Recommended
Recommended
More Related Content
What's hot
What's hot (20)
More from Wisit Kawayapanik
ปฐพี่กลศาสตร์ประยุกต์
- 1. 1 ปฐพีกลศาสตร์ประยุกต์ และวิธีไฟไนท์อีลิเมนต์ ดร. ชาญชัย ทรัพยมณีวงศ วุฒิวิศวกร 2 ตารางเวลาบรรยาย วันพฤหัสที่ 23 กรกาคม 2558 09.00 – 10.30 แนะนําวิธีการจําลองปัญหาทางวิศวกรรมปฐพีด้วยวิธีไฟไนท์อีลิเมนต์เบื้องต้น แนะนําโปรแกรม PLAXIS 2D Break 10.45 – 12.00 ตัวอย่างการใช้โปรแกรม PLAXIS ในการจําลองงานขุดดิน, งานคันทาง, ลาด Slope + เขื่อนริมตลิ่ง Lunch 13.00 – 15.00 ปฏิบัติการใช้โปรแกรม PLAXIS ในการจําลองปัญหา
- 2. 3 พื้นฐานความรู 1. Soil mechanics 2. Foundation engineering (Applied soil mechanics) 3. Finite Element Method 4. ประสบการณที่เกี่ยวของกับ Foundation Cohesion, friction angle, undrained shear strength, Young’s modulus, Poisson’s ratio, Triaxial test, Total stress, Effective stress, Earth pressure, Mohr-Coulomb failure theory, overburden pressure, pore pressure, Seepage, Permeability ฯลฯ เสาเข็ม, ฐานรากแผ, Diaphragm wall, Sheet pile wall, Soil investigation, Standard penetration test ฯลฯ Stiffness matrix, Pre-processing, Post-Processing, Non-linear analysis งานออกแบบและกอสรางฐานรากแผ, งานขุดดิน, งานถมดิน, การขุดโดยใชกําแพงกันดิน ชั่วคราว/ถาวร และคํ้ายัน (Temporary/Permanent wall with bracing) 4 The Finite Element Method
- 3. 5 การคํานวณพื้นที่วงกลมโดยการแบงเป็นพื้นที่สามเหลี่ยมยอย ตัวอยาง ตองการคํานวณพื้นที่วงกลมรัศมีหนึ่งหนวย ดวยการแบงเป็นรูปสามเหลี่ยมยอย โปรด ระบุวาควรจะใชจํานวนรูปสามเหลี่ยมเทาใดจึงจะไดคําตอบที่ถูกตองถึงทศนิยมหลักที่ 3 6 คํานวณพื้นที่ของวงกลม ซึ่งมีรัศมี r=1 คํานวณพื้นที่ของวงกลม โดยการแบงเสนรอบวงของวงกลมเป็นเสนตรง แลวรวมพื้นที่สามเหลี่ยมยอยๆ เขาดวยกัน แบง 16 จุด พื้นที่ = 3.06146745892072 คําตอบที่ถูกตองคือ 3.14159265358979 แบง 8 จุด พื้นที่ = 2.82842712474619 แบง 20,000 จุด พื้นที่ = 3.14159260191267 2 r A
- 4. 7 จะเห็นไดวา ถาเราแบงเสนรอบรูปของวงกลมใหมีจํานวนมากขึ้น คําตอบก็จะมีคาใกลเคียง คําตอบที่ถูกตองมากขึ้น 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 0 20 40 60 80 100 120 จํานวนด้านของรูปหลายเหลี่ยมที่บรรจุอยู่ในวงกลม พื ้ น ท ี ่ ( ตารางหน่ ว ย ) คําตอบที่ถูกตอง= r 2 = 3.14159265358979 8 ซอฟทแวรวิเคราะหดวยวิธี Finite Element PLAXIS FLAC grid 35 35 m e table 1 7.7,21.6 7.9,24 8.7,27 10.9,30.1 14,31.5 17,32 20,31.6 table 1 23,30.5 25.6,28 26.9,25 26.9,21.4 26.1,18.9 24.5,17 table 1 22,15 20.8,14.2 20,13 19.6,12 19.6,9 14.8,9 table 1 14.8,12.8 15.6,15 17.1,16.9 20,19.4 21,21 21.4,23 table 1 21,24.7 20,26 18,27 17,27 15,26.3 13.8,25.2 13,23 table 1 13,21.6 7.7,21.6 gen table 1 gen circ 17.3,5 2.5 m n reg=18,13 m n reg=18,5
