Техническая статья

Рисунок 01 - Пружины для поверхностного эластичного основания [1]

Эта опора представлена вертикальными пружинами, которые применяются с постоянной жесткостью пружины и не зависят друг от друга. Поэтому невозможно рассчитать какой-либо бассейн оседания, близкий к реальности. Этот тип основания также упоминается как постельные принадлежности Winkler. Чтобы иметь возможность применять этот метод, необходим модуль залегания k s (C1z в программе), который рассчитывается на основе давления в грунте σ 0 и соответствующего расчета s.

$$ {\ mathrm k} _ \ mathrm s \; = \; \ frac {{\ mathrm \ sigma} _0} {\ mathrm s} $$

Недостаток метода модуля реакции субстрата, помимо прочего, заключается в том, что моделирование почвы недостаточно, и смежные земельные участки не могут быть рассмотрены. Поскольку нагрузка на почву вызывает деформацию непосредственно только под самой нагрузкой, бассейн опускания не отражает реальность. Жесткость на сдвиг грунта также не учитывается.

Метод модуля реакции субстрада с переменным модулем связывания

Недостатки обычного метода модуля реакции субстрата могут быть уменьшены путем определения переменного модуля подстилки. Dörken & Dehne [2] рекомендуют модуль подстилки, направленный по краю узкой полосы, увеличивая вдвое значение. Это должно имитировать эффекты почвы за пределами края фундамента. Полученные расчеты значительно улучшаются этим методом.

Рисунок 02 - Распределение модуля постельных принадлежностей [1]

В RFEM можно вводить переменный слой залегания, используя ступенчатую область края. Однако некоторые преимущества традиционного метода модуля реакции субстрата, такие как четкий обзор и быстрый ввод программы, теряются в случае такого моделирования.

Рисунок 03 - Распределение модуля постельных принадлежностей в RFEM

Рассмотрение смежных земельных участков с использованием дополнительных пружин

Эта модель основана на методе «Эффективной модели почвы» Коларжа и Немца [3] . В отличие от метода изменяемого модуля подстилки, сопротивление сдвигу также рассматривается в дополнение к модулю подстилки. Смежные земельные участки учитываются с помощью линейных пружин и одиночных пружин по краям.

Рисунок 04 - Применение поверхностных пружин, линейных пружин и одиночных пружин

Пружины, применяемые в нашем примере, получаются из параметра вертикальной подстилки 54 500 кН / м следующим образом:

$$ \ mathrm s \; = \; \ frac {{\ mathrm s} _0} {4.0 \; \ mathrm {to} \; 5.0 \; \ mathrm m} \; = \; \ frac {0.5 \; \ mathrm m} {4.5 \; \ mathrm m} \; = \; 0.1111 \; \ mathrm m $$

0 представляет диапазон погружения бассейна, в котором поселения опускаются ниже 1% от краевых значений фундамента.

$$ {\ mathrm C} _ {\ mathrm v, \ mathrm {xz}} \; = \; {\ mathrm c} _ {\ mathrm v, \ mathrm {yz}} \; = \; {\ mathrm c } _ \ mathrm z \; \ cdot \; {\ mathrm s} _2 \; = \; 54 500 \; \ mathrm {kN} / \ mathrm m³ \; \ cdot \; (0.1111 \; \ mathrm m) ² \ ; = \; 6 055,56 \; \ mathrm {kN} / \ mathrm m $$

c v, xz и c v, yz - пружины сдвига для поверхностного упругого основания.

$$ 0.1 \; \ cdot \; {\ mathrm c} _1 \; <\; {\ mathrm c} _2 \; <\; 1.0 \; \ cdot \; {\ mathrm c} _1 $$ $$ \ mathrm k \; = \; \ sqrt {{\ mathrm c} _ {1, \ mathrm z} \; \ cdot \; {\ mathrm c} _ {2, \ mathrm {perpendicular}}} \; = \; \ sqrt {54,500 \; \ cdot \; 27,250} \; = \; 38,537.32 \; \ mathrm {кН} / \ mathrm m² $$

k представляет линейную пружину вдоль внешнего края фундамента.

$$ \ mathrm K \; = \; \ frac {({\ mathrm c} _ {2, \ mathrm x} \; + \; {\ mathrm c} _ {2, \ mathrm y})} 4 \; = \; \ frac {2 \; \ cdot \; 6,055.56 \; \ mathrm {kN} / \ mathrm m} 4 \; = \; 3,027.78 \; \ mathrm {kN} / \ mathrm m $$

Коэффициент K определяет одиночные пружины в краевых областях фундамента.

Поскольку в этом варианте рассматриваются сопротивление сдвигу и прилегающие участки земли, получаются более реалистичные результаты. Другое преимущество по сравнению с предыдущим вариантом состоит в том, что моделирование является довольно простым и нет необходимости определять какие-либо дополнительные поверхности в краевой области.

Расчет в дополнительном модуле RF-SOILIN

Однако вы можете получить значительно более подробные свойства грунта, используя подход модуля жесткости в дополнительном модуле RF-SOILIN. Среди других функций, эта программа позволяет рассмотреть несколько слоев почвы и образцов почвы. Еще одним преимуществом использования этого дополнительного модуля является реалистичное представление взаимодействия здания и грунта. RF ‑ SOILIN определяет свойства фундамента автоматически. Поскольку этот подход обеспечивает значительно более точное представление о проседающем бассейне здания, также возможно проанализировать возможное влияние поселений на соседние здания.

Сравнение вариантов

Три метода расчета, следующие за реалистичным подходом, соответственно увеличивают жесткость кромки. Следовательно, обычно получаются значительно лучшие результаты. Пример показывает, что контактные напряжения и деформации различаются в зависимости от используемого метода. Чем точнее определяются свойства фундамента в соответствии с индивидуальными методами, тем ближе контактные напряжения к тем, которые возникают в результате расчета в RF-SOILIN.

Для сравнения вариантов расчета, результаты свойств фундамента из RF-SOILIN были усреднены в нейтральной оси поверхности , и применительно к другим вариантам в качестве трансляционной пружины гр уз.

Рисунок 05 - Результат сравнения вариантов: деформации

Рисунок 06 - Результат сравнения вариантов: контактные напряжения

Ссылка

[1] Barth, C. & Rustler, W. (2013). Finite Elemente in der Baustatik-Praxis (2-е изд.). Берлин: Беут.
[2] Dörken, W. & Dehne, E. (2007). Grundbau in Beispielen Teil 2. Nach neuer DIN 1054: 2005 (4-е изд.). Кельн: Вернер.
[3] Kolář, V. & Němec, I. (1989). Моделирование почвенно-структурного взаимодействия . Амстердам: Elsevier.

Загрузки

Контакты

Свяжитесь с Dlubal

У вас есть какие-либо вопросы или необходим совет?
Свяжитесь с нами через бесплатную поддержку по электронной почте, в чате или на форуме или найдите различные предлагаемые решения и полезные советы на страницах часто задаваемых вопросов.

+49 9673 9203 0

info@dlubal.com

RFEM Основная программа
RFEM 5.xx

Основная программа

Программное обеспечение для расчета конструкций методом конечных элементов (МКЭ) плоских и пространственных конструктивных систем, состоящих из плит, стен, оболочек, стержней (балок), тел и контактных элементов

Цена первой лицензии
3 540,00 USD
RFEM Прочие
RF-SOILIN 5.xx

Дополнительный модуль

Анализ взаимодействия грунт-конструкция и определение коэффициентов упругости основания по данным о грунте

Цена первой лицензии
760,00 USD