Modelování podzemních stěn pomocí časově závislého elasto-plastického materiálového modelu

Abstract

Cílem této práce bylo ověření použití pokročilého časově závislého elasto-plastického materiálového modelu pro modelování podzemních stěn. V současné době je tento typ konstrukcí řešen standardně pomocí kombinace objemových a desko-stěnových prvků. Oba tyto typy prvků jsou definovány jako lineárně elastické a pro vyjádření časově závislého chování působí v krátkodobých podmínkách společně, v dlouhodobých podmínkách je pak desko-stěnový prvek deaktivován. V této práci je věnován prostor tzv. Shotcrete modelu (SH modelu), který dokáže vystihnout vliv času a při jeho použití v praktických aplikacích odpadá nutnost kombinace dvou typů konstrukčních prvků. První část práce je věnována shrnutí teoretických poznatků o časově závislém chování a rozboru postupu při zohledňování těchto vlivů při návrhu konstrukcí dle ČSN EN 1992-1-1. Dále je popsán materiálový model Shotcrete a ověřeny způsoby jeho použití pomocí modelování biaxiálního testu a kalibrace tlakové a ohybové zkoušky na základě dat z laboratorních zkoušek. Následně je řešena reálná okrajová úloha hlubokého zářezu zajištěného železobetonovými podzemními stěnami s rozpěrami. Nejprve pomocí způsobu kombinace elastických objemových a deskostěnových prvků, poté je stejná okrajová úloha řešena použitím SH modelu s uměle zvýšenou tahovou pevností pro podzemní stěny a nakonec použitím plného SH modelu a přídavkem dvou deskostěnových prvků reprezentujících vyztužení ocelovými pruty. Na závěr jsou výsledky jednotlivých přístupů k řešení této reálné okrajové úlohy porovnány a diskutovány dosažené hodnoty vnitřních sil a deformací.

The goal of this thesis was the verification of the advanced time-dependent elasto-plastic material model for modeling diaphragm walls. Currently, this type of construction is solved usually with a combination of linear-elastic volume and plate elements. To express time-dependent behaviour, there are both, volume and plate, elements active in short-term conditions, then only volume elements in long-term conditions, while plate elements are deactivated. In this thesis, the Shotcrete material model, which can capture the time-dependent behaviour without combining two types of construction elements, is used. First, a theory of time-dependent behaviour is presented and a design of concrete structures by Eurocode 2 is discussed. Next, the Shotcrete material model is described, then used for modeling a biaxial test and calibration of compression and bending test. Following the gained knowledge, a real boundary value problem of deep excavation supported by diaphragm walls with the strut was solved. To calculate values of the internal forces and horizontal deformation in diaphragm walls, three types of material models are used.