Geo future beraknings och visualiseringsverktyg for 1d 3d analyser
0 likes559 views
Novapoint Anv辰ndartr辰ff 2016
Geo future beraknings och visualiseringsverktyg for 1d 3d analyser
- 1. BIA Foundations for tomorrows infrastructure BIA Fundamentering av fremtidens infrastruktur
- 2. Rolf Sandven, Prosjektleder Geofuture II (Multiconsult) Suzanne Lacasse, Prosjektleder GeoFuture I (NGI) Novapoint Anv辰ndartr辰ff 2016 GEOFUTURE - BERKNINGS- OCH VISUALISERINGSVERKTYG FOR 1D-3D ANALYSER I: Prosjektbeskrivelse og beregningsmoduler II: Fokus p奪 peleberegninger
- 3. Del I (Rolf Sandven): Orientering om GeoFuture I og II prosjektene Bakgrunn og motivasjon for utviklingen GeoSuite et dimensjoneringsverkt淡y Eksempler p奪 eksisterende og nye beregningsmoduler 3D geoteknisk datamodell Stabilitet Setning B脱reevne Wizard Del II (Suzanne Lacasse): Fokus p奪 peleberegninger L淡sninger for GS Piles Eksempel p奪 analyse Wizard tilpasset peleanalyser Planlagt utvikling Plan for presentasjonen
- 4. Prosjektets hovedm奪lsetning: Utvikling av fullt implementert, integrert programvare med 1D, 2D og 3D beregningsmoduler for de vanligste geotekniske problemstillinger. Fagfeltet Geoteknikk integreres i BIM-l淡sninger for BAE-bransjen, sammen med 淡vrige byggfag.
- 5. Geoteknikk i 1, 2 og 3 dimensjoner BIM (Building Information Model) for interaksjon med andre byggfag Nytt/bedre prosjekteringsverkt淡y som reduserer faren for prosjekteringsfeil og byggskader. Bidra til et bedre og mer effektivt, integrert samspill mellom tiltakshavere, konsulenter og entrepren淡rer. Den nye programvaren inkluderer en Wizard for bearbeiding av grunnforholdsdata med presentasjon i brukervennlige grensesnitt. Forbedret bestemmelse av beregningsparametre med tilpasset bruk av statistiske metoder som assistanse til geotekniske analyser. Dette skal gj淡re dimensjoneringsverkt淡yet attraktivt for bruk til b奪de enkle og avanserte geotekniske 1D, 2D og 3D analyser. 3D visualisering av grunnforhold, inputdata og beregningsresultater GeoFuture - m奪lsetning
- 6. Hovedideen med programpakken GeoSuite har v脱rt 奪 utvikle og anvende et integrert verkt淡y for geoteknisk prosjektering og design Programvaren s淡ker 奪 oppn奪 en balanse mellom forenklede metoder og avanserte analyser GeoSuite ble f淡rst utviklet via 2 tidligere NFR prosjekter, i samarbeid mellom de st淡rste geotekniske milj淡er i Norge, samt svenske akt淡rer Utviklingen av programvaren fortsetter i prosjektene GeoFuture I og II GeoSuite - v奪rt designverkt淡y
- 7. Prosjekt Periode Prosjekteier Finansiering GeoSuite I 2002 - 2005 NGI NFR, prosjektpartnere GeoSuite II 2007 - 2010 Vianova NFR, prosjektpartnere GeoFuture I 2011 - 2015 NGI NFR, prosjektpartnere GeoFuture II 2015 - 2019 Multiconsult NFR, prosjektpartnere GeoFuture - prosjekthistorikk
- 8. Partner Status Multiconsult R奪dgivende ingeni淡rfirma, prosjekteier GeoFuture II Geovita R奪dgivende ingeni淡rfirma Norconsult R奪dgivende ingeni淡rfirma COWI R奪dgivende ingeni淡rfirma (GeoFuture II) Sweco Norge R奪dgivende ingeni淡rfirma (GeoFuture II) Ramb淡ll R奪dgivende ingeni淡rfirma (GeoFuture II) Skanska Entrepren淡r (GeoFuture I) AutoGraf Ekonomisk F旦rening (AGEF) (S) Svensk interesseforening for ingeni淡rfirma og entrepren淡rer Vianova Systems Programvareutvikler Vianova GeoSuite (S) Programvareutvikler GeoFuture I og II - prosjektpartnere
- 9. Partner Status NGI Forskningsinstitutt, prosjekteier GeoFuture I SINTEF Forskningsinstitutt Statens vegvesen Offentlig etat Jernbaneverket Offentlig etat NTNU Norges teknisk-naturvitenskapelige universitet GeoFuture I og II - prosjektpartnere
