je možné v tomto dialogu zadat hladinu podzemní vody (obrázek 5). Definovat lze libovolný počet zemních sond a půdních vrstev, ze kterých bude podloží vytvořeno. Odpovídající grafický náhled usnadňuje zadávání jednotlivých sond a kontrolu zadání.

Pro každou sondu je třeba uvést souřadnice v pracovní rovině programu RFEM, které odpovídají skutečné poloze, kde byl půdní profil odebrán. To lze provést buď v dialogu Zemní sondy, nebo v tabulkách. Do tabulek můžete všechny souřadnice zkopírovat z dokumentu (například ze souboru Excel) a jednoduše je vložit. Půdní profily se pak zobrazí v pracovním okně jako na obrázku 6.

Na základě údajů o zemních sondách lze nyní vytvořit půdní masiv, který je k dispozici jako speciální objekt v navigátoru Data i v tabulkách. Přesněji řečeno, půdní masiv lze generovat z předem definovaných zemních sond, ale také jako sadu půdních těles (tzn. ručním definováním půdních těles a jejich přiřazením k masivu). V našem příkladu použijeme první možnost.

Dialog Půdní masiv je znázorněn na obrázku 7. Pro generování půdního masivu ze zemních sond je třeba nejdříve vybrat požadované sondy. Následně se zobrazí výzva k zadání geometrie půdního masivu přiřazením typu topologie, velikosti masivu a souřadnic jeho středu. Hloubka se přiřadí automaticky podle údajů ze zemních sond.

V případě potřeby je možné masiv natočit okolo osy Z. Rovněž je možné zohlednit potenciální výskyt podzemní vody vytvořením hladiny spodní vody. Pokud tuto možnost v dialogu vybereme, zobrazí se v interaktivním grafickém okně podzemní voda.

Půdní masiv se po svém vytvoření graficky zobrazí v pracovním okně RFEMu. Jak je znázorněno na obrázku 8, masiv se skládá z tolika půdních těles, kolik bylo dříve definovaných vrstev (v našem příkladu 4).

Plochy mezi těmito tělesy jsou NURBS plochy definované spline funkcemi a aproximované polohami vrstev v zemních sondách. Pokud jsme zaškrtli možnost zohlednit podzemní vodu, zobrazí se v grafickém okně i hladina podzemní vody.

Nakonec v navigátoru v položce Typy pro plochy vygenerujeme plošné podpory hraničních ploch. Vidíme například, že podpory vodorovné hraniční plochy dole jsou pevné, zatímco okolní svislé plochy se mohou posouvat (obrázek 9).

Závěrečné poznámky

Vzhledem k tomu, že realistické stanovení podmínek podloží výrazně ovlivňuje kvalitu statického výpočtu budov, nabízí program RFEM 6 addon Geotechnická analýza pro vytvoření tělesa podloží, které má být analyzováno. Pro tento účel můžete použít údaje získané z terénních zkoušek, neboť addon umožňuje použít charakteristiky ze zemních sond pro stanovení požadovaných půdních masivů.

V programu je třeba přiřadit materiálové charakteristiky, zvolit vhodný materiálový model zeminy a definovat půdní profily. Pro každou zemní sondu se zadává materiál a tloušťka půdní vrstvy, hladina podzemní vody (pokud je třeba) a poloha sondy v pracovním okně RFEMu (odpovídá skutečné poloze na staveništi, kde byl půdní profil odebrán).

Půda se pak vygeneruje ze všech zadaných sond pomocí 3D těles a přiřadí se ke konstrukci na základě souřadnic.


Autor

Ing. Kirova je ve společnosti Dlubal zodpovědná za tvorbu odborných článků a poskytuje technickou podporu zákazníkům.

Odkazy