Parametry tuhosti materiálových modelů podloží

Úvod

Půda vykazuje značně nelineární chování materiálu. Jednou z nejdůležitějších vlastností je závislost tuhosti podloží na napětí. Pro modelování této tuhosti závislé na napětí je vhodný nelineární elastický materiálový model podloží.

Jakmile je v programu nastaven typ materiálu "Zemina" a zvolen nelineární elastický materiálový model "Izotropní | Podloží | Nelineární elastický (tělesa)", je k dispozici speciální záložka pro zadání (obrázek 1).

1 Specifické parametry nelineárního elastického materiálového modelu zeminy

Závislost tuhosti na napětí

Ve výše zobrazené záložce (obrázek 1) je diagram závislosti napětí a přetvoření zeminy v grafickém okně dialogu.
Edometrický modul je vyjádřen pomocí použité závislosti napětí v následující rovnici podle [1]. Odpovídá přístupu použitému v modelu zpevnění zeminy.

Smykové pevnosti φ a c (obrázek 1 (1)) lze převzít přímo z geotechnické zprávy příslušného projektu. Kromě toho jsou vyžadovány následující parametry (obrázek 1(2)).

• E_oed,ref - referenční tečná tuhost pro primární edometrické zatížení
• p_ref - referenční napětí
• m - exponent pro závislost na napětí

Závislost napětí je daná exponentem m, který lze měřit jak při edometrické zkoušce, tak při trojosé zkoušce. Typické hodnoty pro písek jsou m = 0,5 a pro jíl m = 1,0.
Referenční tečnou tuhost pro primární edometrické zatížení modelu E_oed,ref lze odvodit z modulů tuhosti z geotechnického protokolu pomocí p_ref a m.

Stanovení parametrů E_oed,ref, p_ref & m

Jak stanovit parametry pro materiálový model si ukážeme na příkladu v následujícím odstavci.
Posudek podloží z příkladu ukazuje následující rozvrstvení zeminy.

2 Obrázek 2: Charakteristické parametry zeminy - příklad pro odborný článek 001827

Výpočet probíhá v následujících krocích:

• 1. Stanovení dostupných napětí v počátečním stavu

Na základě vlastností vrstev zeminy a mocnosti vrstev lze stanovit účinný tlak nadloží σ_v‘ pro příslušnou hloubku.

• 2. Tuhost zeminy podle geotechnického protokolu

Profil tuhosti zeminy podél hloubky je znám z geotechnického protokolu.

• 3. Tuhost vypočítaná pomocí vzorce materiálového modelu

Parametry materiálového modelu jsou nastaveny tak, aby profil tuhosti vyplývající z materiálového modelu dobře odpovídal profilu tuhosti.

Pro tento příklad vychází napětí a tuhosti uvedené v tabulce na obrázku 3.

3 Obrázek 3: Výsledky stanovení tuhosti

Výsledek

Na obrázku 4 je znázorněn průběh edometrické tuhosti do hloubky v počátečním stavu napjatosti, jak vyšel ze vzorce materiálového modelu a jak je použit v konečně-prvkové analýze. Pro srovnání je uveden profil tuhosti z geotechnického protokolu.

4 Tuhost zeminy v závislosti na hloubce

Je vidět, že použité hodnoty tuhosti E_oed odpovídajícím způsobem modelují profil tuhosti z geotechnického protokolu.

Databáze znalostí

Aktivace nelineárního pružného modelu zeminy