Horizontálně členěný výrub s prvky primárního zajištění 3D

1. Horizontálně členěný výrub s prvky primárního zajištění 3D

2. Postup řešení úlohy • Otevření nového souboru • Vložení materiálů • Import DXF výkresu • Vytvoření 3D geometrického modelu • Vytvoření sítí konečných prvků • Okrajové podmínky modelu – podpory • Tvrdnutí betonu • Průvodce postupem ražeb • Nastavení výpočtu • Vyhodnocení výsledků

3. Otevření nového souboru • Ctrl + N • Pojmenujeme projekt • Změníme jednotky (z tonf na kN) – nabídka Unit Systém • Z pracovní plochy vypneme mřížku a osy lokálního souřadného systému:- pravý klik na plochu, vybrat Togglegrid. - pravý klik na plochu, vybrat Toggle WCS triad.

4. vložení materiálů (geologie, prvky zajištění) a parametrů zajištění (ostění, svorníky) vložení materiálů (geologie, prvky zajištění) a parametrů zajištění (ostění, svorníky) • nejdříve vložíme zeminy • model-property-attribute • add-solid • ponecháme ID číslo a vepíšeme název zeminy (navazka), element type vybereme solid a materiál zadáme tlačítkem add. • v kartě materiálů vyplníme jméno (mat-navazka*). Vpravo v model type vybereme model Mohr Coulomb a zadáme parametry vrstvy. Ostatní parametry necháme default.

5. Geologie - parametry • Tímto postupem zadáme všechny vrstvy prostředí (bridlice, kremence

6. parametry ostění ze stříkaného betonu

7. Parametry stříkaného betonu 1) v záhlaví model-property-attribute. 2) klik na add-plane. 3) ponecháme ID číslo a vepíšeme název (SB mlady), element type vybereme plane a materiál zadáme tlačítkem add. 4) v kartě materiálů vyplníme jméno (mat-SB mlady). Vpravo v constitutivemodel vybereme model elastic a zadáme parametry. Ostatní parametry necháme default.

8. Parametry stříkaného betonu 5) dále klikneme na add-property. 6) v kartě property vyplníme jméno (prop-SB). Jako typ zadáme plate/plane stress a zadáme tloušťku 0,2 m. Ostatní parametry necháme default.

9. zadáme svorníky

10. Parametry svorníků 1) v záhlaví model-property-attribute 2) klik na add-line 3) ponecháme ID číslo a vepíšeme název (svornik), element type vybereme embeddedtruss a materiál zadáme tlačítkem add 5) dále klikneme na add-property 6) v kartě property vyplníme jméno (prop-svornik). Jako typ zadáme truss/embeddedtruss a jako truss type dáme linearelastic. Vepíšeme průřezovou plochu svorníku 6.1e-6, nebo zadáme dole v sectionallibrary jeho geometrii D=0,0028 m

11. Import DXF výkresu • Souřadnice v AutoCADu odpovídají souřadnicím v Midasu, je ale potřeba vložit výkres v jednotkách • pomocí příkazu geometry-check-duplicates můžeme zkontrolovat případné překrytí a zdvojení čar 1) file-import-dxf 2D (wireframe) 2) klik na selectAutoCADfile a najít požadovaný .dxf soubor (priklad3.dxf). Všechny parametry necháme default

12. Import DXF výkresu

13. Vytvoření 3D geometrického modelu musíme upravit importovaný 2D model - z okrajů a z obrysu tunelu vytvoříme wire. • geometry-curve-make wire. jako method vybereme multientity a ponecháme toleranci. Vybereme úsečky okraje úlohy (4) a provedeme příkaz. Opakujeme pro křivky obrysu tunelu (4).

14. Protažení modelu do 3 osy 1) geometry-generatorfeature-extrude. 2) selectextrusion profile(s) a v roletě v záhlaví vybereme položku Wire (W).CTRL + A označí oba vytvořené wire. V selectextrusiondirectionklikneme na ploše osu y (3tí rozměr). 3) zadáme délku length (70), zaškrtneme políčko solid a pojmenujeme vzniklé objekty (prostredi - masiv).

15. 3D prostredi - masiv

16. Oddělení tunelu a horniny • Tunel přejmenujeme na tunel vlevo ve stromečku nabídky Model najdeme geometry-solid-prostredi a vybereme objekt tunelu (po vybraní se zobrazi objekt fialovým orámováním) a přejmenujeme jej na tunel – pomocí F2.

17. 3D prostredi - masiv Přes pravé tlačítko či ve stromečku mohu upravit barvy objektů a průhlednost

18. Geologické vrstvy a členění výrubu Dalším krokem je vytvoření rovin řezů pro geologické vrstvy a členění výrubu. Použijeme opět stejný příkaz extrude pro protažení do 3tího rozměru. Roviny řezu vytvoříme o něco delší než je kostka prostředí, aby se nám lépe uchopovali při další práci.

