Analiza uticaja varijabilnosti parametara 3D modela tla na sleganje 3D modela temeljnog nosača

Analiziran je 3D model temeljnog nosača i 3D model tla formirani is solid konačnih elemenata. Modeliranjem temeljnog nosača primenom prostornih (solid) konačnih elemenata omogućava se najkvalitetniji prikaz i analiza naponsko-deformacijskog stanja temeljnog nosača. Solid konačni elementi su sa osam čvorova (svaki čvor ima tri translaciona stepena slobode pomeranja), heksaedarski, izoparametarski i koristi se 2x2x2 numerička integraciona šema. Osnovne nepoznate u čvorovima su komponenete pomeranja, tako da je ukupan broj stepeni slobode 3×8=24.

Na slici 1 prikazana su sleganja 3D modela temeljnog nosača, pri čemu je varirana vrednost Poissonov–og koeficijenta tla uz konstantnu vrednost modula elastičnosti. Smanjenjem vrednosti Poissonov–og koeficijenta tla dolazi do povećanja deformacijskih karakteristika tla, a što se odražava i na sleganje temeljnog nosača. Deformacije tla se smanjuju sa povećanjem vrednosti z/H, što odgovara i realnim uslovima, u kojim se nalazi opterećeno tlo. Za ν₀=0.3 maksimalni ugib tla iznosi u_max=21.5mm. Prema ovom 3D modelu temeljnog nosača i temeljnog tla dobijaju se nešto manje vrednosti ugiba nego prema formuli koja je korišćena za proračun koeficijenta krutosti tla.

Dijagram 1. Promena ugiba tla u karakterističnim tačkam u zavisnosti od promene vrednosti Poissonov–og koeficijenta tla za konstantnu vrednost modula elastičnosti tla

Na slici 2 prikazani su σ₁₁, σ₂₂ i σ₃₃ naponi 3D modela temeljnog nosača formiran od 3D konačnih elemenata sa 3D modelom tla za različite vrednosti Poissonov–og koeficijenta tla.

Slika 2. Naponi σ₁₁, σ₂₂ i σ₃₃ – 3D model temeljnog nosača formiran iz solid konačnih elemenata sa 3D modelom tla – varijabilne vrednosti Poissonov–og koeficijenta tla

Na slici 3 prikazana su sleganja 3D modela temeljnog nosača, pri čemu je varirana vrednost modula elastičnosti uz konstantnu vrednost Poissonov–og koeficijenta tla. Smanjenjem vrednosti modula elastičnosti tla dolazi do povećanja deformacijskih karakteristika tla, a što se odražavai na sleganje temeljnog nosača.

Dijagram 3. Promena ugiba tla u karakterističnim tačkam u zavisnosti od promene vrednosti modula elastičnosti tla za konstantnu vrednost Poissonov–og koeficijenta tla

Na slici 4 prikazani su σ₁₁, σ₂₂ i σ₃₃ naponi 3D modela temeljnog nosača formiran od 3D konačnih elemenata sa 3D modelom tla za različite vrednosti modula elastičnosti tla.

Slika 4. Naponi σ₁₁, σ₂₂ i σ₃₃ – 3D model temeljnog nosača formiran iz solid konačnih elemenata sa 3D modelom tla – varijabilne vrednosti modula elastičnosti tla

Na slici 5 prikazana su sleganja 3D modela temeljnog nosača na dvoslojnom tlu, pri čemu je varirana vrednost modula elastičnosti oba sloja tla uz konstantne vrednosti Poissonov–og koeficijenta oba sloja tla. Temeljni nosač i tlo se modeliraju primenom 3D konačnih elemenata, stim što se tlo modelira kao dvoslojni sistem sa različitim karakteristikama. Debljine oba sloja su iste. Povećanjem odnosa E₁/E₂ dolazi do povećanja deformacijskih karakteristika temeljnog tla, tako da je razlika vrednosti ugiba za E₁/E₂=10 i E₁/E₂=1 jednaka 60mm. Evidentan je pad deformacija tla za vrednosti z/H>0.5 usled smanjenja E₂.

Dijagram 5. Promena ugiba tla u karakterističnim tačkam u zavisnosti od promene vrednosti modula elastičnosti oba sloja tla za konstantnu vrednost Poissonov–og koeficijenta oba sloja tla

Na slici 5 prikazani su σ₁₁, σ₂₂ i σ₃₃ naponi 3D modela temeljnog nosača formiran od 3D konačnih elemenata sa 3D modelom dvoslojnog tla za različite vrednosti modula elastičnosti oba sloja tla.

Slika 6. Naponi σ₁₁, σ₂₂ i σ₃₃ – 3D model temeljnog nosača formiran iz solid konačnih elemenata sa 3D modelom dvoslojnog tla – varijabilne vrednosti modula elastičnosti oba sloja tla

Na slici 7 prikazana su sleganja 3D modela temeljnog nosačana dvoslojnom tlu, pri čemu je varirana vrednost Poissonov–og koeficijenta oba sloja tla uz konstantnu vrednost modula elastičnosti oba sloja tla.

Dijagram 7. Promena ugiba tla u karakterističnim tačkam u zavisnosti od promene vrednosti Poissonov–og koeficijenta oba sloja tla za konstantnu vrednost modula elastičnosti oba sloja tla

Na slici 8 prikazani su σ₁₁, σ₂₂ i σ₃₃ naponi 3D modela temeljnog nosača formiran od 3D konačnih elemenata sa 3D modelom dvoslojnog tla za različite vrednosti Poissonov–og koeficijenta oba sloja tla.

Slika 8. Naponi σ₁₁, σ₂₂ i σ₃₃ – 3D model temeljnog nosača formiran iz solid konačnih elemenata sa 3D modelom dvoslojnog tla – varijabilne vrednosti Poissonov–og koeficijenta oba sloja tla