Month: May 2016

Utilizando FEM para a concepção de estruturas de estacas-prancha

Possibilidades e limitações

Como métodos analíticos de computação, FEMININO envolve erros de modelagem devido a desvios do problema físico-matemático equivalente dos erros iniciais problema acrescido de dados devido a desvios nos valores escolhidos dos parâmetros iniciais do modelo de elementos finitos a partir dos valores reais. E, assim como outros métodos de discretização, FEMININO também envolve erros processuais (erros numéricos), devido ao desvio da solução do problema discretizado a partir da solução do problema contínuo, mais erros de arredondamento devido ao desvio da solução com valores numéricos exactos a partir da solução de com valores numéricos aproximados (aritméticas computador).

Recomendações sobre o uso do FEM em geotecnia

Desde 1991, o “Numerics em Geotecnia” grupo de trabalho publicou quatro conjuntos de recomendações (em apenas alemão) para o uso do FEM em geotecnia:
• Set 1 – Recomendações gerais para a modelagem (Meißner, 1991)
• Set 2 – recomendações Modelagem para túneis subterrâneos (Meißner, 1996)
• Set 3 – recomendações Modelagem para escavações (Meißner, 2002)
• Set 4 – Recomendações para modelos de materiais para os solos, a modelagem para a manutenção de análise, a estabilidade e as águas subterrâneas (Schanz, 2006)

Em EAB recomendação 103 R, W EISSENBACH (2003) fala sobre o uso da FEM dentro do âmbito da nova norma DIN 1054. Mais recomendações relativas a modelação pode também ser encontrada em P Otts et al. (2002). A descrição de várias fontes de erros e efeitos de erro correspondentes ao usar MEF em geotecnia é dado, por exemplo, em (Hugel 2004/2005). As recomendações para a redução de erros de procedimento pode ser obtido a partir de livros de texto gerais sobre FEMININO, especialmente para os problemas de não-lineares, por exemplo em (RIGGERS W, 2001) ou (BAT H E, 2002).

Condução Impacto

Impacto de condução envolve conduzir as Estacas pranchas para o chão com uma sucessão de golpes Hammer (como a imagem seguinte mostra). Uma tampa de madeira de condução é normalmente colocado entre o martelo ea prancha estaca. Podemos distinguir entre sistemas lentas e rápidas de ação. planta de ação lenta, como martelos e queda de martelos diesel é usado principalmente em solos coesivos para que a pressão da água nos poros que se seguiu tem tempo para dissipar entre os golpes individuais. Em um martelo mecânico, um peso é levantado mecanicamente e depois deixou-se cair de uma altura h. martelos gota modernas operam hidraulicamente. O número de golpes pode ser ajustado conforme necessário entre 24 e 32 golpes por minuto. A altura de queda de um martelo diesel é determinada pela explosão de uma mistura de ar / combustível para motores diesel, em um cilindro. Dependendo do tipo de martelo, o peso ou é permitido cair livremente sobre a tampa de condução ou em vez do peso pode ser travado na sua deslocação para cima por um tampão de ar e, em seguida acelerado no seu percurso para baixo por uma mola. Usando esta última técnica, 60-100 golpes por minuto são possíveis, enquanto que com o martelo não-acelerado o número é de apenas 36-60 golpes por minuto. martelos de acção rápida são caracterizados pelo seu elevado número de golpes por minuto: entre 100 e 400. No entanto, o peso de condução é correspondentemente mais leve. martelos de acção rápida são accionados por ar comprimido e o peso é acelerado à medida que cai.

O chefe da estaca prancha pode ser exagerada durante o impacto condução se o martelo é muito pequeno ou a resistência do solo é muito grande. soluções possíveis são fortalecer a cabeça ou usar um martelo maior. No caso de uma alta resistência ao chão, força motriz excessiva ou uma tampa de condução encaixada incorretamente, a pilha pode fivela abaixo do ponto de impacto. Para evitar isso, use seções mais espessas ou afrouxar o solo de antemão.