- 10. Prosjektorganisasjon GeoFuture II GeoFuture styre Styreleder: Torbj淡rn Johansen Styrenestleder: Roald Aab淡e Prosjektleder: Rolf Sandven Prosjektnestleder: Suzanne Lacasse Prosjektadministrator: Pernille Wahlberg DP B 3D modell DP A Dataflyt DP C Wizard Soil profile Statistic s DP D GOM datamodell DP G Stabilitet DP H Utl淡p DP F 3D Utgraving DP H Uttesting DP E Peler R奪dgivende utvalg: Steinar Nordal, Minna Karstunen, Torbj淡rn Johansen, Cathrine Engen, Kristian Aunaas, Marius Sekse
- 11. Akt淡r Innbetaling Egeninnsats Totalsum R奪dgivende ingeni淡rer 2,700 3,600 6,300 Programvareutviklere 2,000 600 (2,500) 2,600 Interesseforeninger 400 (300) 400 Sum st淡tteberettiget bel淡p 5,100 4,200 9,300 Norges forskningsr奪d (NFR) 40 % av st淡tteberettiget bel淡p 0 0 6,400 Private forskningsorganisasjoner 1,200 5,000 6,200 Offentlige institusjoner og universiteter 800 900 1,700 Totalbudsjett for prosjektet 7,100 12,900 26,400 GeoFuture II - prosjekt淡konomi Alle tall i NOK
- 12. Delprosjekter i GeoFuture med geotekniske problemstillinger De faglige delprosjekter i GeoFuture prosjektet er: Utvikling av interaktiv observasjonsmodell GOM for organisering av boredata fra geotekniske unders淡kelser Wizard for bestemmelse av inputdata som grunnlag for geotekniske analyser. Kommuniserer og samvirker med GOM Utvikling av 3D FEM regnemotor som grunnlag for geotekniske analyser Ny effektivspenningsbasert materialmodell for skandinaviske grunnforhold (PhD, NTNU) B脱reevne - Analyse av b脱reevne for konstruksjoner Setninger - Analyse av setninger for konstruksjoner Utgravninger - Analyse av byggegroper og utgravninger Peler - Analyse av enkeltpelers og pelegruppers b脱reevne Stabilitet - Stabilitetsanalyser for drenerte og udrenerte analyser Utl淡psvurderinger - vurdering av l淡sneomr奪de og utl淡psdistanse for skred Uttesting - Uttesting og verifikasjon av beregningsmoduler GeoFuture I og II - faglig innhold
- 13. Wizard Soil profile Datatolkning Statistisk analyse av parametre GeoFuture II - GOM og Wizard
- 14. Geoteknisk datamodell Ground Observation Model (GOM) Gir oversikt over utf淡rte grunnunders淡kelser i et omr奪de Basert p奪 informasjon i SOSI-format Muligheter for 2D og 3D visualisering av grunnforhold med laggrenser Samvirke med Wizard for presentasjon av jordprofiler og parametre Modellen kan vises sammen med prosjektdetaljer som for eksempel veglinje eller planlagte bygninger, ref. presentasjon Anders Rosenquist (H4, 14.00-14.45) GeoFuture - faglige delprosjekter - eksempler
- 15. Wizard Soil Profiles og Statistics GeoFuture - faglige delprosjekter - eksempler Brukerdefinert
- 16. Utvikling av brukerst淡tte og app-l淡sninger i GeoSuite Utdrag av boringer fra grunnforholdsmodell for visning p奪 mobil-app Kobling mot nye databaser (SVV) for uthenting av data Tettere integrasjon mot prosjektdetaljer, for eksempel veglinje, byggetomt Tilbakef淡ring av observasjonsdata fra befaringer GeoFuture - faglige delprosjekter - eksempler
- 17. GeoFuture - 3D regnemodell Hvorfor 3D FEM beregninger? Sikrere beregninger i forhold til 3D forenklede analyser Bedre design med hensyn p奪 sikkerhet og 淡konomi Dagens teknologi gj淡r dette mulig Raskere datamaskiner 3D FEM programmer som for eksempel Plaxis og Abaqus har allerede v脱rt benyttet i mer enn 25 奪r FEM integrert i geoteknisk analyseverkt淡y GeoSuite er velegnet for integrering av slike programmer Dataflyt fra felt/lab til lagring av resultater gjennom en 3D datamodell Spesialtilpasset til ulike geotekniske problem- stillinger gjennom enkle brukergrensesnitt, tilpasset nasjonale problemstillinger og input data
