Condizioni al contorno per uno scavo a forma di parallelogramma su un terrapieno


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Ciò che apprendiamo alla scuola di ingegneria è spesso idealistico, con esempi di libri di testo che mostrano tipiche travi in ​​acciaio prismatiche con una classificazione della sezione in plastica o uno scavo in una geologia perfetta di sabbia o argilla. Tuttavia, nel mondo reale nulla è perfetto e gli ingegneri dovranno affrontare problemi complessi non insegnati a scuola, dove c'è poca letteratura di riferimento e dove i codici di progettazione non forniscono linee guida chiare.

Uno dei compiti che mi è stato assegnato quando ho iniziato come ingegnere era la progettazione di cofferdam per entrambi i monconi di un ponte fluviale con una inclinazione di 30 gradi attraverso il fiume a causa di vincoli del sito. Di conseguenza, i monconi su entrambi i lati del fiume sono inclinati. Come designer per l'appaltatore, spesso non riusciamo a dettare la forma dello scavo. Il costo del materiale è sempre fonte di grande costernazione, ancor più nella progettazione di opere temporanee.

Ho costruito un frame 2D per ogni livello di montante per fare un'analisi strutturale per il cofferdam di forma strana. Tuttavia, poiché lo scavo si trova su una pendenza di 35 gradi, il muro di palancole sul lato terra ha una maggiore pressione laterale della terra rispetto al lato del fiume. Inoltre, a causa della forma del parallelogramma, ho difficoltà a bilanciare le forze.

disposizione impettita di cofferdam per un moncone

Come dovresti modellare le condizioni al contorno di un tale cofano di forma irregolare, dove la pressione laterale della terra che agisce a livello del puntone non è bilanciata?

Risposte:


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Forze squilibrate

Come hai notato, le altezze del suolo sbilanciate e l'inclinazione creano forze disuguali nei montanti. Questo probabilmente trasformerà il lato corto in quello che è effettivamente un uomo morto.

Il lato corto spingerà nel terreno. Questo può mobilitare la resistenza passiva del suolo. Poiché la resistenza passiva è maggiore delle forze attive del suolo, può essere più prudente assumere questa forza attiva inferiore. Inoltre, la parete corta potrebbe non deviare abbastanza per mobilitare la pressione passiva.

modellismo

In realtà la modellazione dell'intero scavo richiederà l'utilizzo di pile a sbalzo. Lo scavo non può essere solo una scatola rigida poiché le forze non sono uniformi. Le pile dovranno mobilitare parte della reazione passiva del terreno sotto lo scavo.

Le forze sulle due pareti opposte dovranno essere bilanciate. Queste forze possono quindi essere utilizzate per progettare il telaio del montante. L'interazione delle pareti opposte dello scavo e del terreno non è lineare, quindi non sarà facilmente convertibile in semplici condizioni al contorno per il modello di telaio. C'è molta interazione tra le deflessioni delle pareti e la risposta del suolo.

Messa in scena della costruzione

Le diverse altezze del suolo non solo creano complessità di modellazione nella condizione finale, ma creano anche problemi ad ogni profondità di scavo. Questo è un punto che viene spesso trascurato nel design.

Le lenzuola o i ritardi devono essere in grado di sostenere il terreno e qualsiasi carico aggiuntivo durante lo scavo. È bene sapere dove vuoi che un waler si trovi nelle condizioni finali, ma deve essere sicuro per poter rimuovere abbastanza terreno da poter installare questo waler. Ciò significa che il muro sarà esposto fino a un paio di piedi al di sotto della posizione in legno.

Anche gli scavi in ​​qualche modo standard possono richiedere l'analisi di 6 o più fasi di costruzione separate.


Grazie per la risposta, ma la mia domanda è specificamente sulla condizione al contorno nella modellistica strutturale per ottenere forze nei montanti diagonali e nei waler, non nella modellistica geotecnica per ottenere le forze nei montanti principali e nelle pile di fogli, quindi mostro solo il telaio strutturale di un montante strato.
Domanda Overflow

@QuestionOverflow Allora cosa intendi per condizioni al contorno? Stai cercando di inserirlo in un programma di analisi strutturale?
hazzey

Sì, le condizioni al contorno si riferiscono alla fissità dei supporti per il modello 2D creato per essere utilizzato nell'analisi strutturale. Sembra che tu stia usando un altro metodo per determinare i montanti diagonali e le forze di waler invece di fare un'analisi strutturale usando un modello 2D. Ma dalla tua risposta non è chiaro come ciò avvenga.
Domanda Overflow

@QuestionOverflow Dovrai prima ottenere le tue forze dall'analisi dei muri. Potrebbe essere iterativo. Se tutto ciò che stai analizzando è la cornice dei montanti, non ci sono condizioni al contorno da impostare. Devi bilanciare le tue forze dalle tue mura. Se stai realizzando un modello 3D completo, potresti aggiungere il terreno come molle.
hazzey

Sì, ho iniziato con un modello PLAXIS 2D per analizzare prima le pareti per calcolare le forze nel montante principale e calcolare indietro la pressione laterale su waler. La modellazione geotecnica e strutturale 3D completa è il nuovo bambino del blocco. Non tutte le autorità sono a proprio agio nell'accettare analisi direttamente dalla modellazione 3D. Il problema è che, come hai sottolineato, un lato del muro subirà una maggiore pressione laterale terrestre rispetto all'altro. Senza impostare le condizioni al contorno, le forze non si bilancerebbero in un modello di frame 2D. Stai insinuando che un'analisi 2D non è possibile?
Domanda Overflow
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