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Ancorar-estaca Prancha Detalhes da Construção

A ligação articulada de uma âncora para uma parede de estaca-prancha tipo calha é levada a cabo no Centro-eixo de gravidade na calha, em especial em paredes com encravamentos. No caso de paredes de estaca prancha combinadas, a teia de suporte de carga da pilha apresenta as melhores possibilidades de ligação. A ligação através de um feixe de nivelamento na parte superior da parede da estaca prancha outra opção é principalmente adequado para pilhas menores tensão e paredes de estaca prancha leve. Com âncoras rosqueadas há a opção adicional de uma conexão com um lavador de placas, articuladas uma placa de junção e porca. A fim de evitar a necessidade de instalar uma âncora em cada calha, um Waling horizontal de aço ou de betão armado pode ser proporcionado para distribuir a carga. Isto deve ser posicionada no lado da terra, no caso das estruturas de cais, e no lado de escavação, no caso de caixas de escavação, a fim de garantir uma fácil remoção.

Âncoras pode ser instalado antes ou depois da montagem da parede de estaca prancha. Mantendo a posição prevista para a âncora, o que é necessário para atingir uma união exacta, é mais fácil para estabelecer ao instalar as âncoras depois. estacas de ancoragem pode ser conduzido através de uma abertura cortada na parede da estaca prancha, por exemplo. Os follow imagens mostram possíveis detalhes de conexão prancha âncora-estaca.

Conselhos sobre o uso de FEM para muros de contenção

Problema 2D / 3D

Estruturas de parede de retenção são geralmente simulado com 2D modelos equivalentes para fins FEMININO (que é, naturalmente, não é possível com problemas distintamente 3D, tais como os cantos de escavações). estruturas resolvidas, tais como suportes, âncoras, escalonados paredes prancha Estaca ou paredes de estacas de apoio podem ser levados em conta no modelo aproximadamente equivalente 2D, mas assumindo rigidezes equivalentes relacionadas com um comprimento de 1 m da parede. Cada caso individual devem ser verificadas para garantir que a estrutura equivalente não apresenta quaisquer propriedades irrealistas. Exemplos disso são: 2D âncoras equivalentes não pode aliviar a pressão da terra agindo em muro de contenção, 2D paredes equivalentes para paredes Estaca prancha escalonada pode não ser impermeável ao nível da pilha escalonada termina, 2D paredes equivalentes para rolamento paredes de estacas não pode mobilizar quaisquer irrealisticamente grandes pressões de terra passivos. Nem sempre é claro se todas as deformações e tensões calculadas com o modelo equivalente 2D estão no lado seguro; ver (Hugel, 2004), por exemplo. Exemplos de 3D análises complexas estruturas de estacas-prancha pode ser encontrado em (BOLEY et al., 2004) e (M ARDFELDT, 2006).

Generalização do subsolo

Estratos do solo e condições das águas subterrâneas deve ser generalizada no modelo de elementos finitos, dependendo do banco de dados. No entanto, ao fazê-lo, deve ser assegurado que o comportamento mecânico e hidráulico do modelo de elementos finitos é comparável com o problema inicial.

Segmento do subsolo e condições de contorno

O tamanho do segmento subsolo deve ser especificada de tal forma que os limites não têm qualquer efeito sobre os signi- signi deformações no ponto de transferência de carga ou de tal modo que são conhecidas as condições de contorno. As estimativas das dimensões necessárias podem ser encontrados no (Meissner, 2002) para o caso de escavações.

Não-linearidade geométrica

Estruturas de parede de retenção são geralmente concebidos para serem tão rígida que as análises de elementos finitos pode ser baseado em linearidade geométrica. No caso de uma resistência de terra rendimento e / ou produzindo ancoragem, análises comparativas pode ser usado para verificar se geométrica não-linearidade deve ser tomado em consideração.

O modelo de Estaca prancha Paredes

As Paredes são geralmente plana de ferro Jogo discretised com Elementos estruturais (VIGA Ou shell elements).Este Tipo de discretisation podem causar problemAs se sob carga vertical signi ficant parte Da carga é feita PELA base de parede.No CaSO de seções individuais, UMA extensão de Elementos de interface Pode ser tomado EM consideração Na base Da parede de modo que o estacas-prancha secção podem penetrar no solo e não realista Picos de tensão podem ocorrer no Corpo do solo abaixo Da base Da parede (ver recomendação E4 – 15 (s chanz, 2006).No CaSO do combinado Jogo chapinha Paredes sob carregamento vertical pressões são mobilizados EM incidência significativa, tendo a pressão Pode ser modelada com a Ajuda de UMA rígida VIGA transversal Na base Da parede (Meissner, 2002).