- 18. Utvikling av ny jordmodell - leire Utvikling av effektivspenningsbasert 3D materialmodell for skandinaviske leirer Del av PhD arbeid ved NTNU, presenteres i 2016 Modellen kan blant annet h奪ndtere : Anisotropi, stivhet ved sm奪 t淡yninger, dilatans, ikke- line脱r oppf淡rsel, destrukturering, strain-softening og kryp B奪de drenerte, delvis drenerte og udrenerte betingelser kan beregnes I praktisk bruk skal modellen kunne benyttes til: Stabilitetsanalyser, b脱reevneanalyser, setnings- og deformasjonsanalyser GeoFuture - faglige delprosjekter - eksempler
- 19. Modul Setninger Eksisterer i GeoSuite, men utvides fra 1D til 2D/3D setningsberegning i GeoFuture Kan benyttes til beregning av konsolideringssetning og kryp Konstant eller trapesformet lastm淡nster, Boussinesq eller valgt fordeling av tilleggsspenninger i dybden Ulike modeller for setningsberegning: Janbu (NTNU) Krykon Chalmers Selv-programmerte modeller Grafisk eller tabellarisk presentasjon av beregningsresultater GeoFuture - faglige delprosjekter - eksempler
- 20. Hvorfor 3D FEM setningsberegninger? Horisontal drenasje (i tillegg til vertikal) Horisontalt淡yninger (skj脱rt淡yninger/skj脱rmobilisering) Mer avanserte jordmodeller Lastspredning med dybden beregnes automatisk og mer riktig 3D geometri Varierende lagdeling Mer komplekse lastsituasjoner (flere fundamenter, andre geometrier etc.) GeoFuture - faglige delprosjekter - eksempler
- 21. Modul B脱reevne Beregning av b脱reevne for fundamenter utviklet i GeoFuture Enkle beregninger etter tradisjonell b脱reevneteori (V220, Brinch-Hansen) Avanserte elementmetodeberegninger for mer kompliserte last- og grunnforhold (3D) Lett 奪 skifte mellom enkle og avanserte beregninger. Ideen er 奪 kunne starte enkelt med mulighet for 奪 bygge p奪 med detaljer ved behov Metoder og inputparametre kjent i bransjen Grafisk eller tabellarisk presentasjon av resultater GeoFuture - faglige delprosjekter - eksempler
- 22. Modul Stabilitet 2D/3D Benytter profiler med sonderingsresultater som grunnlag for stabilitetsberegningene Iso-linjer for skj脱rfasthets- og poretrykksprofiler H奪ndterer b奪de totalspennings- og effektivspenningsanalyser Benytter Beast (Morgenstern-Price) og Simplified Bishop-metoder som analysemodeller Ny modul - Utl淡psdistanse for skredmasser Utvides med vurdering av l淡sneomr奪de og utl淡psdistanse av skredmasser i GeoFuture II Implementering av empiriske og numeriske modeller GeoFuture - faglige delprosjekter - eksempler
- 23. Modul Stabilitet 2D/3D Samme brukergrensesnitt i 2D og 3D Automatisk nettgenerering Materialmodeller: NGI-ADP og Mohr Coulomb Automatisk beregning av kritisk bruddflate og sikkerhetsfaktor SF eller 粒m (c- reduksjon) 3D modell basert p奪 GOM utvikles i GeoFuture 束Automatisk損 GeoFuture - faglige delprosjekter - eksempler
- 24. Hvorfor 2D/3D FEM stabilitets- og b脱reevneberegninger? Bestemmer kritisk bruddflate automatisk Kan ta hensyn til effektivspenningsendringer ved utgraving/oppfylling Kan benytte mer avanserte modeller for modellering av skj脱rfastheten i jorden Strain-softening, kryp og effekt av vannstr淡mning Kan modellere mer komplekse 3D geometrier GeoFuture - faglige delprosjekter - eksempler
- 25. Modul 3D Utgravninger Utvikling av 2D/3D FEM-basert beregningsmodell Implementering av materialmodeller Utvikling av programrutine for generering av elementnett Inneholder formuleringer for jord-, struktur- og forankringselementer Behandling av vann i byggegrop utpumping Utvikling av grensesnitt for input/output, samvirke med Wizard GeoFuture - faglige delprosjekter - eksempler
- 26. 3D modell for utgravinger/spunt GeoFuture - faglige delprosjekter - eksempler
- 27. Takk for oppmerksomheten! www.geofuture.no Suzanne Lacasse fortsetter presentasjonen med Fokus p奪 Peler
