“Corner effect” u građevnoj jami – usporedba 2D i 3D analize
Proračun potporne konstrukcije (građevinske jame) važan je prilikom odabira pouzdanog i efikasnog rješenja. To donosi potrebu za realnim proračunskim pristupom. Većina računalnih programa za proračun potpornih konstrukcija temelji se na dvodimenzionalnom modeliranju. Dvodimenzionalna (2D) pretpostavka ravninskog stanja naprezanja je da se presjek nastavlja beskonačno duž osi okomite na presjek koji se računa.
Uz trodimenzionalno modeliranje može se ostvariti realističniji model proračuna uzimajući u obzir promjene slojeva tla, dodatna opterećenja, topografiju i uvjete pridržanja na osi koja je okomita na izračunati presjek.
Ovaj se blog bavi corner effectima u kojima potporne konstrukcije u blizini uglova građevne jame imaju veću sposobnost odupiranja deformacijama od onih udaljenih, a kao rezultat prostornog lučnog efekta po uglovima građevne jame.
Suprotno dvodimenzionalnoj (2D) pretpostavci ravninskog stanja naprezanja koja je široko usvojena u praksi u kojoj pomaci potporne konstrukcije ne ovise o udaljenosti od ugla građevinske jame, većina građevinskih jama pokazuje corner efekte. Zbog efekta ukrućenja uglova građevne jame, najmanji pomaci potporne konstrukcije pojavljuju se blizu uglova građevne jame, a najveći na duljem rasponu građevne jame.
Napravljena je usporedba rezultata 2D i 3D modeliranja građevne jame korištenjem računalnih programa Plaxis 2D i Plaxis 3D. Izračunata je građevna jama dimenzija 10,0 x 40,0 m s dubinom iskopa 5,0 m, osigurana dijafragmom duljine 12,0 m i debljine 0,50 m. Usvojeni parametri tla za proračun – zapreminska težina γ = 19,50 kN / m3, kohezija c = 14,0 kN / m2, kut trenja φ = 25 °, E50ref = 10,0 MN / m2, Eoedref = 10,0 MN / m2, Eurref = 30,0 MN / m2 (hardening soil model).
Rezultati proračuna dobiveni pomoću računalnog programa Plaxis 2D prikazani su u nastavku.
Rezultati proračuna dobiveni pomoću računalnog programa Plaxis 3D prikazani su u nastavku.
Maksimalni izračunati horizontalni pomak dijafragme dobiven pomoću Plaxisa 2D iznosi 24 mm, što je veća vrijednost od 21 mm dobivena Plaxisom 3D.
Maksimalni izračunati moment savijanja dijafragme dobiven pomoću Plaxisa 2D je 120 kNm, što je znatno veća vrijednost od 98,50 kNm dobivena pomoću Plaxisa 3D. Horizontalni pomaci i momenti savijanja kraćeg raspona (duljine 10 m) znatno su manji od onih na duljem rasponu (duljine 40 m) građevinske jame. Na kraćem rasponu moment savijanja dijafragme od 39,30 kNm i horizontalni pomak od 1,0 mm su dobiveni Plaxisom 3D.
Maksimalni izračunati moment savijanja dijafragme dobiven pomoću Plaxisa 2D je 22% veći (120kNm naprema 98kNm) od onog dobivenog na dužem rasponu i 305% veći (120kNm naprema 39kNm) od onog dobivenog na kraćem rasponu u Plaxisu 3D. Maksimalni izračunati horizontalni pomak dijafragme dobiven pomoću Plaxisa 2D je 14% veći (24mm naprema 21mm) od onog dobivenog na dužem rasponu i 24 puta veći (24mm naprema 1mm) od onog dobivenog na kraćem rasponu u Plaxisu 3D.
Dimenzioniranje potporne konstrukcije provodi se na temelju izračunatih pomaka i unutarnjih sila, što određuje cijenu geotehničke konstrukcije. Preporučuje se provođenje 3D analiza na većim i složenijim projektima.
Može se zaključiti da efekt ojačanja u kutu može dovesti do značajnog smanjenja pomaka i unutarnjih sila u potpornoj konstrukciji. Trodimenzionalna analiza nudi bolje predviđanje pomaka tla od dvodimenzionalne analize. Zbog efekta ukrućenja uglova građevne jame, najmanji pomaci potpornog zida su se pojavili u blizini uglova građevne jame, a najveći na sredini duljeg raspona građevne jame. Deformacija potpornog zida opada sa smanjenjem udaljenosti od ugla.
Pročitajte više: Trodimenzionalna numerička analiza – Plaxis 3D
