Detail předmětu
Aplikace inženýrských úloh v geotechnice
Akademický rok 2023/24
BF054 předmět zařazen v 1 studijním plánu
B-P-C-SI (N) / K letní semestr 4. ročník
Předmět je po obsahové stránce zaměřen na problematiku řešení geotechnických konstrukcí pomocí matematického modelování (metody konečných prvků). Těžištěm první části kurzu je shrnutí základů mechaniky kontinua a především pak popis konstitučních modelů - od nejjednodušších elastických až po složitější modely zahrnující plastickou (nevratnou) složku deformace. V další části kurzu budou posluchači obeznámeni s procesem tvorby matematického modelu jak v teoretické, tak v praktické rovině. Probraná látka bude průběžně aplikována pro řešení konkrétních geotechnických úloh (plošné základy, hlubinné základy, opěrné a pažící konstrukce, násypy, zářezy, podzemní díla) pomocí programu Plaxis 2D. Závěrečnou etapou kurzu je zpracování samostatné semestrální práce, ve které posluchač využije získané znalosti k analýze vybrané konstrukce.
Kredity
4 kredity
Jazyk studia
čeština
semestr
letní
Garant předmětu
Zajišťuje ústav
Způsob a kritéria hodnocení
zápočet a zkouška
Vstupní znalosti
Mechanika zemin,Zakládání staveb,Podzemní stavby, Pružnost a plasticita
Učební cíle
Získat teoretické základy modelování geotechnických úloh se zaměřením na matematické modelování.
Seznámit a naučit se používat vybrané programové vybavení pro řešení geotechnických konstrukcí.
Výstupem předmětu je získání znalostí při tvorbě matematického modelu vybraných geotechnický úloh (stabilita svahů, zemina vyztužená geosyntetiky, pažící a podzemní konstrukce). Vybrané úlohy jsou procvičovány na konkrétních příkladech v softwarech na dostupných na Ústavu geotechniky.
Seznámit a naučit se používat vybrané programové vybavení pro řešení geotechnických konstrukcí.
Výstupem předmětu je získání znalostí při tvorbě matematického modelu vybraných geotechnický úloh (stabilita svahů, zemina vyztužená geosyntetiky, pažící a podzemní konstrukce). Vybrané úlohy jsou procvičovány na konkrétních příkladech v softwarech na dostupných na Ústavu geotechniky.
Základní literatura
POTTS, M., D., ZDRAVKOVIĆ, L.: Finite Element Analysis in Geotechnical Engineering – Theory, Thomas Thelford Publishing, ISBN 0-7277-2753-2 (en)
POTTS, M., D., ZDRAVKOVIĆ, L.: Finite Element Analysis in Geotechnical Engineering: Volume Two – Application, Thomas Thelford Publishing, 2001, ISBN 0-72-772783-4 (en)
HERLE, Ivo. Základy matematického modelování v geomechanice. Praha: Karolinum, Učební texty Univerzity Karlovy v Praze, 2003. 802460745X (cs)
DAVIS, Robert Olin; SELVADURAI, Antony PS. Elasticty and geomechanics. Cambridge university press, 1996. 9780521498272 (en)
DAVIS, Robert Olin; SELVADURAI, Antony PS. Plasticity and geomechanics. Cambridge university press, 2005. 9781139436526 (en)
NAKAI, Teruo. Constitutive Modeling of Geomaterials: Principles and Applications. CRC Press, 2012. 978-0415557269 (en)
DESAI, Chandrakant S. Elementary Finite Element Method. Prentice Hall, 1978. 9780132566360 (en)
POTTS, M., D., ZDRAVKOVIĆ, L.: Finite Element Analysis in Geotechnical Engineering: Volume Two – Application, Thomas Thelford Publishing, 2001, ISBN 0-72-772783-4 (en)
HERLE, Ivo. Základy matematického modelování v geomechanice. Praha: Karolinum, Učební texty Univerzity Karlovy v Praze, 2003. 802460745X (cs)
DAVIS, Robert Olin; SELVADURAI, Antony PS. Elasticty and geomechanics. Cambridge university press, 1996. 9780521498272 (en)
DAVIS, Robert Olin; SELVADURAI, Antony PS. Plasticity and geomechanics. Cambridge university press, 2005. 9781139436526 (en)
NAKAI, Teruo. Constitutive Modeling of Geomaterials: Principles and Applications. CRC Press, 2012. 978-0415557269 (en)
DESAI, Chandrakant S. Elementary Finite Element Method. Prentice Hall, 1978. 9780132566360 (en)
Osnova
1. Úvod do problematiky, základní aspekty a důvody využití výpočetních metod v geotechnice, ukázky praktických aplikací.
