«

»

Modelarea procesului de compresiune-consolidare cu programul Plaxis 2D

Share

Dezvoltarile recente in domeniul informational au facut posibila rezolvarea multor probleme fara a mai incalca echilibrul sau compatibilitatea (prin folosirea Metodei Elementului Finit). Analiza bazata pe metoda elementelor finite este un instrument de rezolvare a problemelor guvernate de ecuatiile diferentiale, prin divizarea mediului intr-un numar finit de elemente, cu parametrii de comportare specificati. Pentru a des­crie deformatiile unui pamant aparute in urma schimbarilor in efortul curent, a fost atri­buit pamantului un model matematic. Acesta guverneaza relatia efort-deplasare si este numit model material. 

In Plaxis 2D, sunt disponibile un numar de modele materiale, modelul Mohr-Coulomb fiind acceptat curent pentru pamant [2]. Analiza se refera la doua modele geometrice acceptate, unul cu dimensiunile impuse probelor incercate in la­borator, celalalt considerat la dimensiuni de zece ori mai mari, pamantul din acestea avand aceleasi proprie­tati, incadrabile in gama celor aferente amplasamentelor precizate. In acest sens s-a utilizat programul Plaxis 2D, versiunea 9, ce are incorporata, ca optiune, analiza consolidarii. Consolidarea, pentru ambele modele geo­metrice, a fost luata in analiza in doua variante, admitand lungimi diferite pentru traseul de drenare, dupa di­rectia verticala, in conditii de solicitare axial-simetrica, cu deformatii laterale nule, variantele V1 si V2 cores­punzand drenarii apei prin ambele extreme ale modelului si respectiv, numai pe la partea superioara a acestuia.

Pentru cele doua modele, identificate prin notatiile M1 si M2, s-au admis: dimensiuni diferite, modelul M2 co­respunzand probelor edometrice iar pentru M1 acestea fiind de zece ori mai mari; asimilarea pietrelor poroase cu straturi rigide de permeabilitate mult mai mare fata de cea a pamantului supus consolidarii; conditii de drenaj numai dupa directia verticala, programul avand optiuni privind posibilitatea de blocare a curgeii apei, atat in directie orizontala, cat si verticala.

Analiza consolidarii, conform programului utilizat, implica o succesiune de etape si faze, acestea fiind, in principal: definirea modelului geometric si atribuirea caracteristicilor materialelor, precizarea conditiilor de deformare pe contur; discretizarea modelului in elemente finite; precizarea starii initiale privind nivelul apei, a conditiilor de contur, cu referire la curgerea si drenarea apei pe durata consolidarii.

O problema este rezolvata prin divizarea modelului luat in analiza in elemente mai mici, care sunt in­terconectate prin noduri. Fiecarui element ii este atribuita o proprietate (de genul caracteristicilor de rigiditate).

Plaxis 2D [1] este un program avansat de calcul, care foloseste metoda elementelor finite pentru analiza problemelor bidimensionale ale deformarii si stabilitatii in ingineria geotehnica, dar si a celor de consolidare.

Dezvoltarea software-ului a inceput in 1987, la Universitatea de Tehnologie din Delft, Olanda. Programul Plaxis 2D implica trei subprograme: introducerea datelor, progra­mul de calcul al datelor si afisarile rezultatelor, si efectueaza analiza in varianta plana sau de axi-simetrie, cu 6 sau 15 noduri pe elementul triangular.

Pentru ilustrarea rezultatelor analizei sunt prezentate, cu referire la modelul M2:

  • modelul geometric discretizat si pozitionarea unor puncte in cadrul acestuia (fig. 1);
  • deplasarile verticale maxime din consolidare (fig. 2), pentru varianta de drenare V1;
  • excesul presiunii apei din pori, la momentul aplicarii incarcarii in cod de culoare si linii decontur (fig. 3, 4);
  • atestarea disiparii excesului presiunii apei din pori, ca moment al finalizarii procesului de consolidare primara(fig. 5);
  • variatia excesului presiunii apei din pori, in sectiunea mediana, la momentul suplimentului de incarcare pentru cresterea treptei pe model si la finalul consolidarii (fig. 6), pentru presiu­nea de 500 kPa;
  • evolutia excesului presiunii apei din pori si a deplasarilor verticale, in zona mediana – punctul B, pe durata procesului de consolidare, urmare a cresterii incarcarii pe proba-model (fig. 7, 8).

