Obliczenia geotechniczne metodą elementów skończonych

Projektowanie geotechniczne - czym się zajmuje?

Projektowanie geotechniczne to niezwykle istotny obszar inżynierii, który obejmuje szeroki zakres działań związanych z wykonaniem i utrzymaniem konstrukcji związanych bezpośrednio z gruntem. Głównym celem projektowania geotechnicznego jest zapewnienie bezpieczeństwa i trwałości konstrukcji budowlanych i inżynierskich, minimalizacja wpływu budowli na środowisko oraz optymalizacja kosztów.

Projektanci geotechniczni zajmują się analizą właściwości geologicznych i geotechnicznych terenu, na którym ma powstać projektowana konstrukcja. W ich zadania wchodzi wykonanie projektu geotechnicznego, który zawiera analizę gruntów występujących w podłożu, dobór odpowiednich technologii budowlanych oraz materiałów konstrukcyjnych. Należy podkreślić, że projektowanie geotechniczne to nie tylko planowanie samej konstrukcji, ale także analiza jej wpływu na otoczenie, w tym na grunty, środowisko wodne, a także konstrukcje w jej okolicy.

Obliczenia geotechniczne MES - na czym polega analiza tą metodą?

Metoda Elementów Skończonych (MES) jest jednym z najważniejszych i najczęściej stosowanych narzędzi w dziedzinie obliczeń geotechnicznych. Jest to zaawansowana technika numeryczna, która pozwala na dokładne modelowanie zachowania materiałów budowlanych i gruntów w różnych warunkach obciążenia. Metoda MES, w uproszczeniu, polega na podziale badanego obszaru na mniejsze elementy (elementy skończone), a następnie obliczeniach równań różniczkowych, które pozwalają na analizę zachowania się tych elementów pod wpływem obciążeń.

Metoda elementów skończonych jest niezwykle ważna w obliczeniach geotechnicznych, przede wszystkim dlatego, że pozwala ona na dokładne uwzględnienie różnych czynników, takich jak zmienne warunki geologiczne, zmienne warunki wodno-gruntowe, rodzaje gruntów, obciążenia statyczne i dynamiczne, czy nietypowe warunki terenowe. Dzięki temu można dokładnie określić, jakie siły i naprężenia działają na konstrukcję oraz można oszacować jakie mogą wystąpić deformacje w trakcie eksploatacji.

Co składa się na obliczenia wytrzymałościowe MES?

Obliczenia wytrzymałościowe MES wyróżniają się wysoką skutecznością, polegając na potencjale dzisiejszych algorytmów obliczeniowych. W Dynafea Solutions dokładnie weryfikujemy założenia projektowe, a także sprawdzamy oraz modyfikujemy projekty pod kątem geotechnicznych wymogów normowych. Ponadto, dokonujemy również ocenę stanu technicznego konstrukcji, ustalając przyczyny uszkodzeń, zalecając niezbędne poprawki w projekcie. Raportujemy, interpretujemy, projektujemy, a także pełnimy fachowy nadzór nad projektami geotechnicznymi, tym sposobem świadcząc wysoką jakość usług. 

Oprogramowanie geotechniczne na którym pracujemy

Programy te pozwalają na przeprowadzanie złożonych obliczeń nośności gruntów, przemieszczeń, a także analiz stabilności skarp czy wykopów.
Plaxis
Midas GTS NX

Oprogramowanie geotechniczne na którym pracujemy

Programy te pozwalają na przeprowadzanie złożonych obliczeń nośności gruntów, przemieszczeń, a także analiz stabilności skarp czy wykopów.
Mobirise Website Builder
Create Site Today!
Mobirise Website Builder
Create Site Today!

Obliczenia geotechniczne w programach metody elementów skończonych (np. Plaxis od Bentley) – jakie problemy możemy rozwiązać dzięki temu oprogramowaniu?

Program Plaxis od firmy Bentley System, to zaawansowane oprogramowanie pozwalające na przeprowadzenie analizy 2D oraz 3D prostych zagadnień geotechnicznych, jak również tych zaawansowanych. Narzędzie to pozwala na modelowanie różnych aspektów związanych z geotechniką i interakcją konstrukcji z gruntem takich jak:

- analiza stateczności skarp,
- obliczenia fundamentów konstrukcyjnych: ławy, stopy, ruszty, płyty, pale fundamentowe, skrzynie i inne,
- obliczenia podziemnych zbiorników i podziemnych konstrukcji innych typów,
- obliczenia podziemnych części konstrukcji w celu wyznaczenia współczynnika sprężystości gruntu (statyczny oraz dynamiczny współczynnik kz),
oraz wiele innych nietypowych zagadnień geotechnicznych. 

