کتاب راهنمای آموزشی PLAXIS 3D (به همراه مثال‌های کاربردی)

کتاب راهنمای آموزشی PLAXIS 3D (به همراه مثال‌های کاربردی)

پیشگفتار :

پلکسیس یک نرم ­افزار المان محدود (FEM) می‌­باشد که بصورت گسترده توسط مهندسین ژئوتکنیک برای تحلیل­‌های پایداری، بررسی تغییرشکل‌­ها، تعیین میزان نشست­‌پذیری، سنجش پارامتری جابجایی‌­ها، میدان تنش-کرنش در خاک و جریان آب­‌های زیرزمینی بخصوص در محیط خاک بکار گرفته می‌شود. این نرم ­افزار کاربردی در علم مهندسی ژئوتکنیک در سال ۱۹۸۷ در دانشگاه علم و تکنولوژی Delft هلند توسعه داده شده و طی سالیان متمادی نسخه­‌های مختلف آن بهبود یافته وبروزرسانی شده است.

این نرم افزار بعد از توسعه توسط کمپانی بنتلی (Bentley Systems) بصورت تجاری و جهانی در اختیار متخصصین و مهندسین ژئوتکنیک قرار گرفته است. شرکت بنتلی با تکیه بر کاربری آسان این نرم­‌افزار، نسخه­‌های دو بعدی و سه­‌بعدی آن را با همکاری کمپانی TNO با کاربری­‌های ژئوتکنیکی (بخصوص تونل و فونداسیون) ارائه داده و امروزه کاربردهای مختلفی از آن بصورت نسخه­‌های مختلف تهیه گردیده است.

امروزه در کشور ایران نیز کاربرد نرم ­افزار پلکسیس در بین مهندسین ژئوتکنیک، زمین­‌شناسی و عمران بسیار قابل توجه بوده و به عنوان یک نرم‌افزار کاربردی موفق در ارزیابی­‌های مهندسی بشمار می‌­رود. در این راستا ضرورت بر این است که بتوان دانش عمومی و تخصصی مهندسین کشور را در شناخت ابعاد مختلف این نرم ­افزار به سطحی بالاتر از حالت کنونی ارتقاع داد. زیرا که پیشرفت مهندسی کشور منوط بر افزایش دانش تخصصی مهندسان آن کشور است.

بدین منظور مولفین کتاب حاضر بر این مسئله تاکید نموده و ترجمه جامعی از راهنمای پلکسیس (Tutorial) برای نسخه حرف‌ه­ای ۲۰۲۰ (ورژن ۰۴/۲۰) را تببین نمودند. امید است که این کتاب راهنما بتواند نقشی کاربردی در ارزیابی­‌های مهندسی برای پروژه‌­های ژئوتکنیکی در کشور ایفا نماید.

مقدمه

PLAXIS 3D بسته المان محدود می‌باشد که به صورت ویژه برای تحلیل تغییر شکل، پایداری و جریان در پروژه‌های مهندسی ژئوتکنیکی توسعه یافته است. این راهکارهای ساده گرافیکی، قادر به ایجاد سریع مدل‌های پیچیده المان محدود ژئوتکنیکی بوده و امکانات  خروجی تقویت شده، نمایش و تصویر دقیقی از نتایج محاسبه را نشان می‌دهند. محاسبات کاملا اتوماتیک بوده و مبتنی بر راه حل‌های قدرتمند عددی می‌باشند. این مفهوم به کاربران جدید امکان می‌دهد بعد از آموزش چند ساعته بتوانند با این بسته کار کنند.

با وجود اینکه آموزش‌ها و مثال‌های مختلف به محدوده وسیعی از کاربردهای جالب عملی پرداخته‌اند، این راهنمایی آموزشی به کاربران جدید امکان آشنایی با PLAXIS 3D را می‌دهد.

آموزش و مجموعه داده‌های مربوطه را نباید به عنوان مبنایی در پروژه‌های عملی بکار برد.

انتظار می‌رود کاربران با دارای درک کاملی از مفاهیم خاک بوده و بتوانند در محیط  ویندوز کار کنند. بنابراین توصیه می‌شود آموزش‌ها به ترتیب ارائه شده در راهنما، دنبال شود. لطفا توجه داشته باشید که ممکن است تفاوت‌های جزئی در نتایج داشته باشد که به دلیل پیکربندی سخت‌افزاری و نرم‌افزاری مربوط می‌باشد.

