Inženýrký manuál č. 8 Aktualizace: 02/2016 Poouzení tability vahu Program: Soubor: Stabilita vahu Demo_manual_08.gt V tomto inženýrkém manuálu je popán výpočet tability vahu, nalezení kritické kruhové i polygonální mykové plochy (pomocí její optimalizace) a rozdíly v metodách výpočtu tability vahu. Zadání úlohy Proveďte poouzení dlouhodobé tability navrženého vahu gravitační zdí. Požadovaný tupeň bezpečnoti je SF 1, 50. Voda není ve vahu přítomna. Schéma zadání úlohy pro poouzení tability vahu Řešení K výpočtu této úlohy použijeme program GEO5 Stabilita vahu. V náledujícím textu potupně popíšeme potup řešení úlohy po jednotlivých krocích: výpočet č. 1: optimalizace kruhové mykové plochy (Bihop), výpočet č. 2: tanovení tupně tability vahu pro všechny dotupné metody, výpočet č. 3: optimalizace polygonální mykové plochy (Spencer), vyhodnocení výledků (závěr). 1
Zadání vahu a otatních parametrů: V rámu Natavení klikneme na tlačítko Vybrat (v levé podní čáti obrazovky) a poté zvolíme natavení výpočtu čílo 1: Standardní tupně bezpečnoti. Dialogové okno Seznam natavení výpočtu V rámu Rozhraní nejprve zadáme velikot (rozah) úlohy kliknutím na tlačítko Natavit rozahy. Hloubka od nejnižšího bodu rozhraní je pomocný údaj loužící pro vizualizaci úlohy, na vlatní výpočet nemá žádný vliv. Dialogové okno Rozměry věta Náledně modelujeme rozhraní vrtev, rep. terénu pomocí ouřadnic bodů. Zadávání bodů rozhraní 2
Po zadání jednotlivých rozhraní definujeme parametry zemin a přiřadíme je do profilu. Napjatot zemin uvažujeme jako efektivní, foliaci zemin do výpočtu nezahrnujeme. Tabulka parametry zemin Zemina, hornina (zatřídění a pecifikace) Objemová tíha 3 kn m Úhel vnitřního tření ef Soudržnot c ef kpa F1, tuhá konzitence 19,0 29,0 8,0 S3, ulehlá 17,5 31,5 0,0 F3, pevná konzitence S 0, 8 18,0 26,5 16,0 r Poznámka: Tímto výpočtem ověřujeme dlouhodobou tabilitu vahu, a proto úlohu řešíme pomocí efektivních parametrů mykové pevnoti zeminy (, c rozdílné parametry zeminy v jednom měru e u zadaných zemin nevykytuje. Gravitační betonovou zeď modelujeme jako tuhé těleo o objemové tíze ef ef ). Foliace zeminy, tj. zhoršené či 3 23,0 kn m. Smyková plocha tímto těleem neprochází, protože e jedná o oblat velmi vyokou pevnotí (více viz Help F1). Rám Přiřazení 3
V dalším kroku definujeme přitížení terénu, které zde uvažujeme jako páové a tálé umítěním na povrchu. Dialogové okno Nová přitížení Poznámka: Přitížení e zadává na 1 bm šířky vahu. Jedinou výjimkou je bodové přitížení, kde program počítá rozno zatížení do počítaného profilu. (více viz Help F1). Rámy Náep, Zářez, Kotvy, Výztuhy a Voda překočíme. Rám Zemětřeení nemá pro tento výpočet žádný vliv, protože vah e nenachází v eizmicky aktivní oblati. Náledně v rámu Natavení fáze zvolíme typ Návrhové ituace. V tomto případě uvažujeme trvalou návrhovou ituaci. Rám Natavení fáze 4
Výpočet č. 1 kruhová myková plocha Přejdeme do rámu Výpočet, kde zadáme počáteční mykovou plochu pomocí ouřadnic tředu ( x, y ) a jejího poloměru, nebo přímo na obrazovce pomocí myši (kliknutím e zadají tři body, kterými myková plocha prochází). Poznámka: V oudržných zeminách e nejčatěji vykytují rotační euvy, které e modelují pomocí kruhové mykové plochy. Tato plocha louží k nalezení kritických oblatí vyšetřovaného vahu. Pro neoudržné zeminy je vhodné provét výpočty tability vahu také pomocí polygonální mykové plochy (více viz Help F1). Nejprve u metody výpočtu zvolíme možnot Bihop a dále natavíme typ výpočtu jako Optimalizace. Poté provedeme poouzení tability vahu tiknutím tlačítka Počítej. Rám Výpočet Bihop (optimalizace kruhové mykové plochy) Poznámka: Optimalizace počívá v nalezení kruhové mykové plochy nejmenší hodnotou tupně tability, tzv. kritické mykové plochy. Optimalizace kruhové mykové plochy v programu Stabilita vahu prochází celý zadaný vah a je velice polehlivá pro různé počáteční mykové plochy dotaneme po optimalizaci tejnou výlednou kritickou mykovou plochu nejnižším tupněm tability. 5