Obliczenie stateczności skarpy

Analiza stateczności skarpy jest niezwykle istotnym elementem obliczeń geotechnicznych. Wykonywana jest kiedy obiekt budowlany ma być wybudowany w pobliżu krawędzi skarpy, czy w bliskim jej sąsiedztwie. Obliczenia stateczności skarpy wykonywane są również dla obiektów istniejących, aby określić ryzyko osunięcia skarpy w obrębie inwestycji. Plaxis umożliwia dokładne modelowanie skarp i analizę ich stateczności pod wpływem różnych obciążeń. Dzięki temu można precyzyjnie określić, czy skarpa jest stabilna i czy istnieje ryzyko je osunięcia się.

Obliczenie fundamentów

Można stwierdzić, że fundamenty to najważniejsze elementy każdej konstrukcji i ich analiza jest kluczowa w geotechnice. Odpowiadają one za przekazywanie oddziaływań na grunt i odwrotnie. Dzięki odpowiednio zaprojektowanym fundamentom można zminimalizować wpływ konstrukcji na otoczenie, uniknąć nadmiernych osiadań oraz zapewnić trwałość konstrukcji. Plaxis pozwala na dokładne obliczanie fundamentów pod różnymi warunkami geologicznymi i obciążeniami. Dzięki temu można zaprojektować fundamenty, które będą bezpieczne i trwałe przez wiele lat.

Wyznaczenie współczynnika sprężystości gruntu kz

W celu zwiększenia efektywności modelowania, pewności obliczeń oraz bezpiecznej optymalizacji konstrukcji konieczne jest przeprowadzenie dodatkowych obliczeń w programie geotechnicznym, których celem jest wyznaczenie współczynnika sztywności gruntu. Jego wartość wpływa bezpośrednio na wyniki obliczeń konstrukcyjnych, wykonywanych później w programach MES do obliczeń konstrukcji. Przykładową metodą obliczania współczynnika kz jest tzw. metoda podkonstrukcji.

W metodzie „podkonstrukcji” fundament wraz z przylegającym do niego gruntem zastępuje się liniowymi podporami sprężystymi o odpowiednim współczynniku sztywności. Zanim jednak to uczynimy, niezbędne są niezależne obliczenia w programie geotechnicznym, na podstawie których przyjmuje się konkretne jego wartości. Poniższy rysunek przedstawia schematycznie układ grunt-fundament, który należy zamodelować w programie geotechnicznym, co umożliwia wyznaczenie wartości współczynnika kz.

Szkic zagadnienia współpracy fundamentu z gruntem na potrzeby wyznaczenia współczynnika kz.

Szkic zagadnienia współpracy fundamentu z gruntem na potrzeby wyznaczenia współczynnika kz.

Nietypowe zagadnienia geotechniczne

Czasem zdarzają się nietypowe sytuacje, które wymagają szczególnych rozwiązań geotechnicznych. Może to być spowodowane np. złożonością warunków gruntowych, skomplikowaną geometrią projektowanej konstrukcji albo gdy projektowana budowla znajduje się w bezpośrednim sąsiedztwie zabytkowych budynków. Program Plaxis, dzięki rozbudowanym narzędziom do modelowania, daje możliwość modelowania i analizy takich nietypowych zagadnień, co pozwala projektantom znaleźć optymalne rozwiązania.

Jak wygląda projektowanie geotechniczne?

Projekt geotechniczny jest opracowywany na podstawie wielu danych, jakie pozyskiwane są z dokumentacji badań podłoża gruntowego, dokumentacji geologiczno-inżynierskiej czy też obserwacji geodezyjnych zachowania się obiektów sąsiednich – a także innych danych. Projekt geotechniczny obejmuje między innymi określenie kilku następujących elementów, takich jak:
obliczeniowe parametry geotechniczne;
częściowe współczynniki bezpieczeństwa do obliczeń geotechnicznych;
oddziaływania od gruntu;
zakres niezbędny monitorowania wybudowanego już obiektu, konstrukcji sąsiadujących, a także otaczającego gruntu;
szkodliwość oddziaływań wód gruntowych na obiekt budowlany.

Projektowanie geotechniczne skupia się wokół ustalenia niezbędnych danych do zaprojektowania fundamentów; dokonuje przy tym specyfikacji badań potrzebnych do zapewnienia wymaganej jakości robót ziemnych i specjalistycznych robót geotechnicznych. W większości przypadków projekt geotechniczny uwzględnia również zaawansowane obliczenia numeryczne MES, np. w programie Plaxis czy Midas GTS NX, którymi pracowania projetowa Dynafea Solutions dysponuje.

Obliczenia geotechniczne – jaka firma do tego zadania będzie najlepsza?

Wybór odpowiedniej firmy do przeprowadzenia obliczeń geotechnicznych jest kluczowy dla sukcesu projektu budowlanego. Warto zwrócić uwagę na kilka istotnych kwestii przy wyborze firmy:

1. Doświadczenie i kompetencje: Sprawdź, ile lat firma działa na rynku i czy ma doświadczenie w realizacji projektów o podobnym charakterze.
2. Kadra inżynierska: Upewnij się, że firma zatrudnia wykwalifikowanych specjalistów z odpowiednimi kwalifikacjami w dziedzinie geotechniki.
3. Wyposażenie techniczne: Sprawdź, czy firma posiada odpowiednie narzędzia i oprogramowanie do przeprowadzenia zaawansowanych obliczeń geotechnicznych, takich jak Plaxis.
4. Terminowość i dostępność: Ważne jest, aby firma była w stanie dostarczyć wyniki obliczeń w ustalonym terminie i była dostępna w razie potrzeby konsultacji i wsparcia.

Dlaczego obliczenia wytrzymałościowe MES są tak istotne?

Obliczenia MES to niezwykle istotna część całego procesu, jaki stanowi projektowanie geotechniczne. W porównaniu do tradycyjnych metod, do których należą między innymi obliczenia ręczne, są w stanie uwzględnić wiele zmiennych wpływających na zachowanie skomplikowanych konstrukcji i złożonych profili gruntowych. Tymczasem obliczenia wytrzymałościowe MES pozwalają na analizę geometrii o niezwykle nieregularnych kształtach, a także złożonych warunków brzegowych z naprawdę dużą dokładnością. Dzięki tego rodzaju metodzie, projektowanie geotechniczne jest znacznie szybsze i pewniejsze, co eliminuje potrzebę budowy wielu prototypów fizycznych – symulacje pozwalają na szybkie wprowadzanie poprawek oraz testowanie różnych wariantów projektu. To przekłada się natomiast na ogólne obniżenie kosztów projektów poprzez ich optymalizację już we wstępnej fazie. Obliczenia wytrzymałościowe MES są obecnie wykorzystywane w naprawdę wielu branżach, w których wymaga się przeprowadzania szczegółowych analiz bezpieczeństwa. Obliczenia znacząco ułatwiają spełnienie tych wymogów, co pozwala na uniknięcie wysoce kosztownych sankcji. Nie bez powodu określa się to narzędzie jednym z niezbędnych elementów nowoczesnego i wydajnego procesu projektowania. 

Mobirise Website Builder
Mobirise Website Builder
Mobirise Website Builder
Mobirise Website Builder
Mobirise Website Builder
Wykorzystaj obliczenia geotechniczne MES w procesach budowlanych.

Postaw na innowację i bezpieczeństwo, decydując się na współpracę z Dynafea Solutions. Zapraszamy do kontaktu.

FAQ – PYTANIA I ODPOWIEDZI

Obliczenia MES da się wykonać na kilku etapach budowy – zaleca się zlecić je jeszcze przed kupnem danej działki, ponieważ pozwala to poznać nośność gruntów na danym terenie, jednak można je wykonać także po zakupie działki, we wstępnej fazie projektowej.

Projektowanie geotechniczne oraz wykonywane w ich ramach obliczenia wytrzymałościowe MES pozwalają na opracowanie konkretnych rozwiązań technicznych, umożliwiających wzniesienie wytrzymałej konstrukcji, ale również spełniającej wytyczne stanu granicznego użytkowalności. Obliczenia geotechniczne wykonywane są także w celu monitorowania zachowywania się gruntu podczas prac budowlanych – co pozwala na dopasowanie metod realizacji przedsięwzięcia do panujących warunków geologicznych.

Obliczenia MES są w stanie przynieść szereg korzyści. Przede wszystkim skracają one czas prac, przy jednoczesnym zmaksymalizowaniu końcowej jakości produktu. Ponadto, pozwalają one na szybsze uniknięcie wczesnej awarii dzięki symulacji wielu scenariuszy obciążeń, a także redukują koszty gwarancyjne – poprawiając trwałość oraz niezawodność projektów. Chcąc działać z duchem innowacji, warto zdecydować się na wdrożenie obliczeń geotechnicznych MES do swojego planu pracy.

DynaFEA Solutions

Specjaliści z zakresu modelowania komputerowego, analizy dynamicznej i nietypowych problemów obliczeniowych. Badamy wpływ drgań na konstrukcji i na ludzi. 

Śledź Nas
Kontakt
  • DYNAFEA Solutions
  • ul. Siemianowicka 24a
  • 40-301 Katowice

  • tel. +48886220598
  • e-mail: kontakt@dynafea.com
  • NIP: 6342600255
  • REGON: 387821027
Oferta
  • Analiza dynamiczna
  • Analiza drgań
  • Projekt fundamentu pod maszynę
  • Pomiary drgań / badania wibroakustyczne
  • Ekspertyzy / doradztwo
  • Obliczenia geotechniczne

AI Website Generator