راهنمای آموزشی، اطلاعات پس زمینه‌ای تئوریک در مورد روش المان محدود را فراهم نکرده و جزئیات مدل‌های رفتاری مختلف خاک موجود در برنامه را توضیح نمی‌دهد. مورد آخر را می‌توان در راهنمای مدل‌های مصالح مشاهده کرد که در راهنمای کامل گنجانده شده و پس زمینه تئوریکی در راهنمای علمی ارائه شده است. برای اطلاعات دقیق درمورد ویژگی‌های برنامه موجود، کاربران می‌توانند به راهنمای رفرنس (مرجع) مراجعه نمایند. علاوه بر مجموعه کامل راهنما، دوره‌های کوتاهی به شکل منظم درچند نقطه از جهان برای ایجاد تجربه علمی اطلاعات پس زمینه جهت استفاده از برنامه، سازماندهی شده‌اند.

فهرست کتاب راهنمای آموزشی PLAXIS 3D 

فصل اول / مقدمه

فصل دوم / فونداسیون در خاک رس پیش تحکیم یافته

۲-۱ مورد A: فونداسیون صلب

۲-۱-۱ ایجاد پروژه جدید

۲-۱-۲ تعریف لایه بندی خاک

۲-۱-۳ ایجاد و تخصیص خواص مصالح

۲-۱-۴ تعریف المانهای سازه‌ای

۲-۱-۵ ایجاد المان مش‌بندی(شبکه‌بندی)

۲-۱-۶ انجام محاسبات

۲-۱-۷ ارزیابی نتایج بدست آمده

۲-۲ مورد B: فونداسیون گسترده

۲-۲-۱ ایجاد پروژه جدید

۲-۲-۲ ایجاد وتخصیص خواص مصالح

۲-۲-۳ تعریف المانهای سازه‌ای

۲-۲-۴ ایجاد المان مش‌بندی

۲-۲-۵ انجام محاسبات

۲-۲-۶ مشاهده و بررسی نتایج محاسبات

۲-۳ مورد C: فونداسیون گسترده- شمع

۲-۳-۱ ایجاد پروژه جدید

۲-۳-۲ تعریف المان‌های سازه‌ای: فونداسیون‌های شمعی

۲-۳-۳ ایجاد شبکه مش‌بندی

۲-۳-۴ روندانجام محاسبات

۲-۳-۵ تحلیل نتایج محاسبات

فصل سوم / حفاری در خاک‌های ماسه‌ای

۳-۱ ایجاد پروژه جدید

۳-۲ تعریف لایه بندی خاک

۳-۳ تخصیص خواص مصالح

۳-۴ تعریف المانهای سازه‌ای

۳-۴-۱ ویل‌ها و استرات‌ها

۳-۴-۲ اتصالات مهاری

۳-۴-۳ دیوارهای سپری و بارگذاری

۳-۵ ایجاد المان مش‌بندی

۳-۶ انجام محاسبات

۳-۶-۱ اجرای محاسبات

۳-۷ نتایج

فصل چهارم / بارگذاری برروی شمع‌های مکشی

۴-۱ ایجاد پروژه جدید

۴-۲ تعریف لایه‌بندی خاک

۴-۳ تخصیص خواص مصالح

۴-۴ تعریف المانهای سازه‌ای

۴-۴-۱ ایجاد شمع مکشی

۴-۴-۲ پیاده‌سازی اجزای کمکی به منظور اصلاح شبکه مش‌بندی

۴-۵ ایجاد المان مش‌بندی

۴-۶ انجام محاسبات

۴-۶-۱ اجرای محاسبات

۴-۷ نتایج

فصل پنجم / اجرای خاکریزهای جاده

۵-۱ ایجاد پروژه جدید

۵-۲ تعریف لایه‌بندی خاک

۵-۳ ایجاد و تخصیص خواص مصالح

۵-۴ پیاده‌سازی خاکریز و زهکش‌ها

۵-۵ ایجاد المان مش‌بندی

۵-۶ محاسبات

۵-۶-۱ فاز اولیه

۵-۶-۲ آنالیزهای تحکیم

۵-۶-۳ اجرای محاسبات

۵-۷ نتایج

۵-۸ تحلیل پایداری(ضریب اطمینان)

۵-۸-۱ ملاحظات کلی

۵-۸-۲ انجام محاسبات

۵-۸-۳ ارزیابی نتایج- پایداری

۵-۹ تحلیل پایداری با لحاظ نمودن زهکش‌ها

فصل ششم / پایداری دیواره‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های حائل دیافراگمی

