Popis
V tomto modelu je zjednodušeně znázorněna nosná konstrukce pozemní nádrže s průměrem 3 metry. Tento tank se skládá ze dvou 8 m dlouhých komor, které jsou uprostřed spojeny revizním a instalačním prostorem. Na tento prostor je připojena vstupní šachta vedoucí až k povrchu terénu. Povrch terénu se nachází dva metry nad nádrží. Tank je vyroben z plastu vyztuženého skelnými vlákny a profilů z nerezové oceli. Tyto materiály byly modelovány pomocí ortotropně plastického, respektive izotropně plastického materiálového chování.
Uložení
Pro uložení byly zjednodušeně předpokládány konstantní plochové pružiny na horní a dolní polovině nádrže. Výpočet byl proveden podle upravené dvouparametrické metody uložení podle Pasternaka. Vlivová hloubka byla stanovena na 2,4 m. Na horní straně byla tloušťka uložení stanovena na základě přísypu (2 m). Zde došlo navíc ke snížení tuhosti pružiny o 50 %. Důvodem jsou vlivy z narušeného uložení kvůli blízkosti povrchu terénu a předpokládané nedostatečné zhutnění během instalace. Následující obrázek znázorňuje zobrazení koeficientů elastického uložení ve směru z, stejně jako odpovídající vstupní dialog pro parametry uložení použité na dolní polovině.
Další informace k modelování interakcí mezi zeminou a konstrukcí jsou uvedeny v následujícím záznamu v uživatelské příručce. Zde jsou také podrobnější postupy pro stanovení interakce mezi strukturou a zeminou.
Tlak zeminy
Tlak zeminy působící na tank vyplývá z hmotnosti okolní zeminy a zvyšuje se s hloubkou. Rozložení lze předpokládat jako lineární, začínající žádným zatížením na povrchu terénu. Aplikace zatížení byla provedena ve třech globálních hlavních směrech na vnější stěny nádrže. Následující obrázek ilustruje aplikaci zatížení vlastní hmotností zeminy.
Náplň
Dvě komory tanku byly nezávisle na sobě zatíženy hydrostatickým tlakem výsledným z kapalné náplně. Tento tlak vyplývá z hmotnosti kapaliny a hloubky náplně, zvyšuje se lineárně s hloubkou a působí kolmo na stěnu tanku. Další informace o hydrostatickém tlaku na konstrukce nádrží lze nalézt v následujícím odborném článku:
Výtlak
Výtlak z přítomné podzemní vody
V tomto případě se předpokládá, že tank je občasně až do poloviny ponořený v podzemní vodě. Celkové zatížení výtlaku je podle Archimédova principu způsobeno hmotou vytěsněné vody. Jeho působení je opačné ke gravitačnímu zrychlení. Výsledná síla tedy v našem modelu působí ve směru negativního z. Kromě toho zde dochází k rozložení zatížení na promítanou plochu a je předpokládáno, že zatížení lineárně narůstá ve směru Z. Toto by mělo, s ohledem na bezpečnost, vést k nadhodnocení zatížení a zvýšené ovalizaci tanku. Následující formule ukazuje plošné zatížení určené pro tyto předpoklady při konstantním rozložení. Vstup je znázorněn na obrázku pod formulí.
Změna tlaku zeminy z přítomné podzemní vody
V důsledku občasné změny hladiny podzemní vody se rovněž mění zatížení vyplývající z přítomné zeminy. Následující vzorec ukazuje vyhodnocení této změny zatížení. Následující obrázek ukazuje odpovídající rozložení zatížení a změnové podíly podle hloubky.
Optimalizace
Na následujícím obrázku jsou znázorněna nastavení optimalizace a příslušné parametrizované rozměry nosné konstrukce, které byly vybrány pro optimalizaci. Pomocí označeného tlačítka "OK & vše spočítat" lze vypočítat optimalizační mutace.
Závěrečné poznámky
Interakce zemina-konstrukce
Pro realistické znázornění interakce mezi konstrukcí a okolní zeminou by bylo nutné uvažovat zemin jako 3D objem a nelineární materiálové chování. Další informace jsou dostupné v příručce k doplňku Geotechnická analýza pod následujícími odkazy:
- Online manuály RFEM 6 | Geotechnická analýza | Materiály typu Půda
- Online manuály RFEM 6 | Geotechnická analýza | Typ modelování půdy | 3D | Metoda konečných prvků
Stabilita/vyboulení
V tomto článku bylo upuštěno od použití imperfekcí a prokazování stability vůči ztrátě stability. Prokázání pomocí GMNIA-metody by však bylo zde díky již použitým nelineárním materiálům bez problémů možné. Další informace k tomuto tématu jsou dostupné v následujícím odborném článku a webináři: