Mittels FEM für die Gestaltung von Spundwände Strukturen

Möglichkeiten und Grenzen

Wie analytische Methoden der Berechnung beinhaltet FEM-Modellierung Fehler aufgrund von Abweichungen der physikalisch-mathematischen Äquivalent Problem von den anfänglichen Problem und Datenfehler aufgrund von Abweichungen in den gewählten Werten der Anfangsparameter des Finite-Elemente-Modell aus den realen Werten. Und wie andere Diskretisierungsmethoden, FEM beinhaltet auch Verfahrensfehler (numerische Fehler) aufgrund der Abweichung der Lösung des diskretisierten Problem aus der Lösung des Kontinuums Problem zuzüglich Fehler aufgrund der Abweichung der Lösung mit genauen Zahlenwerte aus der Lösung Rundungs mit angenähert numerischen Werten (Computer-Arithmetik).

Empfehlungen in Bezug auf die Verwendung von FEM in geotechnischen

Seit 1991 Gruppe der “Numerik in der Geotechnik” gearbeitet hat vier Sätze von Empfehlungen veröffentlicht (nur in deutscher Sprache) für den Einsatz von FEM in der Geotechnik:
• Set 1 – Allgemeine Empfehlungen für die Modellierung (Meißner, 1991)
• Set 2 – Modellierung Empfehlungen für U-Bahn-Tunnel (Meißner, 1996)
• Set 3 – Modellierung Empfehlungen für Ausgrabungen (Meißner, 2002)
• Set 4 – Empfehlungen für Werkstoffmodelle für Böden, die Modellierung für die Intakt Analyse, Stabilität und Grundwasser (Schanz, 2006)

In EAB Empfehlung R 103 W EISSENBACH (2003) spricht über den Einsatz von FEM im Rahmen der neuen DIN 1054. Weitere Empfehlungen Modellierung in Bezug auch in P Otts ET AL gefunden werden. (2002). Eine Beschreibung verschiedener Fehlerquellen und die entsprechenden Auswirkungen Fehler bei FEM in geotechnics Verwendung gegeben ist, beispielsweise in (HÜGEL 2004/2005). Empfehlungen für die Verfahrensfehler zu reduzieren können von allgemeinen Lehrbücher über die FEM, insbesondere für nichtlineare Probleme erhalten werden, z.B. in (W RIGGERS, 2001) oder (BAT H E, 2002).

Auswirkungen Fahr

Auswirkungen Fahr beinhaltet mit einer Reihe von Hammer- bläst die Spundwand in den Boden gerammt wurde (wie im folgenden Bild zeigt). Ein Holz treibende Kappe in der Regel zwischen dem Hammer und der Spundwand gesetzt wird. Wir unterscheiden zwischen langsam- und schnellwirkende Systeme. Langsam -action Pflanze wie Fallhämmer und Dieselhämmern wird in erster Linie in bindigen Böden verwendet, so dass die daraus resultierende Porenwasserdruckzeit zwischen den einzelnen Schlägen. in einem Fallhammer abzuführen hat, wird ein Gewicht gehoben mechanisch und dann aus einer Höhe fallen gelassen h. Moderne Fallhämmer arbeiten hydraulisch. die Anzahl von Schlägen zwischen 24 und 32 Schlägen pro Minute je nach Bedarf eingestellt werden können. die Fallhöhe eines Dieselhammer wird durch die Explosion einer Dieselkraftstoff / Luft-Gemisch in einem Zylinder bestimmt. in Abhängigkeit von die Art der Hammer wird das Gewicht entweder frei auf die Antriebskappe oder stattdessen das Gewicht auf seine Aufwärtsbewegung fallen gelassen gebremst durch einen Luftpuffer werden kann und dann beschleunigt auf seine Abwärtsbewegung durch eine Feder. diese letztere Technik, 60- 100 Schläge pro Minute sind möglich, während bei der nicht beschleunigten Hammer die Figur nur 36-60 Schläge pro Minute Rapid Action Hämmer ist zeichnen sich durch ihre hohe Anzahl von Schlägen pro Minute gekennzeichnet :. zwischen 100 und 400. Allerdings ist die treibende Gewicht durch Druckluft entsprechend leichter. Schnelle-Aktion Hämmer angetrieben werden und das Gewicht beschleunigt wird, wie es fällt.

Der Leiter der Spundwand kann der Fahrt während des Aufpralls übermäßig belastet werden, wenn der Hammer zu klein ist oder der Widerstand des Bodens ist zu groß. Mögliche Abhilfen sind, den Kopf oder verwenden Sie einen größeren Hammer zu stärken. Im Falle eines hohen Erdungswiderstand , übermäßige Antriebskraft oder eine falsch angebrachten Antriebs Kappe, Schnalle der Stapel kann unter dem Punkt des Aufpralls. dazu dickeren Abschnitten verwenden zu vermeiden oder den Boden vorher lösen.

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Anker-Spundwand Konstruktionsdetails

Die gelenkige Verbindung eines Ankers zu einer muldenartigen Spundwand Wand ist auf der Mitte-of-Schwerachse in der Mulde durchgeführt , vor allem an den Wänden mit Verriegelungen. Im Falle der kombinierten Spundwand Wände, die Bahn der Trag Stapel bietet die besten Anschlussmöglichkeiten . Die Verbindung über einen Abdeckungsträgers an der Oberseite der Spundwand Wand ist eine weitere Option in erster Linie geeignet für kleinere Zugpfählen und leichte Spundwand Wänden. Mit Gewindedübel besteht zusätzlich die Möglichkeit einer Verbindung mit einer Unterlegscheibe, Spleiß Platte klappbar und Mutter. Um zu vermeiden, einen Anker an jedem Trog, eine horizontale waling aus Stahl oder Stahlbeton zu installieren kann vorgesehen sein, um die Last zu verteilen. Dies sollte auf der Landseite im Falle von Kaianlagen und auf der Aushubseite im Fall Grabungs Gehäuse, um ein leichtes Entfernen zu gewährleisten positioniert werden.

Anker können vor oder nach der Errichtung der Spundwand Wand montiert werden. Die Aufrechterhaltung der vorgesehenen Position des Ankers, die eine genaue Verbindung zu erreichen, die notwendig ist, ist einfacher zu tsch fest, wenn danach die Anker zu installieren. Ankerpfähle können in der Spundwand Wand geschnitten durch eine Öffnung angetrieben werden, zum Beispiel. Die Folge Bilder zeigen mögliche Anker-Spundwand Anschlussdetails .

Tipps für die Verwendung von FEM für Stützmauern

2D / 3D-Problem

Stützmauer Strukturen werden mit 2D-Ersatzmodelle für FEM Zwecke allgemein simuliert (das ist natürlich nicht möglich, mit deutlich 3D Probleme wie die Ecken von Ausgrabungen). Aufgelöste Strukturen wie Streben, Anker, gestaffelt Spundwand Wänden oder Lager Spundwände können etwa in der 2D äquivalentes Modell berücksichtigt werden, aber äquivalente Steifigkeiten im Zusammenhang mit einer 1 m Länge der Wand einnimmt. Jeder Einzelfall muss geprüft werden, um sicherzustellen, dass die äquivalente Struktur zeigt keine unrealistischen Eigenschaften. Beispiele hierfür sind: 2D-Äquivalent Anker der Erddruck nicht entlasten kann auf der Stützmauer wirkenden 2D äquivalente Wände für gestaffelte Spundwand Wände können nicht auf der Höhe der gestaffelten Stapel undurchlässig sein endet, 2D äquivalente Wände für Spundwände tragen, können nicht mobilisieren alle unrealistisch groß passive Erddruck. Es ist nicht immer klar, ob alle Verformungen und Spannungen mit dem Ersatzmodell 2D berechnet auf der sicheren Seite sind; siehe (HÜGEL, 2004), zum Beispiel. Beispiele für komplexe 3D-Analysen von spundwände Strukturen können in (BOLEY ET AL., 2004) und (M ARDFELDT, 2006) zu finden.

