Detail předmětu

Aplikace inženýrských úloh v geotechnice

FAST-BF054Ak. rok: 2022/2023

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

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.

Prerekvizity

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

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.

Základní literatura

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)
DESAI, Chandrakant S. Elementary Finite Element Method. Prentice Hall, 1978. 9780132566360  (EN)
HERLE, Ivo. Základy matematického modelování v geomechanice. Praha: Karolinum, Učební texty Univerzity Karlovy v Praze, 2003. 802460745X  (CS)
NAKAI, Teruo. Constitutive Modeling of Geomaterials: Principles and Applications. CRC Press, 2012. 978-0415557269  (EN)
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)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program B-P-C-SI (N) bakalářský

    obor K , 4 ročník, letní semestr, povinně volitelný

  • Program B-K-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

Ing. Juraj Chalmovský, 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

Ing. Juraj Chalmovský, Ph.D.
Ing. Pavel Koudela

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.