Projekt vznikl za podpory
FRVŠ 1460/2010 Multimediální učebnice předmětu "Výpočty podzemních konstrukcí na počítači""
Příklad č. 1
Nekotvená podzemní stěna
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
2.1.
geometry – curve – create on WP
2.1.1.
polyline (wire)
vytvoření oblasti
viz tab č.1, body 1-13
obr. č.2 příkaz polyline 2.1.2.
line
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 2.1.3.
polyline - podzemní stěna body 14-18 viz tabulka č.1
2.1.4.
line
stavební jáma – hloubení stavební jámy po 1,5 m body 12, 14, 13 a bod 1 viz tabulka č.1
bod 1 2 3 4 5 6 7 8 9
x 0 20 20 20 20 20 -13 -13 -13
y 0 0 -3 -5 -9 -22 -22 -11 -7
bod 10 11 12 13 14 15 16 17 18
x -13 -13 -13 -13 0 0 0 0 0
y -5 -3 -1,5 0 -1,5 -3 -4,2 -6,2 6,5
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
3.1.1.
ground – zeminy – viz tab. č. 2 materiály č. 1-4 (zeminy)
obr č. 5, 6 a 7 – zadání zemin 3.1.2.
structure
parametry betonu viz tabulka č.2
obr č. 8 a 9 – zadání materiálu stěny
geologický profil h (m) 1 písek 2,3 2 štěrk 4 3 břidlice 1 2 4 břidlice 2 2
tíha 18 19,5 22 20
úhel 27 32 19 28
E (kPa) 10000 25000 25000 400000
beton lineární materiálový model E= 27000 MPa poiss. 0,15 γ=
24
kNm
-3
tabulka č. 2 – vlastnosti materiálů
obr č. 10 - zadané materiály 4. zadání vlastností prvků 4.1.
model – property – attribute
obr. č. 11 příkaz attribute 4.1.1.
plane – zeminy
c (kPa) 0,1 0,1 20 60
model M-C M-C M-C M-C
obr. č. 12 a 13 4.1.2.
line – stěna
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 5.1.1.
interval length
volí pevnou vzdálenost mezi body sítě – hodnota vzdálenosti 1.8
hodnota 0,3 obr. č. 18, 19 a 20 postup zadávání velikosti sítě MKP
5.1.2.
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
obr. č.21, 22 a 23 zadávání velikosti sítě MKP 5.1.3.
select all edges – pravé kliknutí – display mesh seed
obr. č 24 – vytvořené body pro hustotu sítě MKP 5.2.
vytvoření vlastní sítě konečných prvků
5.2.1.
mesh – automesh – planar area (F7)
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.
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.
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. 6.1.
model – boundary – supports, popřípadě ground supports
obr. č. 29 příkaz ground supports
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. 7.1.
model – load – self weight
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. 8.1.
model - construction stage – define construction wizard
obr. č. 33 – příkaz define construction stage
obr. č. 34 – první krok výpočtu – počáteční stav
obr. č. 35 – aktivace stěny
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
typ výpočtu (analysis type) – construction stage
obr. č. 38 – nastavení výpočtu nastavení výpočtu (analysis control)
obr. č. 39 nastavení možností výpočtu zaškrtnout initial stage for stress analysis a K0 condition. Toto nastavení říká programu odkud má začít počítat a jaké hodnoty má použít.
9.2.
analysis – solve
obr. č. 41 – solver manager Výpočet bude trvat kolem 20 s. 10.
výsledky
10.1.
svislá deformace
max. deformace 22,05 mm
obr. č. 42 – svislá deformace
10.2.
obybový moment podzemní stěny
max. velikost 45,04 kNm
obr. č. 43 – ohybový moment
