Modelowanie numeryczne statyki ścianek szczelnych i szczelinowych
Wariant tytułu
Numerical modelling of a sheet pile and diaphragm walls
Autor
Grodecki, Michał
Promotor
dr hab. inż. Aleksander Urbański
Data wydania
2007
Wydawca
[s.n.]
Język
polski
Abstrakt
Głównym zagadnieniem rozważanym w pracy jest analiza wrażliwości zachowania się układu grunt -ścianka (stateczności, sił przekrojowych i przemieszczeń) na właściwości ścianki i gruntu. Jako główną metodę badawczą wybrano analizę numeryczną wykorzystującą Metodę Elementów Skończonych (MES). Wykonano studium parametryczne problemu ścianki szczelnej niekotwionej, co pozwoliło określić parametry bezwymiarowe opisujące zagadnienie. Uzyskane na drodze obliczeń numerycznych wyniki porównano z otrzymanymi za pomocą klasycznej metody obliczeniowej. Pokazano również wyniki symulacji pracy ścianki kotwionej oraz ścianki pełniącej rolę uszczelnienia wału przeciwpowodziowego. Wykorzystując uzyskane wyniki symulacji numerycznych zaproponowano Autorskie metody pozwalające na obliczenie współczynnika stateczności, potrzebnego zagłębienia oraz wartości maksymalnego momentu zginającego w ściance niekotwionej. Zaproponowano również algorytm projektowania omawianych konstrukcji z wykorzystaniem analiz numerycznych. Testowano też wpływ sposobu modelowania – czyli wyboru modelu konstytutywnego gruntu oraz możliwych do przyjęcia uproszczeń. Zaprezentowano również wyniki analizy dwóch rzeczywistych przypadków zabezpieczenia wykopu. Uzyskane na drodze symulacji numerycznej oraz pomierzone „in situ” przemieszczenia poziome ścianki wykazały dobrą zgodność.
Main scope of work is to find how soil and sheet pile wall properties influence on mechanical behavior (stability, internal forces and deformation) of a system. Numerical analysis based on Finite Element Method (FEM) was chosen as a main investigation method Parametrical study of a cantilever wall problem was performed and dimensionless parameters describing interaction between the soil and structure are proposed. Results obtained with traditional method (based on limited state assumption) and numerical calculations are compared. Results of analysis of an anchored wall supporting excavation and wall working as an anti-filtration element in an anti-flood embankment are also presented. On the base of obtained numerical results Author's methods for simple and fast calculation of stability factor, necessary embedded depth and maximum bending moment for cantilever wall are proposed. Algorithm for the practical design with use of numerical modelling is also shown. Influence of assumed modelling method such as choice of constitutive model for soil and simplifications in modeling were also tested. Simulations of two real cases of a sheet pile walls supporting excavation were also performed. Horizontal deflections of the wall obtained from numerical model and measured “in situ” show good correlation.
