NUMERICKÉ MODELOVÁNÍ A SKUTEČNOST Alexandr Butovič Tomáš Louženský SATRA, spol. s r. o.
Obsah prezentace Návrh konstrukce Podklady pro návrh Návrhové přístupy Chování primárního ostění Numerické modelování 2D (tunel Mrázovka) Numerické modelování 3D (projekt DOPAS) Zpětná analýza Závěr 1. 4. 2014 NUMERICKÉ MODELOVÁNÍ A SKUTEČNOST 2
Návrh konstrukce 1. 4. 2014 NUMERICKÉ MODELOVÁNÍ A SKUTEČNOST 3
Podklady pro návrh Niveleta Geometrie Technologické možnosti zhotovitele Parametry horninového prostředí Parametry primárního ostění Okrajové podmínky 1. 4. 2014 NUMERICKÉ MODELOVÁNÍ A SKUTEČNOST 4
Numerické modelování a skutečnost NÁVRHOVÉ PŘÍSTUPY
Návrhové přístupy ČSN EN 1997-1 Obecná pravidla Kapitola 2.4.7.3.4.2 Návrhový přístup 1 Kombinace 1: A1 + M1 + R1 Kombinace 2: A2 + M2 + R1 Kapitola 2.4.7.3.4.3 Návrhový přístup 2 Kombinace 1: A1 + M1 + R2 Kapitola 2.4.7.3.4.4 Návrhový přístup 3 Kombinace 1: (A1* nebo A2+) + M2 + R3 1. 4. 2014 NUMERICKÉ MODELOVÁNÍ A SKUTEČNOST 6
Návrhové přístupy Co to znamená? Buď zhoršuji parametry horniny (zeminy) nebo zvětšuji zatížení (účinky zatížení) Co když je potřeba parametry zlepšit? Co je lepší? Co znamená lepší? Co je více na straně bezpečnosti? Co je ekonomičtější? 1. 4. 2014 NUMERICKÉ MODELOVÁNÍ A SKUTEČNOST 7
Návrhové přístupy Případ č. 1 Tunel v hloubce 22 m (třípruh na Letné) Případ č. 2 Tunel v hloubce 10 m (dvoupruh v Troji) 1. 4. 2014 NUMERICKÉ MODELOVÁNÍ A SKUTEČNOST 8
Návrhové přístupy případ č. 1 Doporučené geotechnické charakteristiky Návrhové parametry (zhoršené) Edef?? 1. 4. 2014 NUMERICKÉ MODELOVÁNÍ A SKUTEČNOST 9
Návrhové přístupy případ č. 1 Porovnání míst možného zplastizování Doporučené Návrhové (zhoršené) 1. 4. 2014 NUMERICKÉ MODELOVÁNÍ A SKUTEČNOST 10
Návrhové přístupy případ č. 1 Porovnání normálových sil -600kN -1030kN 1,7-1500kN 1,15-1730kN Doporučené Návrhové (zhoršené) 1. 4. 2014 NUMERICKÉ MODELOVÁNÍ A SKUTEČNOST 11
Návrhové přístupy případ č. 1 Porovnání ohybových momentů 0,5 10kNm 5kNm -31kNm 1,42-44kNm Doporučené Návrhové (zhoršené) 1. 4. 2014 NUMERICKÉ MODELOVÁNÍ A SKUTEČNOST 12
Návrhové přístupy případ č. 2 Doporučené geotechnické charakteristiky Návrhové parametry (zhoršené) 1. 4. 2014 NUMERICKÉ MODELOVÁNÍ A SKUTEČNOST 13
Návrhové přístupy případ č. 2 Fáze výpočtu 1. 4. 2014 NUMERICKÉ MODELOVÁNÍ A SKUTEČNOST 14
Návrhové přístupy případ č. 2 Porovnání míst možného zplastizování Doporučené Návrhové (zhoršené) 1. 4. 2014 NUMERICKÉ MODELOVÁNÍ A SKUTEČNOST 15
Návrhové přístupy případ č. 2 Porovnání normálových sil -520kN 1,4-740kN -740kN 1,11-820kN Doporučené Návrhové (zhoršené) 1. 4. 2014 NUMERICKÉ MODELOVÁNÍ A SKUTEČNOST 16
Návrhové přístupy případ č. 2 Porovnání ohybových momentů 16kNm 9kNm 0,56-26kNm 2,7-70kNm Doporučené Návrhové (zhoršené) 1. 4. 2014 NUMERICKÉ MODELOVÁNÍ A SKUTEČNOST 17
Návrhové přístupy porovnání Porovnání případů Bok Vrchol klenby Případ 1 Poměr N 1,7 1,15 Poměr M 0,5 1,42 Případ 2 Poměr N 1,4 1,11 Poměr M 0,56 2,7 Případ 3 Jiná geologie, hloubka pod povrchem, velikost a tvar tunelu (jiný rozsah zplastizování)? 1. 4. 2014 NUMERICKÉ MODELOVÁNÍ A SKUTEČNOST 18
Numerické modelování a skutečnost CHOVÁNÍ PRIMÁRNÍHO OSTĚNÍ
