Hướng dẫn ứng dụng Sigma trong bộ phần mềm Geoslope để tính ứng suất tính lún

Bộ phần mềm GEOSTUDIO có các modun chính như sau: SLOPEW – phần mềm tính toán ổn định mái dốc SIGMAW – phần mềm tính ứng suất biến dạng SEEPW – phần mềm tính thấm CTRANW – phần mềm phân tích quá trình vận chuyển ô nhiễm TEMPW – phần mềm phân tích địa nhiệt QUAKEW – phần mềm phân tích ảnh hưởng động đất Trong số các modun của phần mềm, có 3 modun chính thường được sử dụng nhiều là SLOPEW, SIGMAW và SEEPW. Phần mềm tính ứng suất biến dạng SIGMAW – đặc điểm của phần mềm này là dùng FEM để tính ứng suất, biến dạng của các vật liệu. Từ đó giúp người thiết kế biết được mức độ biến dạng của vật liệu hay có thể biết chính xác ứng suất trong vật liệu như thế nào. Các chức năng chính của phần mềm: + Tính ứng suất và biến dạng dưới tác dụng của lực nào đó + Tính độ lún của các con đường, đê đập đắp cao + Thiết kế tường chắn đất, kết hợp với SLOPEW + Tính toán và xử lý nền đất yếu, kết hợp với SEEPW + Thiết kế tường mềm (cọc ván thép) + Tính ứng suất trong thanh giàn

Trang 1

WATER RESOURCES UNIVERSITY – Southern Campus

Geo-Studio in Engineering Practice

Tp Hồ Chí Minh - 2016

Division of Civil Engineering

Trang 2

• Một số khái niệm chung về thiết kế Địa kỹ thuật

• Tính năng chung của SIGMA/W

• Cơ sở lý luận của SIGMA/W

• Ứng dụng SIGMA/W phân tích ứng suất – biến

dạng trong môi trường đất đá

• Tích hợp SIGMA/W với các phần mềm khác trong Geo-Slope Office

• Kết luận chung

Nội dung

Trang 3

Kh¸i niÖm chung vÒ thiÕt kÕ §ịa kỹ thuật

• Mục đích chung của thiết kế Địa kỹ thuật là đánh giá các ứng suất & ứng biến đặt lên khối đất &

trong kết cấu công trình ở các điều kiện tải trọng giới hạn (ultimate) & tải trọng làm việc bình

thường (serviceable)

• Theo PP luận thiết kế Địa kỹ thuật hiện nay, điều

đó ứng với 2 trạng thái giới hạn (TTGH):

• 1 TTGH thứ nhất – Ultimate State ;

• 2 TTGH thứ hai – Serviceable State

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

Trang 4

Ví dụ minh hoạ

Đào tunel sau khi đã có CT

TTGH thứ hai

Kiểm tra modul tổng thể của

tường chắn trờn nền đất

TTGH thứ nhất

Trang 5

Phương trình ứng suất

PhÇn tö h÷u h¹n

Lịch sử ưs hiện trường

Trang 6

Ví dụ  & 0 xác định theo SIGMA/W

Bể chứa chất lỏng

Cỏc đường đẳng

Ưs tăng thêm thẳng đứng



kPa

Bể chứa chất lỏng

Cỏc đường đẳng ưs bản thõn

thẳng đứng & đường phõn bố ưs

bản thõn theo chiều sõu

0 kPa

  = f(y)

Phân bố ưs tăng thêm thẳng đứng theo chiều sâu

Trang 7

• SIGMAW là phần mềm dùng để phân tích ứng suất –

biến dạng trong môi trường đất đỏ theo PP phần tử hữu hạn;

• SIGMA/W có thể phân tích được các bài toán biến dạng phẳng, đối xứng trục theo L.thuyết chuyển vị – biến

dạng nhỏ về nền móng, khối đắp, hố móng, tunnel (Xem minh hoạ);

• Quan hệ ứng suất & biến dạng 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 SEEP/W để giải bài toán cố kết thấm, với

SLOPE/W 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 nước dưới đất

TÝnh n¨ng chung cña SIGMA/W

Trang 8

Một số ví dụ minh hoạ

Tường trọng lực Móng bè

Đập đất Móng cọc

Trang 9

Công trình ngoài khơi

Mét sè vÝ dô minh ho¹

Tường cừ

Tunel

Trang 10

Tèt

§¹t

KÐm Kh«ng chÊp nhËn

Dïng phần tử v« h¹n trong SIGMA/W

Chän d¹ng hîp lý c¸c

phÇn tö tø gi¸c vµ tam gi¸c

PhÇn tö h÷u h¹n

PhÇn tö v« h¹n

Cùc

Thiết kế mạng lưới PTHH

Trang 11

C¸c m« h×nh quan hÖ øng suÊt - biÕn d¹ng dïng trong SIGMA/W

• Đàn hồi tuyến tính (Linear elastic)

(Anisotropic elastic)

• §µn håi phi tuyÕn (Non-Linear elastic)

• §µn dẻo (Elastic plastic)

• MÆt trượt (slip surface)

Trang 12

§µn håi tuyÕn tÝnh – Linear Elastic Model

Material Properties- Thông số

vật liệu cần khai báo

-E Modulus: Modun đàn hồi

-Poisson’s Ratio: Hệ số

Poisson

-Cohesion: Lực dính của đất

-Phi: Góc ma sát trong (độ)

Trang 13

Đàn hồi tuyến tính & tuyến tính bất đẳng hướng

Đàn hồi tuyến tính bất đẳng hớng

Đàn hồi tuyến tính đẳng hướng

Trang 14

§µn håi phi tuyÕn – Duncan & Chang, 1970

n

a

a l

i

p

p K

cos 2

sin

1 1

3

3 1

p

p K

m

p

p K

Trang 15

Đàn - Dẻo

(Tresca & Mohr-Coulomb)

Theo LT độ dẻo gia tăng ( Hill,1950 ):

F

C F G

C C

e

e e

Trang 16

MH CAM-CLAY  MH ĐÀN DẺO HOÁ CỨNG

Quay ngược chiều kim đồng hồ 90 độ

Quan hệ biến thiên

thể tích áp suất

Cố kết thông thờng Quá cố kết

MH Cam-clay là một loại MH đàn dẻo - hoỏ cứng

Dẻo hoá cứng

Đàn hồi

Trang 17

ỨNG DỤNG SIGMA/W PHÂN TÍCH

BT ỨNG SUẤT- BIẾN DẠNG

Trang 18

• Bể tròn chứa chất lỏng có đường kính 10 m; Cao 4 m; trên nền gồm 2 lớp đất như hình

Trang 19

4 Làm bài toán với các thông số 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

Trang 20

Xác định bài toán - DEFINE

Xác định phạm vi làm việc

Xác định tỷ lệ

Xác định khoảng lưới

Lưu giữ bài toán

Phác hoạ bài toán

Nhận dạng bài toán

Xác định loại phân tích

Nhập điều kiện vật liệu

Phát triển lưới phần tử hữu

hạn

Gỏn cỏc điều kiện biờn

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

Trang 21

Giới thiệu phần mềm SIGMA/W version 2012v8.15

I Màn hình giao diện làm việc

Trang 22

22

Cấu trúc lệnh DEFINE

SEEP/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, Window và Help

Thanh công cụ ( Toolbar ) gồm 5 loại:

 Thanh công cụ chính (File Toolbar)

 Thanh công cụ chế độ (Mode Toolbar)

 Thanh công cụ lệnh(Command Toolbar)

 Thanh công cụ phác họa (Sketch Toolbar)

 Thanh công cụ xem ưu tiên (View Preference Toolbar)

File Toolbar: gồm các nút để thao tác tệp, in, sao chép,….v.v

Trang 23

23

*

 Thanh công cụ chế độ (Mode Toolbar): chỉ gồm 2 nút nhập chế độ thao tác (DEFINE) và xuất kết quả (RESULTS)

 Thanh công cụ lệnh(Command Toolbar): gồm các nút lệnh tạo mới

và chỉnh sửa đối tượng

 Thanh công cụ phác họa (Sketch Toolbar): gồm các nút lệnh để

phác thảo văn bản, phác họa mô hình bài toán

 Thanh công cụ xem ưu tiên (View Preference Toolbar): gồm những

nút dùng để tắt ưu tiên hiển thị

Trang 24

24

*

Thanh công cụ Zoom (grid toolbar): điều khiển phóng to – thu nhỏ

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

X coordinate

Y coordinate

X,Y Grid Spacing Snap Grid

Trang 26

Load/ Deformation: Lựa chọn này được dựng khi ta đặt tải trọng ngoài trờn nền cụng trỡnh và cần xỏc định 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 được 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

Trang 27

1 Thiết lập vùng làm việc :

III Các bước giải 1 bài toán dùng SEEP/W:

Menu: Set

Giới thiệu bộ phần mềm SIGMA/W

Xác định vùng làm việc Set  Page

Xác định đơn vị và tỉ lệ Set  Units and Scale

Xác định lưới vùng làm việc Set  Grid

Trang 28

2 Phác thảo mô hình hình học của bài toán

Sketch/Polylines (Lines)

Draw/Regions

Trang 29

3 Khai báo và gán vật liệu

Trang 30

4 Gán điều kiện biên

Xác định các điều kiện dọc theo biên của bài toán:

Các điều kiện biên được gán tại các nút biên của

mô hình gồm: Chuyển vị, lực hoặc dưới dạng độ cứng như các lò xo

Ta cũng có thể gán các điều kiện biên dọc theo

KeyIn and Draw / Boundaries Conditions

Trang 31

4 Gán điều kiện biên (tiếp)

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 mô hình Fixed X/Y

Trang 32

1 ĐK biên do tách mô hình ra khỏi nền đất

+ Dọc biên đứng bên trái, đất không thể chuyển vị theo phương x nhưng có thể chuyển vị theo phương y

Trang 33

2 ĐK biên do bể áp lực phía trên

Chú ý: Các phần tử trên mặt đất có thể tự do dịch chuyển theo cả phương x và y

Trang 34

5 Giải bài toán và xuất kết quả

• HiÓn thÞ lưíi biÕn d¹ng

Trang 35

Draw / Contours (Contour Labels)

Trang 36

Draw / Contours (Contour Labels)

Trang 37

5 Giải bài toán và xuất kết quả (tiếp)

Trang 38

Trang 39

Xem vòng Mohr ứng suất tại các nút hoặc miền Gauss

Draw / Mohr Circles

Trang 40

Trang 41

Trang 42

Xem thông tin chi tiết tại nodes, Gauss…v.v

Trang 43

TÍCH HỢP VỚI VÍ DỤ SEEP/W

PHÂN TÍCH ỨNG SUẤT TRONG THÂN VÀ NỀN ĐẬP

Trang 44

TÍCH HỢP VÍ DỤ SLOPE/W

PHÂN TÍCH ỨNG SUẤT – BIẾN DẠNG

Trang 45

KÕt thóc SIGMA/W

Định dạng
Số trang	45
Dung lượng	3,06 MB