Npdpk.ru

Стройжурнал НПДПК
4 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Расчет устойчивости откоса plaxis

GeoStab

Купить GeoStab

О продукте GeoStab

Программа GeoStab предназначена для оценки общей устойчивости откосов, склонов или котлованов в условиях сложного геологического строения грунтового массива. Программа позволяет проводить расчет коэффициента запаса устойчивости, а также определять оползневое давление.

Коэффициент устойчивости и оползневое давление определяются с учетом следующих факторов:

  • внешние нагрузки (сосредоточенные, распределенные нагрузки, сейсмичность);
  • грунтовые воды (учет взвешивания, гидродинамического воздействия, изменения сдвиговых характеристик и веса при обводнении);
  • анкеры (преднатяжение и сцепление по корню);
  • нагели (сцепление по боковой поверхности);
  • армирование геосинтетическими материалами (учет сцепления с грунтом и прочности на разрыв);
  • ограждения (учет прочности конструкции и заделки).

Коэффициент запаса устойчивости

Для призм с круглоцилиндрической поверхностью скольжения расчет ведется по методам:

  1. Феллениуса;
  2. касательных сил;
  3. Янбу;
  4. Бишопа;
  5. Моргенштерна-Прайса;
  6. Шахунянца;
  7. Спенсера.

Для призм с поверхностью скольжения в виде ломаной линии:

  1. касательных сил;
  2. Янбу;
  3. Моргенштерна-Прайса;
  4. Шахунянца.

Преимущества:

  1. простота использования программы;
  2. произвольность геологического строения склона;
  3. широкий набор методов определения коэффициента устойчивости;
  4. возможность определения оползневого давления;
  5. генерация развернутого отчета с представлением развернутой информации о силовых факторах в отсеках;
  6. возможность оптимизационного поиска наиболее опасных призм сдвига;
  7. наличие встроенных справочников характеристик грунтов и нагрузок.

(495) no skype addon 724-05-40 , (812) no skype addon 924-26-79
8-800-505-05-40 (бесплатный звонок)

+7 968 748-30-12

Консультации и приём заказов по Viber:

+7 968 748-30-12

Консультации и приём заказов по Skype:

architect-design.ru

PLAXIS

PLAXIS
Типконечно-элементный пакет
РазработчикPlaxis BV
Операционная системаMicrosoft Windows
Последняя версияCE V21.00 (2021)
ЛицензияПроприетарное программное обеспечение EULA
Сайтplaxis.nl

PLAXIS — это программная система, основанная на методе конечных-элементов , используемая для решения задач инженерной геотехники,проектирования и инженерной геологии. Представляет собой пакет вычислительных программ для конечно-элементного расчёта напряжённо-деформированного состояния сооружений, фундаментов и оснований.

PLAXIS является одним из наиболее популярных в Европе и России программным расчетным комплексом для расчетов оснований и фундаментов наряду с программными пакетами TALREN, FOXTA и K-REA от французской компании Terrasol [1] , также стоит упомянуть программный комплекс MIDAS [2] .

Содержание

  • 1 История разработки программной системы
  • 2 Особенности расчетов
  • 3 Процедуры ввода
  • 4 Виды расчетов
  • 5 См. также
  • 6 Примечания
  • 7 Ссылки

История разработки программной системы [ править | править код ]

Создание PLAXIS основано на разработках Питера Вермеера [de] из Делфтского Технического Университета, который занимался разработкой конечно-элементного комплекса для использования при проектировании оградительного сооружения Остерсхельдекеринг на Восточной Шельде в Нидерландах. Его разработки привели к созданию программы ELPLAST, определяющий несущую способность упругопластичных грунтов с использованием 6-узловых треугольных элементах, написанной на языке FORTRAN-IV. В 1981 году Рене де Борст начал анализ исследований экспериментов по внедрению конуса в грунты, для чего ему стало необходимо разработать на основе ELPLAST решение осесимметричных задач. В итоге новая программа была названа PLAXIS (PLasticity AXISsymmetry). В 1982 году Слоан и Рандольф из Кембриджского университета выяснили, что 15-узловые треугольные конечные элементы должны сделать работу программы правильней при решении осесимметричных задач.

В 1987 году Вермеер и де Борст участвовали в разработках, финансируемых министерством транспорта Нидерландов. Одной из задач развития программного комплекса был перенос программы на персональные компьютеры. И в 1987 году появилась первая коммерческая версия PLAXIS, а в 1998 году первая версия PLAXIS для операционных программ Windows 95, 98 и NT [3] .

