TIN UNG DUNG TRONG DIA KY THUAT - diakythuat-htl ď SIGMA

Ứng dụng Sigma phân tích ứng suất, biến dạng... PHẦN III: Ứng dụng SIGMA/W phân tích ứng suất, biến dạng đất nền... Néi dung giíi thiÖu SIGMAW V.5 • Một số khái niệm chung trong thiết kế

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

KHOA CÔNG TRÌNH

BỘ MÔN ĐỊA KỸ THUẬT

BÀI GIẢNG TIN HỌC ỨNG DỤNG

(Geostudio in engineering practice)

GV : Hoàng Thị Lụa Email: hoangthilua@wru.edu.vn

Ứng dụng Sigma phân tích ứng suất, biến dạng

PHẦN III: Ứng dụng SIGMA/W phân tích ứng suất, biến dạng đất nền

Néi dung giíi thiÖu SIGMAW V.5

• Một số khái niệm chung trong thiết kế ĐKT

• Tính năng chung của SIGMA/W đối với bài toán địa kỹ thuật

• Cơ sở lý luận của SIGMA/W

• Ứng dụng SIGMA/W phân tích ứng suất – biến dạng trong môi trường đất đá

• TÝch hîp cña SIGMAW víi c¸c phÇn mÒm kh¸c trong GEO-SLOPE OFFICE;

• Kết luận chung

Một số kháI niệm chung trong thiết kế ĐKT

• Khi thiết kế Địa kỹ thuật, yêu cầu phải đánh giá

được các ứng suất, biến dạng trong khối đất cũng như trong kết cấu công trình ở các điều kiện tải

• Theo PP luận thiết kế ĐKT hiện nay, điều đó ứng với 2 trạng thái GH:

• SIGMA/W có thể cho dự tính các trạng thái ứng suất & ứng biến trong khối đất dùng cho việc tính toán nền & công trình theo các trạng thái GH đó.

Một số kháI niệm chung trong thiết kế ĐKT

Kiểm tra mất ổn định tổng thể của tường

chắn trên nền đất - TT GH thứ nhất Đào tunen sau khi đã có CT TT GH thứ hai

σ0 : Là ứng suất do bản thân đất nền gây ra,

có liên quan đến lịch sử ứng suất hiện trường.

Trọng lượng PT chuyển về lực nút.

∆ σ : Là ứng suất tăng thêm do tải trọng công trình gây ra.

Ví dụ về kết quả phân tích ứng suất theo SIGMA/W

Bể chứachất lỏng

Các đường đẳng

Ưs tăng thêmthẳng đứng

∆σ

kPa

Bể chứa chất lỏng

thẳng đứng & đường phõn bố ưs

bản thõn theo chiều sõu

σ 0

kPa

∆ σ = f(y)

Phân bố ưs tăngthêm thẳng đứngtheo chiều sâu

• SIGMAW là phần mềm dùng để phân tích ƯS - BD trong mụi trường đất đỏ theo PP phần tử hữu hạn.

• SIGMAW có thể phân tích được các BT BD phẳng,

đối xứng trục theo L.thuyết chuyển vị-bd nhỏ về nền móng, khối đắp, hố móng, tunnen – Xem minh hoạ.

• QH ƯS & BD có thể là tuyến tính hoặc phi tuyến;

• Đánh giá quá trình gia tăng U khi chất tải & quá trình tiêu tan của nó theo thời gian;

• Tích hợp với SEEPW để giải bài toán cố kết thấm, với SLOPEW để đánh giá ổn định tổng thể & cục bộ của mái dốc theo ứng suất phân tố, với CTRAN/W để phân tích ô nhiễm nứơc dưới đất

Tính năng chung của SIGMAW

Mét sè vÝ dô minh ho¹

Tường trọng lực Mãng bÌ

Cơ sở lý luận của SIGMAW

• Các điều kiện biên:

• Hệ phương trình cân bằng tĩnh:

Chú ý: SIGMA/W lập

Ư.S - BD tăng thêm

• Quan hệ chuyển vị - biến dạng:

• Quan hệ ứng suất - biến dạng:

• Để giải hệ thống phương trình trên SIGMAW sử dụng phương pháp

σ σ

U x y

∂+

U

z y

yz

∂

∂ +

U x z

xz

∂

∂+

E G

G

xy xy

τ

G

yz yz

τ

γ =

G

xz xz

τ

γ =

VL đồng chất, đẳng hướng

Tèt

§¹t

KÐmKh«ng chÊp nhËn

Dïng PT v« h¹n trong SIGMA/W

Chän d¹ng hîp lý c¸c

phÇn tö tø gi¸c vµ tam gi¸c

PhÇn töh÷u h¹n

PhÇn töv« h¹n

PhÇn töv« h¹n

Cùc

Thiết

C¸c m« h×nh quan hÖ øng suÊt - biÕn d¹ng

dïng trong SIGMAW

(Anisotropic elastic)

§µn håi tuyÕn tÝnh – Linear Elastic Model

Material Properties- Thông số

Đàn hồi tuyến tính & tuyến tính bất đẳng hưướng

Đàn hồi tuyến tính bất đẳng hướng

Đàn hồi tuyến tính đẳng hướng

p

p K

cos 2

sin

1 1

3

3 1

p

p K

m

p

p K

Đàn - Dẻo

(Tresca & Mohr-Coulomb)

Theo LT độ dẻo gia tăng (Hill,1950):

σ σ

G C

F

C F G

C C

e

e e

ε

Quay ngược chiều kim đồng hồ 90 độ

Quan hệ biến thiên

thể tích áp suất

Cố kết thông thường

Vậy các đường quá cố kết và

đường cố kết thông thường cho thấy đặc tính của một đường cong ứng suất - biến dạng của một vật liệu đàn dẻo hoá cứng.

