FEM – Különféle geotechnikai problémák modellezése végeselem módszerrel (FEM)

A program számos geotechnikai probléma modellezésére képes, többek között terep süllyedés, munkagödör határolás, szerkezetek alátámasztása, rézsűállékonyság, talpgerendák, földkiemelések, stb.

Anyagmodellek

Adott talaj vagy kőzettömeg pontos és megbízható reakciója megfelelő anyagmodell használatával kapható. A jelenlegi verzió a következő modelleket kínálja:

Lineárisan rugalmas modell
Módosított lineárisan rugalmas modell
Mohr-Coulomb modell
Drucker-Prager modell
Cam Clay modell

Beépített geometriai modelljavító, automatikus hálógenerálás

A program tartalmaz egy beépített geometriai modell javítót. Minden anyagfelület, új szerkezet, vagy kivitelezési fázis (alagút földkiemelés, alaptest földkiemelése) egymástól függetlenül meghatározható. A hálógenerátor lefuttatása előtt a program automatikusan megkeresi az összes megadott vonal és zárt régió metszéspontjait, és ennek megfelelő geometriai modellt készít. Ezáltal egy viszonylag bonyolult szerkezet bevitele is könnyű feladattá válik.

Hálógenerátor

A program tartalmaz egy beépített automatikus hálógenerátort, amelyik jelentősen csökkenti a végeselem háló felépítésének időtartamát. 3 és 6 csomópontú háromszögelemek állnak rendelkezésre. A végeselemháló sűrűsége állandónak feltételezett az egész modellre, de könnyen sűríthető lokális területeken, igény szerint. Így egy komplex szerkezet végeselem hálójának előkészítése is csak a felhasználó néhány percébe telik.

Peremfeltételek

A program tartalmaz egy automatikus peremfeltétel generátort.

A legtöbb alkalmazásban a felhasználónak nem kell foglalkoznia ezzel a feladattal. Ha szükséges, további peremfeltételek (befogott, csuklós, rugó, elmozdulás) megadhatók bárhol a talajtömegben.

Rúdelemek

A rúdelemek gerendák, alagútfalak, munkagödör határolások definiálására szolgálnak. A számítás eredményeképp a program előállítja az igénybevételek (hajlítónyomaték, normál és nyíróerők) eloszlását a rúdelem mentén. A rúdelemeket a topológiában már meglévő vonalak mentén adhatjuk meg. A rudak paramétereit azonban minden egyes kivitelezési fázisban megváltoztathatjuk (pl. növelhetjük a vastagságát), vagy akár teljesen el is távolíthatjuk a számításból.

Horgonyok, geotextíliák, georácsok

A program lehetővé teszi bármennyi horgony bevitelét a számításba. A horgonyok kezdő és végpontjuk, valamint merevségük által meghatározottak. A horgony végpontok illeszkednek a meglévő végeselem hálóra, úgyhogy egy horgony bárhová elhelyezhető a talajtömegben. Az adatbevitel további egyszerűsítése, hogy a horgony kezdőpont elhelyezhető a terepre, vagy külön felületre.

Teher

A program tetszőleges számú teher (sávos, trapéz, vonalmenti) megadását teszi lehetővé. A teher hathat meghatározott felületre, vagy bárhol a talaj/kőzet tömegben. Egy későbbi fázisban a meglévő tehernek megváltoztatható az intenzitása, vagy akár teljesen eltávolítható a számításból.

Víz

A következő lehetőségek állnak rendelkezésre a víz figyelembe vételére:

A talajvíz, mint folytonos felület kerül megadásra a terepszint alatt.
A pórusvíznyomás értékek (vagy az Ru tényező értékei) pórusvíznyomás szintvonalak alapján kerülnek megállapításra. Az első szintvonal mindig egybeesik a tereppel, a többi bárhol elhelyezhető a tömegben. Az egyes szintvonalak között az értékek lineáris interpoláció segítségével állíthatók elő.

Az eredmények megjelenítése

A program megjeleníti a(z):

skalár változókat szintfelületek, vagy szintvonalak formájában (pl. a feszültségek és alakváltozások összetevői és állandóik, elmozdulások)
eredeti és torzult szerkezetet
igénybevételek eloszlását a gerendák mentén
alakváltozások vektorait
horgonyerőket

Megjeleníthetők a független változók abszolút értékei, vagy eltérésük az előző fázishoz képest.

Stabilitásvizsgálat

A program lefuttathat egy rézsűállékonyság vizsgálatot minden kivitelezési fázisban. A program fokozatosan csökkenti a talaj alapvető teherbírási paramétereit a tönkremenetelig. Ennek eredményeképp a klasszikus analitikus megoldásnak megfelelő biztonsági tényezőt kapunk.

A programot a Prágai Műszaki Egyetem építőmérnöki karának szakembergárdájával együttműködve fejlesztették. Az eredmények helyességére garancia Dr. Michal Sejnoha Ph. D. okleveles építőmérnök személye.