Brașov, 27 mai 2019 - geostru.eu fileincarcarilor: c si Φ contant ... Analiza modala/Evaluare...
Transcript of Brașov, 27 mai 2019 - geostru.eu fileincarcarilor: c si Φ contant ... Analiza modala/Evaluare...
Brașov, 27 mai 2019
GFAS & RSL 2D – FEA System for Geotechnical Applications
Metode de analiza
(rezistenta, stabilitate, deformabilitate)
Metode care considera echilibrul la limita, metode statice sau de calcul la rupere
Metode numerice bazate cu precadere pe metoda elementelor finite (MEF)
Limitari ale metodelor bazate pe echilibru limita:
determinarea tensiunilor si pe suprafete posibile de cedare
se admite ca in lungul suprafetei posibile de cedare pamintul este in stadiul limita de echilibru
tensiunile initiale din masiv, istoricul evolutiei lor nu pot fi luate in considerare
GFAS & RSL 2D – FEA System for Geotechnical Applications Metode care considera echilibrul limita
Metoda Suprafata de rupere Ipoteze de calcul
Fellenius Suprafata circulara Fotele laterale sunt egale pe
cele doua fete ale fasiei
Bishop Suprafata circulara Fotele laterale sunt inegale si
oblice
Janbu Suprafata de forma oarecare Masa alunecatoare este
discretizata in fisii verticale
pe fetele acestora actioneaza
eforturile normale si
tangentiale
Morgenstern &Price Suprafata de forma oarecare Se considera fortele dintre
fasii
Calcularea capacitatii portante
•Hansen; Terzaghi; Meyerhof; Vesic; EC-8; Terzaghi (roca); Zienkievicz (roca)
Tehnica MEF permite:
determinarea starii de tensiune si deformatie initiala si evolutia acesteia in timpul lucrarilor de interventie
zonarea portiunilor cu concentrari de tensiuni tangentiale ce pot favoriza producerea unor alunecari
estimarea mai exacta a starii de echilibru a taluzurilor sau versantilor
Considearea mai exacta a interactiunii sol-structura si determinarea intr-o formulare unitara a starii de tensiune si
deformatie atit in masiv cit si in diversele elemente structurale utilizate pe parcursul lucrarilor de interventie in
masiv: ancoraje, piloti, ziduri de sprijin, etc.
GFAS & RSL2D – FEA System for Geotechnical Applications
Reducrere fortelor caretind sa produca
ruperea/cedarea
Reducerea tensiunilortangentiale de-a lungul
suprafetei de alunecare
Transferul tensiunilor laelemente structurale fundate
sau ancorate intro formatiune
stabila
Excavatii dedescaracre la partea
superioara a pantei
Micsorarea inclinariitaluzului sau
versantului
Ziduri de sprijin
Sisteme si retele de
piloti
Ancoraje
Bulonare sau tintuire
"Soil nailing"
Sporirea fortelor de
rezistenta
Cresterea tensiunilornormale pe suprafata
de alunecare
Elemente structuralecu tiranti pretensionati
Contraforti si berme la
piciorul pantei
Lucr
ari d
e in
terv
en
tie
–m
od
ele
co
mp
lexe
in M
EF
GFAS & RSL2D – FEA System for Geotechnical Applications
GFAS & RSL2D – FEA System for Geotechnical Applications Software pentru analiza statica si dinamica in element finit a masivelor 2D cu aplicatii specifice in ingineria geotehnica:
Analiza neliniara in element finit a urmatoarelor probleme specifice:
Stabilitatea taluzurilor si versantilor
Excavatii
Infiltratii
Intercatiunea teren structura
Lucrari de stabilizare a taluzurilor
Tasari ale rambleelor si fundatiilor
Executia etapizata
Tunele
Raspunsul seismic local (RSL III-2D)
Tipuri de analize in aplicatiile GFAS si RSL III-2D: Analiza statica si dinamica neliniara
GFAS & RSL2D – FEA System for Geotechnical Applications
Tipuri de analize in aplicatiile GFAS si RSL III-2D: Analiza statica si dinamica neliniara
GFAS & RSL2D – FEA System for Geotechnical Applications
Capacitate portanta Crestere progresiva a
incarcarilor:c si Φ contant
Stabilitate/Factor de siguranta
Reduce c si Φ
GFAS – FEA System for Geotechnical Applications Tipuri de analize in aplicatiile GFAS si RSL III-2D: Analiza statica si dinamica neliniara
Lucrari etapizate: verificare echilibru pentru configuratia si incarcarile agerente fiecarui stagiu (etape)
Tipuri de analize in aplicatiile GFAS si RSL III-2D: Analiza modala/Evaluare forte seismice
GFAS & RSL2D – FEA System for Geotechnical Applications
Tipuri de analize in aplicatiile GFAS si RSL III-2D: Analiza (confinata si neconfinata) a infiltratiilor in regim stationar
