地质分析附加模块允许你使用土壤样本的属性和特定的土壤材料模型来表示建筑物与土壤之间的相互作用以及基础组件之间的相互影响。此外,它还提供了一个可扩展的土壤属性库,考虑在不同位置的多个土壤样本(探测),确定沉降和应力图,以及图形和表格显示。
实际示例
一旦启用附加模块,你可以通过在图像02中显示的“材料”对话框中定义感兴趣的土壤材料来开始工作。在实际中,土壤的材料属性必须手动定义,因为它们对每个项目都是特定的。
这在RFEM 6中也是可能的,你可以定义各种土壤材料的属性。除了基本材料属性(例如,弹性模量、剪切模量、泊松比、比重/质量密度、热膨胀系数),你还必须选择用于土壤材料行为逼真建模的材料模型。
在当前版本的RFEM 6中,提供了摩尔-库仑模型以及一个具有应力和应变依赖性刚度的非线性模型。
在本例中,选择修改后的摩尔-库仑模型来模拟感兴趣的土壤材料行为。因此,必须在相关的对话框中(图03)分配参数如粘聚强度(c),内部摩擦角(φ),和剪胀角(ψ)。
也有一个可扩展的数据库可用来便于选取土壤材料属性。为了展示这一点,本例中的其他土壤材料通过材料库定义,如图04所示。
接下来,你应通过输入从现场测试获得的信息(即,不同位置的土壤剖面特征)来定义土壤样本。土壤样本作为RFEM 6中的特殊对象提供。
如图05所示,你可以在一个清晰排列的对话框中输入单个样本的土壤层,或者在表中提供相关数据。由于土壤材料属性已被定义,你可以直接从下拉菜单中选择材料并分配相应的厚度。然而,定义层时也可以定义新材料。
如果通过现场测试检测到地下水,你可以在此对话框中(图05)分配地下水位。此外,可以定义多层数和土壤样本用于生成土壤。相应的图形表示支持单独样本的定义并帮助检查输入。
对于每个单独样本,你应该提供RFEM工作平面的相关坐标,这些坐标对应于获得土壤剖面实际现场位置。这可以在“土壤样本”对话框中或在表中完成。在后者中,你可以从文档中复制所有坐标(例如,Excel文件)并简单地粘贴它们。然后,土壤剖面将在工作窗口中显示,如图06所示。
现在可以使用土壤样本的数据来创建在数据导航器和表中都可作为特殊对象使用的土壤体。更具体地说,土壤体可以从先前定义的土壤样本生成,但你也可以将其生成为一组土壤固体(即,通过手动定义土壤固体并将其应用于土体来实现)。在本例中,将使用前一种选项。
“土壤体”对话框如图07所示。要从土壤样本生成土壤体,你应该首先选择感兴趣的样本。接下来,你需要通过分配拓扑类型、大规模的大小及其中心坐标来定义土壤体几何形状。深度根据土壤样本数据自动分配。
如有必要,你可以围绕Z轴旋转土壤体。你还可以通过生成地下水位面来考虑潜在的地下水存在。如果在对话框中选择此选项,地下水将在交互式图形表示中显示。
一旦土壤体生成,它将在RFEM工作窗口中以图形方式显示。如图08所示,土壤体由与先前定义的层数一样多的土壤固体组成(在本示例中是4层)。
这些固体之间的表面是通过样本土壤层位置近似的样条函数定义的NURBS表面。如果选择了考虑地下水的选项,则图形表示中也提供地下水位。
最后,边界表面的支撑是通过数据导航器的“表面类型”条目生成的。例如,你可以看到底部的水平边界表面的支撑是固定的,而周围的垂直表面允许滑动(图09)。
结论
鉴于土壤条件的现实确定显著影响着建筑结构分析的质量,因此在RFEM 6中提供了地质分析附加模块以确定要分析的土体。为此,你可以提供通过现场测试获得的数据,因为该附加模块允许你使用土壤样本的属性来确定感兴趣的土体。
因此,你应分配材料属性,选择合适的土壤材料模型,并在程序中定义土壤剖面。对于每个土壤样本,要求定义其相对于材料和厚度的土壤层,地下水位(如适用),以及样本在RFEM工作窗口中的位置(对应于获得土壤剖面的实际现场位置)。
然后,土壤从所有输入的样本中生成,使用3D固体,并使用坐标分配到结构中。