WALL1 - Zbigniew Michniowski

PROGRAM
WALL1
(10.92)
Autor programu: Zbigniew Marek Michniowski
Program do
szczelnych.
wyznaczania
głębokości
PRZEZNACZENIE
I
OPIS
posadowienia
ścianek
PROGRAMU
Program służy do wyznaczanie minimalnej głębokości wbicia
ścianki szczelnej oraz sił wewnętrznych i przemieszczeń
ścianki. Ścianka może być swobodna lub wielokrotnie zakotwiona. Kotwy mogą być sztywne (niepodatne) lub sprężyste
oraz mogą wystąpić w nich trwałe odkształcenia. Oddziaływanie ośrodka gruntowego może być podane w postaci wykresu
parcia lub może być ustalone przez program na podstawie
parametrów geotechnicznych gruntów i obciążeń.
Dla ścianek zakotwionych program umożliwia wyznaczanie
minimalnej głębokości wbicia przy jednoczesnym spełnieniu
określonych przez użytkownika warunków.
Dane i wyniki mogą być drukowane na drukarce w znormalizowanej formie (zgodnie z PN-69/B-03000), na papierze ciągłym
lub na pojedynczych kartkach.
Dane do programu mogą być składowane w zbiorze użytkownika
i pobierane z niego.
Operowanie programem odbywa się przy pomocy zestawu rozkazów sterujących opisanych w podręczniku "Ogólne zasady operowania programami z pakietu MOST".
METODA
OBLICZEŃ
Ścianka traktowana jest, w zależności od typu, jako belka
utwierdzona w stopie, dla ścianek swobodnych, lub jako belka
ciągła podparta przegubowo i sprężyście w miejscach, w których przyjęte zostały kotwy oraz w stopie.
W programie rozróżniane są cztery typy ścianek:
(1) - swobodne (niezakotwione),
(2) - zakotwione, z kotwami sztywnymi, z możliwością uwzględnienia trwałych odkształceń kotew,
(3) - zakotwione, z kotwami sprężystymi,
z
uwzględnienia trwałych odkształceń kotew,
możliwoscią
(4) - zakotwione sprężyście z uwzględnieniem trwałych odkształceń kotew oraz z dopuszczeniem przemieszczenia
stopy ścianki.
Program rozpoczyna obliczenia przyjmując jako początkową
głębokość wbicia określoną przez użytkownika (minimalną rzędną poziomu wbicia ścianki). Kolejno głębokość ta jest
zmniejszana zgodnie z zadeklarowanym krokiem (skok zmiany
głębokości wbicia). Dla każdej ustalonej tak głębokości wbicia wykonywana jest analiza statyczna ścianki. W zależności
od typu ścianki program analizuje dla kolejnych głębokości
kąt obrotu i siłę poprzeczną w stopie ścianki.
Dla ścianki swobodnej minimalna głębokość wbicia ustalana
jest jako maksymalna rzędna stopy, dla której moment utwierdzenia jest dodatni.
Dla ścianki zakotwionej (sztywno lub sprężyście) ze stopą
nieprzesuwną zakłada się, że stopa ma swobodę obrotu. Jako
dopuszczalne przyjmuje się te głębokości wbicia, dla których
spełniony jest warunek nieujemnego kąta obrotu oraz niedodatniej reakcji w stopie ścianki.
Dla ścianki zakotwionej sprężyście ze stopą przesuwną nie
bada się warunków w stopie ścianki.
Górna granica analizowanych rzędnych poziomu wbicia ścianki, poza warunkami wyżej podanymi, może być określona ponadto
przez podanie odpowiedniego kodu lini wykresu parcia (rys. 1)
lub gdy liczba analizowanych głębokości przekroczy 50.
Dla każdej dopuszczalnej (spełniającej wyżej podane ograniczenia kąta obrotu i siły poprzecznej) głębokości wbicia
program wyznacza i przechowuje wartości minimalnego i maksymalnego momentu zginającego w ściance oraz tangens kąta
obrotu stopy i reakcje w stopie ścianki (lub przemieszczenie
stopy ścianki). Z zebranych wartości wybierana jest minimalna
głębokość wbicia, dla której spełnione są podane przez użytkownika warunki. Jako warunki optymalizacji można przyjąć:
- dopuszczalny moment zginający w ściance,
- dopuszczalne przemieszczenie
ścianek z przesuwną stopą).
stopy
ścianki
(tylko dla
Jeśli nie poda się żadnego z powyższych warunków, wówczas
program analizuje współczynnik kosztu. Jeśli współczynnik
kosztu przyjmie się jako równy 0, wówczas program wybiera ze
zbioru dopuszczalnych głębokości wbicia te, dla której moment
zginający jest najmniejszy. Przyjmując bardzo duży współczynnik kosztu, np. 1000, program wyznaczy minimalną dopuszczalną
głębokość wbicia ścianki.
Procedurę optymalizacyjną można wyłączyć podając odpowiedni
parametr w danych ogólnych. Program wyznaczy wówczas siły
wewnętrzne i przemieszczenia dla podanej przez użytkownika
głębokości wbicia.
