Doprinos proračunu nosivosti prostornih sidara : disertacija - Frgić, Lidija; Verić, Franjo; Hudec, Mladen; Građevinski fakultet (Zagreb) (Zagreb : L. Frgić, 1996)
Sažetak: U radu je razmatrana nosivost prostornih sidara. Promatrano je sidro oblika kugle u nekoherentnom tlu podvrgnuto vertikalnoj sili izvlačenja. Provedena su laboratorijska ispitivanja modela sidara i terenska ispitivanja sidara ugrađenih u tlo. Drvene kugle, promjera D = 25 mm; 50 mm; 75 mm i 100 mm, ugrađene su u pokusnom modelu tla na različite dubine H pa su uz koeficijent sidrenja [lambda] = H/D = 1 - 4 ostvareni slučajevi plitkih sidara (ploha sloma dosiže do površine terena). Za potrebe terenskih ispitivanja, na dubinama H = 1,00 m; 1,50 m; 2,00 m i 2,5 m, ugrađena su četiri betonska sidrena bloka promjera D = 0,50 m. Numerički proračun granične sile izvlačenja proveden je metodom konačnih elemenata.
Slučaj izvlačenja sidra iz tla tretiran je kao rotacijski simetričan problem s formulacijom zadavanja pomaka sidra po inkrementima. Po konceptu početnih naprezanja u Gausovim točkama gravitacijsko opterećenje pribrojeno je vektoru ukupnog naprezanja u prvom inkrementu proračuna. Tlo je modelirano elastoplastičnim konstitutivnim modelom materijala. Mohr-Coulombovi parametri čvrstoće na smicanje utvrđeni su laboratorijskim ispitivanjima uzoraka. Za proračun izvlačenja sidra iz tla uporabljen je program konačnih elemenata Krisp, razrađen na Sveučilištu Cambridge, V. Britanija. Kako nije bila moguća primjena kliznih elemenata (unaprijed poznate plohe diskontinuiteta), u program je ugrađena mogućnost isključivanja iz djelovanja onih elemenata koji su vlačno opterećeni.
Otvaranje pukotina modelirano je postupnim smanjenjem modula elastičnosti elementima u kojima dolazi do pojave vlačnih naprezanja. Isključivanjem elemenata u smislu nosivosti omogućen je razvoj vlačnih zona pri porastu pomaka sidra. Time je primjena programa proširena na sve slučajeve kod kojih se javljaju u tlu ili stijeni vlačna naprezanja. Pomoću posebnog programa "Extrc", za svaki se inkrement izračunava ukupna sila izvlačenja, za obodne čvorove sidra u kojima se zadaju pomaci sidra. Eksponencijalna je funkcija primijenjena za aproksimaciju rezultata mjerenja i proračuna. Vlastitim programom "Ekspo" nađena je mogućnost statističkog dobivanja granične sile iz skupa podataka pomak-sila. Na osnovu poznatih parova podataka (pomak-sila) izračunava se asimptota eksponencijalne krivulje koja ujedno predstavlja i graničnu silu izvlačenja.
Postignuta je konvergencija proračunske sile izvlačenja graničnoj vrijednosti, što je u suglasju s rezultatima mjerenja dobivenim ispitivanjima.
Summary: The subject of presented work is to consider bearing capacity of volumetric anchors. The spherical anchor in non-coherent soil is thereby assumed to be pulled out by vertical force. The reduced models of anchors were examined in laboratory but also the experiments with real anchors in the field were performed. Wooden spheres, with diameters 25mm, 50mm, 75 mm and 100 mm were built in the trunk with sand, modelling the deep-diameter ratio [lambda] = H/D (1-4), and so the shallow anchors were modelled (the failure surface in the soil extends to the ground surface).
In the field, four concrete blocks with diameter 0.50 m were built in the depth H = 1.00m; 1.50 m; 2.00 m and 2.5m, and so the experiments in real conditions in a sand mine were performed. The computation of bearing capacity using the Finite Element Method program was carried out by the program Crisp which was worked out at the University of Cambridge, Great Britain. The volumetric anchors computation is the case of axial symmetry, where by the vertical displacements of anchor itself in steps are given. By the concept of initial stresses in the Gauss points the gravitational load is added to the total stresses in the first increment of computation. The soil was modelled by elastic-ideal plastic constitute model with Mohr-Coulombs failure criterion of critical shear stresses.
As input data for the material characteristic, the examined values of the sand were used. The slide elements cannot be used, because thereby the form of sliding line or of the crack line has to be given as input data. The problem was solved by excluding element with tension by drastic diminution of the Young modulus of the element when the tensional stresses appear. So the development of a separation zone with elements they are not able to carry the tension loads will be formed. The shape of these zones is corresponding to experimental data and the data in literature as well. By the postprocesor "Extrc" the total pulling out force was computed as the sum of the reaction in the nodes with prescribed displacements.
The results from all experiments are statistically presented with a exponential function, using a preoper program "Ekspo". Using the sets of input data (displacement - force), the asymptotic values of bearing capacities are computed. The convergence of the pulling out force to a limit value correspond to the convergence of the experimental measurements.
Životopis i bibliografija autorice: [195]-199.
Doktorska disertacija--Sveučilište u Zagrebu, Građevinski fakultet, Zagreb, 1996.
Bibliografija: str. [201]-207
Summary
Keywords: Geotehnička sidra; Prostorna sidra -- Proračun nosivosti; Doktorski rad-Građevinarstvo; Metode sidrenja; Konstitutivni modeli kontinuuma; Metoda konačnih elemenata; Numeričko modeliranje