GFAS & RSL2D – FEA System for Geotechnical Applications
GFAS & RSL 2D – FEA System for Geotechnical Applications Tipuri de analize in aplicatiile GFAS si RSL III-2D: Analiza seismica locala-spectre seismice de raspuns
GFAS – FEA System for Geotechnical Applications
GFAS – FEA System for Geotechnical Applications SLOPE
GFAS
GFAS – FEA System for Geotechnical Applications
AUTOCAD
GFAS
Caracteristici (GFAS):
•Generator automat al retelei de discretizare
• Impunerea diverselor conditii de contur
•Incarcari distribuite, concentrate, gravitationale,
•Elemente finite de forma triunghiulara sau patrulatera simple sau de ordin superior
•Elemente de tip “beam-column” si interactiunea cu elementele plane
•Relatii constitutive neliniare Mohr-Coulomb, Von Misses, Cam Clay
•Efectul apei de infiltratie prin determinarea spectrului hidrodinamic
•Efectul actiunii seismului
GFAS & RSL2D – FEA System for Geotechnical Applications
Sisteme de ecuatii neliniare: Liniarizare (metoda secantelor/tangentelor): matricea de rigiditate secanta/tangenta
Formularea in deplasari: functie de deplasari (aproximarea cimpului de deplasari)
principii energetice /deplsarilor virtuale: matrice caracteristice
starea de deformatie si tensiune (pe baza cimpului de deplasari)
(1)Comportarea neliniară a structurilor, sub cele doua aspecte, cel fizic şi cel geometric: relaţiilor neliniare între deformaţiile
specifice şi deplasări, model pe baza căruia să se deducă relaţiile constitutive neliniare - determinarea ecuaţiilor de
echilibru static (energetic).
(2) Soluţionarea sistemului de ecuaţii neliniare implică aplicarea următoarelor proceduri:
(a) Adoptarea tipului de element finit şi asocierea gradelor de libertate în funcţie de natura problemei studiate şi de
gradul de aproximare dorit.
(b) Definirea funcţiilor de deplasări pe baza cărora se definesc deplasările în interiorul elementului finit.
(c) Exprimarea ecuaţiilor de echilibru în funcţie de deplasările gradelor de libertate asociate elementului finit
utilizat.
(d) Aplicarea unor procedee incrementale sau incremental-iterative pentru rezolvarea sistemelor de ecuaţii neliniare
rezultate.
GFAS & RSL2D – FEA System for Geotechnical Applications
Ecuatiile de echilibru
Relatiile constitutive
Ecuatiile de compatibilitate a
deformatiilor
Conditiile de margine/contur
GFAS & RSL2D – FEA System for Geotechnical Applications
GFAS & RSL2D – FEA System for Geotechnical Applications
GFAS & RSL2D – FEA System for Geotechnical Applications
GFAS & RSL2D – FEA System for Geotechnical Applications
GFAS & RSL2D – FEA System for Geotechnical Applications
Teorema energiei potentiale minime
GFAS & RSL2D – FEA System for Geotechnical Applications
GFAS – FEA System for Geotechnical Applications
GFAS & RSL2D – FEA System for Geotechnical Applications
Campul de deplasari si deformatii
Matricea de rigiditate
GFAS & RSL2D – FEA System for Geotechnical Applications
Elemente finite izoparametrice
GFAS & RSL2D – FEA System for Geotechnical Applications
Element finit triunghiular cu trei noduri
GFAS & RSL2D – FEA System for Geotechnical Applications
Element finit triunghiular cu sase noduri (T6)
GFAS & RSL2D – FEA System for Geotechnical Applications
Element finit patrulater cu patru noduri (Q4) Element finit patrulater cu opt noduri (Q8)
Functii bi-liniare Functii parabolice
GFAS & RSL2D – FEA System for Geotechnical Applications
Forte de suprafata
Forte masice (de volum)
GFAS & RSL2D – FEA System for Geotechnical Applications
Potentialul fortelor nodale hidrostatice
Distributia hidrostatica a presiunilor in element
Efectul presiunii apei din pori=>tensiuni hidrostatice
Tensiuni totale (incarcari exterioare si presiunea apei din pori)
Relatia generala de echilibru: forte nodale (presiunea apei din pori)
GFAS & RSL2D – FEA System for Geotechnical Applications
Matricea de conductivitate (rigiditate)
Tensorul permeabilitatilor
Curgerea fluidului: ecuatia cu derivate partiale de ordinul II : sarcina piezometrica (potentialul)
Operatorul de derivare (similar cu B)
Ecuatia de echilibru: potentialul la nodurile elemenetului Distributia presiunii apei din pori