- 5. 9 ขั้นตอนทําการจําลองจริง เริ่มจาก Concept ของการออกแบบ ไปถึงการประมวลผลขอมูลดิน และการจําลองดวย FEM ผูจําลองควรจะตองเขาใจในพฤติกรรมของโครงสรางที่จะจําลองกอนเพื่อให เลือกใชชนิดของแบบจําลองใหใกลเคียงกับความเป็นจริง ตัวอยางของปัญหาทางดานวิศวกรรมฐานราก ที่วิเคราะหโดยวิธี Finite Element 10 ตัวอยางบางงานที่ไดวิเคราะหดวย FEM งานขุดหองใตดิน โดยใช pile wall งานขุดหองใตดิน งานขุดหองใตดิน กําแพง pile wall กําแพง pile wall กําแพง pile wall กําแพง pile wall งานขุด งานขุด งานขุด งานขุด กําแพงกันดิน กําแพงกันดิน งานขุด งานขุด กําแพงกันดิน กําแพงกันดิน
- 6. 11 ทําไมตองใชวิธีไฟไนทอีลิเมนต ? ถาปัญหาที่ตองการวิเคราะหสามารถคํานวณดวยมือได ไมจําเป็นตองใชวิธีนี้ ใชในปัญหาที่ซับซอนเกินกวาจะใชทฤษฎีหรือวิธีที่มีอยูได 12 การวิเคราะหทางวิศวกรรมปฐพี ดวย close-form solution ถาเป็นปัญหาที่มี closed form solution และขอบเขตของปัญหาไมซับซอนไมจําเป็นตองใชการ จําลองเชิงตัวเลข ตัวอยางเชน Bearing capacity equation ของ Terzaghi 2 45 ult q f D N B qN cN q q c ult 2 1 Terzaghi c N q N N q N c N N 260 , 44 N 780 , 48 N แตถาเป็นปัญหาที่ไมมี closed form solution หรือมีขอบเขตซับซอนเกินกวาที่จะแกสมการหา คําตอบได ตัวอยางเชน
- 7. 13 การวิเคราะหทางวิศวกรรมปฐพี ดวย FEM อุโมงคลอดใตโครงสรางเกา ซึ่งตองทําการศึกษาผลกระทบที่อาจจะเกิดขึ้นตอสะพาน กอนที่จะ ทําการเจาะอุโมงค (Wanchai 2006) 14 กําแพงกันดิน Diaphragm wall ในการขุดินลึกมาก การวิเคราะหทางวิศวกรรมปฐพี ดวย FEM
- 8. 15 กําแพงกันดิน Diaphragm wall ในการขุดินลึกมากในชั้นดินเหนียวออน การวิเคราะหทางวิศวกรรมปฐพี ดวย FEM 16 การจําลองเพื่อศึกษาผลของการเจาะอุโมงคตออาคารที่ใชฐานรากเสาเข็ม แบบ 3D โดย PLAXIS 3D http://csf.ru การวิเคราะหทางวิศวกรรมปฐพี ดวย FEM
- 9. 17 การวิเคราะหทางวิศวกรรมปฐพี ดวย FEM การจําลองเสาเข็มรูปตัวที เพื่อศึกษาพฤติกรรมการรับแรงดานขางและทางดิ่ง FLAC 3D ออกแรงดัน เสาเข็มทดสอบ การจําลองเสาเข็มรูปตัวที เพื่อศึกษาพฤติกรรมการรับแรงดานขางและทางดิ่ง FLAC 3D SEAFCO Co. Ltd. (Public) 18 จําลองโดยการประยุกตใชวิธีเชิงตัวเลข, ศึกษาพฤติกรรมกอนนําไปสรางจริง Element Nodes y x k k E c , , , , , , การแอนของกําแพง
- 10. 19 ขอมูลดิน เลือกอยางไร ตัวอยางการเลือกใชขอมูลดิน 20 Site investigation – neighboring structures and land use BH-1 BH-2 BH-3 BH-4 Pond
- 11. 21 Soil investigation - Subsoil profile 2.5 2.5 1.3 1.3 1.9 1.9 3.5 3.5 0 5 10 15 20 0 1 2 3 4 5 su (t/sq.m) Depth, m BH-1 (Gatew ay Ekamai) BH-2; SC@shallow (Gatew ay Ekamai) BH-3 (Gatew ay Ekamai) BH-4 (Gatew ay Ekamai) 23 23 0 5 10 15 20 0 20 40 SPT-N, blows/ft 1.80 1.65 1.65 1.50 1.80 1.801.90 1.90 1.80 1.50 0 5 10 15 20 1.4 1.9 gamma (t/cu.m) 22 ตัวอยางการใช FEM เพื่อใชในการวิเคราะหงานขุดหองใตดินลึกมาก
- 12. 23 Bottom up construction method 24 Top down construction method
- 16. 31 ขอกําหนดขั้นตํ่าของ Hardware และ platform สําหรับโปรแกรม PLAXIS ระบบปฏิบัติการเป็นคอมพิวเตอรใช CPU ชนิด Pentium โดยอาจใชระบบปฏิบัติการเป็น • Windows® NT 4.0 โดยมี Service pack 4.0 เป็นอยางตํ่า • Windows® 2000 • Windows XP Professional (32 bits) ฮารดดิสค โปรแกรม PLAXIS ตองการเนื้อที่วางอยางนอย 60 MB เพื่อใชติดตั้งโปรแกรม และ ตองการพื้นที่อยางนอย 500 MB เพื่อเป็นพื้นที่ในการใชงาน แตสําหรับการจําลองที่มีขนาดใหญอาจ จําเป็นตองใชเนื้อที่วางมากกวานี้ หนวยความจําภายใน (RAM) โปรแกรม PLAXIS ตองการหนวยความจําภายในอยางนอย 512 MB โดยถามีหนวยความจําภายในมากกวานี้จะทําใหการคํานวณเร็วขึ้นและสามารถสราง แบบจําลองใหมีจํานวนอีลิเมนตมากขึ้นไดดวย การดแสดงผลกราฟิก แนะนําใหใชที่สามารถแสดงผลที่ความละเอียด 1024x768 และ 16 bit color เป็นอยางตํ่า 32 เมื่อติดตั้งโปรแกรมเสร็จแลวสามารถเปิดโปรแกรมไดดังรูป โดยโปรแกรมจะประกอบไปดวยสวนของ Input Calculations Output Curves Reference manual Pre-processing Processing Post-processing
- 17. 33 สวนของ Input 34 ทูลบาร – สวนของ pre-processing
- 18. 35 ทูลบาร – สวนของ processing 36 ทูลบาร – สวนของการรายงานผลความคืบหนาของการคํานวณ
- 19. 37 ทูลบาร – แสดงผลการคํานวณ Post-processing 38 ตัวอยางปัญหาที่สามารถวิเคราะหดวยโปรแกรม PLAXIS
- 20. 39 การกอสรางหองใตดินโดยใช Diaphragm wall และคํ้ายัน Version 6 (structured mesh) 40 การวิเคราะหการเคลื่อนตัวของคันดินถม 0.000 10.000 20.000 30.000 40.000 50.000 0.000 10.000 20.000
- 22. 43 การวิเคราะห Seepage ใตโครงสรางใตดิน 44 ลักษณะของการจําลองใน PLAXIS Plane strain Axisymmetry ตัวอยาง
- 23. 45 Plane strain: คันดินขุด หรือ ถม = ไมจํากัด คันดินถนน 46 Plane strain: การขุดดินโดยใชกําแพงและคํ้ายัน
- 24. 47 Axi-symmetry : (1) ถังนํ้ามัน, ไซโล เสาเข็ม 48 Axi-symmetry : (2) ฐานรากวงแหวน งานขุดแบบปลอง kPa 100 q
- 25. 49 สิ่งที่จําเป็นตองจําลองในปัญหาทางดานวิศวกรรมปฐพี • Soil • Plate and beam • Interface • Anchor • Geogrid • Tunnel ใช 6-node หรือ 15-node triangular element ใช Beam element ใช element ชนิดพิเศษ ใช spring ใช rod element เป็นวิธีสราง รูปรางโคงของอุโมงค และ lining รายละเอียดของการจําลองจะอธิบายในระหวางการใชงาน 50 ปัจจัยที่มีผลตอการจําลองดวยวิธีไฟไนทอีลิเมนต โดยเฉพาะการจําลองทางดานวิศวกรรมปฐพีที่มีพฤติกรรมเป็ นแบบ non-linear 0 50 100 150 200 250 300 350 0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 a ??? ความสัมพันธที่ไดจาก การทดสอบ Secant Tangent
- 26. 51 จํานวนและขนาดของอีลิเมนต หยาบ (coarse) จํานวนอีลิเมนตไมมาก ใชเวลาคํานวณนอย ละเอียด (fine) จํานวนอีลิเมนตเพิ่มขึ้น ใชเวลาคํานวณเพิ่มขึ้น 52 จํานวน node ตอ element Contour ไมตอเนื่อง Contour ตอเนื่อง
- 27. 53 การสรางความละเอียดใหกับบางจุด หรือบางพื้นที่ Cluster refinement Line refinement 54 การสรางความละเอียดใหกับบางจุด หรือบางพื้นที่ Point refinement Global refinement
- 28. 55 56 เรียบเรียงจาก: Disclaimer and Warranty by PLAXIS ความแมนยําของประมาณดวยวิธีการจําลองดวย PLAXIS ขึ้นอยูกับปัจจัยตอไปนี้ อยางมาก • ความเชี่ยวชาญของผูทําแบบจําลองในการจําลองปัญหาชนิดนั้นๆ • ความเขาในตอแบบจําลองดิน (soil models) และขอจํากัดของแบบจําลองนั้น • การเลือกใชขอมูลดินเพื่อใชเป็นพารามิเตอรของแบบจําลอง (model parameters) • และสามารถที่จะพิจารณาตัดสินใจในความนาเชื่อถือของผลการคํานวณจากการ จําลอง
- 29. 57 ผลของความละเอียดของ Mesh ตอผลการคํานวณ 0 50 100 150 200 250 0 2 4 6 8 10 Fineness level q_ult (kN/sq.m.) 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 Displ. at center (m) q_ult (PLAXIS) Vesic Brinch_Hansen Meyerhof Hansen disp_center 1 Coarse 2 Medium 3 Fine 4 Very fine 5 Line refine 6 Cluster refine 7 B = 4m 8 Pre-defined failure line 9 with small surcharge Vesic 1 Coarse 2 Medium 3 Fine 4 Very fine Hansen 58 Coarse Very fine Cluster refine Pre-defined line refine ผลของความละเอียดของ Mesh ตอผลการคํานวณ (ตอ)
- 30. 59 การใช PLAXIS ในการวิเคราะหการเสริมกําลังของลาดดิน 60 ตัวอยางการใชงาน Geogrid หรือ Geotextile
- 31. 61 ไมเสริม geogrid เสริม geogrid 2 แนว เสริม geogrid 3 แนว ใชตรวจสอบเสถียรภาพของลาดดินเสริมดวย geogrid 62 ไมเสริม pile เสริม pile 2 แนว ใชตรวจสอบเสถียรภาพของลาดดินเสริมดวย soil nail เสริม pile 3 แนว
- 32. 63 ไมเสริม pile ใชตรวจสอบเสถียรภาพของลาดดินเสริมดวย เสาเข็มคอนกรีตเสริมเหล็ก เสริม pile 4 แนว 64 Problem Example
- 36. Materials -Soil & interfaces Materials -Soil & interfaces
- 37. Materials -Soil & interfaces Materials -Soil & interfaces
- 38. Materials -Soil & interfaces Geometry -Soil profile
- 43. Calculation -Water conditions--Phreatic level--Water pressures Calculation -Output---Click update
- 44. Calculation -Phase 1----Parameters- ---Define…. Calculation -Staged construction--- Click Fill & Distributed load
- 46. Calculation -Phase 2---General---Calculation type--Safety-- Click calculate project Calculation -Feature of program running
- 47. Calculation -Click to output program Calculation -Deformation