Описание
В данной модели упрощенно изображена несущая конструкция земляного резервуара диаметром 3 метра. Он состоит из двух камер длиной 8 м, которые соединены в середине через помещение для ревизии и установки. На нем расположен входной люк, который ведет до уровня земли. Уровень земли находится на два метра выше резервуара. Ёмкость состоит из стеклопластика и профилей из нержавеющей стали. Эти материалы были представлены с помощью ортотропного пластического и изотропного пластического поведения материалов.
Основы
Упрощённо были заданы постоянные площадочные пружины на верхнюю и нижнюю половины резервуара. Расчет был выполнен по модифицированному двухпараметрическому методу модуля основ по Пастернаку. Глубина влияния была определена в 2,4 м. Сверху толщина основания была определена на основании насыпки (2 м). Здесь дополнительно произошло уменьшение жесткости пружин на 50 %. Причинами этого являются влияния от нарушенного укладывания из-за близости к уровню земли, а также предположительно неполного уплотнения при установке. Следующее изображение показывает представление коэффициентов упругого основания в направлении z, а также соответствующий диалог ввода параметров основания, назначенных на нижнюю половину.
Дополнительную информацию о моделировании взаимодействий между грунтом и конструкцией вы найдете в следующей записи в руководстве. Здесь также представлены более точные методы определения взаимодействия между конструкцией и грунтом.
Давление грунта
Грунтовое давление на резервуар определяется плотностью окружающего грунта и увеличивается с глубиной. Распределение может считаться линейным, начиная с нулевой нагрузки на уровне земли. Оно прилагается в трех глобальных основных направлениях к внешним стенкам резервуара. Следующее изображение иллюстрирует приложение нагрузки собственного веса грунта.
Заполнение
Две камеры резервуара разделены независимым приложением гидростатического давления от заполняющей жидкости. Оно определяется плотностью жидкости и высотой заполнения, увеличивается линейно с глубиной и действует перпендикулярно стенке резервуара. Более подробную информацию о гидростатическом давлении на структуры резервуаров можно извлечь из следующей научной статьи:
Всплытие
Всплытие от стоящего грунтовых вод
В этом случае предполагается, что резервуар временно находится на половине в грунтовых водах. Общая нагрузка от всплытия определяется согласно принципу Архимеда массой вытесненной воды. Его действие противоположно ускорению Земли. Таким образом, результирующая сила в нашей модели действует в отрицательном направлении z. Дополнительно происходит распределение нагрузки на проецируемую площадь, и предполагается линейно возрастающая нагрузка в направлении Z. Это должно, оставаясь на безопасной стороне, привести к завышению нагрузки и увеличенной овальзации резервуара. Следующая формула показывает рассчитанную нагрузку на единицу площади для этих предположений при постоянном распределении. Ввод представлен на изображении ниже.
Изменение давления грунта от стоящего грунтовых вод
Из-за временных изменений уровня грунтовых вод изменяется и нагрузка, исходящая от грунта. Следующая формула показывает определение этой изменяющей нагрузки. Следующее изображение показывает соответствующее распределение нагрузки и изменения составляющих по глубине.
Оптимизация
На следующем изображении показаны настройки оптимизации и соответствующие параметризованные размеры несущей конструкции, выбранные для оптимизации. С помощью выделенной кнопки "OK & всё рассчитать" можно произвести расчет мутаций оптимизации.
Заключительные замечания
Взаимодействие грунта и конструкции
Для реалистичного изображения взаимодействия структуры и окружающего грунта необходимо считать грунт как 3D-объем и с нелинейным поведением материала. Дополнительная информация доступна в руководстве по дополнению Геотехнический анализ по следующим ссылкам:
- Онлайн-руководства RFEM 6 | Геотехнический расчёт | Материалы типа грунт
- Онлайн-руководства RFEM 6 | Геотехнический расчёт | Тип моделирования грунта | 3D | Метод конечных элементов
Стабильность/Выпучивание
В этой статье было решено не рассматривать привнесение несовершенств и доказательство против отказа стабильности. Тем не менее, доказательство с помощью метода GMNIA здесь возможно без проблем из-за уже установленных нелинейных материалов. Дополнительная информация об этом доступна в следующей статье и вебинаре: