• Мы доступны в любое удобное для вас время
  • Адрес: 197342, Санкт-Петербург, пр.Медиков дом 5 БЦ "Карповка"
  •   +7 (812) 309-89-08  +7 (499) 703-31-43

21. Проектирование откоса по Еврокод 7

21. Проектирование откоса по Еврокод 7

Полное описание
Еврокод 7 – это руководство, устанавливающее правила и стандарты для геотехнического проектирования в Европе (BSI, 2004).
Еврокод 7 свидетельствует о значительном изменении в философии проектирования. Традиционно один коэффициент запаса включал в себя все неопределенности задачи. В Еврокод 7 частные коэффициенты запаса применяются в различных типах анализа. Частные коэффициенты применяются до анализа и позволяют получить расчетные значения параметров, которые затем используются в расчетах. Конечный результат – это проектный запас, которому достаточно быть больше 1.0, чтобы обеспечить выполнение требований по предельному эксплуатационному состоянию. Более полную информацию по использованию Еврокод 7 в геотехническом проектировании можно найти в публикациях [1, 3].
Руководство описывает, как проектировать откосы по Еврокод 7 с применение программы SLIDE.
Готовую модель можно найти в файле «Tutorial 21 Eurocode Design.slim» (Файл > Последние папки > Папка руководств).

Рассматриваемые темы:

  • Еврокод 7
  • Анализ установившихся грунтовых вод
  • Поиск автоматическим измельчением
  • Изменение пределов поиска
  • Показ значений

Модель

Модель

Рассматриваемая модель базируется на примере 5.12 [3]. Обычная грунтовая дамба на водонепроницаемом основании, для которой будет проанализирована нижняя по течению сторона. Сначала задача будет решена традиционным способом и будет определен коэффициент запаса. Затем будет выполнен анализ по Еврокод 7.
Запустите программу SLIDE.

Настройки проекта

В меню «Анализ» выберите пункт «Настройки проекта», откроется диалоговое окно. Установите единицы измерения напряжений на «метрические», остальные единицы оставьте «по умолчанию». Выберите «направление сдвига» «справа налево». Диалоговое окно будет выглядеть следующим образом.

Настройки проекта

В списке слева выберите «грунтовые воды». Измените метод на «конечно-элементный анализ установившегося состояния». Нажмите «ОК» для закрытия диалогового окна.
Настройки проекта

Границы

Сначала добавьте внешнюю границу модели. В меню «Границы» выберите функцию «Добавить внешнюю границу» и введите координаты по порядку:
0, 0; 22, 0; 13.39, 5.1; 11.7, 6.1; 10.37, 6.1; букву «с» (англ.), чтобы замкнуть границу.
Нажмите «Ввод» для завершения ввода точек. Внешняя граница описывает геометрию дамбы. Считается, что дамба стоит на прочном основании, поэтому оно не включено в модель.

Характеристики материалов

В меню «Свойства» выберите «Задать материалы». Дамба представляет собой однородную грунтовую насыпь со следующими характеристиками:
γ = 19.2 кН/м3; с' = 12 кПа; ϕ' = 20°.
Введите эти данные для «Материала 1». Затем нажмите «ОК» для закрытия диалогового окна.
Характеристики материалов

Поверхности скольжения

Выберите «Поверхности» > «Настройки поверхности». Для типа поверхности выберите «Круглоцилиндрическая». Для «метода поиска» укажите «Поиск автоматическим измельчением». Остальные значения оставьте по умолчанию. Нажмите «ОК» для закрытия диалогового окна.
Поверхности скольжения

Пределы поиска

Поскольку в данной ситуации потере устойчивости подвержен левый откос, то правой кнопкой мыши кликнем по значку предела поиска (треугольник) и перенесем его в верхнюю правую точку дамбы (11.7, 6.1) как показано ниже. Нажмите «Ввод», чтобы закончить изменение пределов.

Пределы поиска

Грунтовые воды

Для переключения режим «Грунтовые воды» выберите соответствующую вкладку внизу окна. В меню «Сетка» выберите «Дискретизация и сетка» для автоматического создания сетки конечных элементов. Созданная конечно-элементная модель показана ниже.
Грунтовые воды

Создайте стоячую воду с правой стороны дамбы. Выберите «Сетка» > «Поставить граничные условия».
Для пункта «ГУ тип» выберите «Общий напор» и задайте значение уровня 5.1 м.
Для опции «Выбор режима» установите «Сегменты границы».
Сегменты границы

Кликните по правой нижней стороне дамбы (не по нижнему узлу). Нажмите «Применить», затем «Выход». Модель примет следующий вид:

Модель примет следующий вид:

Вычисление

Вернитесь в режим «Устойчивость откоса» выбрав вкладку внизу окна. Сохраните модель через функцию «Сохранить как» в меню «Файл». Выберите «Вычислить» из меню «Анализ» для проведения расчета, а затем «Интерпретация» для просмотра результатов.

Интерпретация

Программа «Интерпретация» по умолчанию показывает результаты по методу «Упрощенный метод Бишопа». Коэффициент запаса составит 1.37.