В результате развития программного комплекса, в 1993 г. была создана компания Plaxis BV. В 1998 г. была выпущена первая программа PLAXIS 2D для ОС Windows для двухмерного моделирования. Программа PLAXIS 3D с возможностью проведения трёхмерного моделирования была выпущена в 2010 году.

Сейчас компания PLAXIS является членом некоммерческой организации NAFEMS [en] , занимающейся распространением информации и стандартизации конечно-элементных методов для моделирования в различных инженерных областях. Результаты моделирования в программном комплексе PLAXIS согласуются с российскими строительными нормативами [4] .

Особенности расчетов [ править | править код ]

В программном комплексе PLAXIS грунт моделируется как многокомпонентный материал, в котором могут возникать давления в поровой воде (гидростатическое и избыточное). Программный комплекс PLAXIS позволяют моделировать поэтапное возведение сооружения, экскавацию и отсыпку грунта и различные по величине и направлениям нагрузки. С помощью программы могут быть выполнены расчеты фильтрации и консолидации грунтов, расчеты устойчивости с определением потенциальных поверхностей разрушения и значений коэффициента запаса, отвечающих уровню достигнутых напряжений.

В программном комплексе PLAXIS имеется следующий набор элементов:

  • плита
  • оболочка
  • балка
  • стойка
  • анкер
  • шарнир
  • георешётка
  • свая
  • дрена
  • колодец
  • туннель
  • контактные элементы (интерфейсы)

Также в программе PLAXIS имеется набор моделей разной степени сложности для грунтов, бетона и скальных пород. В программном комплексе представлены следующие нелинейные модели грунта:

  • упругоидеальнопластическая модель Кулона-Мора
  • упругопластическая модель упрочняющегося грунта
  • модель мягких ползучих грунтов (вязкопластичное поведение слабых грунтов)
  • модель анизотропного трещиноватого скального массива (моделирование слоистых горных пород)
  • модель cam-clay[en] (моделирование слабых грунтов)
  • модель Хёка-Брауна[en]
Читать еще:  Монтаж откосов пвх с улицы

Базовой моделью грунта является модель Кулона-Мора, основанная на основных прочностных характеристиках грунтов: сцеплении c , угле внутреннего трения ϕ , угле дилатансии ψ , коэффициенте Пуассона ν и модуле упругости E . Дополнительно в программном комплексе имеются более совершенные модели: упругопластическая модель гиперболического типа (модель упрочняющегося грунта), модель слабого грунта с учетом ползучести (для моделирования поведения нормально уплотненных слабых грунтов во времени) и другие модели.

Процедуры ввода [ править | править код ]

В программе PLAXIS ввод данных осуществляется с помощью мыши и с клавиатуры. Существует 4 типа ввода:

  • Ввод объектов (напр. линии). Линии создаются с помощью щелчка левой кнопкой мыши. В результате создается первая точка. При перемещении мыши и еще одном щелчке левой кнопкой мыши создается новая точка с линией, идущей от предыдущей точки к новой. Построение линии завершается путем щелчка правой кнопкой мыши или нажатия клавиши .
  • Ввод текста
  • Ввод значений (напр. ввод объемного веса грунта)
  • Ввод вариантов выбора (напр. выбор модели грунта)

Виды расчетов [ править | править код ]

В программном комплексе могут быть проведены статические расчеты устойчивости сооружений, расчеты фильтрации, может быть определено избыточное поровое давление грунтов, проведены расчеты консолидации грунтов (требует задания коэффициентов фильтрации для грунтов), определены коэффициенты надежности (методом снижения параметров прочности грунта: угла внутреннего трения ϕ и сцепления c ). Вышеперечисленные расчеты могут быть выполнены для пошагового нагружения и для поэтапного строительства и экскавации грунтов. При значительных деформациях может быть дополнительно использован корректирующий расчет Лагранжа, который представляет собой расчет по изменяемой сетке конечных элементов.