- 28. Del I: Orientering om GeoFuture I og II prosjektene Bakgrunn og motivasjon for utviklingen GeoSuite et dimensjoneringsverkt淡y Eksempler p奪 eksisterende og nye beregningsmoduler 3D geoteknisk datamodell Stabilitet Setning B脱reevne Wizard Del II: Fokus p奪 peleberegninger L淡sninger for GS Piles Eksempel p奪 analyse Wizard tilpasset peleanalyser Planlagt utvikling Plan for presentasjonen
- 29. Geosuite Peler Pelegruppeberegninger for bruer. Programmet benyttes til 奪 analysere interaksjonen mellom line脱re superstrukturer og dens ikke-line脱re pelefundament for statiske lasttilfeller. Typiske bruksomr奪der: Pelegrupper for brufundamenter og landkar Pelegrupper for st淡ttemurer Pelegrupper for kulverter Analyse av enkeltpeler
- 30. Geosuite Peler SPLICE pakken SPLICE regnemotor: L淡ser kombinerte struktur/pel/jord systemer. Mottar laster og henter input fra GENSOD og PILGEN GENSOD: Genererer jord- data for SPLICE PILGEN: Genererer peledata for SPLICE Materialmodell: API Materialmodell: NTNU modell fra Group PSI
- 31. Geosuite: Modellere enkeltpel med p奪f淡rte laster Struktur/global analyse: Pelene er innspent ved maksimalt moment Angi dybde til maks moment Laster Geosuite: Peleberegning Sammenligne opprinnelig input til globalanalysen med peleberegningen Output Enkeltpel Ny runde OK Samsvar ? Ja Nei
- 32. Geosuite: Modellere pelegruppe med p奪f淡rt horisontal- og vertikallast og moment Struktur/global analyse: Stivhetsmatrisen benyttes i overgangen mellom fundament og topp pel Etablere stivhetsmatrise Laster Geosuite: Ny pelegruppeberegning med oppdaterte laster Sammenligne deformasjoner fra pelegruppeberegningene og fra globalanalysen Ny runde OK Output Samsvar ? Ja Nei Pelegruppe
- 33. Ny bro Eksempel beregning med GS Piles
- 34. Eksempel beregning med GS Piles
- 35. Eksempel beregning med GS Piles
- 36. Jordprofil Dybde til berg: 30-50m 1-2 m fyllmasser (sandig) 1-3 m t淡rrskorpe leire, h淡y fasthet Homogen siltig leire med Ip = 15%, kvikk 12-25m 1-15m morenelag over berg Grunnvann: 3m under terreng
- 37. Beregninger, f淡r peledesign Stabilitetsberegninger av eksisterende skr奪ninger: Avlastning av terrenget p奪 topp av skr奪ningen. Bygging av brofundament: Utgraving med 1:2 helning maks, tilbakefylling av skr奪ningene. Boring av foringsr淡r for st奪lkjernepelene, med risiko for omr淡ring og erosjon/utspyling av leire Bruke mer sk奪nsom boremetode (ingen luftspyling, r淡rene roteres og presses sk奪nsomt, med kun svakt vannspylingstrykk). Kontroll p奪 byggeplass av en sakkyndig. Og da er vi klare for peleberegningene
- 38. Spissb脱rende st奪lkjernepeler til berg Diameter = 150 - 180mm Akse 4: 10 peler, diameter 150mm
- 39. Peleberegninger EUROCODE standarder Prosjektering av konstruksjoner Geoteknisk prosjektering St奪lkonstruksjoner Seismisk p奪virkning Jordmodell: NTNU med anbefalte verdier Skj脱rstyrke
- 40. su (kPa) p0 (kPa) Skj脱rstyrke profil, Akse 4
- 41. Peleberegninger EUROCODE standarder (prosjektering av konstruksjoner, geoteknisk prosjektering, st奪lkonstruksjoner, seismisk p奪virkning) Jordmodell: NTNU med anbefalte verdier av NTNU. Skj脱rstyrke Peletopp med fast innspenning til fundamentet Fj脱r med h淡y stivhet ved pelespissene Flere pelekonfigurasjonene ble pr淡vd: Valgt konfigurasjon er basert p奪 dimensjonerende laster, deres retning og krav til deformasjoner Kapasitetskontroll til slutt
- 42. Resultater Karakteristiske laster og momenter i pelene (maksimale beregnede karakteristiske verdier)
- 43. Resultater Forskyvninger og rotasjoner (maskimale beregnede verdier, pelefundament)
- 44. Beregnede krefter og momenter Akse 4, ULS 11
- 45. Beregnede forskyvninger i pelene Akse 4, ULS 11
- 46. Beregnede aksial- & skj脱rkraft, & moment Pel 4, Akse 4, ULS 11
- 47. Peleprogram SPLICE (GeoSuite Piles) Alt er ikke bare idyll!
