PRZEZNACZENIE I OPIS PROGRAMU

Transkrypt

1 PROGRAM WALL1 (10.92) Autor programu: Zbigniew Marek Michniowski Program do wyznaczania głębokości posadowienia ścianek szczelnych. PRZEZNACZENIE I OPIS 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

2 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 możliwoscią uwzględnienia trwałych odkształceń kotew, (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.

3 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 stopy ścianki (tylko dla ścianek z przesuwną stopą). 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 podawać w jednostkach pochodnych od kn i m. 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 opisu oddziaływania ośrodka gruntowego: 0 - w postaci wykresu parcia gruntu,

4 1 - ustalany jest w programie na podstawie parametrów geotechnicznych gruntu i obciążeń. 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-

5 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 e- n 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 w tej linii danych: 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 parcia bezpośrednio poniżej określonej rzędnej, -odcięta wykresu parcia bezpośrednio powyżej określonej rzędnej, -sprężystość zakotwienia odpowiadająca sile niezbędnej do wydłużenia kotwy o jednostkę (gdy KOD=2), -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

6 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 warstwa położona jest od strony skarpy czy wykopu: 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,

7 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 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-

8 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 są dla każdej dopuszczalnej głębokości wbicia ścianki: -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 głębokości wbicia =50, -maksymalna liczba kotew = 20, -maksymalna liczba warstw geotechnicznych = 28, -maksymalna liczba obciążeń = 5, -obciążenia pionowe (działające zgodnie z osią Y) muszą

9 działać grawitacyjnie, -obciążenia poziome (działające zgodnie z osią X) muszą działać w kierunku ścianki, -moment bezwładności ścianki na zginanie musi być stały na całej długości ścianki, Na życzenie ograniczenia mogą być zmienione.

10

11