Modelowanie instalacji infrastrukturalnych
Deformacje zmieniają ciśnienie porowe oraz wytrzymałość i sztywność gleby. Zrozumienie i możliwość przewidywania skutków instalacji ma kluczowe znaczenie przy analizowaniu jakości i długoterminowej niezawodności infrastruktury. Nowe modele opracowane w ramach finansowanego ze środków UE projektu "Modelling installation effects in geotechnical engineering" (GEO-INSTALL) umożliwią inżynierom i naukowcom analizowanie skutków instalacji w praktycznych problemach geotechnicznych. Naukowcy badali skutki instalacji przy pomocy analiz metodami elementów skończonych i punktów materialnych (MPM). MPM to nowa odmiana metody elementów skończonych, której podstawą są elementy niestanowiące siatki. Uczestnicy projektu GEO-INSTALL dokonali znacznych postępów w pracach nad konstytutywnymi modelami gleby, uwzględniającymi obciążenia statyczne, cykliczne i dynamiczne, dzięki opracowaniu i wdrożeniu nowych, definiowanych przez użytkownika modeli gleb gliniastych i piaszczystych. Połączenie tych modeli z MPM umożliwiło naukowcom modelowanie takich zjawisk jak upłynnianie piasków. Zespół opracował nową metodę elementów skończonych do modelowania okresowego umacniania podłoża (instalacji rozmieszczonych w regularnych odstępach, korzystnie wpływających na deformacje), wykorzystując tzw. technikę uśredniania objętości. Model jest obecnie poddawany ocenie na podstawie wyników testów terenowych. Wbudowane modele pali zostały udoskonalone, a algorytmy wykorzystano w najnowszym, przeznaczonym dla geotechnologów oprogramowaniu PLAXIS, wykorzystującym metodę elementów skończonych. W większości zastosowań inżynieryjnych, takich jak prace wydobywcze czy budowanie fundamentów oraz infrastruktur, wymagane są szczegółowe analizy deformacji oraz stabilności. Rozwój oprogramowania do modelowania symulującego duże deformacje pozwoli nam znacznie lepiej uwzględniać skutki instalacji, poprawiając skuteczność i niezawodność konstrukcji geotechnicznych.
Słowa kluczowe
Infrastruktura, elementy strukturalne, skutki instalacji, nasypy, gleba, deformacje, modele konstytutywne, element skończony, metoda punktów materialnych, uśrednianie objętości, PLAXIS