Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Analizy bezpieczeństwa konstrukcji budowlanych ulegających degradacji na podłożach górniczych. Część 2. Obliczenia numeryczne

Fedorowicz Lidia, Fedorowicz Jan

Builder

|

2021

|

R.25, nr 8

16--21

PL

Wobec założeń upraszczających stosowanych w tradycyjnych metodach oceny bezpieczeństwa konstrukcji na podłożach ulegających deformacjom górniczym wielokrotnie podejmowano próby pełniejszego sformułowania rozważanego zagadnienia brzegowego. Uzyskany rozwój w tej dziedzinie jest wynikiem badań nad reologią zjawiska deformacji poeksploatacyjnych oraz prac dotyczących rozbudowy modeli opisujących zachowanie deformującego się podłoża gruntowego oraz współpracującej z nim budowli. W artykule przedstawiono współczesne tendencje rozwoju numerycznego modelowania zagadnień brzegowych budowla-podłoże górnicze z odniesieniem do doświadczeń własnych autorów oraz przeprowadzonych analiz obliczeniowych wykorzystujących w opisie zaawansowane związki konstytutywne. Pokazano, w jaki sposób jakość i dokładność analiz obliczeniowych związana jest z budową geometryczną modelu MES oraz sprzęgnięta z wymogami parametrycznymi stosowanych modeli konstytutywnych.

EN

In view of the simplifying assumptions used in traditional methods of assessing the safety of structures in mining areas, many attempts have been made to formulate the boundary problem under consideration. The development obtained in this field results from research on the rheology of the post-exploitation deformations and works on the models describing the behavior of the deforming subsoil and structures cooperating with it. The article presents contemporary trends in the development of numerical modeling of boundary issues: building-mining subsoil; with reference to the authors' own experiences and the computational analyzes carried out, using advanced constitutive relationships in the description. It shows how the quality and accuracy of computational analyzes is related to the geometric structure of the FEM model and coupled with the parametric requirements of the constitutive models used.

2

Safety assessment of linear structures in areas at risk of large mining deformities

Fedorowicz L., Fedorowicz J.

AGH Journal of Mining and Geoengineering

|

2012

|

Vol. 36, no. 1

145-153

EN

Safety assessment of the system 'structure-mining subsoil' results from the evaluation process of formation and areas with a range of changes in the ground state and local changes in stiffness of the subsoil. The paper presents, based on a constitutive model describing the behavior of soil Modified Cam-Clay (MCC), the following: - transmission mechanism of mining deformation from substrate to linear structure which cooperates with a layer (or layers) protecting its failure-free work, while proposing, - how to create description of protection layers behavior in a critical state model (MCC). Appropriate for the protected structure state of stresses and strains was obtained for the subsoil (with determined preconsolidation) and for the protective layer (with given parameters), by fulfilling the equation (1) with the determined critical strain eta/x = eta/0 promile. It is a condition accompanied by stress state, neglecting tension in the material of the protective layer (with the reserve of stresses provided for grids "strapping"). The thickness of critical layer (in which we do not allow tensioning) is determined due to preconsolidation state of the subsoil, and not by the state (stiffness) of the top layer. The predicted strain state of protective layer in the model does not provide any hazard for the work of the linear structure.

PL

Ocena zagrożenia bezpieczeństwa układu budowla - podłoże górnicze wynika z oceny procesu powstawania i zasięgu obszarów zmian stanu gruntu oraz lokalnych zmian sztywności podłoża. W pracy przedstawiono, bazując na modelu konstytutywnego opisu zachowania gruntu Modyfied Cam-Clay (MCC): - mechanizm przekazywania deformacji pochodzenia górniczego z podłoża na konstrukcję liniową współpracującą z warstwą (lub warstwami) zabezpieczającymi jej bezawaryjną pracę, proponując równocześnie, - sposób tworzenia opisu pracy warstw zabezpieczających w modelu stanu krytycznego (MCC). Właściwy dla zabezpieczanej konstrukcji stan naprężeń i odkształceń uzyskano dla podłoża (o przyjętej prekonsolidacji) i warstwie zabezpieczającej (o podanych w pracy parametrach), przy spełnieniu równania (1) przy określonym odkształceniu krytycznym eta/x = eta/0 promile. Stanowi temu towarzyszy stan naprężenia, który nie wywołuje rozciągania w materiale warstwy zabezpieczającej (przy niewielkiej jeszcze rezerwie naprężeń przewidzianych jako "spinające" siatkę). Istotnym wnioskiem jest stwierdzenie, że o miąższości warstwy krytycznej (w której nie dopuszczamy rozciągania) decyduje stan prekonsolidacji podłoża gruntowego, a nie stan (sztywność) warstwy przypowierzchniowej. Przewidywany w modelu stan odkształcenia warstwy zabezpieczającej jest stanem bezpiecznym dla pracy konstrukcji.

3

Numeryczne modelowanie zjawisk in situ występujących w podłożach gruntowych w obszarach deformacji górniczych

Fedorowicz L., Fedorowicz J.

Drogi : lądowe, powietrzne, wodne

|

2009

|

[nr] 11 (19)

62--67

PL

Deformacje zachodzące w podłożach górniczych stanowią przyczynę możliwych dodatkowych osiadań obiektów budowlanych, wpływających na stan bezpieczeństwa całego układu budowla - podłoże gruntowe. Wraz z rozwojem infrastruktury transportu rośnie zapotrzebowanie na wiarygodny opis (z zastosowaniem odpowiednich modeli konstytutywnych) zachowania układów symulujących współpracę konstrukcji liniowych z deformującym się podłożem górniczym.

EN

Observations and analysis of soil behavior subjected to mining deformations were applied in -presented in the paper - proposal of linear construction - mining subsoil system interaction safety in numerical model. Estimation (made as a limiting) of danger of appearance of: - discontinuous deformation in the upper layer of soil massif, and - loss of stability of the whole linear construction - mining subsoil systemis based on simplified analysis using just loosening state in the soil, which creation in the numerical model of mining subsoil was simulated by means of critical state model Modified Cam-Clay.

4

Zagadnienia kontaktowe budowla - podłoże gruntowe. Część II: Kryteria tworzenia i oceny modeli obliczeniowych układów konstrukcja budowlana - podłoże górnicze

Fedorowicz J.

Zeszyty Naukowe. Budownictwo / Politechnika Śląska

|

2008

|

z. 114

1-234

PL

Bazowe kryteria modelowania i analiz podstawowych zagadnień kontaktowych budowla-podłoże, opracowane w części I, zostały rozwinięte i poszerzane o warunki, jakie muszą spełniać przy obciążeniu przekazywanym z podłoża na konstrukcję. Zakres pierwszego etapu przedstawianej pracy wiąże się z analizami podłoża gruntowego, które w układzie obliczeniowym (B)-(Pg) staje się podłożem górniczym i pojęcie to, odniesione do analiz numerycznych, zostało przez autora zdefiniowane i obwarowane odpowiednimi kryteriami, dotyczącymi: tworzenia adekwatnego numerycznego modelu rzeczywistego podłoża górniczego (Pg), umożliwiającego symulację przejścia niecki osiadań pod konstrukcją budowlaną (rozdział 2) oraz tworzenia adekwatnych układów obliczeniowych budowla-podłoże górnicze dla konstrukcji o różnej sztywności własnej i różnych zasięgach obszarów bezpośredniej współpracy z podłożem górniczym, wraz z analizami pracy tych układów (rozdział 3). Charakter utylitarny, czysto inżynierski mają: kryteria dodatkowe, pozwalające na ujednolicenie podejścia do interpretacji kinematycznych warunków brzegowych w analizach układów budowla-podłoże górnicze (np. gdy warunki brzegowe rozdzielają i upraszczają rzeczywisty stan deformacji podłoża górniczego, podrozdział 3.3) oraz propozycja sposobu tworzenia racjonalnego numerycznego modelu obliczeniowego układów (B)-(Pg) dla analiz budowli zginanych na podłożu górniczym, przy podłożu typu parametrycznego o cechach określanych na bazie analizy wstępnej w modelu stanu krytycznego MCC (OC); podrozdział 4.2. Zakres drugiego etapu pracy, łącząc się z analizami roli modelu podłoża w racjonalnym układzie obliczeniowym budowla-podłoże górnicze (B)-(Pg), obejmuje: - przedstawienie kryteriów oceny zachowania konstrukcji ścianowej na terenie górniczym, przy zastosowaniu zaawansowanych modeli konstytutywnych materiału konstrukcji; rozdział 4 oraz - propozycję sposobu oceny ekstremalnego wytężenia konstrukcji budowlanej zginanej na podłożu górniczym - rozdział 4. Wprowadzono w tym celu zastępczy model podłoża o cechach uwzględniających pracę odpowiedniej warstwy podłoża o parametrach wyznaczonych na bazie odpowiedzi zaawansowanego modelu konstytutywnego podłoża na obciążenie z konstrukcji i wymuszone przemieszczenia wywołujące osłabienie i rozluźnienie gruntu (podrozdział 4.2). *Ocena skuteczności stosowanego Modelu Barcelona (e-p-d) w ogólnym opisie zachowania konstrukcji murowej, poddanej wstępnym stanom naprężenia i odkształcenia, była przedmiotem wstępnych badań numerycznych (podrozdział 4.3.1). Ocena adekwatności pracy konstrukcji ścianowej betonowej i murowej w układach obliczeniowych (B)-(Pg), wykorzystujących Model Barcelona do opisu zachowania ścian, została przedstawiona w podrozdziale 4.4 i szeroko zilustrowana przykładami.

EN

The present paper deals with analyses of widely understood and for Silesia essential problems concerning the cooperation of buildings with the subsoil, directly or indirectly affected by mining operations. Basic criteria of modelling and fundamental analyses concerning the contact of building structures with the subsoil, dealt with in part I, have been extended by the conditions witch must be satisfied in the case of loads transmitted from the subsoil to the structure. The scope of the first stage of the presented dissertation is connected with analyses of the subsoil, which in the system of calculations (B)-(Pg) becomes the mining subsoil. This conception - related to numerical analyses has been defined by the author and reserved by respective criteria referring to: the formation of an adequate numerical model of an actual mining subsoil (Pg), permitting to simulate the shift of the basin of subsidence under a building structure (chapter 2), and the formation of adequate calculation systems of structure-mining subsoil concerning structures differing in their specific rigidity and scope of direct cooperation with the mining subsoil, supplemented with analyses of the behaviour of these systems (chapter 3). From the engineering point of view of much impotence are: additional criteria permitting to standardize the approach to the interpretation of kinematic boundary conditions in analyses of the systems building structure-mining subsoil (e.g. when the boundary conditions divide and simplify the actual state of deformations of the mining subsoil (subchapter 3.3), and the suggested way of the formation of the rational numerical model for calculations of the systems (B)-(Pg) for the purpose of analysing building structures flexured on the mining subsoil, the subsoil being a parametrical subsoil with characteristics determined by an preliminary analysis in the model of the critical state MCC (OC); subchapter 4.2. The range of the second stage of investigations, including analyses of the role of the subsoil model in the rational calculation system building structure-mining subsoil (B)-(Pg) comprises: the presentation of criteria of the assessment of the behaviour of a wall-building in an area affected by mining operations, applying advanced constitutive models of the materials (chapter 4),and the proposition of the proper way of assessing the extreme effort of a building structure bent on the mining subsoil (chapter 4). For this purpose a substitute model of the subsoil was used, the characteristics of which were taking into account the behaviour of the respective layer of the subsoil with parameters determined basing on the response of the advanced constitutive model of the subsoil to the load of the structure and excited dislocations leading to weakening and loosening of the soil (subchapter 4.2). The evaluation of the effectiveness of the applied Barcelona Model (e-p-d) in the general description of the behaviour of masonry subjected to initial stresses and strains was the subject matter of preliminary numerical investigations (subchapter 4.3.1). The assessment of the adequacy of the behaviour of a concrete walls-structure and masonry walls-structure in the calculation systems (B)-(Pg), making use of the Barcelona Model in order to describe the behaviour of such walls, has been dealt with in the subchapter 4.4 and illustrated by numerous examples.

5

Uwzględnienie prekonsolidacji w ocenie stanu granicznego w rozluźniającym się podłożu górniczym

Fedorowicz L., Fedorowicz J.

Górnictwo i Geoinżynieria

|

2008

|

R. 32, z. 2

105-112

PL

Deformacje podłoża górniczego mogą być przyczyną uszkodzeń, a nawet awarii konstrukcji budowlanej spoczywającej na tym podłożu. Dotyczy to zarówno konstrukcji o charakterze liniowym (drogi, nasypy), i konstrukcji kubaturowych. Numeryczne, inżynierskie oceny wytężenia konstrukcji - będącego wynikiem deformacji podłoża -- są zwykle prowadzone przy zastosowaniu sprężysto-idealnie plastycznych modeli konstytutywnych gruntu. Jednakże adekwatne analizy zachowania podłoża gruntowego, gdy mamy do czynienia łącznie z wpływem deformacji pochodzenia górniczego oraz obciążenia konstrukcją, powinny być prowadzone przy użyciu zaawansowanych modeli konstytutywnych gruntu. Przedstawione w pracy rozważania dotyczą analizy zmian, jakie zachodzą w wartościach oraz rozkładzie naprężeń poziomych w rozluźniającym się podłożu górniczym, podlegającym poziomym odkształceniom Ex. Laboratoryjne badania warunków tworzenia się stanu krytycznego w gruncie poddanym rozluźnieniu stanowią ilustrację złożoności związków naprężenie - odkształcenie w podłożu poddanym obciążeniom o charakterze statycznym i kinematycznym. Warunki powyższe zostały odtworzone (rozdział 3) w modelu stanu krytycznego Modified Cam-Clay. W rozdziale 4 przedstawiono natomiast przykład numerycznej symulacji awarii, możliwej w układzie budowla - podłoże górnicze, gdy w trakcie rozluźniania gruntu powiększający się obszar równowagi plastycznej obejmie strefę bezpośredniej współpracy konstrukcji z podłożem.

EN

Damage produced by mining - subsoil deformations appear in building structures both the linear (roads, highways embankments) and the cubature-type. Engineering, numerical evaluations - for building structure effort that arises during subsoil deformations - are usually carried out by using elastic perfectly plastic subsoil models. However analyses of the subsoil behaviour, which connects mining-forced deformations with building-structure loading is adequate only for advanced constitutive models. Considerations given in this paper deal with lateral pressure, the magnitude and distribution within the soil mass that have got loose horizontally; while plane strain conditions are assumed. Knowledge resulting from laboratory tests and in situ investigations shows the real complexity in stress-strain connections for subsoil statically and kinematically loaded. Illustration for the above statement is the well laboratories proved critical state that forms in subsoil while loosening and, which has been reproduced in Modified Cam-Clay model in chapter 3. Reasons, possible for damage of a building structure - subsoil mining deformed system, while the limit state zone beneath the structure forms, are illustrated by the example given in chapter 4.

6

Criteria for evaluation of masonry-structure behaviour in mining areas

Fedorowicz J.

Architecture Civil Engineering Environment

|

2008

|

Vol. 1, no. 2

35-42

EN

Adequate defining of forecast effects caused by the mining area curvature requires processing the standards of the masonry resistance to shear deformations obtained on laboratory models to criteria of the strain-resistance, applicable to the real, mining deformed wall-structure. That problem is analyzed in chapters 2 and 3, where the elastic-plastic-damage model (Barcelona Model) is used as a basic numerical model. We can see the masonry strain-resistance as a value measured by the modulus G - strongly dependent on introduced boundary conditions, where functions of G-decreasing are numerically obtainable in an easy way. For analyzed system building-mining deformed subsoil, a proposition of the mining subsoil modulus CMCC was given, where value of a real cooperation zone for building and subsoil is estimated on the basis of the Modified Cam-clay model. Inelastic analyses of the wall object lead to statement - areas where the stress state, produced by the increasing mining deformations, satisfy the equations of the initial plastic surface (that in turn generate masonry degradation) arise and develop according to areas of the critical value of principal strains , obtained in elastic model. For large strains however, the elastic analysis will overstate resistance category of the subject structure.

PL

Wiarygodne określenie efektów oddziaływania krzywizny terenu na rzeczywisty obiekt budowlany wymaga określenia odpowiednich kryteriów odporności odkształceniowej rzeczywistej konstrukcji ścianowej (rozdziały 2 i 3 pracy). Autor analizował kolejno: 1) skuteczność stosowania niesprężystego modelu konstytutywnego w odtwarzaniu badań laboratoryjnych ścinania, 2) wyznaczył numerycznie funkcje degradacji sztywności muru w procesie ścinania realizowanego w badaniach laboratoryjnych oraz w procesie czystego ścinania, 3) przedstawił model obliczeniowy układu konstrukcja-podłoże górnicze, wprowadzając propozycję modelu podłoża górniczego wyrażonego wielkością modułu CMCC , wykorzystującego określoną wcześniej wielkość obszaru współpracy konstrukcji z wyginającym się podłożem górniczym. Analizy niesprężyste wydzielonej z obiektu ściany prowadzą m.in. do stwierdzeń: obszary, w których naprężenia spełniają równania początkowej powierzchni plastyczności i wywołują przy dalszych deformacjach degradację materiału powstają w miejscach krytycznych wartości odkształceń , zgodnych, do określonego poziomu odkształceń z obszarami wyznaczanymi w modelu sprężystym. Przy znacznych natomiast odkształceniach postaciowych analiza sprężysta będzie nieprawidłowo zawyżać ocenę kategorii odporności badanego obiektu budowlanego.

7

Analiza współdziałania zbiornika z podłożem górniczym

Kliszczewicz B., Dmytruk E.

Zeszyty Naukowe. Budownictwo / Politechnika Śląska

|

2007

|

z. 111

227-236

PL

Przedmiotem analizy jest żelbetowy, prostokątny zbiornik posadowiony w zasięgu wpływów górniczych, w rejonie dwóch dużych uskoków. Układ "zbiornik-podłoże gruntowe" zamodelowano w programie Z_Soil (analiza 2D). Analizowano zmiany pola przemieszczeń w bryle gruntu w miarę przesuwania się frontu eksploatacji względem zbiornika oraz przy jego sukcesywnym napełnianiu.

EN

The subject of analysis is the rectangular reinforced concrete container bedding in reach of the mining influences, in the area of two considerable faults. The numerical model of soil-structure interactive system has been developed in the Z_Soil program (2D analysis). Changes in field of tensions and dislocations were analyzed in ground lumps as the front of the exploitation was moving with respect to the container and at its successive filling.

8

The effect of subterranean exploitation of mines on the state of stress and displacements of transport embankments

Stilger-Szydło E., Tutaj W.

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2005

|

Vol. 5, no 1

65-90

EN

This study presents the theoretical bases and the concepts of modelling the interaction between em-bankment and mining subsoil and predicting its deformations. These bases and concepts mainly focus on examining the mining tension strains and on the safe operation of road constructions. Some solutions (by employing MES) in the flat and spatial state of strain, including a change in location of the exploitation front with respect to the axis of the embankment, were presented.

PL

Przybliżono podstawy teoretyczne oraz koncepcje zarówno modelowania współpracy na-sypu z podłożem górniczym, jak i prognozowania jego deformacji. Są one ukierunkowane głównie na badanie wpływu rozciągających odkształceń górniczych oraz na bezpieczną eks-ploatację konstrukcji drogowych. Przedstawiono rozwiązania (z zastosowaniem MES) w pła-skim i w przestrzennym stanie odkształcenia, przyjmujące zróżnicowane usytuowanie frontu eksploatacji względem osi nasypu oraz wzmocnienie podłoża gruntowego. W obliczeniach nu-merycznych ośrodek gruntowy opisano za pomocą modelu ciała sprężystoplastycznego, a stan graniczny – ośrodka za pomocą zmodyfikowanego warunku plastyczności Druckera–Pragera ze wzmocnieniem zależnym od spójności. Oceniano przemieszczenia i naprężenia w nasypie posadowionym na podłożu górniczym, dokonując sprężystoplastycznej analizy z zastosowa-niem pakietów programów MES: HYDRO-GEO ver. 3.0 oraz ABAQUS. W załączonych przykładach wyznaczono wartość obciążenia granicznego przyłożonego w koronie nasypu, stan naprężenia i przemieszczenia oraz zasięgi stref plastycznych w korpu-sie i podłożu. Przedstawione rozważania teoretyczne oraz dokonane analizy naprężeń i prze-mieszczeń nasypów mogą być pomocne w opracowaniu nowych sposobów zabezpieczeń bu-dowli ziemnych i podłoża górniczego.

9

Niektóre aspekty wpływu poziomych ruchów terenu górniczego na konstrukcje budowlane

Dawczyński Sz.

Zeszyty Naukowe. Budownictwo / Politechnika Śląska

|

2004

|

z. 102

115-122

PL

W wyniku podziemnej eksploatacji górniczej dochodzi do poziomych przemieszczeń i odkształceń przypowierzchniowej warstwy gruntu. Oddziaływania te powodują powstawanie i propagację rys w fundamentach. Ponadto w pracy przedstawiono w postaci pętli histerezy pomiędzy przemieszczeniem i odpowiadającymi wartościami sił poziomych.

EN

As a result of underground mining excavation, the horizontal displacements and deformations of superficial layer of subsoil take place. This interaction results in cracks in the foundations. Moreover, the paper presents in the form of hysteresis loop the relationship between displacements and corresponding values of horizontal forces.