FRVŠ 1460/2010. Dva souběžné tunely. kruhového profilu. ražené plným profilem

Transkript

1 Projektvzniklzapodpory FRVŠ1460/2010 Multimediálníučebnicepředmětu "Výpočtypodzemníchkonstrukcínapočítači"" Příkladč.4 Dvasouběžnétunely kruhovéhoprofilu raženéplnýmprofilem

2 Tato úloha řeší výstavbu dvou tunelů kruhového profilu, které jsou raženy plným profilem. Tunely nejsou raženy současně, ale s jistým časovým odstupem. Důraz v tomto příkladu je kladen na tvorbu geometrie, sítě konečných prvků a práci s jednotlivými fázemi výstavby. Geologický profil je tvořen ukloněnými vrstvami křemence, mezi kterými se nachází vrstva břidlice. Tunely jsou kruhového profilu o průměru 6 m. Délka pracovního postupu je 1,5 m. V prvním kroku stejně jako v předešlých příkladech dojde k vytvoření geometrického modelu konstrukce a prostředí. 1. Geometrie Založením nového projektu a změny systému jednotek bude prvním krokem této úlohy. obr. č. 1 založení nového úkolu 60 m. Nejdříve dojde k vytvoření zájmové oblasti o rozměrech 70 m, 100 m a 1.1. Příkaz geometry primitive feature box

3 obr. č. 2 a 3 vytvoření zájmové oblasti rok (corner) -35,-25,-60 souřadnice 70,50, Zobrazení změnit na čárové, kvůli větší přehlednosti display mode wireframe obr. č. 4 čárové zobrazení Vytvoření hranic geologických vrstev. Je použit příkaz polyline. Vniklé polyline jsou ihned převedeny na plochy Příkaz geometry curve create 3D polyline

4 obr. č. 5 příkaz polyline 3D souřadnice viz. tabulka č. 1 zaškrtnout volbu make face a closed plocha 1 souřadnice 1-4 plocha 2 souřadnice 5-8 plocha 3 souřadnice 9-12 obr. č. 6 vytvořené plochy

5 tab. č přesunutí plochy č.2 obr. č. 7 a 8 příkaz translate příkaz geometry transform translate posun plochu o -4 m ve směru osy x 1.5. Úprava ploch odstranění přebytečných příkaz geometry surface divide by surface zaškrtnout delete original surfaces (vymazat původní plochy) po ukončení dělení vymazat přebytečné plochy obr. č. 9 příkaz dělení ploch plochou

6 obr. č. 10 po ukončení úprav ploch Geologie je vytvořena a nyní je potřeba vymodelovat tunelové trouby. V prvním kroku budou vytvořeny kruhové plochy, která přesunutím a protažením v příslušném směru vytvoří tunely Vytvoření tunelů Příkaz geometry curves create on wp circle obr. č. 11 příkaz circle center location 0,0 radius 3 zaškrtnout make face

7 obr. č. 12 a 13 zadání kruhu Kruh je potřeba posunout to skutečné pozice příkaz geometry transform translate posunutí ve směru jednotlivých os osa x 7, osa y -25, osa z -32 obr. č. 14 nastavení příkazu translate Vytvoření druhého tunelu příkaz geometry - transform translate uniform copy posun ve směru osy x o -14 m obr. č. 15 nastavení příkazu translate Nyní dojde k protažení ploch tunelů po celé délce zájmové oblasti příkaz geometry generator feature extruze

8 obr. č. 16 a 17 vytvoření tunelů ve směru osy y 50 m zaškrtnout make solid Z důvodu, že v této chvíli jsou v jednom místě dvě tělesa, tělesa tunelů a těleso zájmové oblasti, které se duplikují, je nutné tuto kolizi napravit. příkaz geometry solid embed obr. č. 18 a 19 příkaz embed vyjmutí prostoru zájmové oblasti v místě prostoru tunelů, je potřeba pro každý tunel zvlášť zájmová oblast jako master object tunel jako tool object zaškrtnout delete original shape

9 obr. č. 20 vyjmutí proběhlo úspěčně Nyní bude zájmová oblast rozdělena na jednotlivé geologické části příkaz geometry solid divide obr.č. 21 příkaz divide rozdělit prostředí na 5 dílů prostředí jako objekt na dělení geologické rozhraní jako nástroje na dělení zaškrtnout delete original shapes (v případě, kdy se tento příkaz bude týkat plochy, která prochází jednou z tunelů trub, je potřeba zvolit tunel i část zájmové oblasti najednou, viz jeden z následujících obrázků)