GFAS & RSL2D – FEA System for Geotechnical Applications
Fortele de excavatie ce actioneaza pe conturul masivului ramas depind de starea de tensiune din masivul excavat si greutatea proprie a materialului excavat
GFAS & RSL2D – FEA System for Geotechnical Applications
GFAS & RSL2D – FEA System for Geotechnical Applications
GFAS & RSL2D – FEA System for Geotechnical Applications
Elemente cheie ale retelei de discretizare (mesh)
GFAS & RSL2D – FEA System for Geotechnical Applications
Generarea retelei de discretizare
GFAS & RSL2D – FEA System for Geotechnical Applications
Pentru elemente simple (Q4)
Tehnica MAPARII (MESH STRUCTURAT)
GFAS & RSL2D – FEA System for Geotechnical Applications
GFAS & RSL2D – FEA System for Geotechnical Applications
GFAS & RSL2D – FEA System for Geotechnical Applications
TRIANGULATIA DELAUNAY (MESH NESTRUCTURAT)
GFAS & RSL2D – FEA System for Geotechnical Applications
Rafinarea GLOBALA
(geometrica-h refinement)
GFAS & RSL2D – FEA System for Geotechnical Applications
Rafinarea GLOBALA
(cresterea gradului elementului finit-p refinement)
GFAS & RSL2D – FEA System for Geotechnical Applications
Rafinarea LOCALA
(indesirea retelei in zonele cu concetrari de tensiuni: adaptiva)
GFAS & RSL2D – FEA System for Geotechnical Applications
GFAS & RSL2D – FEA System for Geotechnical Applications
GFAS & RSL2D – FEA System for Geotechnical Applications
GFAS & RSL2D – FEA System for Geotechnical Applications
GFAS & RSL2D – FEA System for Geotechnical Applications
GFAS & RSL2D – FEA System for Geotechnical Applications
GFAS & RSL2D – FEA System for Geotechnical Applications
GFAS & RSL2D – FEA System for Geotechnical Applications
GFAS & RSL2D – FEA System for Geotechnical Applications
Metode iterative (modelul viscoplastic)si incremental-iterative (elasto-plastic)
GFAS & RSL2D – FEA System for Geotechnical Applications
1. Pentru primul ciclu de incarcare (i=1) se consdiera E=Eep pentru toate elmentele; Se aplica
incrementul de incarce F1
2. Pe baza deformatiilor curente reclaculeaza Eep in fiecare element si matricea de rigiditate tangenta
kt. Determina fortele reziduale (neechilibrate), Ri. Asambleaza matricea de rigiditate globala Kti si
calculeaza deplasarile structurii: Kti Ui= Ri. Cu Ui calculeaza deformatiile incrementale i pentru
fiecare element.
3. Detecteaza daca sunt elemnete care au facut incursiuni in domeniul plastic si reactualizeaza Eep, Se
revine la pasul 2 si se repeta pasii 2 si 3 pina se atinge convergenta.
4. Reactualizeaza vectorul deplasarilor Ui=Ui-1+ Ui , deformatiile i=i-1+i si apoi tensiunile i=
i-1+ i
5. Aplica noul increment de incarcare si refa calculul incepind cu pasul 2.
Metode incremental-iterative (elasto-plastic)
GFAS & RSL2D – FEA System for Geotechnical Applications
02
2
2
2
yk
xk yx
py
m
mc
T
m dxdymTkTK
0KΦ
bbQΦKK
GFAS & RSL2D – FEA System for Geotechnical Applications
GFAS & RSL2D – FEA System for Geotechnical Applications
GFAS – FEA System for Geotechnical Applications
GFAS – FEA System for Geotechnical Applications
GFAS – FEA System for Geotechnical Applications
GFAS – FEA System for Geotechnical Applications
RSL2D – FEA System for Geotechnical Applications
FuKuCuM ...
kmc
1
1
/
21
21
21
12
2
• Stagiul 1
•Fixed boundaries
•Determine initial stress and strain
•Determine the first frequency of the model
Stagiul 2
At the bottom of the bedrock displacements pescribed to zero on vertical dirrection
Prescribe acceleration on the bedrock
Absorbant boundaries on both sides
Margini absorbante
Acceleartii impuse
0MK 1
2
1 FuKuCuM ...
GFAS & RSL2D – FEA System for Geotechnical Applications
Dynamic properties of soil-Equivalent Linear Soil Model
GFAS & RSL2D – FEA System for Geotechnical Applications
LVc
LVc
ss
pp
2112
1
12
EV
EV
p
s
tAvVtF s dutvt
g 0
..
tutF g
a
g
..
M
GFAS & RSL2D – FEA System for Geotechnical Applications
gVG ss /2 12GE
GFAS & RSL2D – FEA System for Geotechnical Applications
FuKuCuM ...
5/1
4/1
GFAS & RSL2D – FEA System for Geotechnical Applications
SDOF Amortizare
Perioada
GFAS & RSL2D – FEA System for Geotechnical Applications
GFAS & RSL2D – FEA System for Geotechnical Applications
GFAS & RSL2D – FEA System for Geotechnical Applications