2. Základy mechaniky kontinua – shrnutí, přehled a rozdělení numerických metod.
3. Základy metody konečných prvků.
4. Rozdělení konstitučních modelů. Lineární a nelineární elasticita.
5. Úvod do plastického chování geomateriálů.
6. Ideálně plastické konstituční modely.
7. Elasto - plastické konstituční modely se zpevněním.
8. Odvodněná versus neodvodněná analýza, konsolidační analýza.
9. Teorie a modelování pažících konstrukcí I (gravitační opěrné zdi, volně stojící pažící konstrukce).
10. Teorie a modelování pažících konstrukcí II (rozepřené/kotvené konstrukce, hřebíkování).
11. Teorie a modelování násypových těles a zářezů.
2. Základy mechaniky kontinua – shrnutí, přehled a rozdělení numerických metod.
3. Základy metody konečných prvků.
4. Rozdělení konstitučních modelů. Lineární a nelineární elasticita.
5. Úvod do plastického chování geomateriálů.
6. Ideálně plastické konstituční modely.
7. Elasto - plastické konstituční modely se zpevněním.
8. Odvodněná versus neodvodněná analýza, konsolidační analýza.
9. Teorie a modelování pažících konstrukcí I (gravitační opěrné zdi, volně stojící pažící konstrukce).
10. Teorie a modelování pažících konstrukcí II (rozepřené/kotvené konstrukce, hřebíkování).
11. Teorie a modelování násypových těles a zářezů.
Prerekvizity
Mechanika zemin,Zakládání staveb,Podzemní stavby, Pružnost a plasticita
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.
Nabízet zahraničním studentům
Nenabízet
Předmět na webu VUT
Přednáška
13 týdnů, 2 hod./týden, nepovinné
Osnova
1. Úvod do problematiky, základní aspekty a důvody využití výpočetních metod v geotechnice, ukázky praktických aplikací.
2. Základy mechaniky kontinua – shrnutí, přehled a rozdělení numerických metod.
3. Základy metody konečných prvků.
4. Rozdělení konstitučních modelů. Lineární a nelineární elasticita.
5. Úvod do plastického chování geomateriálů.
6. Ideálně plastické konstituční modely.
7. Elasto - plastické konstituční modely se zpevněním.
8. Odvodněná versus neodvodněná analýza, konsolidační analýza.
9. Teorie a modelování pažících konstrukcí I (gravitační opěrné zdi, volně stojící pažící konstrukce).
10. Teorie a modelování pažících konstrukcí II (rozepřené/kotvené konstrukce, hřebíkování).
11. Teorie a modelování násypových těles a zářezů.
2. Základy mechaniky kontinua – shrnutí, přehled a rozdělení numerických metod.
3. Základy metody konečných prvků.
4. Rozdělení konstitučních modelů. Lineární a nelineární elasticita.
5. Úvod do plastického chování geomateriálů.
6. Ideálně plastické konstituční modely.
7. Elasto - plastické konstituční modely se zpevněním.
8. Odvodněná versus neodvodněná analýza, konsolidační analýza.
9. Teorie a modelování pažících konstrukcí I (gravitační opěrné zdi, volně stojící pažící konstrukce).
10. Teorie a modelování pažících konstrukcí II (rozepřené/kotvené konstrukce, hřebíkování).
11. Teorie a modelování násypových těles a zářezů.
Cvičení
13 týdnů, 2 hod./týden, povinné
Osnova
1. Úvod - seznámení s programem Plaxis.
2. Úvod - seznámení s programem Plaxis - pokračování.
3. Strukturní a kontaktní prvky.
4. Modelování plošných základů.
5. Modelování hlubinných základů.
6. Simulace laboratorních zkoušek.
7. Modelování pažící konstrukce.
8. Modelování pažící konstrukce se zahrnutím proudění podzemní vody.
9. Modelování násypu
10. Řešení individuálního zadání.
11. Prezentace individuálního zadání.
2. Úvod - seznámení s programem Plaxis - pokračování.
3. Strukturní a kontaktní prvky.
4. Modelování plošných základů.
5. Modelování hlubinných základů.
6. Simulace laboratorních zkoušek.
7. Modelování pažící konstrukce.
8. Modelování pažící konstrukce se zahrnutím proudění podzemní vody.
9. Modelování násypu
10. Řešení individuálního zadání.
11. Prezentace individuálního zadání.