Dane do programu należy
od kN i m.
podawać
w jednostkach pochodnych
DANE
Dane do programu wprowadzane są w następujących grupach:
P a r a m e t r y
s t e r u j ą c e
-nazwa projektu,
-nazwa zbioru, z którego mają być pobrane dane do programu
(jeśli w tym polu pojawi się jakakolwiek nazwa zostanie
to zinterpretowane przez program jako polecenie odczytu
danych ze zbioru o podanej nazwie),
-parametr określający sposób
gruntowego:
opisu oddziaływania ośrodka
0 - w postaci wykresu parcia gruntu,
1 - ustalany jest w programie na podstawie
geotechnicznych gruntu i obciążeń.
parametrów
Program sprawdza czy dane pobierane ze zbioru były zapisane
programem WALL1. W przeciwnym wypadku wyprowadzany jest
komunikat - niepoprawny format danych w zbiorze.
D a n e
o g ó l n e
Uwaga!. Wszystkie dane do programu należy podawać w przeliczeniu na 1 metr szerokości ścianki.
-typ zamocowania ścianki:
0-sztywno zakotwiona lub swobodna,
1-sprężyście zakotwiona-stopa nieprzesuwna,
2-sprężyście zakotwiona-stopa przesuwna,
-parametr określający czy ma być prowadzona optymalizacja
głębokości wbicia ścianki, jeśli pozostałe dane wskazują
na prowadzenia optymalizacji (0=tak, 1=nie),
-rzędna poziomu wbicia ścianki lub minimalna rzędna poziomu wbicia przy optymalizacji,
-sztywność giętna ścianki (E*I),
-gęstość wyprowadzania wyników,
-skok zmiany głębokości wbicia,
-współczynnik kosztu (przy optymalizacji) określający iloraz kosztu wbicia ścianki o 1 metr i kosztu zwiększenia
nośności ścianki o jednostkę (kNm). Jeśli współczynnik
kosztu przyjmie się jako równy 0, wówczas program wybiera
ze zbioru dopuszczalnych głębokości wbicia tę, dla której
moment zginający jest najmniejszy. Przyjmując bardzo duży
współczynnik kosztu, np. 1000, program wyznaczy minimalną
dopuszczalną głębokość wbicia ścianki. Współczynnik kosztu
analizowany jest wówczas, gdy pominięte zostaną ograniczenia na maksymalny moment zginający lub maksymalne przemieszczenie stopy ścianki,
-dopuszczalny moment zginający,
-dopuszczalne przesuniecie stopy ścianki.
Optymalizacja głębokości wbicia ścianki prowadzona jest wy-
łącznie dla ścianek
zakotwionych (sztywno lub sprężyście).
W y k r e s
p a r c i a
g r u n t u
i
p o ł o ż en i e
o r a z
p a r a m e t r y
k o t e w
-kod określający znaczenie dalej wprowadzonych
danych:
w tej linii
1 - najwyższa rzędna wykresu parcia; w tym miejscu ścianka
nie może być zakotwiona (na rys. 1 oznaczone jako 10),
2 - rzędna położenia kotwy i parametry zakotwienia (na
rys. 1 oznaczone jako 6 i 8),
3 - rzędne wykresu parcia gruntu, poniżej których może być
zmieniana głębokość wbicia ścianki (na rys.1 oznaczone
jako 2, 3 i 4),
4 - najniższa rzędna wykresu parcia (na rys. 1 oznaczone
jako 1),
0 - dla pozostałych nie spełniających żadnego z powyższych
warunków (na rys. 1 oznaczone jako 5, 7 i 9),
-rzędna liczona od dowolnego poziomu
odniesienia (w górę),
-odcięta wykresu
rzędnej,
parcia
bezpośrednio
poniżej
określonej
-odcięta wykresu
rzędnej,
parcia
bezpośrednio
powyżej
określonej
-sprężystość zakotwienia odpowiadająca sile
wydłużenia kotwy o jednostkę (gdy KOD=2),
niezbędnej do
-wielkość trwałego przemieszczenia kotwy (gdy KOD=2).
Kolejność podawania rzędnych jest dowolna. Program przeprowadza sortowanie danych od najniższej do najwyższej rzędnej
wykresu.
Rzędne wykresu parcia od strony skarpy należy podawać jako
dodatnie a od strony wykopu jako ujemne.
W miejscu najniższej i najwyższej rzędnej wykresu parcia
nie można jednocześnie podawać kotew.
W przypadku, gdy wykres parcia ma być wyznaczony przez
program na podstawie parametrów geotechnicznych i obciążeń,
wówczas w tej grupie danych podaje się wyłącznie położenie
i parametry kotew. Pozostałe wielkości zostaną przez program
zignorowane. Równocześnie z tworzeniem na ekranie kontrolnych rysunków danych program wprowadza do tej grupy danych
wyznaczone wartości wykresu parcia, tak że mogą być przez
użytkownika odczytane. Obliczone przez program wartości
wykresu parcia mogą być przez użytkownika dowolnie zmodyfikowane. Aby zmodyfikowany przez użytkownika wykres parcia
był wykorzystany przez program do wyznaczenia głębokości
wbicia ścianki należy ponadto zmienić w pierwszej grupie
danych kod określający sposób opisu oddziaływania ośrodka
gruntowego.
