Finite element modelling of the hexagonal wire mesh

• Autorzy: Grodecki M.

Identyfikatory

DOI

10.24425/ace.2020.134422

Warianty tytułu

PL

Modelowanie numeryczne sześciokątnej siatki splatanej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper presents the results of Finite Element Method (FEM) modeling of double-twisted steel hexagonal wire mesh used to construct gabion cages. Gabion cages, filled with soil (usually rock particles) are commonly used in civil engineering (for example in order to form a retaining wall). Static tensile tests are modeled and the obtained force - displacements curves are compared with the laboratory test results (known from literature). Good accordance between numerical and laboratory test results is observed. Three different material models for single wire and double twist are tested. Special attention is paid to double-twist modelling. Simulations of the damaged mesh are also performed, strength and stiffness reduction is analyzed. Anisotropic membrane model for mesh is proposed and calibrated. Parameters for homogenized Coulomb - Mohr media for gabion (filling and mesh) are estimated. Such homogenized Coulomb - Mohr model could be used in engineering practice to model behaviour of real gabion structures.

PL

Artykuł przedstawia wyniki symulacji numerycznych (wykonanych z wykorzystaniem Metody Elementów Skończonych MES) zachowania się stalowej splatanej sześciokątnej siatki używanej do budowy gabionów. Gabiony, wypełnione gruntem (najczęściej gruboziarnistym) są powszechnie używane w budownictwie, np. do budowy murów oporowych. Modelowano testy statycznego rozciągania siatki, uzyskane zależności siła – przemieszczenie porównano z literaturowymi wynikami badań laboratoryjnych. Zaobserwowano dobrą zgodność pomiędzy wynikami laboratoryjnymi a rezultatami symulacji numerycznych. Testowano trzy różne modele konstytutywne dla pojedynczego i podwójnego splecionego drutu. Specjalną uwagę poświęcono modelowaniu podwójnie splecionego drutu. Wykonano też symulacje zachowania się uszkodzonej siatki, analizowano spadek jej nośności i sztywności. Zaproponowano i wykalibrowano anizotropowy model membranowy dla siatki. Oszacowano parametry zhomogenizowanego ośrodka typu Coulomba – Mohra dla gabionu (siatki i wypełnienia). Model ten może być wykorzystywany w praktyce inżynierskiej do modelowania rzeczywistych konstrukcji gabionowych.

Słowa kluczowe

EN

gabion; double-twisted mesh; finite element method; FEM; homogenization; numerical modelling

PL

gabion; siatka splatana; metoda elementów skończonych; MES; homogenizacja; modelowanie numeryczne

• Wydawca: Komitet Inżynierii Lądowej i Wodnej PAN ; Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Lądowej
• Czasopismo: Archives of Civil Engineering
• Rocznik: 2020
• Tom: Vol. 66, nr 3
• Strony: 705--720
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., il., tab.

Twórcy

autor

Grodecki M.

• Cracow University of Technology, Faculty of Civil Engineering, Warsaw, Poland

Bibliografia

• 1. R. Agostini, L. Cesario, A. Conte, M. Masetti, A. Papetti “Flexible Gabion Structures In Earth Retaining Walls”. Officine Maccaferri, Bolonia, 1987
• 2. R. J. Bathurst, K. Rajagopal “Large-scale triaxial compression testing of geocell reinforced granular soils”, Geotechnical Testing Journal vol. 16 no. 3: 296-303, 1993
• 3. D. Bertrand, F. Nicot, P. Gotteland, S. Lambert “Modelling a geo-composite cell using discrete analysis”, Computers and Geotechnics 32: 564-577, 2005
• 4. D. Bertrand, F. Nicot, P. Gotteland, S. Lambert “Discrete element method (DEM) numerical modeling of double-twisted hexagonal mesh”, Canadian Geotechnical Journal 45(8): 1104-1117, 2008
• 5. S. Commend, S. Kivell, R. Obrzud, K. Podleś, A. Truty, T. Zimmermann “Computational Geomechanics On PC”. Rossolis Editions, Lausanne, 2016
• 6. L. Der-Guey, H. Bor-Shun, L. Shin-Hwei “Deformation analyses of gabion structures” In: Proceedings of Interpraevent, Taiwan, 2010
• 7. M. Grodecki “Failure modes of gabion retaining walls”, Technical Transactions 24: 55-62, 2015
• 8. M. Grodecki, A. Urbański “Landsliding slope supported by gabions – a case study and the methodology of numerical modelling”, Technical Transactions 12: 53-59, 2018
• 9. P.K. Jayasree “Performance of gabion faced reinforced earth retaining walls”. PhD Dissertation, Cochin University of Science and Technology, 2008
• 10. S. Śpiewak “The modeling and strength analyzing of gabion grids”, Górnictwo Odkrywkowe 4–5/2014: 177-182, 2014 [in Polish]
• 11. C. Teerawattanasuk, D. Bergado, W. Kongkitkul “Analytical and numerical modeling of pullout capacity and interaction between hexagonal wire mesh and silty sand backfill under an in-soil pullout test”, Canadian Geotechnical Journal 40: 886-899, 2003
• 12. K. Thoeni, C. Lambert, A. Giacomini, S.W. Sloan “Discrete modelling of hexagonal wire meshes with a stochastically distorted contact model”, Computers and Geotechnics 49: 158-169, 2012
• 13. G. Yang, X. Huang, Y. Lin Y “Test study on engineering properties of gabion structures” In: Proceedings of International Symposium on Geoenvironmental Engineering ISGE2009, Hangzhou, China, 2009