Quan hệ ứng suất – ứng biến

Dẻo hoá cứng

Đàn hồi

ỨNG DỤNG SIGMA/W PHÂN TÍCH

BT ỨNG SUẤT- BIẾN DẠNG

• Bể tròn chứa chất lỏng có đường kính 10 m; Cao 4 m;

trên nền gồm 2 lớp đất như Hình

Yêu cầu:

1 Vẽ các đường đẳng ứng suất theo phương đứng:

Giá trị bắt đầu – Starting contour value: 10 kPa

2 Hiển thị kết quả đẳng chuyển vị của nền do tải trọng

3 Làm lại bài toán trên nhưng thay E = 3000 kPa và

E = 10,000 kPa Kết quả tính với ứng suất và lún có

4 Làm bài toán với các thông sô trên trong TH đáy móng hình vuông

• NX: Bài toán với áp lực phân bố phía trên giống như bài toán tính ứng suất tăng thêm của Boussinesq

Lưu giữ bài toán

Phác hoạ bài toán

Kiểm tra dữ liệu

Giải bài toán - SOLVE

Bắt đầu giải Kết thúc SOLVE

Xem kết quả - CONTOUR

Vẽ đồ thị các kết quả

Cỏc bước giải bài toỏn

Cấu trúc lệnh của DEFINE

SIGMA/W dùng thanh thực đơn và các thanh công cụ để điều khiển

• Thanh thực đơn buông (Menu Bar): File, Edit, Set, View, KeyIn,

Draw, Sketch, Modify, tools và help;

Standard Toolbar

Gồm các nút để

thao tác tệp, in, sao

chép

•Thanh công cụ (Toolbar) gồm 5 loại:

- Thanh công cụ chính (Standard Toolbar);

- Thanh công cụ chế độ (Mode Toolbar);

- Thanh công cụ xem ưu tiên (View Preferences Toolbar);

- Thanh công cụ lưới (Grid Toolbar) và Thanh công cụ Zoom

Cấu trúc lệnh của DEFINE

Thanh công cụ chế độ (Mode Toolbar)

Gồm các nút nhập các chế độ thao tác để hiển thị và soạn thảo

đối tượng văn bản và đồ thị

Cấu trúc lệnh của DEFINE

Thanh công cụ xem ưu tiên (View Preferences Toolbar)

Gồm những nút dùng để hiện – tắt những ưu tiên hiển thị

Cấu trúc lệnh của DEFINE

Thanh công cụ lưới (Grid Toolbar): điều khiển hiển thị ô lưới

Thanh công cụ Zoom (Grid Toolbar): điều khiển phóng to – thu nhỏ

Xác định tỉ lệ Set → Scale Xác định điểm lưới

2 Phác thảo mô hình tính

2.Phác thảo mô hình tính

Ph¸c ho¹ bµi to¸n Sketch → Lines

Xác định loại bài toán

KeyIn →Analysis Settings

Mô tả tính chất vật liệuKeyIn → Material Properties

Xác định bài toán

Control Tab: Thi ết lập loại phõn tớch và lực bản thõn 2-Dimensional: Bài toỏn phẳng, mụ hỡnh tớnh toỏn là mặt cắt đứng

Axisymmetric: Bài toỏn đối xứng trục (Bề chứa nước trũn hoặc mụ hỡnh thớ nghiệm 3 trục)

Xác định bài toán

đặt tải trọng ngoài trờn nền cụng trỡnh và cần XĐ những thay đổi về ứng suất, chuyển vị, bao gồm cả sự thay đổi khi đào, đắp trong nền trong quỏ trỡnh thi cụng Trong bài toỏn đắp, trọng lượng của khối đắp thờm đc thờm vào mụ hỡnh Trong TH bài toỏn đào, Sigma/w tớnh toỏn ảnh hưởng gõy ra do việc giảm tải và tớnh ứng suất trờn mặt đào.

Xác định bài toán

của bài toán:

Chuyển vị, lực hoặc dưới dạng độ cứng như các lò xo Ta cũng có thể gán các đk biên dọc theo các dải phần tử.

Gán điều kiện biên

Điều kiện biên cho bài toán đc gán như sau

1 ĐK biên do tách mô hình ra khỏi nền đất

+ Chuyển vị bằng không (zero) theo cả 2 phương x và

y dọc theo biên đứng bên phải và biên đáy ngang của

Gán điều kiện biên

1 ĐK biên do tách mô hình ra khỏi nền đất

+ Chuyển vị bằng không (zero) theo cả 2 phương x và

y dọc theo biên đứng bên phải và biên đáy ngang của

Gán điều kiện biên

Chia lưới phần tử

Draw → Multiple Elements

Xác định bài toán

Nhập điều kiện biên

Draw → Edge Boundary conditions.

Draw → Node Boundary conditions

Xác định bài toán

Xác định hệ trục toạ độ

Sketch → Axes

Xác định bài toán

Kiểm tra số liệu

Tools → Verify/Sort

Xác định bài toán

Gi¶i bµi to¸n - SOLVE

• Hiển thị lưới biến dạng

• Hiển thị các đường đẳng trị

• Hiển thị các thông tin số tại các nút,

phần tử, cạnh,

• Tạo các đồ thị kết quả tính toán

• Hiển thị các vòng Mohr tại các nút

hay miền Gauss bất kỳ

• Tô màu các phần tử bị phá hoại

45Hiển thị các đường đẳng ứng suất

Draw → Contours

46Dán giá trị của các đường đẳng trị

Draw → Contour Labels

In c¸c h×nh vÏ

File → Print

KẾT THÚC Sigma/W