REZULTATELE ANALIZEI NUMERICE

Rezultatele analizelor pentru modelele si variantele de drenare considerate, V1 respectiv V2, cu referire la marimile ce definesc procesul de consolidare primara, ca proces de disipare a presiunii apei din pori, sunt partial centralizate in tabelul 1.

CONCLUZII

Din analiza rezultatelor se constata ca modelarea confirma:

  • influenta marimii modelului asupra valorilor tasarii din consolidarea primarasi a timpului t100, care
    atesta consumarea ei in totalitate, atat la nivelul treptelor intermediare de incarcare, cat si al celei finale;
  • ca indiferent de conditiile de drenare, tasarea din consolidare prezinta aceeasi valoare, timpul t100, ca o reflectare a duratei de disipare a presiunii apei din pori fiind diferit, atat la nivel de trepte cat si la finalul incarcarii;
  • cresterea timpului de consolidare de la treapta la treapta, pentru aceleasi conditii de geometrie sidrenare, pe masura incarcarii pana la atingerea presiunii finale pe model;
  • modificarea timpului necesar consolidarii primare pentru acelasi interval de incarcare, pe masuracresterii valorii presiunii pe model;
  • cresterea timpului de consolidare in relatie directa cu cresterea presiunii, ceea ce indica scadereacoeficientului de consolidare cn;
  • excesul presiunii apei din pori este in directa relatie cu marimea treptei de incarcare, fiind acelasipentru un interval de crestere de incarcare cu valoare constanta.

O comparatie intre cerintele procedurii de laborator privind incercarea edometrica si analiza numerica efectuata pe baza MEF, cu programul Plaxis 2D – Versiunea 9, permite formularea urmatoarelor observatii:

  • timpul necesar derularii unei astfel de incercari conform procedurii standardizate de lucru, prelucrare si interpretare a datelor pentru stabilirea coeficientului de consolidare primaracn, poate fi de minimum 168 de ore, diferit de timpul final pentru disiparea in totalitate a excesului presiunii apei din pori furnizat de analiza numerica;
  • diferenta poate fi motivata prin faptul ca incercarea de laborator, conform metodologiilor de prelucrare a datelor, necesitasi obtinerea de informatii asupra stadiului de consolidare secundara pentru determinarea finalizarii celui de consolidare primara;
  • analiza numerica prin optiunea „consolidare” furnizeaza informatii strict referitoare la etapa primara a consolidarii, ca parte componenta a procesului de deformare-tasare a pamantului.

BIBLIOGRAFIE

  1. Brinkgreve R.B.J., Broere W., Waterman D., User‘s Manuals PLAXIS 2D – V 9.0, Olanda, 2008;
  2. KahlstrÖm M., Plaxis 2D comparison of Mohr-Coulomb and soft soil material models, Lulea University of Technology, Sweden, 2013.

Autori:
ing. Cosmin Mihaita Fantaziu,
prof. univ. emerit, dr. ing. Vasile Musat Universitatea TehnicaGh. Asachi” Iasi, Facultatea de Constructii si Instalatii, Departamentul de Cai de Comunicatii si Fundatii 

…citeste articolul integral in Revista Constructiilor nr. 146 – aprilie 2018, pag. 52

 



Daca v-a placut articolul de mai sus
abonati-va aici la newsletter-ul Revistei Constructiilor
pentru a primi, prin email, informatii de actualitate din aceeasi categorie!
Share

Permanent link to this article: https://www.revistaconstructiilor.eu/index.php/2018/04/01/modelarea-procesului-de-compresiune-consolidare-cu-programul-plaxis-2d/

Faci un comentariu sau dai un răspuns?

Adresa de email nu va fi publicata.