10 obr. č. 22 až 25 postup při dělení zájmové oblasti 1.7. K rozdělení těles tunelů po jednotlivých krocích odtěžování, v tomto případě po 1,5 m. Tomuto poslouží uměle vytvořená plocha, do které jsou oba tunely vně příkaz geometry curve create on WP rectangle(wire) obr. č. 26 příkaz rectangle(wire) rectangle (wire) zaškrtnout make face rozměry zvolit tak, aby byl tunel vně obdelníku pro každý tunel jednu plochu

11 obr. č. 27 a 28 vytvoření ploch pro dělení 1.8. Posun ploch příkaz geometry transform translate dvě face ve směru osy y -24 obr. č. 29 posun ploch 1.9. Vytvoření kopií ploch v místech dle technologického postupu příkaz geometry transform translate zaškrtnout uniform copy vzdálenost 1,5 počet opakování 32

12 obr. č. 30 kopírování ploch Tělesa tunelů budou rozděleny na jednotlivé úseky podle ploch vzniklých v předešlém kroku příkaz geometry solid divide tunel jako main shape faces jako nástroj označit delete original shapes a delete tools pro každý tunel zvlášť v případě druhého tunelu je potřeba označit oba kusy rozdělený mezi dvě geologické vrstvy

13 obr. č. 31 a 32 dělení tunelů 2. materiály Dále je potřeba zadat parametry materiálů. Bez navážek, tato vrstva bude převedena na plošné zatížení a zadána později zeminy příkaz model property material obr. č. 33 příkaz material parametry zeminy viz. tab. č. 2

14 obr. č. 34 až 36 zadání parametrů zeminy 2.2. zadání parametrů betonu tab. č. 2 parametry zeminy příkaz model property material obr. č. 37 a 38 zadání parametrů betonu

15 tab. č. 3 parametry betonového ostění 2.3. Přiřazení jednotlivých materiálů k jejím atributům příkaz model property attribute obr. 39 příkaz attribute obr. č. 40 až 42 zadání atributů zemin

16 obr. 43 až 45 zadání atributů betonu a ostění 3. vytvoření sítě MKP Ještě před vytvoření sítě MKP ke potřeba nastavit pravidla pro dělení sítě. Je potřeba na všech sousedících plochách zadat dělení. Pravidla jsou zadána takto: plochy kolem tunelů po 1 m plochy mezi tunely a plochy nad pravým (děleným) tunelem po 2 m plochy pod a nad levým tunelem po 3 m zbytek po 5 m není třeba nastavovat - určeno velikostí prvku při zadávání sítě V tomto manuálu bude ukázán pouze jeden případ. Pro podrobnější informace viz video-manuál k tomuto příkladu.

17 3.1. pravidla pro dělení sítě Nejdříve je potřeba schovat všechny prvky, které se týkají tunelů. Na nich není potřeby nastavovat dělení sítě, bude určeno velikostí prvku. příkaz mesh size control on face obr. č. 46 označit plochy tunelů zadat za velikost prvku (element size) hodnotu 1 obr. č. 47 nastavení dělení sítě V případě, že se nedaří označit všechny plochy najednou, tak lzde doporučit postup, kdy schováte všechna tělesa, kromě jednoho. Zadat pravidla na tvorbu sítě již potom není tak komplikované.

18 obr. č. 48 až 52 nastavení dělení sítě na jednotlivých tělesech Po nastavení pravidel po dělení sítě, lze již postoupit k její vlastní tvorbě Vytvoření sítě MKP pro oblast uvnitř tunelů nejprve schovat všechny tělesa kromě tunelů příkaz mesh auto mesh solid obr. č. 53 příkaz auto mesh solid

19 nejprve tunel vlevo, který leží v břidlicích obr. č. 54 tunel vlevo velikost prvku 1 atribute 1:břidlice název sítě tunel A každé těleso označit zvlášť (register each solid independently) obr. č. 55 tunel vpravo - břídlice

20 obr. č. 56 tunel vpravo - křemenec 3.3. Přejmenování vzniklých sítí příkaz mesh mesh set rename obr. č. 57 příkaz rename mesh

21 obr. č. 58 až 60 přejmenování sítí jako rozhodovací pravidlo zadat osu y pro každou část tunelu samostatně 3.4. Schovat všechny vniklé sítě MKP a dále tělesa (solids) tunelů 3.5. Příkaz mesh - auto mesh solid

22 obr. č. 61 až 65 vytvoření sítě 3.6. Vytvoření prvků pro ostění tunelu schovat všechny subsítě MKP a zobrazit tělesa tunelů je možno pro oba tunely najednou, popřípadě pro každý zvlášť

