Геометрическая модель
|
Симметричная задача может быть представлена с помощью геометрической модели шириной 32 м и глубиной 20 м. Предлагаемая модель показана на рис. 6.2. Грунтовый анкер может быть смоделирован с помощью комбинации проходящего межузлового анкера и геотекстиля (желтая линия). Геотекстиль соответствует слою цементного раствора в то время, как межузловой анкер представляет анкерную связь. В реальности вокруг слоя цементного раствора имеют место сложные трехразмерные напряжения. |
|
Несмотря на то, что данная двухразмерная модель не позволяет точно смоделировать напряженное состояние конструкции и ее взаимодействие с грунтом, с ее помощью можно оценить распределение напряжений, деформацию и устойчивость конструкции на глобальном уровне, предположив отсутствие проскальзывания между слоем цементного раствора и грунтом. Совершенно очевидно, что эта модель не позволяет определить усилие, необходимое для извлечения грунтового анкера. |
Стена в грунте моделируется как балка, интерфейсы вокруг которой используются для моделирования взаимодействия между грунтом и сооружением. Интерфейсы рассматриваются на глубину 1,0 м под балкой. Вокруг геотекстиля, представляющего слой цементного раствора, интерфейсов быть не должно.
Совет: |
В целом, представляется хорошей практикой удлинять интерфейсы вокруг углов сооружений с целью обеспечить достаточную свободу деформации и получить более точную картину распределения напряжений. Когда вы будете это делать, убедитесь, что добавленная часть интерфейса имеет ту же прочность, что и грунт, а его проницаемость никак не сказывается на поле потока (если имеется – см. свойства материала). |
Выемка грунта производится в три этапа, границы между которыми моделируются с помощью геометрических линий. Создайте базовую геометрическую модель, как это показано на рис. 6.2. Для правильного воспроизведения граничных условий можно воспользоваться функцией Standard fixities (Стандартные закрепления).
Свойства материала
Грунт состоит из трех четко выраженных слоев. Введите три набора данных для грунта и интерфейсов с параметрами, указанными в табл. 6.1. Обратите внимание на то, что значения проницаемости интерфейса не соответствуют стандартной настройке. Балки, использующиеся для моделирования стенок, сами по себе являются полностью проницаемыми. Т.о. для того, чтобы заблокировать поток через стенку, что необходимо для расчета потока грунтовых вод и консолидации грунта, потребуются интерфейсы. Для блокирования потока необходимо задать параметр проницаемости интерфейса как Impermeable (непроницаемый). В этом случае в расчетах будет использоваться очень низкая (но не нулевая) величина проницаемости интерфейса. Для интерфейсов, находящихся в слое суглинка под стенкой (надставленная часть интерфейсов) коэффициент снижения прочности установлен на Rigid (прочность не уменьшается), а проницаемость на Neutral (нейтральная).
П
оследнее
означает, что для этих элементов не
наблюдается ни блокирования потока
(Impermeable), ни его полного слива.
Рис. 6.2. Геометрическая модель строительного котлована:
1 – Межузловой анкер; 2 – Геотекстиль
Совет: |
Надставленная часть интерфейса не используется для взаимодействия между грунтом и сооружением и, следовательно, должна иметь ту же прочность, что и окружающий грунт. Это может быть получено при коэффициенте снижения прочности Rinter = 1.0, что автоматически следует при выборе диапазона Rigid. Кроме того, надставленная часть интерфейса не должна влиять на поле потока, что достигается путем установки проницаемости интерфейса на Neutral. Т.о. надставленная часть интерфейса, как правило, характеризуется параметрами Rigid и Neutral. Если это требуется, для надставленной части интерфейса должен быть введен отдельный набор данных по материалам. |
Свойства бетонной стенки вводятся в набор данных для элемента типа Beam (балка). Модуль Юнга бетона равен 35 ГПа, толщина стенки 0,35 м. Свойства стенки указаны в табл. 6.2.
Таблица 6.1. Свойства грунта и интерфейса
Параметр |
Наименование |
Насыпной грунт |
Песок |
Суглинок |
Ед. изм. |
Модель материала |
Model |
МС |
МС |
МС |
- |
Тип поведения материала |
Type |
дренир. |
дренир |
дренир |
- |
Вес грунта в сухом состоянии |
dry |
16 |
17 |
17 |
кН/м3 |
Вес грунта во влажн. состоянии |
wet |
20 |
20 |
19 |
кН/м3 |
Проницаемость в горизонтальн. направлении |
kx |
1,0 |
0,5 |
0,1 |
м/сутки |
Проницаемость в вертикальн. направлении |
ky |
1,0 |
0,5 |
0,1 |
м/сутки |
Модуль Юнга |
Eref |
8000 |
30 000 |
20 000 |
кН/м2 |
Коэффициент Пуассона |
|
0,30 |
0,30 |
0,33 |
- |
Связность |
сref |
1,0 |
1,0 |
8,0 |
кН/м2 |
Угол трения |
|
30 |
34 |
29 |
|
Угол набухания при увлажнении |
|
0,0 |
4,0 |
0,0 |
|
Коэф-т снижения прочности в интерфейсах |
Rinter |
0,65 |
0,70 |
Rigid |
- |
Проницаемость интерфейса |
Perm |
Непрониц. |
Непрониц |
Neutral |
- |
MC = МК = модель Мора-Кулона
Табл. 6.2. Свойства стенки в грунте (балки)
Параметр |
Наименование |
Значение |
Ед. измерения |
Тип поведения |
Material type |
Elastiс |
|
Нормальная жесткость |
ЕА |
12 106 |
кН/м |
Жесткость на изгиб |
EI |
0,12 106 |
кНм2/м |
Эквивалентная толщина |
d |
0,346 |
м |
Вес |
w |
8,3 |
кН/м/м |
Коэффициент Пуассона |
|
0,15 |
- |
Для задания свойств грунтовых анкеров необходимы два набора данных: один для типа Anchor (анкер), и второй – для типа Geotextile (геотекстиль). Набор данных Anchor задает свойства анкерной связи, а Geotextile – свойства слоя цементного раствора. Указанные данные приведены в табл. 6.3 и 6.4.
Таблица 6.3. Свойства анкерной связи (межузловые анкеры)
Параметр |
Наименование |
Значение |
Ед. измерения |
Тип поведения |
Material type |
Elastiс |
|
Нормальная жесткость |
ЕА |
2 105 |
кН |
Боковой шаг |
Ls |
2,5 |
м |
Максимальное усилие |
Fmax |
1 1015 |
кН |
Таблица 6.4. Свойства слоя цементного раствора (геотекстиля)
Параметр |
Наименование |
Значение |
Ед. измерения |
Нормальная жесткость |
ЕА |
2 105 |
кН |