Analýza chování kořene kotvy v jemnozrnných zeminách
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
P
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta stavební
Abstract
Zemní kotvy představují důležitý konstrukční element speciálního zakládaní staveb. Navzdory rozsáhlému využití těchto prvků je jejich návrh obvykle prováděn formou empirických a semi-empirických postupů. Jejich použití vnáší do návrhu řadu významných zjednodušení. Cílem předkládané disertační práce je zpřesnění výpočetního návrhu předepjatých zemních kotev v jemnozrnných zeminách, analýza a kvantifikace vytypovaných faktorů výrazně ovlivňujících napěťově deformační chování těchto prvků. V disertační práci jsou analyzovány tři důležité faktory: vysokotlaká injektáž, progresivní pokles smykového napětí na plášti kořene kotvy a namáhání zálivky spojené se vznikem tahových trhlin. Pro řešení je nejdřív využita metoda konečných prvků. Zde byly aplikovány dva nové konstitutivní modely: Multilaminate Constitutive Model for Stiff Soils (Schädlich, 2012) zahrnující formulaci povrcholového smykového změkčování překonsolidovaných soudržných zemin a Shotcrete Model (Schädlich, 2014) zahrnující tahové změkčování po dosažení tahové pevnosti. První konstitutivní model byl využit pro simulaci povrcholového poklesu smykového napětí na plášti kořene. Druhý zmíněný konstitutivní model byl pak aplikován pro materiál injektáže. V dalším kroku byl realizován experimentální program zatěžovacích zkoušek s cílem potvrdit závěry matematického modelování a získat relevantní data pro následující zpětné analýzy. V závěrečné části disertační práce je popsána programová aplikace vyvinuta na základě závěrů získaných v průběhu matematického modelování a experimentálního měření. Aplikace je založena na využití tzv. přenosových funkcí. Verifikace programu probíhala formou zpětných analýz typových zatěžovacích zkoušek realizovaných na čtyřech různých stavbách ve dvou odlišných typech soudržných zemin. Verifikace aplikace je následována sadou parametrických studií stanovujících vliv hodnot vstupních parametrů na výpočetní výsledky. Disertační práce je zakončena shrnutím nejdůležitějších závěrů.
Ground anchors represent an important structural element in the area of ground engineering. Despite an extensive usage of these elements, their design is usually performed using simple empirical and semi-empirical methods. An application of these procedures brings to the design a number of simplifying assumptions. The goal of the dissertation is to refine the computational design of ground anchors, analysis and quantification of selected factors significantly affecting their load displacement behavior. Firstly, the finite element method is applied. Two novel constitutive models are used: Multilaminate Constitutive Model for Stiff Soils (Schädlich, 2012) involving post peak shear softening of overconsolidated cohesive soils and Shotcrete Model (Schädlich, 2014) involving tension softening after tensile strength is reached. First constitutive model was used in order to simulate progressive decrease of skin friction along the anchor fixed length. Second constitutive model was applied for the grout material. In the next step, experimental program including several anchor load tests was carried out. The goal of the experimental program was to confirm conclusions from numerical studies and to obtain relevant data for further back – analysis. A newly developed application, in which all the findings from numerical computations and experimental measurements are incorporated, is described afterwards. The application is based on the use of so-called load-transfer functions. The program verification was conducted through series of back analysis of investigation anchor load tests realized on four different construction sites in two different types of fine-grained soils. The verification of the application is followed by series of parametric studies in which an influence of input parameters values is analyzed. Dissertation is concluded by the summarization of the most important findings.
Ground anchors represent an important structural element in the area of ground engineering. Despite an extensive usage of these elements, their design is usually performed using simple empirical and semi-empirical methods. An application of these procedures brings to the design a number of simplifying assumptions. The goal of the dissertation is to refine the computational design of ground anchors, analysis and quantification of selected factors significantly affecting their load displacement behavior. Firstly, the finite element method is applied. Two novel constitutive models are used: Multilaminate Constitutive Model for Stiff Soils (Schädlich, 2012) involving post peak shear softening of overconsolidated cohesive soils and Shotcrete Model (Schädlich, 2014) involving tension softening after tensile strength is reached. First constitutive model was used in order to simulate progressive decrease of skin friction along the anchor fixed length. Second constitutive model was applied for the grout material. In the next step, experimental program including several anchor load tests was carried out. The goal of the experimental program was to confirm conclusions from numerical studies and to obtain relevant data for further back – analysis. A newly developed application, in which all the findings from numerical computations and experimental measurements are incorporated, is described afterwards. The application is based on the use of so-called load-transfer functions. The program verification was conducted through series of back analysis of investigation anchor load tests realized on four different construction sites in two different types of fine-grained soils. The verification of the application is followed by series of parametric studies in which an influence of input parameters values is analyzed. Dissertation is concluded by the summarization of the most important findings.
Description
Keywords
Zemní kotva, kořen kotvy, táhlo, zálivka, progresivní porušování, vysokotlaká injektáž, metoda konečných prvků, smykové změkčování, tahové zpevňování, zatěžovací zkouška, přenosová funkce, t-z metoda, Ground anchor, fixed length, tendon, grout, progressive debonding, high pressure grouting, finite element method, shear softening, tension hardening, loading test, load transfer function, t-z method
Citation
CHALMOVSKÝ, J. Analýza chování kořene kotvy v jemnozrnných zeminách [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta stavební. .
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
Konstrukce a dopravní stavby
Comittee
Date of acceptance
2016-09-06
Defence
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení