Řešené projekty

Název projektuNumerický model pro řešení interakce základ – podloží na bázi MKP
KódSP2015/108
Předmět výzkumuROZBOR STAVU PROBLEMATIKY V ČR I VE SVĚTĚ: V souvislosti s analýzou vzájemné interakce základových konstrukcí s podložím je řadu let spojen rozvoj interakčních modelů [1, 2, 5]. Cílem a aplikací interakčního modelu je, co možná nejlépe vystihnout chování základové konstrukce a podloží [4, 6], což by umožnilo dostatečně spolehlivý a zároveň ekonomicky efektivní návrh základů. V současnosti neexistuje obecně platný model podloží, a proto se i výsledky řešení mohou lišit v závislosti na volbě modelu podloží, které jsou postupně zdokonalovány [3, 5, 6]. Složitost statického řešení spočívá především ve volbě výpočtového modelu, vlivu fyzikálně-nelineárního chování konstrukce a také spolupůsobení horní stavby se základovou konstrukcí. Hodnoty sedání základů vypočítané obvyklými metodami příliš neodpovídají skutečnému sedání základů. Proto se v České republice i ve světě provádějí experimentální měření za účelem zpřesnění metod výpočtů [1, 2, 4, 6]. Od nástupu výpočetní techniky se začaly uplatňovat numerické metody a začaly se vyvíjet softwarové nástroje vhodné pro řešení interakce základů a podloží. Numerické modely vhodné pro analýzu interakce základ - podloží se v současnosti stále rozvíjejí a zdokonalují [5, 7]. Jedna z nejrozšířenějších numerických metod je univerzální variační metoda konečných prvků (MKP) [3, 7], která bude použita při řešení Studentské grantové soutěže (SGS). Při použití prostorových prvků v 3D modelech vytvořených na bázi MKP jsou výsledné hodnoty veličin ovlivněny řadou parametrů, kterými jsou např. velikost modelované oblasti, volba okrajových podmínek, hustota a tvar konečnoprvkové sítě, jak bylo dokázáno v [8]. Tento nedostatek byl odstraněn návrhem řešení výpočtu kontaktního napětí a sedání podloží na povrchu modifikovaného poloprostoru pomocí izoparametrických prvků a numerické integrace [3]. Zmíněné řešení bylo v minulosti navrženo školitelem projektu. Z důvodu malé kapacity zastaralých datových struktur je oblast navrženého řešení omezena na 64 prvků s 81 uzly. Původní řešení nesplňuje současné požadavky a nároky související s rozsahem úloh. Rychlý rozvoj výpočetní techniky umožňuje celkové rozšíření programu, a proto bude nově provedeno zásadní přepracování stávajících algoritmů i jednotlivých procedur do programovacího jazyka Delphi. Nově tedy bude možno řešit výrazně rozsáhlejší a komplexnější typy úloh, než je tomu v případě původního řešení. Předmětem projektu je využití poznatků získaných během řešení předcházejícího výzkumného projektu podporovaného v rámci dlouhodobého koncepčního rozvoje vědy a výzkumu pro rok 2014, na něhož bude projekt Studentské grantové soutěže (SGS) navazovat. SGS bude rovněž navazovat na výsledky experimentálních zatěžovacích zkoušek probíhajících na zkušebním zařízení (tzv. Stand) vybudovaném v areálu FAST, VŠB - TU Ostrava. Hodnoty naměřené během experimentu budou srovnány s hodnotami získanými analýzou v programu MKPINTER, jehož algoritmus bude v rámci SGS přepracován do programovacího jazyka Delphi. CITACE: [1] Aboutalebi, M. – Alani, A. – Rizzuto, J. – Beckett, D.: Structural behaviour and deformation patterns in loaded plain concrete ground-supported slabs. Structural Concrete. 2014, roč. 15, č. 1, s. 81-93. ISSN 1464-4177, DOI 10.1002/suco.201300043. [2] Alani, A. – Aboutalebi, M.: Analysis of the subgrade stiffness effect on the behaviour of ground-supported concrete slabs. Structural Concrete. 2012, roč. 13, č. 2, s. 102-108. DOI: 10.1002/suco.201100043. [3] Čajka, R. - Numerical Analysis of Contact Pressure under Shallow Foundation. International Symposium on Shallow Foundations FONDSUP 2003, 2003, Paris, France, ISBN 2-7208-0355-3. [4] Fedorovskii, V. – Shulyat´ev, S.: Construction of the Ukraina Hotel as an Example of Interaction between its Bed, Foundation, and Superstructure. Soil Mechanics & Foundation Engineering. Volume 50, Issue 6, 2014, Pages 242-250. DOI: 10.1007/s11204-014-9241-4. [5] Gryczmanski, M., Analytical and numerical subsoil models for soil-foundation interaction problems, Studia Geotechnica et Mechanica Volume 16, Issue 3-4, 1994, Pages 29-72, ISSN: 01376365. [6] Huang, X. – Liang, X. – Liang, M. – Deng, M. – Zhu, A. – Xu, Y. – Wang, X. – Li, Y.: Experimental and theoretical studies on interaction of beam and slab for cast-in-situ reinforced concrete floor structure. Journal of Building Structures / Jianzhu Jiegou Xuebao. 2013, ISSN 1000-6869, Volume. 34, No. 5, p. 63-71. [7] Sadecka, L. - Finite/infinite element analysis of thick plate on a layered foundation, Computers and Structures, Volume 76, Issue 5, 15 July 2000, Pages 603-610, DOI: 10.1016/S0045-7949(99)00180-7. [8] Cajka, R. – Labudkova, J.: Dependence of deformation of a plate on the subsoil in relation to the parameters of the 3D model, International Journal of Mechanics, Volume 8, Pages 208-215, ISSN: 1998-4448, 2014. PŘEHLED POUŽITÝCH METOD: V původním programu MKPINTER je interakce počítána pomocí numerické integrace výpočtů napjatosti a sedání modifikovaného pružného poloprostoru pomocí strukturní pevnosti. Pro výpočet sedání a kontaktního napětí je použit jakobián transformace. Zmíněný princip výpočtu byl v rámci předchozích projektů již ověřen a bude tedy zachován. Původní procedury ovšem budou přepracovány a naprogramovány v programovacím jazyce Delphi. Při sestavování programu budou využity standardní programovací postupy. Verifikace výsledků získaných analýzou v nově vytvořeném algoritmu v Delphi bude provedena srovnáním s výsledky získanými původním algoritmem v programovacím jazyce Pascal. Výsledky získané analýzou v programu MKPINTER (s novým algoritmem) budou také srovnány s výsledky experimentálních metod používaných při zatěžovacích zkouškách probíhajících v areálu FAST, VŠB - TU Ostrava. Jedním ze srovnávacích případů bude železobetonová deska (2,0 x 2,0 x 0,12m), která byla zatěžována v dubnu 2014. Druhým ze srovnávacích případů bude drátkobetonová předpjatá deska (2,0 x 2,0 x 0,15m), jejíž zatěžovací zkouška je naplánována na březen 2015. V souvislosti se srovnáním výsledků experimentálního měření a numerického modelu, budou řešeny úlohy s větším počtem prvků a uzlů MKP, než by bylo možné s využitím původního algoritmu. ZDŮVODNĚNÍ ZAPOJENÍ JEDNOTLIVÝCH ČLENŮ TÝMU: Prof. Ing. Radim Čajka, CSc. (školitel) - hlavní konzultant, autor původních algoritmů a navrženého řešení v programu MKPINTER. PŘEDCHOZÍ DOSAŽENÉ VÝSLEDKY ČLENŮ TÝMU: Cajka, R. – Labudkova, J.: Influence of parameters of a 3D numerical model on deformation arising in interaction of a foundation structure and subsoil. In: Proceedings of 1st International Conference on High-Performance Concrete Structures and Materials (COSTMA '13). Budapest, Hungary, December 10-12, 2013, ISSN 2227-4359, ISBN 978-960-474-352-0. Cajka, R. – Labudkova, J.: Dependence of deformation of a plate on the subsoil in relation to the parameters of the 3D model, International Journal of Mechanics, Volume 8, Pages 208-215, ISSN: 1998-4448, 2014. Cajka, R. – Labudkova, J.: Comparison of results of analyses the foundation slab calculated by two FEM programs, Applied Mechanics and Materials, Trans Tech Publications, ISSN 1660-9336 (in print). Cajka, R. – Labudkova, J.: Fibre Concrete Foundation Slab Experiment and FEM Analysis. Key Engineering Materials, Vols. 627, (2015), pp 441-444, Trans Tech Publications, Switzerland, doi:10.4028/www.scientific.net/KEM.627.441 Cajka, R. – Labudkova, J.: Comparison of results of analyses the foundation slab calculated by two FEM programs, Advanced Materials Research Vols. 1065-1069 (2015) pp 1052-1056), Trans Tech Publications, Switzerland, doi:10.4028/www.scientific.net/AMR.1065-1069.1052. Labudkova, J. – Cajka, R.: Comparison of Measured Deformation of the Plate in Interaction with the Subsoil and the Results of 3D Numerical Model, Advanced Materials Research Vol.1020 (2014) pp 204-209, Trans Tech Publications, Switzerland, doi:10.4028/www.scientific.net/AMR.1020.204 Labudková, J. – Čajka, R.: Porovnání experimentálně naměřené deformace desky na podloží a výsledků 3D numerického modelu, Sborník vědeckých prací Vysoké školy báňské - Technické univerzity Ostrava, číslo 1, ročník XIV, řada stavební, ISSN 1213-1962, Ostrava, 2014 Fillo, L. – Labudková, J. – Hanzel, J. : Potrebná hrúbka lokálne podopretých dosiek, In: Sborník příspěvků Betonářské dny 2014, Hradec Králové, 2014. Hradec Králové: ČBS Servis, s.r.o., 2014, ISBN: 978-80-87158-34- 0. Burkovic, K. – Fojtik, R. – Labudkova, J. – Buchta, V.: Verification of the feasibility and load carrying capacity of models of bored concrete piles, Advanced Materials Research, Trans Tech Publications, ISSN:1022-6680.
Rok zahájení2015
Rok ukončení2015
KategorieWorkflow pro SGS
TypSpecifický výzkum VŠB-TUO
ŘešitelVašková Jana Ing., Ph.D.

© 2018 VŠB-TU Ostrava