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 moduły reakcji podłoża, na podstawie których przeprowadzane są pierwsze obliczenia MES w celu określenia rozkładu naprężeń kontaktowych podłoża. Następnie obliczane są osiadania w półprzestrzeni sprężystej według Boussinesqa, przy czym naprężenia są całkowane warstwowo. Na tej podstawie wyprowadzane są zaktualizowane pionowe i uwzględniające ścinanie moduły reakcji podłoża, dla których przeprowadzane są kolejne obliczenia MES. Iteracja jest powtarzana tak długo, aż zmiany osiadań i naprężeń spadną poniżej progu zbieżności.
Szczegółowe 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 użyciu metody opartej na module odkształcenia.
Odwzorowanie podłoża
Wprowadzanie danych dotyczących układu warstw podłoża odbywa się w krokach:
- Tworzenie materiałów gruntowych na podstawie materiału z biblioteki
- Opis układu warstw podłoża za pomocą profili odwiertów
- Utworzenie masywu gruntowego.
Poniższa seria zdjęć podsumowuje procedurę krótko i zwięźle. Szczegółowy opis postępowania można znaleźć w artykule technicznym KB 1699 | Tworzenie bryły gruntowej na podstawie próbek gruntu w RFEM 6:
1. Metoda oparta na module odkształcenia jako typ odwzorowania podłoża
Podstawą zastosowania metody opartej na module odkształcenia jest masyw gruntowy.
W polu „Typ odwzorowania podłoża” masywu gruntowego można następnie wybrać metodę numeryczną dla odwzorowania podłoża.
Z menu rozwijanego wybiera się metodę opartą na module odkształcenia (1).
Pojawi się dodatkowa sekcja „Ustawienia” (2), w której zebrane są dalsze ustawienia i opcje.
2. Podpierana powierzchnia(e)
W ustawieniach metody opartej na module odkształcenia dokonuje się przypisania podpieranych powierzchni. W tym przykładzie zachowane są ustawienia domyślne dla pozostałych opcji.
Wprowadzenie danych można potwierdzić przyciskiem „OK”. Odwzorowanie układu warstw podłoża jest teraz w pełni zamodelowane.
3. Wygenerowane podparcie
Metoda oparta na module odkształcenia generuje podporę powierzchniową oraz podpory liniowe na liniach granicznych.
Utworzone podpory są wyszczególnione w typach dla powierzchni i linii oraz przedstawione graficznie na modelu. Współczynniki podparcia są określane w trakcie analizy statycznej.
Analiza
W niniejszym przykładzie kombinacje obciążeń mają być generowane przez kreator, tak aby metoda oparta na module odkształcenia była przeprowadzana odpowiednio dla kombinacji quasi-stałej sytuacji obliczeniowej.
Dla wszystkich pozostałych sytuacji obliczeniowych podparcie ma być przejęte z powiązanej 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 powiązanej quasi-stałej kombinacji obciążeń. Dla nich przeprowadzana jest analiza statyczna bez metody opartej na module odkształcenia.
Teraz można obliczyć model.
Wyniki
Po analizie statycznej w nawigatorze wyników dla powierzchni można wybrać wynik „Współczynniki podparcia sprężystego”, tak aby wyznaczone moduły reakcji podłoża Cu,z, Cvx,z lub Cv,yz były przedstawione graficznie, jak pokazano na poniższym rysunku.
Ponadto w reakcjach podporowych można wybrać wynik dla „Współczynniki podparcia sprężystego” podpór liniowych i tym samym zilustrować go na rysunku.
Wnioski
Za pomocą metody opartej na module odkształcenia można efektywnie uwzględnić interakcję podłoże-konstrukcja, a tym samym znacząco poprawić jakość wyników analizy metodą elementów skończonych w porównaniu ze stałym podparciem powierzchniowym.