Интерпретация

ЕВРОКОД 7, Проектный подход 1, сочетание 1

Вернитесь обратно к программному модулю «Модель».
Откройте «Настройки проекта» в меню «Анализ». В левой стороне окна кликните по «Стандартам проектирования».
Еврокод 7 предлагает три различных подхода к проектированию для проверки требований предельного состояния (разрушение или чрезмерные деформации грунта). «Проектный подход 1» является наиболее распространенным в Великобритании, поэтому будет рассмотрен в этом руководстве, однако все три подхода включены в SLIDE.
«Проектный подход 1» фактически определяет два различных сочетания частных коэффициентов. Первые коэффициенты действующих сил, вторые – реакций отпора через свойства материалов. Рассмотрим оба сочетания в данном руководстве.
Под «стандартом проектирования» выберите «Еврокод 7 – Проектный подход 1», сочетание 1:

Еврокод 7 – Проектный подход 1

Нажмите на кнопку «Просмотр частных коэффициентов» и увидите следующее диалоговое окно:
Просмотр частных коэффициентов

Здесь Вы можете увидеть, что коэффициент для постоянных нагрузок (неблагоприятный) составляет 1.35. Т.е. сдвигающая сила в расчетах будет умножена на 1.35. Коэффициенты свойств материалов равны 1, поэтому в расчетах меняться не будут.
Нажмите «ОК» для закрытия окна «Частные коэффициенты» и второй раз «ОК» для закрытия окна «Настройки проекта».

Вычисление

Сохраните модель через функцию «Сохранить как» в меню «Файл». Выберите «Вычислить» из меню «Анализ» для проведения расчета, а затем «Интерпретация» для просмотра результатов.

Интерпретация

Программа «Интерпретация» по умолчанию показывает результаты по методу «Упрощенный метод Бишопа». Изображение показывает «проектный запас» (ПЗ), а не обычный коэффициент запаса (КЗ). Проектный запас – это отношение сил сопротивления и сдвигающих сил для заданных частных коэффициентов. Если ПЗ>1.0, то требования предельного состояния удовлетворены для Проектного подхода.
Так для «Проектного подхода 1» и сочетания 1 ПЗ=1.207, что больше, чем 1, поэтому откос считается устойчивым.

Интерпретация

Полученное решение можно рассмотреть более детально. Посмотрим отсеки («Запрос» > «Показать отсеки»). Сейчас выведем вес каждого отсека через «Запрос» > «Показать значения вдоль поверхности». Для «Данных отсека» выберите «Вес отсека»:

Показать отсеки

Нажмите «Выполнено» и увидите вес каждого отсека как на рисунке ниже. Интересно сравнить это изображение с таким же изображением для стандартного решения (без проектирования по Еврокод).

Интерпретация

Если оно уже не открыто в программе «Интерпретация», то откройте результаты из стандартного анализа, выполненного ранее. Повторите описанные выше шаги, чтобы вывести веса отсеков. Чтобы сравнить 2 модели выберите «Окно» > «Плитка вертикально». Удалите легенды щелчком правой кнопки мыши по ним и выбором опции «Скрыть легенду». Сейчас можно сравнить 2 модели.

«Окно» > «Плитка вертикально»

Значения «Веса отсека» в анализе по Еврокод 7 примерно в 1.35 выше, чем в стандартном анализе. Это иллюстрирует частный коэффициент 1.35, применяемый к сдвигающим нагрузкам в «Проектном подходе 1», сочетание 1.

ЕВРОКОД 7, Проектный подход 1, сочетание 2

Вернитесь обратно к программному модулю «Модель».
Откройте «Настройки проекта» в меню «Анализ». В левой стороне окна кликните по «Стандартам проектирования». Измените значение на «Еврокод 7 – Проектный подход 1, сочетание 2».

Настройки проекта

Нажмите на кнопку «Просмотр частных коэффициентов». Здесь Вы можете видеть, что коэффициенты для сил теперь равны 1, а для параметров материала – выше 1, что свидетельствует о снижении прочности материалов при проведении расчетов.
Просмотр частных коэффициентов

Нажмите «ОК» для закрытия окна «Частные коэффициенты» и второй раз «ОК» для закрытия окна «Настройки проекта».

Вычисление

Сохраните модель под другим именем через функцию «Сохранить как» в меню «Файл». Выберите «Вычислить» из меню «Анализ» для проведения расчета, а затем «Интерпретация» для просмотра результатов.

Интерпретация

Как и ранее, программа «Интерпретация» показывает результаты по методу «Упрощенный метод Бишопа». Вы увидите, что «проектный запас» (ПЗ) составляет 1.096. ПЗ все еще выше 1.0, поэтому откос находится в устойчивом состоянии в рамках данного «Проектного подхода». Расчетный коэффициент также лежит в диапазоне значений 1.07-1.14, полученных Смитом [3].

Интерпретация

Правой кнопкой мыши кликните по поверхности скольжения и выберите «Показать значения вдоль поверхности» > «Сцепление по основанию». Вы увидите, что все отсеки имеют C = 9.6 кПа, что в 1.25 раз меньше, чем заданное значение 12кПа. Это иллюстрирует применение частного коэффициента к параметру сцепления в «Проектном подходе 1, сочетании 2».

«Проектном подходе 1, сочетании 2».

Вы можете сделать тоже для проверки угла внутреннего трения. В данном случае ϕ=16.23°. В «Проектном подходе 1, сочетании 2» частный коэффициент для параметра сопротивления сдвигу составляет 1.25. Поэтому угол внутреннего трения составляет:

угол внутреннего трения

угол внутреннего трения

Ссылки
1.    Bond, A.J. and Harris, A.J., 2008. Decoding Eurocode 7, Taylor & Francis.
2.    British Standards Institution, 2004. Eurocode 7: Geotechnical design – Part 1: General rules, BS EN 1997-1, London, UK.
3.    Smith, 2006. Smith’s Elements of Soil Mechanics, 8th Edition, Blackwell Publishing.


Комментарии (0)


Ваше имя:

Электронная почта:

Комментарий :