Addon Geotechnická analýza umožňuje přesně stanovit podmínky podloží a provést geotechnickou analýzu pro tělesa z půdních materiálů. Pokud je tento addon aktivován, můžete zadat a modelovat půdní těleso přímo v programu RFEM 6. Všechny parametry potřebné pro výpočet se stanoví automaticky z údajů o materiálu, které zadáte do programu. Proto je velmi důležité porozumět materiálovým modelům zemin, se kterými pracujete, a materiálovým parametrům, které programu přiřadíte.
Samotný addon nabízí různé materiálové zákony nebo materiálové modely vhodné pro simulaci chování zeminy. Materiálové modely, které jsou k dispozici pro materiálový typ "Zemina", jsou uvedené v sekci "Materiálový model" z níže uvedeného dialogu "Nový materiál/Upravit materiál".
This text will focus on the Modified Hardening Soil model. Nejdříve si vysvětlíme teoretický základ, abychom porozuměli požadovaným vstupním parametrům programu, který si ukážeme dále.
Teoretické pozadí
The stress-strain response of the Modified Hardening Soil model for both oedometric and triaxial conditions is shown in Image 2. Vyobrazení v obrázku ukazují, jak model zohledňuje závislost tuhosti. When the stress level changes, the slope changes, which also leads to a change in soil stiffness.
Z obrázků je také zřejmé, že tuhost závisí také na dráze zatížení. Přesněji řečeno, podloží vykazuje jiné chování při primárním zatížení než při odlehčení a opětném zatížení: pružnoplastické chování v prvním případě a lineárně elastické chování v druhém případě.
Níže uvedené vzorce 1 a 2 ukazují, jak je zohledněna závislost tuhosti na úrovni napětí. Parametry jako referenční hodnota tuhosti (Eref ), referenční napětí (pref ), koheze (c) a úhel tření (φ) jsou obvykle uvedeny v geotechnickém protokolu. K dispozici je také exponent, který řídí závislost na úrovni napětí a obsahuje hodnoty mezi 0,5 a 1 v závislosti na materiálu zeminy (např. pro písek je obvyklá hodnota 0,5 a pro hlínu 1,0). Tímto způsobem lze vypočítat příslušnou tuhost pro každou úroveň napětí.
Dalším důležitým parametrem, který je třeba zohlednit, je materiálová konstanta CSH. In Image 2b) you can understand the importance of this constant that controls the shear hardening rate. More specifically, the material constant determines how quickly the ultimate shear surface defined by the Mohr-Coulomb failure criterion is reached. The smaller CSH, the closer to the failure surface at the same plastic shear strain.
Plochy plasticity v prostoru p-q a v prostoru hlavních napětí jsou znázorněny na obrázku 3. The modified hardening soil model is an elasto-plastic model with isotropic double hardening, and it uses the Mohr-column failure criterion. Zobrazuje plastická přetvoření před porušením. Plastická deformace se potom skládá ze dvou složek: smykové plastické deformace a volumetrické plastické deformace.
Použití v addonu Geotechnická analýza
Knowing the theoretical background of the model, we can now see how the model is integrated into the Geotechnical Analysis add-on by creating a new soil material.
Soil material can be created in RFEM 6 in the usual manner of creating materials in the program, i.e. by opening the “New Material” dialog box and assigning the material properties. In this case, it is important to select the material type "Soil" so that you can select the Modified Hardening Soil from the drop-down menu of material models, as shown in Image 4. Základní vlastnosti materiálu, které je třeba zadat v dialogu, jsou znázorněny na stejném obrázku. Je třeba si uvědomit, že pro materiály typu zeminy je třeba zadat dvě hodnoty pro měrnou tíhu v závislosti na obsahu vody: měrná tíha „odvodněné“ zeminy a zeminy „nasycené“ vodou.
By selecting Modified Hardening Soil as the material model, a corresponding tab appears in which you can assign the specific parameters for this material model discussed in the previous chapter.
Mezi ně patří:
| φ | Úhel tření |
| c | Soudržnost |
| ψ | Úhel dilatace |
| pref | Referenční napětí |
| m | Mocnina pro závislost napětí |
| Eoed,ref | Referenční hodnota oedometrického tečnového modulu pro počáteční zatížení |
| CSH | Material constant for control of shear hardening |
| Eur,ref | Referenční hodnota sečnového modulu pro odtížení a opětovné přitížení |
| ν | Poissonův součinitel pro odlehčení a opětné zatížení |
| pPOP/ηPOP | Předkonsolidační napětí/Předkonsolidační poměr |
Zahrnutí hodnot těchto parametrů si můžete vyžádat do geotechnického protokolu. Hodnoty jsou často známé také ze zkušenosti. However, it may be necessary then to validate the behavior of the material defined in RFEM by calculating a soil test and comparing it with results from laboratory tests or from the literature.
Po zadání hodnot se použije příslušný materiálový model a vytvoří se nový materiál. Note that you can also define other materials in this way to assign them as soil layers in boreholes. Data ze zemních vrtaných sond pak mohou být použita pro vytvoření půdního masivu. This procedure is explained in more detail in KB 1699.