19. 1) geometry-generatorfeature-extrude. 2) pro výběr vybrat Edge (E) vybrat čáry pro rozdělení prostředí a čelby (4), 3) v selectextrusiondirectionklikneme na ploše osu y 4 ) zadáme délku length (80), ostatní default.

21. Oddělení tunelu a horniny 1) geometry-solid-embed. 2) pro master objectselectoznačíme kostku prostředí (solid) a pro toolobjectselect označíme tunel (3) a členění tunelu (1) – shape. Zaškrtneme políčko deleteoriginalshape(s). 3)OK

22. rozdělení tělesa na vrstvy 1) geometry-solid- dividesolid by surface. 2) v selectsolids vybereme těleso prostředí a tunelu (2), jako selecttoolsurface vybereme vytvořené roviny řezů (4). 3) ostatní necháme default.

23. Provázání sítí MKP Při dělení nám nabídka dividetouchingfacesofneighboursnám zajistí následně kompatibilitu vytvořených sítí (tunelu, vrstev) a jejich spolupůsobení, tedy provázanost. Pokud chceme mít každou síť samostatnou, tuto nabídku neprovedeme.

24. rozdělení tunelové trouby na jednotlivé záběry Je potřeba vytvořit kolmou rovinu na tunel (nakreslit čtverec), tu zkopírovat na dané délky záběrů a dle nich rozřezat tunelovou troubu. 1) geometry-curve-create on WP-Rectangle. 2) nejprve zatrhneme políčko make face a vytvoříme obdélník překrývající výrub – můžeme změnit směr pohledu.

25. rozdělení tunelové trouby na jednotlivé záběry Nakopírujeme obdélník. 1) geometry-transform-translate. 2) pro selectobjectshape vybereme obdélník jako selectdirection osu y, vybereme uniform copy, zadáme vzdálenost distance (2) a počet opakování numberoftimes (34). Pro zobrazení ve stromečku dáme HideAll u Solid Prostredi

26. Rozdělení tunelu na záběry - pásky 1) geometry-solid-dividesolid by surface. 2) pro select solid(s)vyberem všechny části tunelu (4), jako toolsurfaceoznačíme vytvořené obdélníky (35) –pomocí ikony includeintersected, Stačí označit levý roh zatrhneme dividetouchingfacesofneighbours a ve stromecku Solid prostredi(4)). Ostatní default. 3)OK

28. posun linie svorníků do polohy ve středu prvního pásku tunelu. 1) geometry-transform-translate. 2) v selectobjectshape(s) vybereme svorniky (9), jako selectdirectionosu y a pro možnost move zadáme vzdálenost distance (1).

29. Vytvoření sítí konečných prvků Nyní se pustíme do vytváření sítí konečných prvků. Použijeme jednoduší variantu automatické sítě z čtyřstěnných prvků. Pro každý objekt (vrstvu, část tunelu) vytvoříme zvlášť síť s příslušným materiálem. Výhodnější je začít od nejmenších částí tunelu, kde použijeme jemnější prvky, síť se pak bude rozvíjet do vrstev s hrubšími prvky.

30. Vytvoření sítí konečných prvků 1) mesh-automesh-solid (čelní pohled) 2) v select solid(s) obtáhneme při čelním pohledu levou část kaloty, abychom vybrali všechny za sebou jdoucí pásky (35). 3) v meshsize zadáme velikost prvku element size (2), přiřadíme attribute) podle toho do které vrstvy prostředí spadá (3: kremence), v mesh set změníme název (LK) pro další orientaci v seznamu sítí a ostatní ponecháme default.

31. Vytvoření sítí konečných prvků Stejným postupem postupně vytvoříme sítě ostatních objektů. Pro objekty částí tunelu (LK, PK, LD, PD – kaloty a dna) použijeme velikost prvku 2, pro přiléhající vrstvy podloží (kremence, bridlice) 4 a pro ostatní vrstvy (bridlice 1 a navazky) velikost 6.

32. síť prvků na svornících • Po vytvoření v prvé řadě ji nakopírujeme nad každý záběr ostění. 1) mesh-automesh-edge. např. pomocí a 3) zadáme počet rozdělení linie numberofdivisions (3), materiál attribute(6:svornik) a pojmenujeme (svorniky). Ostatní default.

33. Síť svorníků nakopírujeme do středu každého proužku. • Curvehideall 1) model-transform-translate. 2) selectmeshsets vybereme síť svorniky (1), selectdirection osu y, vybereme si uniform copy a distance (2), numberoftime (34). Odznačíme includecolor a mergenodes, pojmenujeme v mesh set (svorniky) a ostatní default

35. síť prvků primárního ostění Vypneme si zobrazení všech sítí (mesh – hideall)a na plochu si zobrazíme pouze objekt celého tunelu (všechny solid – tunel – show only). 1) model-element-extract element 2) jako select face obtáhneme troubu či CTRL + A (805), zatrhneme skip duplicatedfaces, přiřadíme attribute (4: SB mlady), pojmenujeme ostenia zatrhneme možnost registerbased on ownershape, ostatní ponecháme default

36. Solid – Hideall

37. Vypneme zobrazení všech objektů (geometry hideall) a vygenerovanou síť ostění si zobrazíme zvrchu, protože je potřeba odmazat čela skořepiny stříkaného betonu. 1) model-element-delete 2) pro select element(s) označíme obě čela skořepiny, nastavení default.