Generalisierung des Baugrundes

Bodenschichten und Grundwasserverhältnisse sollten in der Finite-Elemente-Modell verallgemeinert werden in Abhängigkeit von der Datenbank. Doch wenn dies zu tun, muss sichergestellt sein, dass die mechanische und hydraulische Verhalten des Finite-Elemente-Modell mit dem ursprünglichen Problem vergleichbar ist.

Subsoil Segment und Randbedingungen

Die Größe des Untergrundes Segment sollte so festgelegt werden, dass die Grenzen haben keine signi kanten Wirkung auf die Verformungen an der Stelle der Lastübertragung oder derart, dass die Randbedingungen sind bekannt. Die Schätzungen der notwendigen Dimensionen können in (MEISSNER, 2002) für den Fall der Ausgrabungen gefunden werden.

Geometrische Nichtlinearitäten

Stützmauer Strukturen werden im Allgemeinen als so steif ausgelegt, dass Finite-Elemente-Analysen auf geometrischen Linearität beruhen. Im Falle einer nachgebenden Erdungswiderstand und / oder Anker ergibt, können vergleichende Analysen verwendet werden, um zu überprüfen, ob geometrischen Nichtlinearität berücksichtigt werden muss.

Modellierung von Spundwand Wände

Spundwand Wände sind in der Regel mit Strukturelementen (Balken oder Schalenelemente ) diskretisiert. Diese Art der Diskretisierung kann zu Problemen führen, wenn unter vertikaler Belastung ein signi kanten Teil der Last über die Basis der Wand getragen wird. Im Falle von einzelnen Abschnitte kann eine Erweiterung des Schnittstellenelemente in Betracht an der Basis der Wand genommen werden, so dass der spundwände Abschnitt in den Boden eindringen kann und keine unrealistischen Spannungsspitzen in den Körper des Bodens unterhalb der Basis der auftreten kann, Wand – Empfehlung E4-15 in (S Tschanz, 2006) zu sehen. Im Fall der kombinierten Spundwand Wände unter vertikaler Belastung in denen erhebliche Lagerdrücke mobilisiert werden, kann ein Lagerdruck mit Hilfe eines steifen Querträger an der Basis der Wand (MEISSNER, 2002) modelliert werden.

In dem Fall einer versetzten Spundwand Wand, muss der 2D äquivalentes Modell berücksichtigt die Tatsache, dass die Basis der äquivalenten Wand durchlässig ist.

Wo es möglich ist, die Kraftübertragung zwischen Spundwand Wand und Boden sollte mit Interface-Elemente oder durch kinematische Kontaktformulierung modelliert werden. Damit ist gewährleistet , dass keine Zugspannungen entlang der Spundwand / Bodengrenzflächen übertragen werden und dass mit Wirkung Auswirkungen entsprechen, irreversible zwischen Spundwand Wand und Boden gleitend stattfinden kann. Bilinear Kontakt und Reibung Prinzipien werden für diese im einfachsten Fall verwendet.

Simulation des Bauprozesses

Ausgangszustand des Bodens

Ein Steady-State-Erddruck (K 0 -state) wird in der Regel angenommen. Dies ist jedoch ious Bedingungen (H ÜGEL, 2004) variiere verbunden. Es sollte nicht vergessen werden, dass die Steady-State-Erddruck koef reichend K0 auf der Lade Geschichte des Bodens abhängt. Anfangswerte für Porenwasserdrücke und Porenwasserüberdrücke können von in-situ-Messungen bestimmt werden. Die Anfangswerte für die in situ Dichte des Bodens kann durch Sondierungen oder, im Falle von qualitativ hochwertigen Materialmodelle festgelegt werden, in Übereinstimmung mit ihrem Kompressionsgesetz .