23 příkaz model element extract element obr. č. 66 příkaz extract element zaškrtnout face zaškrtnout přeskočit stejné plochy (skip duplicated faces) nastavit vlastnosti ostění jsou připravené již z předešlých kroků zaškrtnout pojmenovat na základě původního tvaru (register based-on owner shape) obr. č. 67 vytvoření ostění v dalším kroku dojde k vymazání nepotřebných prvků příkaz model element delete

24 obr. č. 68 příkaz delete elements obr. č. 69 vymazání elementů označit čela tunelů z obou stran 3.7. seřazení prvků ostění příkaz mesh mesh set rename obr. č. 70 příkaz rename

25

26 seřadit podle osy y ost_ta ost_bb v břidlicích ost_bk v křemenci 4. hraniční podmínky obr. č. 71 až 73 přejmenování sítí příkaz model boundary ground supports obr. č. 74 ground support

27 5. zatížení obr. č. 75 nastavení okrajových podmínek označit všechny sítě a příkaz automaticky přidělí jednotlivým příslušné okrajové podmínky nejdříve zatížení vlastní vahou příkaz model load self weight obr. č. 76 self weight

28 k souřadnici z zadat hodnotu -1 obr. č. 77 zadání vlastní tíhy zatížení od vrstvy navážek bude přepočítáno na plošné zatížení 120 kpa příkaz model load pressure load obr. č. 78 pressure load je možné zadávat zatížení jak na elementy, tak na plochy (jak je ukázáno zde) vypnout veškeré sítě zapnout tělesa (solids) typ objektu přepnout na face vybrat dvě horní plochy zadat hodnotu 120 kpa nechat nastavení žádná bázová funkce (none baze function)

29 obr. č. 79 zadání zatížení na plochu 6. Nyní se dostává do fáze, kdy je již vše zadáno a je potřeba nadefinovat technologický postup, tedy postup výstavby. K tomu bude požit nástroj, který dokáže ulehčit práci při definici cyklických postupů. příkaz model construction stage - stage definition wizard obr. č. 80 stage definition wizard nejprve nastavíme pravidla pro cyklickou činnost vzhledem k množství výpočetního času, které by bylo potřeba k dokončení celé úlohy, bude ukázána jen část ražba tunelů probíhá asymetricky, tedy postup prací není souběžný, nejdříve je ražen tunela (vlevo) a následně tunelb (vpravo)

30 obr. č. 81 prázdný stage definition wizard cyklický postup se týká pouze prvků, které mají co do činění s tunely, tedy uvnitř a ostění na počátku jsou všechny prvky v tunelu aktivované, tedy tunela, tunelbb a tunelbk mají přepínač A/R na hodnotě A do kolonek postfix inc. je napsána hodnota 1, start stage, stage inc. hodnota 0, jedná se po počáteční fázi a tímto zápisem přesuneme tyto prvky do předvýpočetní fáze I.S. vysvětlení funkcí postfix inc., start stage, stage inc. postfix inc. množství aktivovaných prvků za jednu fázy start stage nastavení počátku aktivace stage inc. aktivace sady na více fází obr. 82 první fáze

31 v dalším kroku dojde k vyrubání prvního prstence, vzhledem ke zkrácení výpočtu bude požit přepínač F a do kolonky end postfix doplněna hodnota 5 obr. č. 83 druhá fáze dále dochází k aktivaci ostění tunelua tedy ost_a, start stage má hodnotu 2 tedy ostění se bude stavět o jeden krok později pomocí přepínače F je nastaven end postfix na hodnotu 4 obr. č. 84 třetí fáze druhý tunel je vyrubán o další fázi později a jeho ostění opět o další krok, vše je ukončeno v kroku č. 3

32 obr. č. 85 čtvrtá fáze v poslední fázi je potřeba aktivovat ostění druhého tunelu end postfix je nastaven na hodnotu 2 a start stage na hodnotu 4 obr. č. 86 pátá fáze po zmáčknutí tlačítka Appy Assignment Rules by se měla vyplnit tabulka pod pravidly

33 obr. č. 87 apply assignment rules nyní je potřeba doplnit do počáteční fáze zbývající prvky, hraniční podmínky a zatížení označte vše zbývající v Element, Boundary, Load a přetáhněte do I.S obr. č. 88 doplnění počáteční fáze 7. výpočet příkaz analysis analysis case obr. č. 89 příkaz analysis case nastavit typ výpočtu jako Construction type kliknout na tlačítko analysis kontrol

34 označit initial stage for stress analysis a K0 Condition obr. č. 91 nastavení typu výpočtu spuštění výpočtu příkaz analysis - solve obr. č. 92 nastavení výpočtu obr. č. 93 výpočet Výpočet trvá přibližně kolem hod.