Pomoc online

Analiza naprężeń - możliwości

Program GEO5 MES przeprowadza analizę naprężeń i odkształceń, uwzględniając zarówno warunki z lub bez odpływu. Interesującą opcję Użytkownik wybiera podczas konfigurowania danego modelu materiałowego. Domyślnie oczekiwane jest zastosowanie warunków z warunki z odpływem. W tym wariancie zakłada się ustalony stan ciśnień porowych (p = p^ss), tj. stan na końcu konsolidacji w czasie . Ssanie nie jest uwzględniane. Oznacza to, że powyżej zwierciadła wód gruntowych stopień nasycenia S = 0, natomiast poniżej zwierciadła wód gruntowych przyjmuje się S = 1. Analiza jest przeprowadzana z wykorzystaniem naprężeń efektywnych łącznie z efektywnymi parametrami wytrzymałości na ścinanie. Ciśnienie porowe jest wprowadzane do analizy jako zadane obciążenie. Z drugiej strony, w warunkach bez odpływu zakłada się, że analiza zostanie przeprowadzona na początku konsolidacji w czasie t = 0. Jako przykład możemy rozważyć wykopy w gruntach nasyconych o niskiej przepuszczalności. Zadanie to generuje nadmierne ciśnienia porowe (p = p^ex). The Program GEO5 MES oferuje trzy możliwości modelowania warunków bez odpływu:

Analiza w naprężeniach efektywnych (c_ef, φ_ef)

Ta opcja (Typ 1) jest dostępna dla wszystkich modeli materiałowych. Analiza jest przeprowadzana w naprężeniach efektywnych z uwzględnieniem efektywnych parametrów wytrzymałości na ścinanie. Podstawowe parametry materiałowe opisujące sprężyste zachowanie się materiału, tj. moduł sprężystości i współczynnik Poissona, odpowiadają warunkom z odpływem. Bazując na założeniu nieściśliwości objętościowej, analiza wprowadza macierz sztywności efektywnej. Jeżeli rozwiązanie uwzględnia wprowadzenie zwierciadła wody gruntowej lub jego zmianę, wynikowa wartość ciśnienia porowego jest sumą ustalonego i nadmiarowego ciśnienia porowego p = p^ss + p^ex. W modelach materiałowych, które uwzględniają dylatancję za pomocą kąta dylatancji ψ (jak również zmobilizowanego kąta dylatancji ψ_m w modelu Hardening soil), wartość ψ jest przyjmowana zero.

W przeciwieństwie do rzeczywistego zachowania się gruntów, to podejście zakłada, że ​​naprężenie efektywne się nie zmienia. Może to prowadzić do przewidywania znacznie zawyżonej wartości naprężenia dewiatorowego w momencie zniszczenia. Zmobilizowana wytrzymałość na ścinanie przekracza zatem wytrzymałość na ścinanie bez odpływu danego gruntu, co widać na poniższym rysunku. Program umożliwia wizualizację numerycznie przewidywanej wytrzymałości na ścinanie bez odpływu , gdzie J jest to równoważne naprężenie dewiatorowe a θ to kąt Lode'a. Wartość ta powinna być mniejsza niż rzeczywista wartość wytrzymałości na ścinanie bez odpływu . Użytkownikowi zaleca się sprawdzenie tego warunku, zwłaszcza w przypadku stosowania sprężysto-idealnie plastycznych modeli materiałowych.

Analiza w naprężeniach efektywnych (S_u)

Ta opcja (Typ 2) jest dostępna tylko dla modeli typu Mohra-Coulomba (modele: Druckera-Pragera, Mohra-Coulomba, zmodyfikowany Mohra-Coulomba). Analiza jest przeprowadzana analogicznie jak w poprzedniej opcji (Typ1), obejmując sformułowanie macierzy sztywności efektywnej i wyznaczenie nadmiarowego ciśnienia porowego. Wynikowa wartość ciśnienia porowego jest sumą ustalonego i nadmiarowego ciśnienia porowego p = p^ss + p^ex. Kąt dylatancji ψ jest również przyjmowany równy zero. Jedyną, ale dość istotną różnicą, jest zastosowanie całkowitych parametrów wytrzymałości na ścinanie. Parametr spójności c jest zastępowany wytrzymałością na ścinanie w warunkach bez odpływu S_u(c_u) a kąt tarcia wewnętrznego φ przyjmowany jest równy zero (φ_u = 0).

Z punktu widzenia obliczeniowego warunek plastyczności Druckera-Pragera jest zastępowany warunkiem plastyczności Misesa. Podobnie, warunek plastyczności Mohra-Coulomba jest zastępowany przez warunek plastyczności Treski. Z praktycznego punktu widzenia opcja ta pozwala na uwzględnienie rzeczywistej wartości S_u jako parametr wejściowy. Niemniej jednak przewidywane ciśnienie porowe, a tym samym również naprężenia efektywne, mogą nie być w pełni poprawne.

Analiza w naprężeniach całkowitych (S_u)

Ta opcja (Typ 2) jest dostępna tylko dla modeli typu Mohra-Coulomba (modele: Druckera-Pragera, Mohra-Coulomba, zmodyfikowany Mohra-Coulomba). Analiza jest przeprowadzana w naprężeniach całkowitych. Zarówno parametry sztywności - moduł sprężystości i współczynnik Poissona oraz parametry wytrzymałości na ścinanie są przyjmowane jako całkowite. W przypadku zastosowania procedury K₀ oczekuje się, że wygenerowane naprężenia odpowiadają naprężeniom całkowitym.

Potencjalna zmiana ustalonego ciśnienia porowego w gruncie znajdującym się poniżej zwierciadła wód gruntowych nie jest uwzględniana w analizie. Zmiana nadwyżkowego ciśnienia porowego p = 0 również nie jest generowana, a bieżące całkowite ciśnienie porowe jest przyjmowane równe zero, p = 0. Zmiana naprężeń efektywnych odpowiada zatem zmianie naprężeń całkowitych. Znajduje to również odzwierciedlenie w graficznej reprezentacji tych zmiennych. Potencjalnej zmiany ciśnienia porowego nie można zatem zwizualizować. Użytkownik powinien być tego świadomy.