مشکلات روش المان محدود

روش های اجزاء محدود – این برنامه قادر است مسائل مختلف ژئوتکنیکی را توسط روش المان های محدود مدلسازی و تحلیل کند (FEM)

برنامه های تحلیل مسائل ژئوتکنیکی توسط روش اجزاء محدود
(FEM) به کاربر اجازه می دهند رفتار خال واقعی و سازه ها را مدلسازی نماید.
همچنین به مشکلاتی می پردازد که توسط روشهای استاندارد تحلیل قابل حل
نیستند. برنامه های FEM می توانند رفتار هر نوع توده خاکی را و واکنشهای
آنها را با سازه مدلسازی کنند؛ سازه هایی مثل تونل، مسیرهای زهکشی،
فونداسیونهای عمیق، صفحه گذاری و غیره. همچنین این برنامه ها برای محاسبه
نشستها و حل بسیاری از مسائل و مشکلات پایداری بکار می روند.

یکی از فواید اصلی برنامه های نرم افزاری GEO5 توانایی
انتقال داده ها بین برنامه ها می باشد. می توان سازه را با استفاده از
روشهای سنتی تحلیل و یا نیمه تحلیلی طراحی و یا مورد آزمایش قرار داد. سپس
می توان داده ها را به برنامه FEM منتقل ساخت تا رفتار آن را بطور مستقل
مورد تجزیه و تحلیل قرار داد. چنین نگرشی نه تنها طراحی ای قابل اطمینان را
تضمین می کند بلکه در زمان نیز صرفه جویی ایجاد می کند.

خصوصیات اصلی برنامه شامل موارد ذیل است:

محیط کاربری آسان برای کاربر
خروجی های جامع گرافیکی
راهنمای (Help) متنی یکپارچه
واحدهای متریک و تجربی
بانک اطلاعاتی خصوصیات خاک که در داخل برنامه قرار داده شده است.

FEM

این برنامه برای حل دامنه گسترده ای از مشکلات ژئوتکنیکی و
مدلسازی مربوطه کاربرد دارد. مشکلاتی از قبیل نشست زمین، سپر ها، و زیر
سازي(فنداسیون ها)، پایداری شیب، تیر بر بستر الاستیک، حفاری و غیره.

مدلهای مواد (Material Model)

با استفاده از مدل مناسب مواد می توان پاسخی مناسب و قابل
اطمینان در رابطه با یک توده خاکی و یا سنگی بدست آورد. این نسخه مدلهای
ذیل را ارائه می دهد:

مدل الاستیک خطی
مدل الاستیک خطی اصلاح شده
مدل Mohr-Coulomb
مدل Drucker – Prager
مدل Cam Clay

ابزار اصلاح مدلهای ژئومتریکی جاسازی شده در نرم افزار و
مش بندی اتوماتیک (Built–in geometrical model correction, automatic mesh
generation)

برنامه شامل ابزار اصلاح مدل ژئومتریکی ورودی می باشد. در
این نرم افزار می توان کلیه مواد دخیل در موضوع کار، سازه های جدید و مراحل
محاسبه (حفاری تونل، حفاری چاله پایه گذاری) را بطور مستقل و جداگانه وارد
کرد. قبل از راه اندازی واحد مش بندی، برنامه بطور خودکار از تمامی خطوط
تعیین شده وهمچنین نقاط تقاطع آن ها، سطح مقطعی تهیه می کند و مدل
ژئومتریکی مربوطه را بوجود می آورد. در این نرم افزار می توان به آسانی
سازه های پیچیده را وارد و مدلسازی کرد.

واحد تولید مش (Mesh Generator)

برنامه حاوی واحد تولید اتوماتیک است که بطور قابل ملاحظه
ای ساخت مش اجزاء محدود را ساده می سازد. هم المان های مثلثی 3 گره و هم 6
گره در دسترس هستند. تراکم مش در یک مدل ثابت فرض می شود اما در هر منطقه
ای قابل تغییر و اصلاح می باشد. بنابراین ایجاد مش موثر از یک سازه پیچیده
تنها چند دقیقه از وقت کاربر را خواهد گرفت.

شرایط مرزی (Boundary Conditions)

برنامه شامل یک بخش خودکار تولید کننده شرایط مرزی می باشد
بطوریکه کاربر در اکثر کاربریها نگران این وظیفه نخواهد بود. در صورت نیاز،
شرایط مرزی اضافی در هر جا که نیاز باشد در توده خاک قابل ارائه است
(ثابت، مفصلی، فنری، و جابجایی).

تیرها (Beams)

اجزای تیرها برای معرفی تیرها، پوشش تونلها، و صفحه گذاری
ها در روند تجزیه و تحلیل بکار می روند. در نتیجه تجزیه و تحلیل، برنامه
نیروهای داخلی را (از قبیل گشتاور خمشی، نیروهای محوری و یا برشی) را در
کنار تیرها قرار می دهد. اجزای تیرها در کنار خطوطی قرار داده می شوند که
از قبل در توپولوژی وجود داشته اند. با این وجود، پارامترهای تیرها در هر
مرحله قابل تنظیم هستند (بطور مثال، ضخامت آنها را می توان به تدریج افزایش
داد)و یا می توان هر تیر را در هر مرحله بطور کامل حذف کرد.

آنکر ها، ژئوتکستایل ها و ژئو گرید ها (Anchors, Geotextile, geogrids)

برنامه این اجازه را می دهد که هر تعداد آنکر را وارد تجزیه
و تحلیل کنیم. هر آنکربطور کامل توسط نقطه شروع، نقطه پایان، و استحکام آن
تعیین می شود. نقاط پایانی آنکر بطور خودکار بر روی مش اجزاء محدود موجود
قرار داده می شوند و بنابراین هر آنکری را می توان در هر نقطه ای از خاک
قرار داد. برای ساده کردن ورود داده ها، نقطه شروع تکیه گاه می تواند در
زمین و یا در هر مرحله مجزا قرار داده شود.

سربار (Surcharge)

برنامه این اجازه را می دهد که هر تعداد سربار تعیین کنیم
(نواری، ذوزنقه ای، بارگذاری خطی). سربار هم می تواند بعنوان یک سطح مشترک
خاص عمل کند و هم در هر نقطه ای از خاک یا سنگ بستر. در مرحله بعدی می توان
اضافه بار موجود را هم از طریق ایجاد تغییر در بزرگی آن و هم از طریق حذف
کامل از روند تجزیه و تحلیل، تغییر داد

آب (Water)

برای معرفی آب در تجزیه و تحلیل گزینه های ذیل وجود دارند:

سطح آب زیرزمینی بصورت سطح مشترک پیوسته بالا و یا پائین زمین وارد سیستم می شود.
مقادیر فشار سوراخها (و یا مقادیر ضریب Ru) توسط خطوط هم فشار ایجاد می شوند.
همیشه اولین خط هم فشار بر روی زمین قرار می گیرد و بقیه
در هر جایی قابل بارگذاری هستند. مقادیر بین خطوط همفشار از طریق درون
یابی خطی بدست می آیند.

ارائه نتایج (Presentation of Results)

برنامه اجازه تصویرسازی در موارد زیر را می دهد:

متغییرهای عددی بشکل خطوط همفشار (مثل اجزای فشار و مکانهای تغییر شکل و مقادیر تغییر ناپذیر آنها و جابجائیها)
سازه های تغییر شکل یافته و یا تغییر نیافته
توزیع نیروهای داخلی در تیر ها
بردارهای تغییر شکل
نیروهای موثر بر تکیه گاهها

در این برنامه هم مقادیر کل متغییرهای منفرد و هم تغییرات آنها در مراحل مختلف نمایش داده می شود.

تجزیه و تحلیل پایداری شیب (Stability Analysis)

درهر مرحله از ساخت و ساز، برنامه این امکان را دارد که
پایداری شیب را در رابطه با یک سازه خاص مورد تحلیل قرار دهد. در رابطه با
تجزیه و تحلیل یاد شده، برنامه به تدریج پارامترهای استحکام خاک را تا حد
شکست کاهش می دهد. در نتیجه ضریب اطمینان متناسب با آنچه که در تجزیه و
تحلیل کلاسیک بدست می آید را ارائه می دهد.

این برنامه با همکاری گروهی از متخصصین توسعه
داده شده است. گروه عمران دانشگاه مهندسی CUT در پراگ، Doc. Ing.
Michal Sejnoha, PHD

مثالی از خروجی برنامه “FEM”

مهمترین ویژگی های برنامه GEO5 گزارش اختصاصی

سازگار سازی گزارش با استفاده از نمودار درختی
لوگو کمپانی در سربرگ گزارش
آسان بودن اضافه کردن عکس ها
قابلیت ویرایش عکس ها
دوباره ساختن عکس ها پس از تغییر داده ها

تصاویری از برنامه FEM

Rock Stability – آنالیز پایداری شیب های سنگی

این برنامه پایداری شیب های سنگی و دیوار ها را برای مد
خاصی از شکست انجام میدهد، که شامل شکست صفحه ای و یا چند وجهی و یا گوه ای
می باشد.

خصوصیات اصلی برنامه شامل موارد ذیل است:

لغزش در امتداد سطح لغزش چند ضلعی
لغزش در کنار شکافهای گوه ای شکل زمین
مدلهای مواد و مصالح شامل Mohr-Coulomb، Hoek-Brown، Banton-Bandis
سطح لغزش صفحات پله کانی، ناهموار و صاف
وارد سازی آسان هندسه بلوکها
در نظر گرفتن تعداد بار اضافی (نواری، ذوزنقه ای، خطی)
در نظر گرفتن تعداد تکیه گاه
مدل سازی آب در شکستهای مشترک و کششی
مدل سازی اثرات زمین لرزه

مثالی از خروجی برنامه “Rock Stability”

مهمترین ویژگی های برنامه GEO5 گزارش اختصاصی

سازگار سازی گزارش با استفاده از نمودار درختی
لوگو کمپانی در سربرگ گزارش
آسان بودن اضافه کردن عکس ها
قابلیت ویرایش عکس ها
دوباره ساختن عکس ها پس از تغییر داده ها

اطلاعات بیشتر در مورد گزارش خروجی.

گزارش خود را با استفاده از برنامه نمایشی GEO5 demo بسازید.

مشکلات روش المان محدود