The SOIL module allows for more precise modelling and consideration of the soil-structure interaction. In the direct approach, the soil and the structure are modelled and analysed together. The settlements and the induced internal forces can be calculated, as well as the stresses and strains in the soil beneath and around the structure. The software is able to generate a spatial soil model with layers based on the given borehole samples. Additionally, the Winkler stiffness for supports can be estimated based on interpolated soil profiles.
STANDARDS
The SOIL module is design code independent.
CHARACTERISTICS
- User defined borehole samples
- Interpolated soil layer profiles
- Calculation of Winkler stiffness for conventional support elements using interpolated profiles
- Generation of soil model using solid finite elements
- Modelling of soil-structure interaction
DETAILS
Definition of borehole samples
The borehole sample is a soil layer profile recorded at a given spatial position in the global space of the model. The borehole samples are connected with a triangular mesh as a basis for the interpolation of the layers inside and outside the polygon defined by the samples.
Soil model
The soil model, built from solid elements, is used to more accurately model the interaction between the soil and the building structure. The stresses and strains in the soil induced by the loads can also be calculated. When specifying a soil model, the building structure is not supported by nodal, line, or surface supports but by the soil model itself. In this case, the pad, strip, and slab footings must be modelled with their actual physical dimensions as domains in contact with the soil. In order to build a soil model, at least one soil modelling domain needs to be specified. This is a planar polygon similar in geometry to conventional structural domains. The soil model is a region of space situated below the soil modelling domain and meshed with solid finite elements, where the properties of the solid elements follow the layer profiles defined by the borehole samples.
Solid finite elements
The shape of the generated solid elements can be a hexahedron, wedge-shaped, a mixture of both, or tetrahedron-shaped. The volumetric mesh is constructed by a vertical projection of the surface mesh. When using triangular or rectangular solid elements, the layer boundaries are handled by element shortening, but in the case of tetrahedron meshing, the size and number of tetrahedra are dynamically adapted to the layer thickness.
Soil-structure interaction
The soil model can follow the interaction between the soil and the structure more accurately than a calculation where the soil is modelled with springs. Consequently, the additional internal forces induced by relative settlements can be more accurately calculated. By modelling the soil around the structure with solid elements, there is no need to estimate soil stiffness based on different theories, and the model can track changes in stiffness due to variation in subsoil conditions. The soil model can be effectively used in the case of pad, strip, and slab footings, even with complex geometries.
Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipisicing elit. Optio, neque qui velit. Magni dolorum quidem ipsam eligendi, totam, facilis laudantium cum accusamus ullam voluptatibus commodi numquam, error, est. Ea, consequatur.
Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipisicing elit. Optio, neque qui velit. Magni dolorum quidem ipsam eligendi, totam, facilis laudantium cum accusamus ullam voluptatibus commodi numquam, error, est. Ea, consequatur.
Imperfekt alakok előállítása kihajlási alakokból
CFD (áramlástani) interfész modul
A szerkezeti analízist általában idealizált, perfekt modellen hajtjuk végre. A valóságban azonban a szerkezet geometriája, az anyag és a teher pozíciója is imperfekt, azaz tökéletlen (pl. ferdeség, sajátfeszültségek, teherelhelyezésből származó külpontosság). Imperfekt modellen végrehajtott, geometriai és anyagi nemlinearitást figyelembe vevő analízis (GMNIA) segítségével végrehajtható a szerkezet, illetve szerkezeti részletek szilárdsági ellenőrzése és stabilitásvizsgálata. Ez az analízis módszer különösen hatékony eszköz lehet nehezen idealizálható, vagy más módokon nem vizsgálható összetett kialakítású szerkezeti részletek igazolása során.
Az AxisVM szoftver IMP modulja lehetőséget nyújt az imperfekciók figyelembevételére imperfekt geometria létrehozása révén, amelyet a felhasználó tetszés szerint a kihajlási alakok skálázásával és szuperponálásával állíthat elő. A tökéletlenségből származó másodrendű hatások imperfekt geometriával futtatott, geometriailag nemlineáris analízissel vehetők figyelembe.
Követelmények / ajánlások
- kihajlási alakok alapján előállított imperfekciók figyelembevételéhez NL vagy PNL jelű konfiguráció szükséges (pl. NL1S, PNL3P)
SZABVÁNYOK
Az IMP modul szabványfüggetlen
JELLEMZŐK
- kihajlási alakok skálázása és szuperpozíciója
- oszlop, gerenda, fal és födém elemek alkalmazott vasalásának exportálása
- oszlop, gerenda, fal és födém elemek statikai vázának importálása
- változások automatikus felismerése és követése
RÉSZLETEK
HELYETTESÍTŐ IMPERFEKCIÓ ÖSSZEÁLLÍTÁSA
A kihajlás vizsgálat futtatása során kapott alakokból összeállítható a kívánt imperfekt alak, akár több teheresetből is. Az imperfekcióhoz megadható az elmozdulás komponens, valamint kihajlási alakonként a maximális elmozdulás. Az előállított imperfekt alakok hozzáadhatók a teherkombinációkhoz.
AZ IMPERFEKT MODELL GEOMETRIAILAG NEMLINEÁRIS VIZSGÁLATA
Az imperfekt geometriával futtatott, geometriailag nemlineáris számítással kapott igénybevételek a tökéletlenségből eredő másodrendű hatásokat is tartalmazzák. Elmozdulásvezérelt számítással a stabilitásvesztés módja is megvizsgálható. Képlékeny anyagmodell és imperfekció együttes alkalmazásával végeselemes szimuláció alapú tervezésre is lehetőség nyílik.
A méretezési szabványok csak a geometriai értelemben közel szabályos szerkezetek esetén adnak útmutatást a szélhatáshoz tartozó nyomástényezők felvételére (SWG modul). Bonyolultabb vagy összetettebb geometriájú szerkezetek tervezése során ezeket már nem lehet alapul venni, a nyomástényezőket a tervezőnek kell meghatároznia áramlástani szimuláció és/vagy szélcsatorna kísérlet alapján.
A CFD interfész modul ebben nyújt hathatós segítséget a tervezőnek: a külső programokban elvégzett áramlástani szimulációk szél terhelését importálja az AxisVM modell elemeire, mellyel a statikai méretezéshez szükséges, állandósult áramlásból származó nyomásértékek vehetőek fel a szerkezeten.
Az interfész működése általános, segítségével egyéb áramló közegek (pl.: folyadék) okozta nyomásértékek is definiálhatóak.
Követelmények / ajánlások
- a szabvány által nem támogatott szerkezetek külső programban történő áramlástani szimulációs vizsgálatainak adaptációjához használható
SZABVÁNYOK
A CFD modul szabványfüggetlen
JELLEMZŐK
- szabvány által nem tárgyalt, szabálytalan geometriájú, vagy egyedi terhelésű szerkezetek esetén javasolt a használata
- csak állandósult (statikus) nyomásérték felvételére használható, dinamikus teher felvételére jelenleg nem
- CFD szimulációkból származó nyomásértékeket interpolálja a szerkezet felületelemeinek valós kontúrján
- az eljárásnak elegendő a mérések térbeli koordinátáinak és a hozzájuk tartozó nyomásértékeinek megadása, melyből a program definiálja a felületekre merőleges felületi teher értékeket
RÉSZLETEK
NYOMÁSÉRTÉKEK MEGHATÁROZÁSA
CFD (Computational Fluid Dynamics) vizsgálat, vagy szélcsatorna kísérlet segítségével meghatározhatóak a nyomásértékek a szerkezet felületén.
NYOMÁSÉRTÉKEK ÁTVÉTELE CFD INTERFÉSZ SEGÍTSÉGÉVEL
A CFD interfész a teher fülről érhető el, statikus tehereset esetén. A tehermező interpolációja után megjelennek a nyomásértékek az ábrán.
EREDMÉNY MEGJELENÍTÉS
A számítás végeztével a szélnyomás hatására keletkező deformációk, igénybevételek számos módon (szintvonal, szintfelület, diagram) megjeleníthetők.