No CaSO de UMA parede plana de ferro por Jogo, O 2D modelo equivalente deve ter EM conta o facto de a base equivalente a parede é permeável.

Sempre que possível, a força de transferência entre flat iron Jogo wall e o solo deve ser modelada com Elementos de interface ou através de contacto cinemático de formulação.Isto garante que não são transferidos Ao Longo Da tração salienta Estaca prancha / solo limite de superfícies e que, com a ação correspondente efeitos irreversíveis Jogo chapinha deslizar entre a parede e o solo Pode ter Lugar.Bilinear Contato e atrito princípios são utilizados para este no CaSO Mais simples.

Simulação Do Processo De Construção

Estado inicial do solo

A pressão da terra steady-state (K 0 -state) é normalmente assumido. Isto é, no entanto, ligado ao VaR condições ious (H Ugel, 2004). Não deve ser esquecido que o estado de equilíbrio de pressão terra coe ficiente K0 depende da história de carregamento do solo. Os valores iniciais para as pressões da água dos poros e as pressões da água em excesso de poro pode ser determinado a partir de medições in situ. Os valores iniciais para o in situ densidade do solo pode ser especificado por testes penetrometer ou, no caso dos modelos de material de alta qualidade, em conformidade com a legislação de compressão.

Simulando processos de construção

A maioria dos projectos de elementos finitos publicados não incluem qualquer simulação da instalação da parede de estaca prancha, mas em vez disso os elementos correspondentes são ativados em sua posição final no modelo de elementos finitos. Esta técnica é muitas vezes referida como mudanças desejavam-in-lugar.O para variáveis de estado e tensões e deformações nas estruturas devido ao processo de construção, portanto, são ignorados. No entanto, estes podem ser relevantes, especialmente onde os problemas com pequenas deformações ocorrer (hügel, 1996; VONW OLFFERSDORFF, 1997). Atualmente, a simulação do processo de construção é restrita a instalações da universidade, porque só eles têm o hardware e software necessários. Na prática, os processos de construção geralmente não são simuladas.

Modelos de material para solos

A escolha de thematerial modelos de solos é limitado EM alguns Programas de Elementos finitos. O material DOS modelos Da “linear elástico, plástico ideal” Categoria Pode levar a previsões erradas, no CaSO Da parede de retenção de estruturas – ver, por exemplo, H Ü gel, 2005), (V ermeer & W ehnert, 2005) e recomendação e3-4 no (s chanz, 2006). O USO de Alta qualidade material é chamado elastoplástica ou hipoplásica modelos para que possam, pelo Menos, descrever OS principais fenômenos do Comportamento mecânico DOS Solos:

  • Stiffnesses não depende da pressão.
  • Diferente stiffnesses para DESCARGA e recarga,
  • Comportamento de cisalhamento drenado e não drenados condições,
  • Dilatancy Comportamento.

Para UMA explicação Mais detalhada DOS principais fenômenos do Comportamento mecânico do solo, ver, por exemplo, H ERLE & MA ŠÍ n, 2005) ou (Schanz, 2006).Material de Alta qualidade modelos podem ser necessárias Durante OS estudos de viabilidade para estacas-prancha estruturas.

Estruturas de Estacas-prancha

A escolha de modelos thematerial para solos é limitada em alguns programas de elementos finitos. Os modelos materiais da “elástica plástico ideal linear”, categoria pode levar a previsões incorretas no caso de estruturas de retenção de parede – ver, por exemplo, (Hugel, 2005), (V Vermeer & W Ehnert, 2005) e recomendação E3 4, em (S CHANZ, 2006). O uso de modelos de materiais elastoplásticos ou hipoplasia de alta qualidade é chamado para o qual pode, pelo menos, descrever os principais fenômenos do comportamento mecânico dos solos:

• rigidezes não dependente da pressão,

• diferentes rigidezes para descarga, a recarga,

• comportamento de corte para as condições drenados e não drenados,

• comportamento dilatancy.