Chování primárního ostění Způsob zadání: 1. Pružný materiál 2. Pružně plastický materiál (Mohr-Coulomb, Parabolické kriterium) 3. Jiné Co je lepší? Co znamená lepší? Co je více na straně bezpečnosti? Co je ekonomičtější? 1. 4. 2014 NUMERICKÉ MODELOVÁNÍ A SKUTEČNOST 20
Chování primárního ostění 1. 4. 2014 NUMERICKÉ MODELOVÁNÍ A SKUTEČNOST 21
Chování primárního ostění 1. 4. 2014 NUMERICKÉ MODELOVÁNÍ A SKUTEČNOST 22
Chování primárního ostění -199kNm -154kNm Pružné Pružně-plastické 1. 4. 2014 NUMERICKÉ MODELOVÁNÍ A SKUTEČNOST 23
Numerické modelování a skutečnost NUMERICKÉ MODELOVÁNÍ 2D (TUNEL MRÁZOVKA)
Celková situace stavby úroveň tunelů 1. 4. 2014 NUMERICKÉ MODELOVÁNÍ A SKUTEČNOST 25
Schematický podélný geologický řez západním tunelem 1. 4. 2014 NUMERICKÉ MODELOVÁNÍ A SKUTEČNOST 26
Horizontální členění výrubu 1. 4. 2014 NUMERICKÉ MODELOVÁNÍ A SKUTEČNOST 27
Numerické modelování 2D (tunel Mrázovka) Horizontální členění třípruhového tunelu Písčité břidlice Letenského souvrství (monotónní vývoj) Poruchové zóny Deformace povrchu terénu přes 220 mm (žádné objekty nadzemní zástavby) 1. 4. 2014 NUMERICKÉ MODELOVÁNÍ A SKUTEČNOST 28
Numerické modelování 2D (tunel Mrázovka) Výsledky numerického modelování: očekávané deformace povrchu 37 mm očekávaný sklon poklesové kotliny 1:800 očekáváná deformace ostění ve svislém směru 46 mm očekávaná deformace ostění ve vodorovném směru 25 mm 1. 4. 2014 NUMERICKÉ MODELOVÁNÍ A SKUTEČNOST 29
Numerické modelování 2D (tunel Mrázovka) Skutečnost 1. 4. 2014 NUMERICKÉ MODELOVÁNÍ A SKUTEČNOST 30
Numerické modelování 2D (tunel Mrázovka) 1. 4. 2014 NUMERICKÉ MODELOVÁNÍ A SKUTEČNOST 31
Numerické modelování 2D (tunel Mrázovka) 1. 4. 2014 NUMERICKÉ MODELOVÁNÍ A SKUTEČNOST 32
Numerické modelování 2D (tunel Mrázovka) 1. 4. 2014 NUMERICKÉ MODELOVÁNÍ A SKUTEČNOST 33
Numerické modelování a skutečnost NUMERICKÉ MODELOVÁNÍ 3D Projekt DOPAS
Numerické modelování 3D (projekt DOPAS) 1. 4. 2014 NUMERICKÉ MODELOVÁNÍ A SKUTEČNOST 35
Numerické modelování 3D (Projekt DOPAS) 1. 4. 2014 NUMERICKÉ MODELOVÁNÍ A SKUTEČNOST 36
Numerické modelování 3D (projekt DOPAS) 1. 4. 2014 NUMERICKÉ MODELOVÁNÍ A SKUTEČNOST 37
Numerické modelování 3D (projekt DOPAS) 1. 4. 2014 NUMERICKÉ MODELOVÁNÍ A SKUTEČNOST 38
Numerické modelování a skutečnost ZPĚTNÁ ANALÝZA
Zpětná analýza Co když výsledky modelování neodpovídají skutečnosti? ZPĚTNÁ ANALÝZA Nalezení takových vstupů do výpočtu, aby se vypočtené výsledky co nejvíce podobaly skutečnosti. (Pozor na limity upravovaných veličin) CO MĚNIT? Modul přetvárnosti, parametry smykové pevnosti, Poissonovo číslo, relaxace výrubu (jednotlivé vrstvy) 1. 4. 2014 NUMERICKÉ MODELOVÁNÍ A SKUTEČNOST 40
Zpětná analýza JAKÉ VELIČINY POROVNÁVAT? Ideální, když je nalezena shoda ve všech parametrech bohužel málo kdy Deformace povrchu terénu, svislá a vodorovná deformace v okolí výrubu, relaxace výrubu, málo kdy velikosti napětí. V JAKÉ FÁZI A NA ZÁKLADĚ ČEHO? 2D model, členěný výrub 1. výrub Na základě výsledků geotechnického monitoringu 1. 4. 2014 NUMERICKÉ MODELOVÁNÍ A SKUTEČNOST 41
Zpětná analýza 1. 4. 2014 NUMERICKÉ MODELOVÁNÍ A SKUTEČNOST 42
Zpětná analýza 1. 4. 2014 NUMERICKÉ MODELOVÁNÍ A SKUTEČNOST 43
Závěr NUMERICKÉ MODELOVÁNÍ = ÚČINNÝ NÁSTROJ PŘI NAVRHOVÁNÍ PODZEMNÍCH STAVEB NUTNO BRÁT S REZERVOU! INŽENÝRSKÝ PŘÍSTUP!! 1. 4. 2014 NUMERICKÉ MODELOVÁNÍ A SKUTEČNOST 44
Děkujeme za pozornost