Программа — Расчет устойчивости склона по методу Шахунянца Г.М

Выполняет расчет устойчивости склона по методу Шахунянца Г. М.
Автор программы «Opolz» (с) Шабарин В. Н. Программа распространяется свободно. Сведений о сертификации нет. Мною не тестировалась, поэтому корректность вычислений определяйте сами.
Несколько общих рекомендаций и пояснений по пользованию программой от меня (в зип-архиве нет руководства, хелпа, так что это описание сохраните для своей работы с программой):

«гаммаW» — удельный вес воды = 1
«Куз» — заданный коэффициет устойчивости (Кst) для расчета оползневого давления на удерживающую конструкцию.
Куз (Кst) должно при основных сочетаниях нагрузок на оползневых и оползнеопасных склонах составлять соответственно для защитных сооружений первой степени ответственности: 1,35 и 1,25; второй: 1,3 и 1,2; третьей: 1,25 и 1,15; четвертой: 1,2 и 1,1
При особых сочетаниях нагрузок: для первой: 1,3 и 1,2; второй: 1,25 и 1,15; третьей- 1,2 и 1,1; четвертой 1,15 и 1,05.
«Мю» — сейсмическая сила (учёт сейсмических воздействий производится введением в формулу коэффициента динамической сейсмичности (?) значения которого принимают для расчётной сейсмичности 6 баллов ?=0,0; 7 баллов ?=0,025; 8 баллов ?=0,05; 9 баллов ?=0,1
При расчетах искуственных откосов рекомендуется увеличить ? в 1,5 раза).
Укажите количество расчетных отсеков.
«Альфа» — угол наклона поверхности скольжения к горизонту, ?, град.
«С» — удельное сцепление грунта по поверхности скольжения, тс/м2 (1кг/см2=10 тс/м 2 )
«Фи» — Угол внутреннего трения грунта по поверхности скольжения, ?, град.
«Гамма» — средний объемный вес грунта (с учетом водонасыщенной части расчетного отсека), т/м3
«Нср» — средняя высота расчётного отсека от поверхности до плоскости скольжения, H, м.
«А» — длина подошвы расчётного отсека L, м. (хотя я неуверен? ) или может быть ширина расчётного отсека? (длина проекции следа отсека на горизонтальную плоскость = L*cos?), a, м
«h» — средняя мощность водонасыщенного грунта в отсеке, h, м (если воды нет h=0)
«Бетта» — Угол депрессионной кривой к горизонту в расчётном отсеке, ?ф, град. (воды нет — не проставлять)
«Рдоп» — Пригрузка расчётного отсека зданием, сооружением, Pp, т/м2

«Еоползн» — Оползневые давления, т/м, показывают возможное давление на предполагаемую удерживающую конструкцию, обеспечивающую в данном сечении склона коэффициент устойчивости не ниже заданного (Кst). В расчетах принято допущение о распределении оползневого давления по высоте сечения склона в виде треугольной эпюры, а реакция удерживающего сооружения направлена по горизонтали. Таким образом, определяется горизонтальная составляющая оплзневого давления.

«Еотп» — Давление отпора, т/м — учет контрфорсного действия нижележащих отсеков.

При отсутствии грунтовых вод заполнить таблицу до столбца h включительно (все h=0) иначе расчет не активируется, при наличии грунтовых вод заполнить столбцы «h», «Бетта».

Условные допущения в расчётной модели:
используется гипотеза затвердевшего тела (призма возможного смещения рассматривается в виде затвердевшего клина); рассматривается узкая полоса склона шириной 1 м; условия ее работы сохраняются для всего склона; допускается определенная форма поверхности скольжения; «

Читать еще:  Окраска откосов тсн расценка

При вводе числовых значений следите за разделителем — должна быть «точка», «запятая» — ошибка! Будте внимательны при заполнении исходных данных.
В правом верхнем углу окна программы при запуске появляются цифры с запятой-разделителем — это ошибка, исправьте!

Расчет зданий в условиях сложной геотехнической обстановки

В настоящее время широко распространяются технологии информационного моделирования – ТИМ (BIM), в рамках которых, одним из основных преимуществ является возможность использования одной информационной модели сооружения при работе над ней разными подразделениями проектной компании. С позиции инженера конструктора, работающего как в архитектурно-строительных программах (Revit, Tekla, Archicad и др.), так и в расчетных комплексах (ЛИРА, СКАД, Stark и др.) до недавнего времени такие связки были абсурдны и нереальны, поскольку в одних программах использовались понятия конструктивных элементов – стены, перекрытия, балки и пр., когда как в других – конечные элементы (тысячи конечных элементов вместо одного конструктивного элемента перекрытия), узлы, граничные условия, сходимость и точность решения.

Многие разработчики программных комплексов, с появлением трехмерного моделирования конструкций архитекторами, сделали подпрограммы (а некоторые и препроцессоры) для работы с моделями из программ архитектурно-строительного направления. Так, например, в ПК ЛИРА существуют архитектурные элементы, которые можно создавать как в самой программе, так и экспортировать из Revit и др. программ. В настоящее время такая связка работает в двустороннем режиме – обратно из ПК ЛИРА 10.6 передается в Revit армирование.