P a r a m e t r y
g e o t e c h n i c z n e
g r u n t u
Poniższe dane wprowadza się tylko w przypadku, gdy wykres
parcia ma być wyznaczony przez program.
Dla poszczególnych warstw gruntowych podaje się:
-kod określający czy podawana
strony skarpy czy wykopu:
warstwa
położona
jest od
0 - od strony skarpy,
1 - od strony wykopu,
-rzędna stropu warstwy mierzona od dowolnego poziomu odniesienia do góry (rys. 2),
-ciężar objętościowy gruntu,
-kąt tarcia wewnętrznego,
-spójność,
-kąt tarcia między gruntem a ścianką podawany jako ułamek
kąta tarcia wewnętrznego z zakresu <-1,+1>,
-parametr określający czy daną warstwę należy traktować jako
nawodnioną,
0 - brak wody,
1 - jest woda.
Kolejność wprowadzania poszczególnych warstw gruntowych jest
dowolna. Program prowadzi sortowanie danych.
Rzędna stropu nie może być położona poniżej podanej minimalnej rzędnej głębokości wbicia ścianki.
Jeśli grunt określony został jako nawodniony należy podawać
jego ciężar pomniejszony o wypór wody. Parcie hydrostatyczne
wody oblicza się w programie przyjmując ciężar objętościowy
wody = 9.81 kN/m3.
Wyznaczone przez program wartości parcia gruntu na ściankę,
w przypadku wystąpienia tarcia gruntu o ściankę, są zrzutowane na kierunek normalny do ścianki.
Przy obliczaniu wartości odporu granicznego gruntu program
pomija współczynnik korekcyjny uwzględniający błąd jaki popełnia się przyjmując płaską powierzchnię klina odłamu
(współczynnik ten może być uwzględniony przez odpowiednią
korektę wartości obciążeń i gęstości objętościowej dla
obciążeń oraz warstw gruntowych położonych od strony wykopu).
O b c i ą ż e n i a
Poniższe dane wprowadza się tylko w przypadku, gdy wykres
parcia ma być wyznaczony przez program.
Program dopuszcza tylko obciążenia równomiernie rozłożone.
-intensywność obciążenia działającego w kierunku osi Y (QY),
-intensywność obciążenia działającego w kierunku osi X (QX),
-współrzędna X punktu początkowego obciążenia (XP),
-współrzędna X punktu końcowego obciążenia (XK),
-współrzędna Y poziomu, na którym działa obciążenie (Y),
-kod określający rozkład parcia wywołany obciążeniami (rozkład).
Obciążenia (lub ich część) działające poza klinem odłamu
są pomijane (rys. 2).
Dopuszczalne są tylko obciążenia, których składowa Y działa
przeciwnie do osi Y, a składowa X skierowana jest w stronę
ścianki.
Obciążenia nie mogą przecinać ścianki. Współrzędne obciążenia nie mogą być różnych znaków.
W obecnej wersji programu dostępny jest jedynie rozkład
parcia wywołany obciążeniami podany w normie PN-85/S-10030
i przedstawiony na rys. 3.
WYNIKI
Program wyprowadza dwie grupy wyników:
S i ł y
w e w n ę t r z n e
i
p r z e m i e s z e n i a
Dla ustalonej głębokości wbicia ścianki wyprowadzane są ko-
lejno:
-rzędna przekroju liczna od przyjętego poziomu odniesienia,
-moment zginający,
-przemieszczenie,
-siła poprzeczna.
O p t y m a l i z a c j a
W przypadku prowadzenia optymalizacji wyprowadzane
każdej dopuszczalnej głębokości wbicia ścianki:
są dla
-rzędna stopy ścianki,
-maksymalny moment zginający w ściance,
-minimalny moment zginający w ściance,
-tangens kąta obrotu stopy ścianki,
-siła poprzeczna lub przemieszczenie stopy ścianki.
OGRANICZENIA
PROGRAMU
Program ma następujące ograniczenia:
-założono, że ścianka jest pionowa,
-grunt od strony skarpy i wykopu jest poziomy (ma to znaczenie, gdy program samodzielnie wyznacza wykres parcia),
-maksymalna liczba rzędnych opisujących wykres parcia = 30,
-maksymalna liczba kroków przy analizie
=50,
-maksymalna liczba kotew = 20,
głębokości wbicia
-maksymalna liczba warstw geotechnicznych = 28,
-maksymalna liczba obciążeń = 5,
-obciążenia
pionowe
(działające
zgodnie z osią Y)
muszą
działać grawitacyjnie,
-obciążenia poziome (działające
działać w kierunku ścianki,
zgodnie z osią X)
-moment bezwładności ścianki na zginanie
całej długości ścianki,
Na życzenie ograniczenia mogą być
muszą
musi być stały na
zmienione.