Jak PLAXIS 2D i 3D może pomóc w projektowaniu geotechnicznym?
Zastosowania geotechniczne często wymagają zaawansowanych modeli konstytutywnych do symulacji nieliniowego, zależnego od czasu i anizotropowego zachowania gruntów i skał.
Poza tradycyjnymi modelami Mohra-Coulomba i liniowymi modelami sprężystymi, opracowano również modele o parametrach, które można łatwo określić przy użyciu standardowych metod badania gruntu. Ciśnienie porowe w gruncie może być dokładnie uchwycone zarówno dla prostych problemów hydrostatycznych, jak i bardziej złożonych sytuacji, w których przepływ wód gruntowych i wykopy modyfikują wpływają na ciśnienie wody porowej.
Oprogramowanie zawiera narzędzia do tworzenia geometrii i zautomatyzowane ustawienia umożliwiające wydajną i dokładną analizę problemów geotechnicznych nawet podczas początkowej pracy z programem.
W oparciu o metodę elementów skończonych, która przezwycięża ograniczenia związane z klasycznymi technikami obliczeniowymi, PLAXIS został opracowany specjalnie do przewidywania deformacji i stabilności struktur gruntowych pod obciążeniami statycznymi i dynamicznymi, a także przepływu wód gruntowych i ciepła.
Znany z łatwości obsługi, dokładności i szybkości, typowe zastosowania PLAXIS obejmują wykopy, fundamenty, skarpy i tunele w inżynierii lądowej, jądrowej, naftowej i gazowej oraz energii odnawialnej.
Opcje oprogramowania
PLAXIS 2D – jest najczęściej stosowanym rozwiązaniem symulacyjnym 2D do analizy odkształcenia i stateczności wielu etapów budowy w ramach inżynierii geotechnicznej, z uwzględnieniem przepływu wód gruntowych w stanie ustalonym dla warunków nasyconych i częściowo nasyconych.
PLAXIS 3D – zapewnia dokładne i solidne możliwości symulacji interakcji gruntu i gruntu z konstrukcją poprzez wydajny przepływ pracy, idealny jako integralne narzędzie projektowe. Opcjonalnie dostępne są możliwości dynamicznego i przejściowego przepływu wód gruntowych.
Przykładowe różnice pomiędzy Plaxis 2D i Plaxis 3D
Wymiarowość
Plaxis 2D – Plaxis 2D jest specjalnie zaprojektowany do analizy 2D lub dwuwymiarowej. Rozwiązuje problemy geotechniczne i obciążenia, takie jak płaski stan odkształcenia (PSO) lub problemy osiowo-symetryczne.
Plaxis 3D – w Plaxis 3D funkcjonalność 2D zwiększa się w 3D. Rozwiązuje bardzo złożone problemy geotechniczne i obciążenia w analizie 3D.
Aplikacje
Plaxis 2D – w szczególności zalecany podczas projektowania
- Fundamentów bezpośrednich (w szczególności ław fundamentowych) w różnych warunkach obciążenia
- Głębokich fundamentów np. fundamentów palowych w przypadku np. obiektów halowych (długich i powtarzalnych)
- Do analizy stateczności zboczy, skarp, nasypów pod obiekty liniowe
- Ścian oporowych
- Tuneli
- Głębokich wykopów liniowych
- Metod ulepszania gruntu, stabilizacji i wzmacniania gruntu geosiatkami
Plaxis 3D – w szczególności zalecany podczas projektowania:
- Wymagającego dokładnego trójwymiarowego opisu fizycznej interakcji między gruntem a konstrukcjami
- Głębokich tuneli i konstrukcji o złożonej /nieregularnej / niepowtarzalnej geometrii
- Wyznaczania współczynnika podatności podłoża Kz dla obiektów kubaturowych
- Stateczności gruntu o złożonej geometrii
Siatkowanie
Plaxis 2D – zapewnia siatkę elementów skończonych 2D idealną dla geometrii osiowo-symetrycznych i płaskich stanów odkształceń. Oferuje elementy trójkątne i prostokątne dla 2D.
Plaxis 3D – zapewnia siatkę elementów skończonych 3D, która prawidłowo pokazuje złożoną geometrię i strukturę gruntu. Oferuje sześciościenne i sześciokątne typy elementów dla 3D.
Typy analizy
Plaxis 2D – wykorzystuje analizę statyczną i dynamiczną do przewidywania, w jaki sposób konstrukcja zareaguje na nałożone obciążenie i przeanalizowania wpływu obciążenia dynamicznego, takiego jak trzęsienie ziemi.
Plaxis 3D – wykonuje analizę stanu obciążenia i analizę dynamiczną w celu przedstawienia zachowania w stanie przejściowym i ustalonym w 3D. Analizuje również analizy termo-hydro-mechaniczne (THM) i termo-hydro-mechaniczno-chemiczne (THMC).
Interfejs użytkownika
Plaxis 2D – posiada prosty interfejs do konfigurowania modelu, stosowania warunków brzegowych i wizualizacji wyników, które są unikalne dla zagadnień 2D.
Plaxis 3D – posiada ten sam interfejs użytkownika, ale ma dodatkowe narzędzia do zarządzania złożonymi geometriami i danymi wolumetrycznymi, specjalnie zaprojektowanymi do modelowania i analizy 3D.
Wnioski
Plaxis jest silnym i elastycznym narzędziem do analizy geotechnicznej, które może być wykorzystywane do rozwiązywania różnorodnych problemów inżynierii geotechnicznej, od stabilności zboczy po projektowanie podłoża i nie tylko. Poprzez wdrożenie dokładnych kroków i najlepszych metod zdefiniowanych w podręczniku, użytkownicy mogą efektywnie wykorzystywać programy Plaxis 2D i Plaxis 3D do osiągania bardzo dokładnych i wiarygodnych wyników w swoich zadaniach inżynierii geotechnicznej.
W niniejszym artykule przedstawiliśmy możliwe zastosowania programu w wersji 2D oraz 3D, ale ostateczny wybór wersji należy do projektanta. Warto mieć na uwadze, iż wiele zagadnień geotechnicznych można sprowadzić do zagadnień 2D, co znacznie skraca czas obliczeń oraz ich koszt ze względu na atrakcyjną cenę programu Plaxis 2D. Niestety jednak, aby z sukcesem sprowadzić zagadnienie trójwymiarowe do dwuwymiarowego trzeba z pewnością być doświadczonym geotechnikiem. Nadmierne upraszczanie zagadnień może prowadzić do poważnych błędów i w efekcie katastrof budowlanych. Jeśli wciąż uczysz się modelować zagadnienia geotechniczne, najrozsądniejszym rozwiązaniem będzie modelowanie zagadnień w oby wersjach oprogramowania 2D i 3D, a następnie porównanie wyników z obu programów, co z pewnością ułatwi twoją pracę w przyszłości.
Masz wątpliwości jaki program wybrać w Twojej pracowni? Chętnie pomożemy!
Zapraszamy do zadawania pytań i obserwowania naszego konta na LindkedIn oraz Facebook, gdzie regularnie zamieszczamy informacje na temat możliwości oprogramowania Plaxis.