Передав модель из Revit в ПК ЛИРА 10.6 инженер сталкивается с вопросами взаимодействия сооружения с грунтом основания. Если для простых задач, с точки зрения геологии, этот вопрос решается в рамках расчета коэффициентов постели, то в сложных геотехнических задачах, часто приходится прибегать к тяжелым программным комплексам – PLAXIS, ANSYS и пр., ввиду наличия специфических нелинейных моделей грунта. На этом этапе инженер испытывает ряд сложностей: с одной стороны, имеется модель сооружения в расчетном комплексе, в котором решаются вопросы конструкций – расчеты по предельным состояниям и подбор арматуры по нормативным документам, с другой стороны – граничные условия для этой задачи необходимо каким-то образом передать из модели PLAXIS. На текущий момент, благодаря реализации связки таких программ как ЛИРА 10.6 и PLAXIS 3D, появилась возможность производить процесс проектирования по схеме Revit-ЛИРА-PLAXIS- ЛИРА, которая позволяет пользоваться плюсами всех трех программных комплексов и значительно ускорить сроки выполнения проектов, требующих сложных геотехнических решений, а главное повысить точность передачи данных.

PLAXIS 3D представляет собой простой и удобный пакет МКЭ-программ для выполнения расчётов сложных комплексных геотехнических проектов в области современного высокотехнологичного строительства.

В процессе расчётов определяются напряжения, деформации, прочность (устойчивость) в сложных геотехнических системах с учётом совместной работы инженерных конструкций и их взаимодействия с грунтом на этапах строительства, эксплуатации или реконструкции, а также фильтрационные и температурные процессы грунтовых и конструктивных сред.

Постановка задачи

В качестве примера работы связки ЛИРА 10.6 и PLAXIS 3D было рассмотрено несколько моделей зданий, ограждения котлована и ЖД насыпи, подготовленных в Revit (рис. 1). Данная модель представляет собой сложную геотехническую и конструктивно-реконструктивную задачу.

Основная цель моделирования достигалась итерационным подходом к нахождению оптимальных решений в системе котлован – существующее сооружение и транспортное направление, так как требовалось оценить влияние нового строительства на сооружения и предложить варианты экономически оптимальных решений по уменьшению воздействия на них.

Как известно, из Revit в ПК ЛИРА 10.6 передается аналитическая модель (рис. 2).

Результаты передачи моделей из Revit в ПК ЛИРА представлены на рис. 3 и 4.

Установка расширения

Далее перейдем к связке ЛИРА 10.6 – PLAXIS.

Программная реализации связки ЛИРА-PLAXIS выполнена по средствам API модуля, разработанного компанией НИП-Информатика, при участии специалистов ЛИРА софт.

Для совместной работы 2-х программ необходимо установить дополнительный компонент в ПК ЛИРА. Это делается всего один раз на компьютере.

Для появления окна «Расширения» в ПК ЛИРА 10.6 нужно:

В установочном каталоге ЛИРА 10.6 (подкаталог Bin64 или Bin32) есть файл Lira2PlaxisProvider.xml.

Это регистрационный файл для LiraAPI расширения в котором реализован конвертер.

Этот файл нужно скопировать в AddIns директорию для расширений:

При следующем старте ПК ЛИРА расширения добавит пункт меню в блок «Расширения».

Требования к модели

Отдельно следует обратить внимание проектировщиков на точность сборки моделей, так как это напрямую влияет на расчет как в ЛИРА, так и в PLAXIS.

С учетом того, что PLAXIS 3D порой приходится работать с огромным количеством элементов в первую очередь грунтовой среды (цифра может достигать 1 млн КЭ), следует тщательно относиться к сборке самих конструкций. Рекомендуется не применять элементы размеры которых будут менее 0,5м.

Читать еще:  Сендвич лист для откосов

Так как PLAXIS зарубежный ПК, требования к единицам его измерения отвечают принятой системе СИ, т.е. нагрузки в «кН», размеры в «м» и т.д. Соответственно задание нагрузок в Revit так же предполагалось в данной системе.

Процесс передачи

На текущий момент в связке ЛИРА-PLAXIS 3D реализована передача значений как коэффициентов упругого отпора для стержневых и оболочечных элементов, так и значений КЭ 56 для корректной реализации свайного фундамента (значение каждого введенного КЭ 56 в ЛИРА 10.6, после расчета в PLAXIS 3D получит индивидуальную жесткость, в зависимости от сложности напластования грунтов на площадке) (рис. 5).