38. Pro další práci (pro nastavení postupu ražeb) je nutné si vygenerované sítě tunelu a zajištění seřadit vzestupně podle jeho osy (osy y). To provedeme pomocí příkazu renamemesh set. Zapneme znovu zobrazení všechny sítí. 1) mesh-mesh set-renamemesh set. 2) pro selectmesh set(s) je výhodnější vybrat příslušný set sítí (LD#1 - LD#35) v preworkstreepomocí shiftu (35). Sortingordervybereme coordinatea jako 1st zvolíme y. Pojmenujeme nově set (SB - LD), pro každý set vždy nastavíme startingsuffixnumber(1).

39. po vytvoření sítí ostění je potřeba zkontrolovat, jestli nebyly duplikované, to si ověříme tak, že si zobrazíme pouze sítě ostění (SB-K a SB – D), ty označíme na ploše a skryjeme. V preworkstree si ověříme, jestli jsou skryté všechny. To co zůstalo zapnuté (a přitom neviditelné) vymažeme • Toto opakujeme pro sítě rubaniny v tunelu (LK-,PK-,PD-) a pro sítě prvků zajištění (SB-LK-,SB-PK-,SB-LD-,SB-PD-,svorniky-)

40. Okrajové podmínky modelu – podpory skryjeme veškeré sítě (hidemesh set) a zapneme si všechny tělěsa (show solid) • 1) model-boundary-supports. • 2) pojmenujeme BC set (podpory), pro object type (node) změníme výběr prvků v liště na face (F) a označíme plochy bočních stěn krychle (559), zatrhneme DOF (UX), ostatní default

41. Toto opakujeme i pro čelní a zadní stěnu* (UY) (674) a pro dno (UZ) (361). je potřeba si dát pozor, abychom neoznačili i čelní stěnu dalších pásků rozřezané tunelové trouby

42. Vlastní tíha Jako zatížení aplikujeme vlastní tíhu • 1) model-load-selfweight. • 2) vepíšeme jméno load set (vlastnitiha) a u Z vepíšeme hodnotu (-1).

43. Tvrdnutí betonu Nastavíme tvrdnutí betonu. Mesh - show all Mesh - Sort - by Name 1) model-bounday-change element attributefor CS. 2) pro selectmesh set označíme oba sety ostění kaloty (70) SB –LK a SB PK, nastavení default a vybereme attribute (6: SB zraly). • Stejně provedeme i pro oba sety dna (70).

45. Průvodce postupem ražeb Přikročíme k zadání postupu ražeb, k tomuto účelu nám slouží skupinka nastavení constructionstage, pro 3D projekt pak zejména stagedefinitionwizard. V tomto průvodci ražeb nastavíme postupné aktivace a deaktivace jednotlivých sad sítí prvků a simulujeme tak skutečný postup ražeb. Postup je rozdělej na jednotlivé kroky – stage, do kterých vepisujeme změny na modelu

46. initialstage V prvním kroku – initialstage aktivujeme celkový původní stav a předepíšeme nulové deformace, v dalších fázích potom odstraňujeme části výrubu a v závěsu instalujeme zajištění a měníme vyzrálost betonu. • 1) model-constructionstage-stagedefinitionwizard. • 2) v nabídce vlevo vybereme se stiskem ctrl všechny prvky původního stavu, tedy vrstvy podloží a všechny části výrubu, okrajové podmínky a původní zatížení (bridlice,kremence,navazky,LD-,LK-,PK-,PD-,podpory,vlastnitiha) a přetáhneme do sloupce I.S. ve spodní tabulce pro activation status.

48. vybereme nyní všechny odstraňované a instalované prvky (LD-,LK-,PK-,PD-,SB-LK-,SB-PK-,SB-LD-,SB-PD-,svorniky) a přetáhneme do tabulky vpravo. V této tabulce první 2 sloupce set type, set name prefix označují typ a jméno sady sítí, ve třetím sloupci (A/R) nastavujeme aktivaci nebo deaktivaci sad, startpostfix zajišťuje kterým prvkem ze sady postup začne a sloupce F a end postfix slouží k určení konce postupu (default je do posledního prvku sady), postfix inc. zajišťuje kolik prvků ze sady bude aktivováno na jednu fázi (S1-Sn), start stage slouží k nastavení začátku aktivací sady a pomocí stageinc. můžeme naopak aktivaci jednoho prvku roztáhnout do více fází. Nastavíme tedy aktivaci/deaktivaci (A/R) a jejich začátky v start stage pro jednotlivé sady, podle tabulky importovaného obrázku a pomocí applyassignmentrules toto nastavení potvrdíme, takže se nám zobrazí v ose fází ražby v dolní tabulce, a potvrdíme OK.

50. Podobně nastavíme aktivaci vyzrálého betonu