Stupeň tability určený pro kritickou kruhovou mykovou plochu vychází podle Bihopa takto: SF 1,82 SF 1,50 VYHOVUJE Výpočet č. 2 porovnání různých metod výpočtu Nyní přejdeme k zadání dalšího výpočtu pomocí nátrojové lišty v levé dolní čáti obrazovky. Rám Výpočet nátrojová lišta (více výpočtů) V rámu výpočet změníme typ výpočtu na možnot Standard a tupeň bezpečnoti určíme pro všechny metody. Poté tikneme tlačítko Počítej. Rám Výpočet všechny metody (tandardní typ výpočtu) Poznámka: Při tomto potupu však myková plocha určená pro všechny metody odpovídá kritické mykové ploše určené podle Bihopa. Pro přenější tanovení tupně tability vahu je vhodnější zvolit danou metodu a k ní náledně provét optimalizaci mykové plochy (více viz Help F1). Hodnoty tupně tability vahu pro všechny metody vycházejí takto: Bihop: SF 1,82 SF 1, 50 VYHOVUJE Felleniu / Petteron: SF 1,61 SF 1, 50 VYHOVUJE Spencer: SF 1,79 SF 1, 50 VYHOVUJE Janbu: SF 1,80 SF 1, 50 VYHOVUJE Morgentern-Price: SF 1,80 SF 1, 50 VYHOVUJE 6
Poznámka: Volba metody výpočtu vždy záleží na zkušenotech projektanta a není triktně dáno, kterou metodu použít. Celovětově nejznámější jou proužkové metody, z nichž pravděpodobně nejpoužívanější je Bihopova metoda, která udává poměrně konzervativní výledky. Pro vyztužené, kotvené, rep. čátečně zatopené vahy jou však vhodnější rigorózní metody (Janbu, Spencer a Morgentern-Price), které plňují všechny podmínky rovnováhy a lépe vytihují reálné chování vahu. V každém případě není nutné (ani právné) pouzovat vah všemi dotupnými metodami výpočtu. Například konvenční neboli švédká metoda (Felleniu Petteron) pokytuje velmi konzervativní výledky tupeň bezpečnoti vychází čato nereálně nízký. Jelikož je to metoda všeobecně známá a v některých zemích pro poouzení tability vahu přímo vyžadovaná, je rovněž oučátí programu GEO5 Stabilita vahu. Výpočet č. 3 polygonální myková plocha V poledním kroku přidáme další výpočet a původně kruhovou mykovou plochu převedeme na polygonální (pomocí tlačítka Převét na polygon ) a v přílušném dialogovém okně zadáme počet egmentů. Rám Výpočet ukázka převodu kruhové mykové plochy na polygonální Dialogové okno Převod na polygon Metodu výpočtu zvolíme Spencer, pro tuto polygonální mykovou plochu natavíme její optimalizaci a náledně provedeme výpočet. 7
Rám Výpočet Spencer (optimalizace polygonální mykové plochy) Stupeň bezpečnoti určený pro kritickou polygonální mykovou plochu vychází podle Spencera takto: SF 1,53 SF 1,50 VYHOVUJE Poznámka: Optimalizace polygonální mykové plochy je potupná, závií na poloze a měru počátku mykové plochy. Je proto vhodné provét více výpočtů různými počátečními mykovými plochami a také různým počtem úeků. 8
Výkyt lokálních minim polygonální a kruhová myková plocha Optimalizace polygonální mykové plochy může být také ovlivněna výkytem lokálních minim tupně tability, a proto nemuí vždy přímo vét k nalezení kritické mykové plochy. Vhodné je také vhodné zadat tvar počáteční (polygonální) mykové plochy podle již optimalizované kruhové mykové plochy. Poznámka: Čatou tížnotí uživatelů je, že myková plocha e po optimalizaci ztratila. Pro neoudržné zeminy, kde c ef 0 kpa je podle metody mezní rovnováhy kritická myková plocha hodná nejprudším úekem terénu. V tomto případě je nutné buď zadat oudržnot zeminy, nebo zadat retrikční linie, kterými myková plocha nemůže procházet. Závěr Stabilita vahu po optimalizaci vychází takto: Bihop (optimalizace, kruh): SF 1,82 SF 1, 50 VYHOVUJE Spencer (optimalizace, polygon): SF 1,53 SF 1, 50 VYHOVUJE Takto navržený vah gravitační zdí z hledika dlouhodobé tability vyhovuje. 9