Для корректной передачи в ПК ЛИРА предусмотрена функция быстрого и точного перевода систем измерения из одной в другую, что не ограничивает проектировщика в выборе метрической системы.

Далее приводится минимальный набор действий, необходимый как для статического расчета в ПК ЛИРА, так и для передачи геометрии в PLAXIS 3D, ведь мы говорим о полном цикле проектирования по данной связке:

1. Проверить модель на актуальность введенных данных, единицам измерения в системе СИ.

2. Решить вопрос с нагрузкой собственного веса, если это не решено ранее.

3. Во вкладке «Сечения», проверить правильность и имена заданных сечений.

4. Во вкладке «Материалы», проверить правильность заданных материалов.

5. Во вкладке «Загружения»

5.1. Создать РСУ/РСН

5.2. Активировать все загружения с заданными коэффициентами переходов от нормативных к расчетным нагрузкам (или наоборот в зависимости от вашего навыка работы).

5.3. Создание необходимых комбинаций, как минимум комбинация для расчета самого С1 и осадки.

6. Во вкладке «Конструирование», создать необходимые типы элементов конструирования.

7. Проверить чтобы всем элементам были заданы вышеперечисленные параметры.

8. Триангулировать модель в сетку КЭ.

9. Задать коэффициент постели для фундаментных плит (можно просто принять 3000 кН/м³).

10. В зависимости от задачи:

10.1. Сделать закрепление фундаментных плит от смещения по X, Y;

10.2. Либо ввести КЭ56 в узлы фундамента и принять жесткости Rx=Ry=0.7*S*C1, где С1 – средняя площадь конечного элемента фундаментной плиты.

11. Произвести упаковку схемы.

12. Далее, произвести приведение координат к модулю. Так как PLAXIS довольно сложная и «капризная» к точности сетки программа, не рекомендуется оставлять значения координат узлов в ПК ЛИРА более 2 знака после запятой. Хотя это только субъективный подход каждого.

13. Проверить оси выравнивания напряжений (хотя при передаче именно из Revit проблем с этим нет).

Работа с модулем PSI

Программа “PLAXIS Structure Interaction” (PSI) позволяет выполнять совместные расчеты системы «конструкция-основание». В данной программе от компании НИП-Информатика присутствует исчерпывающая информация о дальнейшей работе, так что подробного описания ее работы далее не представляется нужным.

— Таким образом вызывается более справка о программе, которая является более чем исчерпывающей для проектировщика.

Стоит упомянуть лишь, что после копирования файлов из директорий хранения «начальных» проектов в директорию «рабочих»,

нужно открыть файл ПК ЛИРА и сделать запись файла для передачи в PLAXIS из окна «Расширения» и сохранить текущий файл.

После процедуры передачи модели следует выполнить расчет программы PSI

Далее, открыв ПК ЛИРА через PSI на соответствующей иконке, через панель «Расширения», выполнить чтение получаемых данных из соответствующих директорий (подхватываются по умолчанию).

Результаты

В результате расчетов посредством PLAXIS 3D и передачи этих данных в ПК ЛИРА 10.6 мы получили наиболее достоверные значения упругого отпора с учетом нелинейных моделей грунтов и постадийной разработки основания здания, а также учет возведения самого здания с приращением нагрузок (стадия монтаж).

Как показывают результаты в частности вертикальных перемещений — в двух ПК достигнута хорошая сходимость результатов, что говорит о правильной интеграции двух разнонаправленных пакетных решений — проектирования конструкций и геотехнических расчетов.

Выводы

По итогу рассмотрения связки Revit-ЛИРА-PLAXIS-ЛИРА, можно сказать, что она достойно дополняет концепцию BIM в части процессов передачи моделей и дальнейшего расчета несущих конструкций и оснований сооружений, а также открывает перед пользователями новые просторы для ускорения и упрощения процессов проектирования.

На текущий момент выполнен большой объем работы и данная связка продолжает свое развитие в сторону облегчения рутинных операций для проектировщика и повышения качества при использовании кардинально разных программных комплексов для решения сложных задач современного проектирования. Особенно, связка будет полезна для конструкторов и геотехников, при проектировании сооружений нормальной и повышенной ответственности, где расчетные нагрузки уходят дальше границы упругой работы грунтового основания.

Тихонюк Иван, инженер-геотехник
Канев Данил, ЛИРА софт
Колесников Алексей, ЛИРА соф

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector