Wyniki wyszukiwania - Biblioteka Nauki

1

Application of sensitivity theory to analysis of piles subject to bending and penetrating a homogeneous soil

100%

Budkowska B.

Archives of Civil Engineering

|

1998

|

tom Vol. 44, nr 3

299-314

EN

The long steel piles embedded in homogeneous elastic soils bending load conditions are subjected analysis. The derived sensitivity equations are valid for arbitrary distribution of the design variable vector. The theoretical considerations performed in the framework of variational calculus incorporate the adjoint structure concept. First variations of kinematic and static field components due to variations of the design variables vector are derived. The obtained sensitivity equations resulted in formulation of the underintegral sensitivity operators associated with each of the design variables. The presented sensitivity investigations of long piles subject to bending are based on the derived equations. The determined underintegral sensitivity operators enable one to localize the most effective domains where the variations of the design variables affect mostly the changes of the quanitity under consideration.

PL

Artykuł zajmuje się analizą wrażliwości długich, stalowych pali poddanych zginaniu i zagłębionych w jednorodnym gruncie. Wyprowadzone są równania wrażliwości względem zmiennych projektowych, mających dowolny przebieg wzdłuż długości pala. Sformułowanie teoretyczne oparte jest na podejściu wariacyjnym z wykorzystaniem metody układów sprzężonych. Wyprowadzone są pierwsze wariacje składowych pola kinematycznego i statycznego spowodowane wariacjami sztywności giętnej pala oraz modułem poziomej sprężystości podłoża gruntowego, które traktuje się jako zmienne projektowe. Otrzymane równania wrażliwości prowadzą do sformułowania operatorów wrażliwości względem każdej ze zmiennych projektowych. Operatory wrażliwości dla kilku długich pali stalowych obciążonych siłą poziomą i skupionym momentem wyznaczono w wyniku analizy numerycznej z wykorzystaniem metody elementów skończonych (MES). Przedstawione są ich rozkłady dla składowych pola kinematycznego spowodowanych wariacjami zmiennych projektowych. Przebiegi zmienności operatorów wrażliwości umożliwiają zlokalizowanie obszarów, w których zmiany sztywności giętnej pala oraz modułu poziomej sprężystości gruntu oddziaływują najbardziej na zmiany składowych pola kinematycznego.

2

Investigation of effect of variable length of piles during bending - sensitivity analysis

100%

Budkowska B.

Archives of Civil Engineering

|

1998

|

tom Vol. 44, nr 3

315-337

EN

The paper deals with sensitivity analysis of piles subjects to bending due variable length. The structure is modelled as a beam element while the adjacent soil simulated by the elastic foundation of Winkler type. The functionals of bending and shear energy are defined in the scope of variational calculus based on the principle of virtual energy. They employ the concept of the adjoint structure subject to unit dummy load. The first variations of deformation and static field components are formulated with aid of functionals with moving ends. The evaluation of changes of kinematic and static fields utilizes Taylor's mean value theorem, as well as approximate values of variations of deformation field component not defined within the intervals of shift of soil support conditions. The final forms of sensitivity equations are accompanied with set of equations defining the behaviour and natural boundary conditions for primary and adjoint structure. They form the basis for numerical investigations of the piles penetrating homogeneous and nonhomogeneous soil as well. The obtained sensitivity results are compared with exact solutions and accuracy of the results is examined from the error analysis standpoint.

PL

Artykuł przedstawia badania wpływu zmiennej długości pali poddanych zginaniu z punktu widzenia teorii wrażliwości. Konstrukcja pala symulowana jest elementem belkowym. Odpowiedź otaczającego pal gruntu opisana jest przez model Winklera. Długość pala przyjęto jako zmienną projektową. Jest ona uzyskana przez zmienne położenie końców pala. Wykorzystując twierdzenie pracy wirtualnej, funkcjonały energii zginania i ścinania sformułowane są na podstawie zasad rachunku wariacyjnego z udziałem metody układów sprężonych. Zmienna długość pala uwzględniona jest przez wprowadzenie funkcjonału o zmiennych końcach. Wyznaczenie wariacji tego funkcjonału wykorzystuje zasadę małych przemieszczeń połączoną z twierdzeniem Taylora o wartościach średnich. Otrzymane równania wrażliwości dla składowych pola kinematycznego i statycznego spełniają warunki równowagi oraz naturalne warunki brzegowe, zarówno dla konstrukcji pierwotnej jak i sprzężonej. Tworzą one podstawy do analizy numerycznej konstrukcji palowych poddanych zginaniu. Dokładność uzyskanych wyników jest określona drogą analizy porównawczej w odniesieniu do rozwiązań ścisłych. Prezentowana analiza błędu umożliwia określenie dopuszczalnego zakresu zmiennej projektowej, która zapewnia wymaganą dokładność wyników uzyskanych na podstawie teorii wrażliwości.

3

Estimation of ultimate bearing capacity of piles

63%

Budkowska B. , Saha C.

|

tom Vol. 48, nr 1

3-29

EN

The determination of bearing capacity of piles is one of the pivotal tasks in the design of structures. It affects the behaviour of superstructures as well as installation methods. This paper presents a detailed description of four types of soils which are typical for the South-Eastern region of North America. The bearing capacity characteristics of the pile-soil system are expressed by the Standard Penetration Test (SPT) N-values that have been obtained through conversion from the Cone Penetration Test (CPT), and thus are considered to be highly reliable. Consequently, the SPT N-values are related to unit end bearing and ultimate unit side friction for piles made of different materials and having various cross-sections. The real soil data bank created great opportunity for systematic performance review of piles when embedded in the same soils. Full assessment of similar piles offered rational justification for optimal choice of the best suited pile type as far as the force-supporting system is concerned. The graphical representation of the quantitative assessment of piles formed the design charts that can be used for a fast determination of bearing capacity of any pile. The design charts are the functions of SPT N, aspect rafio R and pile's diameter D.

PL

Artykuł przedstawia badania, których celem jest wyznaczenie nośności granicznej pali zagłębionych w czterech rodzajach gruntów typowych dla obszarów południowo-wschodnich Ameryki Północnej. Charakterystyki nośności granicznej, określające współpracę pala i gruntu wyrażone są przez wartości standardowego testu penetracji (SPT-N), które zostały otrzymane z konwersji testów wykonanych za pomocą penetracji stożka i uważane są za wysoce wiarygodne. Następnie, SPT-N wartości są odniesione do jednostkowej nośności granicznej podstawy pali oraz nośności granicznej tarcia na pobocznicy pali, wykonanych z różnych materiałów (żelbetowych i stalowych), jak również mających różny kształt w przekroju poprzecznym. Bank danych o współpracy systemu pal-grunt, umożliwił ilościową ocenę wszystkich nośności granicznych pali, które tworzą zbiory znormalizowanych nośności granicznych. Estymacja tych zbiorów umożliwia wyznaczenie najbardziej efektywnego typu pali, który może być zainstalowany w danym rodzaju gruntu. Umożliwia ona również relatywną ocenę każdego typu pala, gdy jest on zagłębiony w różnych gruntach. Graficzna reprezentacja ilościowego oszacowania znormalizowanego systemu pal-grunt tworzy grupy wykresów, które służą do szybkiego wyznaczenia nośności granicznej dowolnego typu pala. Wykresy te zależne są od SPT-N, współczynnika postaci/długości oraz średnicy pala.