Detail předmětu

Aplikace inženýrských úloh v geotechnice

FAST-BF054Ak. rok: 2018/2019

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.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

4

Garant předmětu

doc. Ing. Lumír Miča, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav geotechniky (GTN)

Výsledky učení předmětu

Cíl předmětu:
• Získat základní teoretické znalosti o principu a metodách matematického modelování,
• Získat přehled o dostupných konstitučních modelech geomateriálů a jejich správnou volbu s ohledem na charakter okolního zemního prostředí, modelované konstrukce a typ analýzy,
• Porozumění procesu tvorby matematického modelu a limitům matematického modelování v geotechnice,
• Naučit se využívat program Plaxis 2D (Brinkgreve et al., 2012) pro řešení standardních okrajových úloh v geotechnice za předpokladu rovinné deformace.

Výstupem kurzu je získání základních znalostí o problematice matematického modelování v geotechnice. Student získá přehled o nejčastěji používaných konstitučních modelech geomateriálů a seznámí se s posloupností tvorby matematického modelu jak po teoretické, tak po praktické stránce. Posluchač kurzu se naučí využívat program Plaxis 2D pro řešení standardních okrajových úloh v geotechnice.

Prerekvizity

Mechanika zemin,Zakládání staveb,Podzemní stavby, Pružnost a plasticita

Korekvizity

Nejsou požadovány.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Výuka probíhá formou individuální práce na PC. Student řeší zadané vybrané příklady geotechnických konstrukcí (společné téma). V závěru semestru student prokazuje získané znalosti a dovednosti na individuálním příkladu, který na závěr ústně prezentuje.

Obecně - metody vyučování závisejí na způsobu výuky a jsou popsány článkem 7 Studijního a zkušebního řádu VUT.

Způsob a kritéria hodnocení

Požadavky pro získání zápočtu:
- účast ve výuce,
- vyřešení separátních úloh (společné zadání)
- vyřešení samostatného zadání zakončeného jeho ústní prezentací.

Požadavky pro úspěšné složení zkoušky - test teoretických znalostí z probírané látky formou písemné zkoušky doplněné o ústní část.

Osnovy výuky

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.

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.

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.

Doporučené volitelné složky programu

Nepovinně se mohou studenti zúčastnit přednášek, exkurzí a workshopů, které jsou jim nabízeny v průběhu semestru.

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program B-K-C-SI (N) bakalářský

    obor K , 4 ročník, letní semestr, povinně volitelný

  • Program B-P-C-SI (N) bakalářský

    obor K , 4 ročník, letní semestr, povinně volitelný

  • Program B-P-E-SI (N) bakalářský

    obor K , 4 ročník, letní semestr, povinně volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Lumír Miča, Ph.D.

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.

Cvičení

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Lumír Miča, Ph.D.

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.