FRVŠ 1460/2010. Nekotvená podzemní stěna

Transkript

1 Projekt vznikl za podpory FRVŠ 1460/2010 Multimediální učebnice předmětu "Výpočty podzemních konstrukcí na počítači"" Příklad č. 1 Nekotvená podzemní stěna

2 Na tomto příkladu je ukázáno základní seznámení s programem Midas GTS. Úloha je zvolena záměrně jako elementární, aby všechny kroky byly pochopitelné a s jasnou logickou návazností. Úlohou je nekotvená podzemní stěna, která paží stavební jámu hlubokou 3m. Vytěžení stavební jámy probíhá ve dvou krocích po 1,5m. Podzemní stěna je uvažována jako betonová tl. 300 mm. 1. založení nové úlohy 1.1. file new obr. č.1 název projektu a volba jednotek 2. tvorba geometrie

3 2.1. geometry curve create on WP polyline (wire) vytvoření oblasti viz tab č.1, body line obr. č.2 příkaz polyline vytvoření geologie viz tab. č.1 body 8 a 5 dále 9,17 a 4 a 10, 16 a 3 obr.č.3 příkaz line polyline - podzemní stěna body viz tabulka č line stavební jáma hloubení stavební jámy po 1,5 m body 12, 14, 13 a bod 1 viz tabulka č.1

4 bod x y bod x y , , , , ,5 tabulka č.1 obr. č. 4 vytvořená zájmová oblasti, geologie, stavební jáma a stěna Dále je vytvořen geometrický model konstrukce a zájmové oblasti. V dalších krocích dojde k definici materiálových vlastností a jejich přiřazení k příslušným prvkům použitým pro tvorbu sítě MKP. 3. zadání material 3.1. model property material ground zeminy viz tab. č. 2 materiály č. 1-4 (zeminy)

5 structure obr č. 5, 6 a 7 zadání zemin parametry betonu viz tabulka č.2 obr č. 8 a 9 zadání materiálu stěny

6 geologický profil h (m) tíha úhel E (kpa) c (kpa) model 1 písek 2, ,1 M-C 2 štěrk 4 19, ,1 M-C 3 břidlice M-C 4 břidlice M-C beton lineární materiálový model E = MPa poiss. 0,15 γ = 24 knm -3 tabulka č. 2 vlastnosti materiálů 4. zadání vlastností prvků 4.1. model property attribute obr č zadané materiály plane zeminy obr. č. 11 příkaz attribute

7 line stěna obr. č. 12 a 13

8 obr. č. 14, 15 a 16 postup při zadávání vlastností prvků betonové stěny K již vytvořeným materiálům a prvkům bude nyní vytvořena síť MKP. V prvním kroku dojde k definici pravidel na vytvoření sítě MKP. Vytvoření sítě MKP je v krocích následujících. 5. vytvoření sítě konečných prvků 5.1. mesh size control along edges (F4) obr. č. 17 příkaz size control along edges interval length volí pevnou vzdálenost mezi body sítě hodnota vzdálenosti 1.8

9 obr. č. 18, 19 a 20 postup zadávání velikosti sítě MKP hodnota 0, linear fading (lenght) volí proměnnou (lineárně) vzdálenost bodů sítě MKP je potřeba si všimnout orientace šipky, aby by dobře zadán počátečný a konečný bod v tomto případě jsou hodnoty zvoleny tak, aby na okrajích sítě byla hodnota 1,8 a u stěny 0,3

10 obr. č.21, 22 a 23 zadávání velikosti sítě MKP select all edges pravé kliknutí display mesh seed obr. č 24 vytvořené body pro hustotu sítě MKP 5.2. vytvoření vlastní sítě konečných prvků mesh automesh planar area (F7)

11 pro každou zeminu je potřeba provést tento příkaz samostatně!! algoritnus pro generaci sítě zvolit - delanay mesher typ triangle velikost sítě (mesh size) 1,8 vlastnosti (attribute) podle zeminy kde je potřeba zakliknout vytvořit každou síť zvlášť (register each area independently) deaktivace mid-size nodes to je důležité, protože pokud by byla tato možnost označená, program by nemohl připojit k takto vytvořené síti síť stěny, která je typu beam, tedy 1D.

12 obr. č. 25 a 26 vytvoření sítě MKP 5.3. mesh automesh edge V případě prvku beam, je také nutné vytvořit síť MKP, i když se jedná o 1D prvek. K tomuto úkolu je přiřazen příkaz auto mest edge.

13 obr. č. 27 a 28 vytvoření sítě MKP podél stěny 6. okrajové podmínky K vytvoření okrajových podmínek může dojít dvěma způsoby. Oba dávají stejné výstupy. První (přes příkaz support) dovoluje uživateli plnou podporu nad tvorbou okrajových podmínek model boundary supports, popřípadě ground supports obr. č. 29 příkaz ground supports

14 obr. č. 30 příkaz supports je potřeba každou hranu oblasti nadefinovat zvlášť obr. č. 31 správně zadané okrajové podmínky 7. zatížení V tomto příkladu působí pouze jediné zatížení. Vlastní tíha zeminy. Na rozdíl od jiných programů (např. Plaxis) není vkládána automaticky model load self weight

15 obr. č. 31 a 32 zadání vlastní tíhy 8. výpočet Nejprve je potřeba definovat všechny stavy, které můžou v průběhu životnosti konstrukce nastat. Výchozí stav je bez jakéhokoliv zásahu. V následujícím kroku dojde k vybudování (aktivaci) podzemní stěny. Dalším krokem dojde k vytěžení prostoru stavení jámy na první etáž. V poslední fázi je stavební jámy prohloubena až na dno. Tento postup je ukázán na obrázcích umístěných níže model - construction stage define construction wizard obr. č. 33 příkaz define construction stage

16 obr. č. 34 první krok výpočtu počáteční stav obr. č. 35 aktivace stěny

17 obr. č. 36 první etáž obr. č. 37 vytěžení až na dno 9. výpočet 9.1. analysis analysis case přidej (add) obr. č. 38 analysis case

18 typ výpočtu (analysis type) construction stage nastavení výpočtu (analysis control) obr. č. 38 nastavení výpočtu obr. č. 39 nastavení možností výpočtu zaškrtnout initial stage for stress analysis a K 0 condition. Toto nastavení říká programu odkud má začít počítat a jaké hodnoty má použít.

19 9.2. analysis solve obr. č. 41 solver manager Výpočet bude trvat kolem 20 s. 10. výsledky svislá deformace max. deformace 22,05 mm obr. č. 42 svislá deformace

20 10.2. obybový moment podzemní stěny max. velikost 45,04 knm obr. č. 43 ohybový moment