Simulieren Bauprozesse

Die Mehrheit der veröffentlichten Finite-Elemente-Projekte sind keine Simulation der Installation der Spundwand Wand, sondern die entsprechenden Elemente in ihre endgültige Position in der Finite-Elemente-Modell aktiviert. Diese Technik wird häufig als gewünscht-in-place.The Änderungen Zustandsgrößen und Spannungen und Dehnungen in Strukturen aufgrund des Bauprozesses bezeichnet werden daher ignoriert. diese können jedoch relevant sein, insbesondere dort, wo Probleme mit kleinen Deformationen auftreten (Hügel, 1996; VONW OLFFERSDORFF, 1997). Derzeit ist die Simulation des Bauprozesses zu universitären Einrichtungen beschränkt, weil nur sie haben die notwendige Hard- und Software. In der Praxis werden die Konstruktionsprozesse in der Regel nicht simuliert.

Materialmodelle für Böden

Die Wahl des Materials Modelle für Böden in einigen Finite-Elemente-Programme beschränkt. Die Materialmodelle der “linear elastisch, ideal Kunststoff” Kategorie kann im Fall der Stützmauer Strukturen zu falschen Vorhersagen führen – siehe zum Beispiel (HÜGEL, 2005), (V ERMEER & W Ehnert, 2005) und Empfehlung E3- 4 in (S Chanz, 2006). Die Verwendung von hochwertigen elastoplastischer oder hypoplastische Materialmodelle , für die genannt die wichtigsten Phänomene des mechanischen Verhaltens von Böden zumindest beschreiben:

  • Steifigkeiten auf Druck nicht abhängig,
  • unterschiedliche Steifigkeiten zum Entladen und Neuladen,
  • Scherverhalten für abgetropft und entwässerten Bedingungen,
  • Dilatanz Verhalten.

Eine detaillierte Erklärung der wichtigsten Phänomene des mechanischen Verhaltens von Böden, siehe zum Beispiel (H ERLE & Masin, 2005) oder (Schanz, 2006). Hochwertige Materialmodelle können auch während der Machbarkeitsstudien für spundwände Strukturen erforderlich sein.

Spundwände Strukturen

Die Wahl des Materials Modelle für Böden in einigen Finite-Elemente-Programme beschränkt. Die Materialmodelle der “linear elastisch, ideal Kunststoff” Kategorie kann im Fall der Stützmauer Strukturen zu falschen Vorhersagen führen – siehe zum Beispiel (HÜGEL, 2005), (V ERMEER & W Ehnert, 2005) und Empfehlung E3- 4 in (S Chanz, 2006). Die Verwendung von hochwertigen elastoplastischer oder hypoplastische Materialmodelle , für die genannt die wichtigsten Phänomene des mechanischen Verhaltens von Böden zumindest beschreiben:

• Steifigkeiten auf Druck nicht abhängig,

• unterschiedliche Steifigkeiten zum Entladen und Neuladen,

• Scherverhalten für abgetropft und entwässerten Bedingungen,

• Dilatanz Verhalten.

Eine detaillierte Erklärung der wichtigsten Phänomene des mechanischen Verhaltens von Böden, siehe zum Beispiel (H ERLE & Masin, 2005) oder (Schanz, 2006). Hochwertige Materialmodelle können auch während der Machbarkeitsstudien für Spundwände Strukturen erforderlich sein.

Relevanten Kriterien über Bohlen Auswahl

Folgende Kriterien sind in der Regel dann relevant, wenn Bohlen Auswahl:

  1. Die erforderlichen Maße nach DIN 1054: 2005-01 für Grenzzustand (LS 1) und Grenzzustand (LS 2).
  2. Eine angemessene Widerstandsmoment für den Transport und den Einbau von Spundwand Wand richtige Unterstützung ist wichtig, während auf der Baustelle Handhabung, zum Beispiel Befestigung von Kranschlingen, da sonst unzulässige Verformung des Spundwand vor der Fahrt auftreten können, die nicht die Schuld des fabricator ist. Weiterhin stellt durch Pressen, Schlaghammer und Schwingungsantriebs schwere Lasten auf dem Stapel in einigen Situationen. Diese Belastungen sind abhängig von:
    • die Länge des Stapels,
    • die Flexibilität und die Position der Stapelführungen,
    • das Verfahren von plus die gewählten Fahrparameter Fahr (Masse und Fallhöhe von Schlaghammer ), Schwingungsparameter (Amplitude von Unwuchten, Frequenz, statische Vorspannung), Kraft im Vergleich zum Gewicht des Pressabschnitt ,
    • vor Verformung der Spundwand durch den Transport verursacht werden,
    • der Untergrund , insbesondere Bodenart, Dichte im Falle der Nicht-Kunststoff-Böden, consis-tenz im Falle von bindigen Böden, natürliche Hindernisse wie Felsen und geneigt, harten Lager Schichten, vom Menschen geschaffenen Hindernisse wie bestehende Werke und
    • Abweichungen von den benachbarten Abschnitten und Pfähle (und ihre Verriegelungen) bereits angetrieben.

    Aufgrund der Vielzahl der oben genannten Einflussfaktoren ist der Abschnitt in erster Linie Spezialgebiet basiert auf Erfahrung.

  3. Eine ausreichende Materialstärken Rechnung bestimmt Lebensdauer und erwartete Korrosionsgeschwindigkeit nimmt. Es sollte mit der höchsten Korrosionsrate , dass die Zone notwendigerweise coin-cide nicht mit dem Punkt der maximalen Strukturbelastung in Erinnerung bleiben. Wenn die Bedingungen sind ungünstig oder zusätzlicher Schutz erforderlich ist, aktive oder passive Korrosionsschutzmaßnahmen können anstelle eines schwereren Abschnitt angegeben werden.
  4. Gegebenenfalls geplant Mehrfachverwendung der Spundwand Wände unter Berücksichtigung der oben genannten Aspekte

Die Wahl der Stahlgüte hängt im wesentlichen von den gewünschten Stahleigenschaften , z.B. in Bezug auf die Eignung zum Schweißen.

Für den Fahrbetrieb und wirtschaftlichen Gründen Spundwand werden manchmal unterschiedliche Tiefen innerhalb der gleichen Wand getrieben gemäß R 41 von EAU 2004. Ein Wert von 1 m für die sogenannte taumeln Dimension üblich ist, und die Erfahrung zeigt, dass eine Strukturanalyse der längeren Spundwand ist dann nicht erforderlich.

Z Typ Stahl Spundwand

Einführung:

Z-Typ Stahl Spundwand zu beiden Seiten der neutralen Achse symmetrische Verteilung zu sperren, und die Kontinuität der Bahn, hergestellt aus Stahl spundwandcross zu einem großen Teil Widerstandsmoment verbessert wird, um die mechanischen Eigenschaften des Querschnitts zu gewährleisten vollständig ausgeübt werden, .

Eigenschaften:

  1. Die Querschnittsbreite , Wirkung Rammarbeiten ist bemerkenswert .
  2. Der Abschnitt Modul.
  3. Das Trägheitsmoment höher ist, die Steifigkeit der Stahl Spundwand Wand zu erhöhen, um die Verformung der Struktur zu reduzieren.
  4. Guter Korrosionsbeständigkeitseffekt .

Vorteile:

  1. Design flexibel, weisen eine relativ hohe Widerstandsmodul und Qualität;
  2. ein höheres Trägheitsmoment , um die Steifigkeit der Spundwand Wand zu erhöhen, um die Verschiebung Verformung zu verringern;
  3. große Breite, speichern Sie die Hub- und Fahrzeit effektiv;
  4. Querschnittsbreite zu erhöhen, verringern die Menge an der Spundwand Wand zu reduzieren, direkt verbessern die Leistung des Wassers;
  5. In der starken Korrosion des Verdickungsprozesses, mehr ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit .

(This article comes from Alibaba.com editor released)