- 48. Oppfatning av dagens GeoSuite Piles (GSP) Fortranprogram som regnemotor, utviklet p奪 80-tallet.
- 49. 3D kompatibelt 束Uendelige損 muligheter, 束vanskelig損 brukergrensesnitt God regnemotor, kompatibel for tilpasning 3D kompatibilitet Velkjent program, anerkjennelse i bransjen Brukervennlighet 束Intuitivitet損 Funksjonalitet Utdaterte jordmodeller
- 50. Brukererfaringer med GS Piles Programvare med store brukermuligheter Bred utbredelse i fagmilj淡et Men: 束Tynn損 brukermanual, krevende for brukere Sammenheng programvare (SPLICE -> GS Piles) Jordmodeller Feilmeldinger er kryptiske B淡r utformes mtp dokumentasjon; rapportgenerator Utnyttelsesgrad jord & peletverrsnitt kan v脱re misvisende Lange og slanke peler kan gi numeriske problemer
- 51. Hva b淡r forbedres? Dokumentasjon av programvaren: Mer komplett brukermanual Beskrivelse av potensielle feilmeldinger; hva er problemet og hvordan vi l淡ser dem?
- 52. Modul Peler Videre utvikling: Harmonisering av programversjon SPLICE Bedre styring av fj脱rstivheter og inputdata Forbedret b脱reevnemodul (束axial capacity損) Muligheter for beregning av tverrsnittskapasitet Forbedret brukervennlighet og grafisk presentasjon av data GeoFuture videre utvikling
- 53. Wizard for GS Piles Geo-assistanse til brukeren GeoSuite et dimensjoneringsverkt淡y INTROStab, INTROSett, INTROBC PARAMStab, PARAMSett, PARAMBC RESULTSStab, .. INTROPiles PARAMPiles RESULTSPiles, ..
- 54. Wizard: Flytdiagram for beregninger Brukerveiledning: Metode Prosedyre Anbefalinger Standarder Niv奪 1: N淡dvendige parametere Niv奪 2: Anbefalte verdier og korrelasjoner Niv奪 3: Tips og anbefalinger, f.eks. effekt av pr淡veforstyrrelse, pc.
- 55. Flytdiagram for GeoSuite Piles (1/2)
- 56. Flytdiagram for GeoSuite Piles (2/2)
- 58. WIZARD - assistanse med valg av parametre Nkt vs OCR Nkt vs Ip
- 59. Wizard valg av jordparametere Andersen & Schjetne, 2013
- 60. INTROPile Pile Calculation in Geofuture Principle of Pile Calculation in GeoFuture Fig. 1 : Peleveiledningen 2012 GENSOD : Generates soil data needed by SPLICE. . PILGEN: Pile geometry, dimension and rigidity (axial and bending stiffness) SPLICE: Computing Engine where you put loads and the program then calculates the forces, moments and lags in piles, based on input in GENSOD and PILGEN. Results. 束SPLICE (and GS piles) model each pile as an elastic beam with a given length, the piles are automatically divided into elements based on length and diameter. The elements are interconnected by an "infinitely" rigid plate in the top. Pile-soil interaction is calculated using nonlinear springs at each junction between the pile elements in the soil volume.損
- 61. V奪r plan og v奪r utfordring GeoSuite skal v脱re for hverdagsdimensjonering: Beholde en balanse mellom: Avanserte analyser, med avanserte beregningsmetoder og jordmodeller og Enklere metoder og modeller som likevel gir realistiske og p奪litelige svar. Brukeren skal vite (via assistanse) hvilke typer analyser som b淡r brukes, og hvordan de skal anvendes.
- 62. Takk for oppmerksomheten! www.geofuture.no Takk til Norges forskningsr奪d GeoFuture alliansen Geovita AS, Multiconsult AS, Norconsult AS, Cowi AS, Sweco AS, Ramb淡ll AS AG Programutveckling Ekonomisk F旦rening (AGEF) ViaNova Systems AS ViaNova GeoSuite AB Skanska Vegdirektoratet Jernbaneverket SINTEF Byggforsk NTNU NGI