Trodimenzionalna numerička analiza – Plaxis 3D
Analize problema i proračuni konstrukcija u geotehničkom inženjerstvu u današnje vrijeme gotovo su nezamislivi bez primjene numeričkog modeliranja. Korištenje naprednih numeričkih metoda, poput metode konačnih elemenata, omogućava provođenje složenih analiza kojima se opisuje ponašanje tla i konstrukcije, kao i njihova interakcija. Radi kompleksnosti raznih geotehničkih problema s kojima se susrećemo, odlučili smo implementirati novi programski paket Plaxis 3D koji pruža mogućnosti trodimenzionalnog numeričkog modeliranja.
Primjena Plaxisa 3D
Plaxis 3D je programski paket baziran na metodi konačnih elemenata kojim se provodi trodimenzionalnia numerička analiza (naponsko deformacijskih analiza, analiza stabilnosti te analiza tečenja). U odnosu na programe koji se baziraju na dvodimenzionalnoj numeričkoj analizi, Plaxis 3D omogućuje modeliranje stvarnih uvjeta na lokaciji te prijenos geometrije problema i geoloških uvjeta iz 3D modela terena izrađenih u CAD ili BIM sučelju.
Uz točniji način implementiranja ulaznih podataka prisutan je i širi spektar rezultata numeričke analize. Prilikom modeliranja osiguranja građevne jame potpornom konstrukcijom, dobiva se prostorni uvid u raspodjelu unutarnjih sila u konstrukciji što omogućuje optimizaciju rješenja u vidu predviđenih dimenzija, potrebne armature i slično. Kod provedbi analiza slijeganja, kao rezultat se dobiva vrijednost slijeganja unutar cijelog prostornog modela. S boljim uvidom u prostornu raspodjelu slijeganja ispod temelja, moguće je odrediti diferencijalna slijeganja između svih točaka temelja, a ne samo na jednom presjeku. Također, moguće je odrediti i prostornu raspodjelu modula reakcije tla (kz) koji predstavlja važan podatak projektantu konstrukcije prilikom dimenzioniranja iste.
Trodimenzionalna numerička analiza – Primjer modela
U sklopu rekonstrukcije T zgrade unutar industrijskog kompleksa “Rikard Benčić” u Rijeci predviđeno je duboko temeljenje objekta izvedbom mlazno injektiranih stupnjaka. Mlazno injektirani stupnjaci predviđeni su u svrhu prijenosa opterećenja u dublje slojeve tla kao i redukcije slijeganja temeljnog tla. Za potrebu preliminarne analize odabran je sustav mlazno injektiranih stupnjaka promjera d=700 mm, duljine L=12,0 m, na globalnom rasteru od 2,50×2,50 m ispod temeljne ploče objekta. Geotehnički profil lokacije te numerički model dani su na slikama u nastavku.
Interakcija tla i konstrukcije promatrana je preko temeljne ploče i podrumskih zidova objekta.
Temeljna ploča objekta modelirana je kao pločasti element debljine d=0,50 m, a podrumski zidovi također kao pločasti elementi, debljine d=1,0 m. Grafički prikaz navedenih elemenata konstrukcije prikazan je u nastavku.
U sklopu rekonstrukcije T zgrade, određeno je da će dodatno opterećenje na temeljnu ploču objekta iznositi 50,0 kPa. Navedena vrijednost u modelu je uzeta u obzir kao konstantno naprezanje duž pločastog elementa.
U nastavku su prikazane deformacije modela, slijeganje temeljne ploče te promjena slijeganja u ovisnosti o promatranom presjeku.
Dobiveni rezultati analize su sljedeći:
- Trenutna slijeganja temeljne ploče iznose 1,45 cm što zadovoljava uvjet granične vrijednosti slijeganja za statički neodređene konstrukcije (5,0 cm).
- Maksimalna diferencijalna slijeganja temeljne ploče iznose 0,90 cm što zadovoljava uvjet granične vrijednosti diferencijalnih slijeganja za definiranu geometriju i dimenzije temeljne konstrukcije (1,50 cm).
Plaxis 3D odabran je za analizu navedenog primjera kako bi se dobio uvid u prostornu distribuciju trenutnih slijeganja ispod i u okolici temelja, kao i diferencijalnih slijeganja ispod različitih dijelova temeljne ploče.
Nastavljamo sa savladavanjem i primjenom novog Plaxisa na budućim projektima.
Formiranje 3D proračunskog modela u odnosu na 2D model zahtjevnije je i uzima dodatno vrijeme, no uzevši u obzir sve prednosti koje navedeni programski paket nosi, vjerujemo da ćemo njegovom primjenom uspjeti dodatno optimizirati buduća projektna rješenja.