۶-۱ ایجاد پروژه جدید

۶-۲ تعریف لایه‌بندی خاک

۶-۳ ایجاد و تخصیص خواص مصالح

۶-۴ طراحی دیواره دیافراگمی

۶-۵ ایجاد شبکه مش‌بندی

۶-۶ انجام محاسبات

۶-۶-۱ فاز اولیه

۶-۶-۲ فاز ۱- حفاری بخش I

۶-۶-۳ فاز ۲- حفاری بخش II

۶-۶-۴ فاز ۳- حفاری بخش III

۶-۶-۵ فاز ۴- بتن مایع (دوغاب)

۶-۶-۶ فاز ۵- بتن عمل‌آوری شده

۶-۶-۷ فازهای  ۶ تا ۹- تحلیل پایداری

۶-۶-۸ اجرای محاسبات

۶-۷ نتایج

فصل هفتم / اجرای مرحله‌ای تونل توسط حفاری مکانیزه

۷-۱ ایجاد پروژه جدید

۷-۲ تعریف لایه‌بندی خاک

۷-۳ تخصیص خواص مصالح

۷-۴ تعریف المانهای سازه‌ای

۷-۴-۱ ساخت تونل

۷-۴-۲ انقباض سطح دیواره

۷-۴-۳ فشارتزریق( دوغاب)

۷-۴-۴ فشار سینه کار تونل

۷-۴-۵ نیروهای Jack

۷-۴-۶ مسیر

۷-۴-۷ توالی(ترتیب)

۷-۵ ایجاد شبکه مش‌بندی

۷-۶ انجام محاسبات

۷-۶-۱ فاز اول

۷-۶-۲ فاز ۱: موقعیت اولیه TBM

۷-۶-۳ فاز ۲: پیشروی ۱ TBM

۷-۶-۴ فاز ۳: پیشرویTBM 2

۷-۶-۵ فاز ۴: پیشرویTBM 3

۷-۶-۶ فاز ۵: پیشرویTBM 4

۷-۷ نتایج

فصل هشتم / تحلیل آبگیری و تخلیه سریع سدهای خاکی

۸-۱ ایجاد پروژه جدید

۸-۲ تعریف لایه بندی خاک

۸-۳ تخصیص خواص مصالح

۸-۴ تعریف شاخص‌های طراحی سد

۸-۵ ایجاد شبکه مش‌بندی

۸-۶ انجام محاسبات

۸-۶-۱ فاز اولیه: High reservoir

۸-۶-۲ فاز ۱: تخلیه سریع

۸-۶-۳ فاز ۲: تخلیه آرام

۸-۶-۴ فاز ۳: سطح تراز پایین

۸-۶-۵ فاز ۴ الی ۷ محاسبات پایداری

۸-۶-۶ انجام محاسبات و اجرای مدل

۸-۷ نتایج

فصل نهم / تحلیل دینامیکی بارگذاری لرزه‌ای ژنراتورها بـرروی فـونـداسیــون‌هــای الاستیـک

۹-۱ ایجاد پروژه جدید

۹-۲ تعریف لایه بندی خاک

۹-۳ تخصیص خواص مصالح

۹-۴ تعریف المانهای سازه‌ای

۹-۴-۱ تعریف ضرایب و ثابت‌های دینامیکی

۹-۵ ایجاد شبکه مش‌بندی

۹-۶ انجام محاسبات

۹-۶-۱ فاز اول

۹-۶-۲ فاز ۱

۹-۶-۳ فاز ۲

۹-۶-۴ فاز ۳

۹-۶-۵ اجرای محاسبات

۹-۶-۶ محاسبات بیشتر با در نظر گرفتن میرایی

۹-۶-۷ نتایج

فصل دهم / تحلیل لرزه‌ای ارتعاش آزاد ساختمان

۱۰-۱ تعریف هندسه مدل

۱۰-۲ تعریف لایه‌بندی خاک

۱۰-۳ تخصیص خواص مصالح

۱۰-۴ تعریف المانهای سازه‌ای

۱۰-۴-۱ ایجاد یک ساختمان

۱۰-۴-۲ اعمال بارهای دینامیکی

۱۰-۴-۳ ایجاد سطوح مشترک در مرزها

۱۰-۵ ایجاد شبکه مش‌بندی

۱۰-۶ انجام محاسبات

۱۰-۶-۱ فاز اولیه

۱۰-۶-۲ فاز ۱

۱۰-۶-۳ فاز ۲

۱۰-۶-۴ فاز ۳

۱۰-۶-۵ فاز ۴

۱۰-۶-۶ اجرای محاسبات

۱۰-۷ نتایج

ضمیمه A: طرح محاسبات برای حالت تنش‌های اولیه مربوط به وزن خاک

منابع و مآخذ

کتاب راهنمای آموزشی PLAXIS 3D (به همراه مثال‌های کاربردی)