Para uma explicação detalhada dos principais fenómenos do comportamento mecânico dos solos, ver, por exemplo, (H & ERLE MASIN, 2005) ou (SCHANZ, 2006). modelos de material de alta qualidade pode até ser necessário durante os estudos de viabilidade para estruturas de estacas-prancha.

Critérios Relevantes Sobre a Escolha Seções Pilha

Os seguintes critérios são geralmente relevantes ao escolher seções pilha:

  1. Dimensões exigidas de acordo com a DIN 1054: 2005-01 para o estado limite último (LS 1) e estado limite de utilização (LS 2).
  2. Momento adequado de resistência para o transporte e instalação de estaca prancha parede de suporte adequada é importante durante o manuseio no local da construção, por exemplo, fixação de slings guindaste, porque a deformação de outra forma inadmissível da estaca prancha antes de condução pode ocorrer que não é culpa do fabricante. Além disso, a condução por meio de prensagem, martelo de impacto e vibração coloca cargas graves na pilha em algumas situações. Estas cargas dependem de:
    • o comprimento da pilha,
    • a flexibilidade e a posição das guias de pilha,
    • o método de dirigir mais os parâmetros de condução escolhido (massa e altura de queda do martelo de impacto), parâmetros de vibração (amplitude de pesos excêntricos, frequência, pré-carga estática), força de pressão em relação ao peso da seção,
    • deformação antes da prancha estaca causados pelo transporte,
    • o subsolo, especialmente tipo de solo, a densidade no caso de solos não-plástico, consis-tência no caso de solos coesivos, obstáculos naturais, como rochas, mais inclinado, estratos rolamento duro, obstáculos feitos pelo homem, tais como obras existentes, e
    • desvios das secções adjacentes e pilhas (e suas travas) já conduzido.

    Devido à multiplicidade de factores que influenciam acima mencionados, a seção é principalmente campo especial com base na experiência.

  3. Espessuras de materiais adequados, tendo em conta a vida útil prevista e taxa esperada de corrosão. Deve ser lembrado que a zona com a taxa de corrosão mais alto não necessariamente coin-cide com o ponto de carga estrutural máxima. Se as condições forem desfavoráveis protecção ou adicional é necessário, medidas activas ou passivas de proteção contra corrosão pode ser especificado em vez de uma seção mais pesado.
  4. Se for o caso, planejado uso múltiplo das paredes estaca prancha tendo em conta os aspectos acima mencionados

A escolha do tipo de aço depende essencialmente das propriedades desejadas, por exemplo de aço no que diz respeito à aptidão para a soldadura.

Para condução e económicas razões, Estacas pranchas são por vezes levados a diferentes profundidades no interior da mesma parede de acordo com a R 41 do EAU 2004. Um valor de 1 m é habitual para o chamado dimensão cambalear, ea experiência demonstra que uma análise estrutural do Estacas mais pranchas é então desnecessária.

Z tipo estacas-prancha de aço

Introdução:

Estacas-prancha do tipo Z de Aço de bloqueio em ambos os lados da distribuição simétrica eixo neutro, e a continuidade da teia, feitos de estacas-prancha de açocross módulo de secção é melhorada, em grande medida, de modo a assegurar que as propriedades mecânicas de a seção transversal são totalmente exercida.

Características:

  1. A largura da secção transversal, Pilha efeito de condução é notável.
  2. O módulo da secção.
  3. O momento de inércia é mais elevado, para melhorar a rigidez da parede de estacas-prancha de aço, reduzir a deformação da estrutura.
  4. Bom efeito resistente à corrosão.

Vantagens:

  1. design flexível, tem relativamente alto módulo de seção e qualidade;
  2. um maior momento de inércia, de modo a aumentar a rigidez da parede de estaca prancha, reduzir a deformação de deslocamento;
  3. grande largura, salvar a elevação e tempo de condução de forma eficaz;
  4. secção aumento da largura, diminuir a quantidade de redução a parede de estaca prancha, directamente melhorar o desempenho da água;
  5. no severa corrosão do processo de espessamento, mais excelente resistência à corrosão.

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