Podstawy teoretyczne
Metoda oparta na module odkształcenia odwzorowuje wzajemne oddziaływanie między płytą fundamentową a podłożem poprzez iteracyjne sprzężenie naprężeń kontaktowych podłoża, osiadań i modułów reakcji podłoża.
Punktem wyjścia są wartości modułu reakcji podłoża, na podstawie których przeprowadzane jest pierwsze obliczenie MES w celu określenia rozkładu naprężeń kontaktowych podłoża. Następnie obliczane są osiadania w półprzestrzeni sprężystej według Boussinesqa, przy czym naprężenia są całkowane warstwami. Na tej podstawie wyprowadzane są zaktualizowane pionowe i odporne na ścinanie moduły reakcji podłoża, dla których przeprowadzane jest kolejne obliczenie MES. Iteracja jest powtarzana tak długo, aż zmiany osiadań i naprężeń spadną poniżej progu konwergencji.
Dalsze informacje na ten temat można znaleźć w podręczniku online dla rozszerzenia Analiza geotechniczna:
Przedmiot analizy
Dla przedstawionej płyty fundamentowej należy przeprowadzić analizę statyczną z uwzględnieniem interakcji podłoże-konstrukcja przy zastosowaniu metody opartej na module odkształcenia.
Modelowanie podłoża
Wprowadzanie danych dotyczących struktury gruntu odbywa się w następujących krokach:
- Tworzenie materiałów gruntowych na podstawie materiału z biblioteki
- Opis struktury gruntu za pomocą profili odwiertów
- Utworzenie masywu gruntowego.
Poniższa seria zdjęć krótko i zwięźle podsumowuje przebieg. Szczegółowy opis postępowania można znaleźć w artykule technicznym KB 1699 | Tworzenie bryły gruntu z próbek gruntu w RFEM 6:
1. Metoda oparta na module odkształcenia jako typ modelowania podłoża
Podstawą zastosowania metody opartej na module odkształcenia jest masyw gruntowy.
W polu „Typ modelowania podłoża” masywu gruntowego można następnie wybrać metodę numeryczną modelowania podłoża.
Z menu rozwijanego wybierana jest Metoda oparta na module odkształcenia (1).
Pojawia się dodatkowa sekcja „Ustawienia” (2), w której zebrane są dalsze ustawienia i opcje.
2. Powierzchnie do podparcia
W ustawieniach metody opartej na module odkształcenia dokonywane jest przypisanie powierzchni do podparcia. W tym przykładzie dla pozostałych ustawień przyjmowane są ustawienia domyślne.
Wprowadzenie można potwierdzić przyciskiem „OK”. Struktura gruntu jest teraz w pełni zamodelowana.
3. Wygenerowane podparcie
Metoda oparta na module odkształcenia generuje podporę powierzchniową oraz podpory liniowe na liniach granicznych.
Utworzone podpory są wymienione w typach dla powierzchni i linii oraz przedstawiane graficznie na modelu. Współczynniki podparcia są wyznaczane w trakcie analizy statycznej.
Analiza
W niniejszym przykładzie kombinacje obciążeń mają zostać wygenerowane przez generator kombinacji, tak aby metoda oparta na module odkształcenia była przeprowadzana odpowiednio dla kombinacji quasi-stałej sytuacji obliczeniowej.
Dla wszystkich pozostałych sytuacji obliczeniowych podparcie ma zostać przejęte z przypisanej kombinacji quasi-stałej.
Jest to odpowiednio ustawiane w generatorze kombinacji, jak pokazuje poniższa seria zdjęć.
Wygenerowane kombinacje obciążeń są przykładowo zilustrowane w poniższej serii zdjęć.
Metoda oparta na module odkształcenia jest aktywna dla wszystkich kombinacji obciążeń sytuacji quasi-stałej. Dla wszystkich kombinacji pozostałych sytuacji obliczeniowych ustawiono natomiast przejęcie podparcia z przypisanej quasi-stałej kombinacji obciążeń. Dla nich przeprowadzana jest analiza statyczna bez metody opartej na module odkształcenia.
Teraz model można obliczyć.
Wyniki
Po analizie statycznej w nawigatorze wyników dla powierzchni można wybrać wynik „Współczynniki podparcia sprężystego”, dzięki czemu wyznaczone wartości modułu reakcji podłoża Cu,z, Cvx,z i Cv,yz zostaną przedstawione graficznie, jak pokazano na poniższym rysunku.
Ponadto w obszarze reakcji podporowych można wybrać wynik dla „Współczynników podparcia sprężystego” podpór liniowych i tym samym zilustrować go na rysunku.
Podsumowanie
Za pomocą metody opartej na module odkształcenia można efektywnie uwzględnić interakcję podłoże-konstrukcja, a tym samym znacznie poprawić jakość wyników analizy metodą elementów skończonych w porównaniu ze stałym fundamentem powierzchniowym.