Statické řešení pažících konstrukcí

Prezentace na téma: "Statické řešení pažících konstrukcí"— Transkript prezentace:

1 Statické řešení pažících konstrukcí
(Zemní tlaky)

2 Postup statického řešení
Přdběžný návrh konstrukce Stanovení zatížení Výpočet vnitřních sil Dimenzování – návrh Posouzení návrhu – podmínky spolehlivosti

3 Druhy zemních tlaků Tlak v klidu so Tlak aktivní sa
Tlak pasivní (odpor zeminy) sp

4 Tlak v klidu Poměr svislého sv a vodorovného napětí sh je nazýván Součinitelem tlaku v klidu popř. Součinitelem vodorovného napětí a značí se Ko

5 Určení Ko , normálně konsolidované zeminy
Podle Jákyho platí pro normálně konsolidované jíly a nesoudržné zeminy Podle teorie pružnosti

6 Deformace potřebné pro vznik aktivního zemního talku

7 Deformace potřebné pro vznik pasivního zemního talku

8 2 způsoby určení zemních tlaků
Rankin na základě možného napjatostního stavu Coulomb na základě možného porušení

9 Aktivní zemní tlak Rankinův stav (α, β, δ = 0)
Expanze zeminy

10 Aktivní zemní tlak – soudržné zeminy
Na začátku nejsou posuny: Pokud konstrukce před zeminou uhne (pootočí se kolem paty), pak svislé napětí sv zůstává stejné a sh se zmenšuje až do kolapsu konstrukce

11 Aktivní zemní tlak – Mohrovy kružnice

12 Aktivní zemní tlak Nesoudržné zeminy

13 Aktivní zemní tlak

14 Aktivní zemní tlak Soudržné zeminy

15 Pasivní zemní tlak Rankinův stav (α, β, δ = 0)
Stlačení zeminy

16 Pasivní zemní tlak

17 Pasivní zemní tlak

18 Pasivní zemní tlak

19 Pasivní zemní tlak Soudržné zeminy

20 Stanovení kritické výšky (bez přitížení)

21 Vrstevnaté prostředí

22 Vliv vody

23 Coulombův stav α, β, δ = 0 Nesoudržné zeminy

24 Úhlová a znaménková konvence – Coulmbův stav
α – rub zdi, β – sklon terénu, δ – úhel tření

25 Součinitel Ka dle Coulomba

26 Průběh mezních zemního tlaků po výšce konstrukce
Pootočení konstrukce Průhyb konstrukce v patě ve vrcholu

27 Zatěžovací obrazce pažících konstrukcí
Jednoduše kotvené konstrukce a,b - trojúhelníkové průběhy c - parabolický průběh d - rovnoměrný průběh zatížení Vícenásobně kotvené konstrukce a – Lehmannův obrazec (ČSN – Zemní tlaky) b – Bažantův obrazec

28 Pasivní tlak proti úzkým tlakovým plochám

29 Pasivní tlak proti úzkým tlakovým plochám
ω ωR

30 Hydrostatický tlak Voda neproudí pod patou stěny
Voda proudí pod patou stěny (nepropustné podloží) (propustné podloží)

31 Prutové metody řešení pažících konstrukcí
Prutová konstrukce na pevných podporách s předem určeným zatížením v aktivní i pasivní oblasti pažící stěny (Blumova metoda). Prutová konstrukce s předem stanoveným zatížením v aktivní oblasti a pružným uložením v pasivní oblasti (pasivní tlak spočten v závislosti na velikosti deformace – Roweho metoda). Prutová konstrukce na pružných podpěrách s tlakem stanoveným v závislosti na deformaci konstrukce (metoda závislých tlaků).

32 Numerické řešení pažících konstrukcí
MKP FLAC BEA

33 Pažící stěna na pružnoplastických podporách

34 Metoda závislých tlaků (FINE – GEO 5)
3 r 1 – pružiny 2 – pažicí stěna úrovně výkopů k = modul reakce prostředí Stěna uložená na pružnoplastických podporách Závislost reakce v pružnoplastické podpoře na deformaci podpory

35 Zákon ideální pružnoplastické Winklerovy hmoty
napětí r deformace deformace napětí

36 Reakce v pružnoplastické podpoře
usa < u < usp u > usa u > usp S = Sa S = Sp Dih = kih . b . l S = Sr + D.u

37

38 Klidový tlak – výchozí zatížení
Postup iterace Klidový tlak – výchozí zatížení Změny tlaků v důsledku deformace

39 Metoda závislých tlaků
Původní řešení Ing. Hurycha, FG Consult, s. r. o.

40 Metoda závislých tlaků
Původní řešení Ing. Hurycha, FG Consult, s. r. o.

41 Metoda závislých tlaků
Původní řešení Ing. Hurycha, FG Consult, s. r. o.

42 Určení závislosti kh na Edef

43 Určení závislosti kh na Edef
Sednutí patky (= deformace stěny v i-té podpoře) Hooke: Winkler:

44 Určení závislosti kh na Edef

45 Tuhoelastoplastická závislost σ = σ(v)

46 Vliv TEP modelu na tuhost podpor pružných podpor

47 APLIKACE METODY KONEČNÝCH PRVKŮ PŘI ANALÝZE PAŽÍCÍCH KONSTRUKCÍ

48 Fáze budování řešené kotvené pažící konstrukce

49 vstupní veličiny výpočtu
zemina g [kNm-3] Edef [MPa] Ν [-] φ [°] c [kPa] ψ [°] F8 - CH 20.50 4.00 0.42 17.00 8.00 0.00 S5 - SC 18.50 12.00 0.35 28.00

50 Vliv počáteční napjatosti: (a) standardní výpočet, (b) K0 procedura - K0 = 1 a) b)

51 Vliv počáteční napjatosti: K0 procedura - K0 = 2

52 oblast zeminy pod úrovní exkavace a před zapuštěnou stěnou, která se poruší v důsledku aktivace pasivního zemního tlaku, se bude zvětšovat s rostoucí hodnotou součinitele bočního tlaku v klidu K0, neboť nižší hodnoty poměrných deformací jsou nutné k plastickému přetváření zeminy

53 Vliv modelu interakce: deformace konstrukce a průběh momentů

54 Vliv elastických tuhostí kontaktu
zavedení kontaktního prvku umožní respektovat nespojitou deformaci na rozhraní mezi pažením a zeminou v okamžiku dosažení podmínky porušení,

55 Hodnoty maximálních možných tuhostí kontaktu nutných ke konvergenci řešení
2.fáze 3.fáze tuhost kontaktu síť max ks [MN/m³] max kn [MN/m³] a 60 1000 - b 80 c 175

56 Zahuštění sítě: (a) bez zahuštění, (b) 0. 4 násobek, (c) 0
Zahuštění sítě: (a) bez zahuštění, (b) 0.4 násobek, (c) 0.2 násobek velikosti prvku v (a) a b c

57 Okrajové podmínky, sít‘ konečných prvků a topologie kotvy

58 Vliv tuhostí kontaktu na průběh ohybových momentů

59 Vliv redukce parametrů pevnosti kontaktu

60 VOLBA ELASTICKÉHO MODULU PRUŽNOSTI

61 vliv modulu pružnosti zeminy a tuhosti kontaktu na deformace nosníku [mm] a) E = Edef ks = kn = 100 [MN/m3] b) E = 3Edef ks = kn = 10 [MN/m3] c) E = 3Edef ks = 100 kn = 100 [MN/m3]