Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Reduction of Numerical Model in Some Geotechnical Problems

Góral Artur, Lefik Marek, Wojciechowski Marek

Studia Geotechnica et Mechanica

|

2023

|

Vol. 45, nr s1

333--349

EN

The concept of equivalence of the realistic, initial reference model and the simplified, reduced model is proposed. In reduced models, the action of the soil on the structure is replaced by the action of a layer with prescribed properties, defined by a set of parameters. The main difficulty here is to find the parameter values required by the simplified theory. The subject of this work is to find the dependence of the parameters of the reduced model on the parameters of the full model, including realistic soil behavior, in order to ensure the equivalence of both models. We show the potential of the method by presenting two examples: Winkler and Pasternak's model of a plate on the ground. We assume that both models are equivalent if they give identical results (displacements) at a finite number of observation points. An artificial neural network (ANN) is built in order to approximate and record the dependence of the parameters of the reduced model (at the network output) from the parameters of the full model (given at the network input). The complex network acts as a formula that assigns the parameters of the reduced model to a realistic description of the soil structure that is used for finite element method (FEM) modeling. The formalism we propose is quite general and can be applied to many engineering problems. The presented procedure is entirely numerical; it allows to calculate the parameters of the reduced model without resorting to symbolic calculations or additional theoretical considerations.

2

Evaluation of sand p–y curves by predicting both monopile lateral response and OWT natural frequency

Amel Douifi, Djillali Amar Bouzid, Subhamoy Bhattacharya, Nasreddine Amoura

Studia Geotechnica et Mechanica

|

2022

|

Vol. 44, nr 1

66--81

EN

Extending the use of the p–y curves included in the regulation codes API and DNV to design large-diameter monopiles supporting offshore wind turbines (OWTs) was unsuccessful as it resulted in an inaccurate estimation of the monopile behavior. This had prompted many investigators to propose formulations to enhance the performances of Winkler model. In this paper, two case studies are considered. A case consisting of an OWT at Horns Rev (Denmark) supported by a monopile in a sandy soil was studied first. Taking the FEA using ABAQUS as reference, results of WILDOWER 1.0 (a Winkler computer code) using the recently proposed p–y curves giving design parameters were plotted and evaluated. In order to see the ability of proposed p–y curves to predict the monopile head movements, and consequently the first natural frequency (1st NF), a second case study consisting of a monopile supporting an OWT at North Hoyle (UK) was selected. The monopile head stiffness in terms of lateral, rocking, and cross-coupling stiffness coefficients, necessary for the 1st NF, were computed using both ABAQUS and WILDPOWER 1.0. Comparisons with the measured 1st NF showed that with the exception of one p–y model, none of other proposed Winkler methods is able to predict accurately this parameter.

3

Accuracy assessment of linear elasticity solution for interaction of cylindrical tank with subsoil

Lewiński Paweł Marek

Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences

|

2021

|

Vol. 69, nr 1

art. no. e136039

EN

The subject of this paper is an assessment of the accuracy of a solution based on the linear theory of elasticity describing the interaction of a cylindrical reinforced concrete tank with the subsoil. The subsoil was modelled in the form of an elastic half-space and Winkler springs. The behaviour of the shell structure of the RC cylindrical tank, and particularly of the ground slab interacting with the subsoil, depends largely on the distribution of the reactions on the foundation surface. An analysis of this structure with the shell fixed in a circular ground slab was carried out taking into consideration the elastic half-space model using the Gorbunov-Posadov approach and, for comparison, the two-parameter Winkler model. Although the results for both subsoil models proved to be divergent, the conclusions that follow the accuracy assessment of a solution based on the theory of elasticity are fairly important for engineering practice.

4

Soil-structure interaction of cylindrical tank of variable wall thickness under the constant thermal loading

Lewiński P. M., Rak M.

Archives of Civil Engineering

|

2020

|

Vol. 66, nr 4

269--285

EN

An effective method for the analysis of soil-structure interaction including the behaviour of cylindrical storage tank with varying wall thickness under the action of constant thermal loading is presented. Elastic half-space and the Winkler model have been used for the description of subsoil. The soil-structure interaction is described by using the power series. A computational example of reinforced concrete tank loaded with constant temperature is given. The analysis of a hydrostatically loaded cylindrical tank performed for the model incorporating elastic half-space shows decrease of radial displacements as well as substantial changes in the distribution of bending moments when compared to the Winkler foundation. Additionally, local increase of subsoil reaction around the slab circumference is observed for the case of elastic half-space, in contrast to the Winkler model. However, in the case of a tank loaded with constant temperature, the solutions for both subsoil models do not differ significantly.

PL

W pracy rozważana jest metoda obliczania naprężeń termicznych w zbiornikach cylindrycznych o zmiennej grubości ścianki, zamocowanych u podstawy w płycie dennej i poddanych osiowo-symetrycznemu równomiernemu obciążeniu termicznemu (rys. 1). Schemat wzajemnego oddziaływania konstrukcji z podłożem pozwala opisać zachowanie konstrukcji zbiorników kołowych o zmiennej grubości ścianki, stosując takie modele podłoża, jak półprzestrzeń idealnie sprężysta i model Winklera. Przyjęta tu metoda (por. Borowicka [1], Gorbunow-Posadow [4]) umożliwia analizę wzajemnego oddziaływania płyty dennej zbiornika z izotropową półprzestrzenią sprężystą obciążoną prostopadle na pewnym obszarze płaszczyzny granicznej, z uwzględnieniem równania różniczkowego opartej na niej płyty kołowej. Analizę współpracy konstrukcji z podłożem przeprowadzono metodą szeregów potegowych [11]. Zaletą tego podejścia jest jest stosunkowo prosty i dokładny opis wzajemnego oddziaływania konstrukcji z podłożem w porównaniu z innymi metodami.

5

Interaction of RC and PC cylindrical silos and tanks with subsoil

Lewiński P. M.

Archives of Civil Engineering

|

2020

|

Vol. 66, nr 4

249--267

EN

The subject of this paper is an analysis of the influence of circumferential prestressing on the interaction of cylindrical silos and tanks with the subsoil. The behaviour of the shell structures of RC and PC cylindrical silos or tanks (with circumferential pre-tensioning), and particularly of the ground slab interacting with subsoil, depends largely on the function graphs of the subsoil reactions on the foundation surface. Distributions of the subbase reactions on the ground slab in such structures as silos and tanks have a significant impact on the behaviour of not only the slab itself, but also the interacting shell structure. An analysis of these structures with walls fixed in a circular ground slab and foundation ring was carried out taking into consideration the elastic half-space model using the Gorbunov-Posadov approach and the two-parameter Winkler model. In the computational examples of RC and PC silos and tanks with walls fixed in the circular ground slab or foundation ring, the eventual effects of prestressing obtained as a result of the superposition of internal forces were examined. Although the results for both subsoil models proved to be divergent, the conclusions that follow are fairly important for the engineering practice.

PL

Przedmiotem niniejszej pracy jest analiza wpływu obwodowego sprężania na oddziaływanie silosów i zbiorników cylindrycznych z podłożem. Podłoże zamodelowano w postaci półprzestrzeni sprężystej i modelu Winklera. Zachowanie konstrukcji powłokowych żelbetowych i sprężonych silosów i zbiorników cylindrycznych, zwłaszcza płyt dennych oddziałujących z podłożem, zależy w dużej mierze od rozkładu reakcji podłoża na powierzchni fundamentu. Analizę tych konstrukcji ze ścianami zamocowanymi w kołowej płycie dennej i pierścieniu fundamentowym przeprowadzono z uwzględnieniem modelu półprzestrzeni sprężystej na podstawie metody Gorbunowa-Posadowa i dwuparametrowego modelu podłoża Winklera.

6

Liniowe elementy skończone o zmiennej sztywności w modelowaniu podłoża gruntowego wpod budynkiem

Chyży T., Mackiewicz M.

Budownictwo i Inżynieria Środowiska

|

2013

|

Vol. 4, no. 1

7--12

PL

Jednym z najprostszych sposobów komputerowego modelowania podłoża gruntowego jest zastosowanie metody Winklera, gdzie podłoże gruntowe odwzorowuje się jednowymiarowymi sprężynami o odpowiednio dobranych parametrach sztywnościowych. W uzasadnionych przypadkach metodę Winklera można zastosować do modelowania gruntów uwarstwionych. W tym przypadku najprostszym odwzorowaniem jest zespół sprężyn połączonych szeregowo, gdzie każda z nich opisuje konkretną warstwę. W wyniku odpowiedniego sumowania sztywności składowych uzyskuje się ostatecznie sztywność zastępczą. W artykule autorzy proponują inny sposób wyznaczania sztywności zastępczej z bezpośrednim użyciem mechanizmów (algorytmów) Metody Elementów Skończonych. Pojedynczy liniowy element skończony (modelujący sprężynę w MES) dzieli się na podobszary, które mogą być oddzielnie całkowane, a zatem w każdym podobszarze można zadać inne parametry sztywnościowe (moduł) i geometryczne (miąższość) odpowiadające danej warstwie gruntu.

EN

One of the methods of computational subsoil modelling is the Winkler model, where the subsoil is considered as one-dimensional springs with appropriate stiffness parameters. In justified cases, the Winkler method can be used in modelling of multilayered subsoil. In this case, subsoil is considered as a set of springs connected in series, where each spring describes a particular layer. Eventually resultant stiffness is achieved as a result of the relevant summation of stiffness components. Different idea of the resultant stiffness determination with the direct use of Finite Element Method algorithms is proposed in the paper. Presented method is based on a conception where a single linear finite element, which describes spring in FEM, is divided into sub-areas. Each subarea can be separately integrated and the same can have different stiffness and geometric parameters corresponding to the layer of subsoil.

7

Pomiary energii pękania złączy klejonych z elastyczną warstwą kleju

Budzik M. K., Jumel J., Imielińska K., Shanahan M. E. R.

Inżynieria Materiałowa

|

2010

|

Vol. 31, nr 5

1366-1371

PL

Praca dotyczy opracowywania nowych metod badań adhezji elastycznych klejów, na przykładzie akrylowego kleju "mastic" i porównawczo kleju epoksydowego, na podstawie mechaniki pękania. Przedstawiono wyniki ba- dań przeprowadzonych dla złącza asymetrycznego, czyli np. składającego się z dwóch rożnych materiałów lub tych samych materiałów o rożnej grubości. Metody wyznaczania podstawowych parametrów w próbach mechaniki pękania przeprowadzanych na złączach adhezyjnych wykorzystują najczęściej model belki utwierdzonej, w której front pęknięcia zastępuje się przez sztywne utwierdzenie. Gdy zastosowany klej jest elastyczny, np. ze względu na niski moduł Younga, degradację właściwości itp., obciążenie złącza prowadzi do jego zauważalnych odkształceń, zmieniając wszystkie określane parametry. Używając asymetrycznego testu klina, w którym jeden z klejonych substratów uzbrojono w serię tensometrów oraz modelu Emila Winklera, w pracy zbadano stan odkształcenia kleju i jego wpływ na badane kryteria mechaniki pękania. Stwierdzono, że długość pęknięcia wyznaczona dotychczasowymi metodami jest zawyżana. Jednakże podstawiając długość pęknięcia z jej własnym błędem uzyskuje się prawidłową wielkość energii pękania. Dodatkowym aspektem pracy jest fakt, że przeprowadzone próby dotyczą deformacji kleju odbywającej się przed frontem pęknięcia, nie dotyczą pękania per se, są więc badaniami nieniszczącymi.

EN

Fracture of the adhesive joints was studied in the aluminum plates Bondem with two adhesives: rigid-epoxy or the flexible-acrylic. Since the conventional methods of adhesion assessment, e.g. shear strength are inadequate for the flexible adhesive due to possible adhesive compliance and time /temperature effects the recently developed, instrumented asymmetric wedge test was used. In this contribution we have analyzed the effect of the adhesive layer on the crack length and fracture energy of the bonded joint in mode I test. Within the work two models were compared - standard simple beam theory (SBT) model and elastic foundation Winkler model (Fig. 3). It was found that treating the strain measurements results with SBT model leads to the overestimation of the crack position compared to the energy estimated using the real crack position (Fig. 7 left). However, when the crack length is left with it own overestimation error, the estimated fracture energy is found equal to the one calculated using more sophisticated Winkler model (Fig. 7 right).