Geo future 3d sättningsberäkning - forskningsprojektet med fokus på fullständiga 3d-analyser

CLICK TO EDIT HEADING,UPPER CASE LETTER CLICK TO EDIT HEADING,UPPER CASE LETTER

3D sättningsberäkningar i GeoFuture

Anders Rosenquist af Åkershult, Vianova GeoSuite

CLICK TO EDIT HEADING,UPPER CASE LETTER CLICK TO EDIT HEADING,UPPER CASE LETTER GeoFuture

GeoFuture

– Ett samnordiskt forskningsprojekt 2011-2015

– Partners • AGEF

• GeoVita AS

• JBV (Jernbaneverket)

• Multiconsult AS

• NGI

• Norconsult AS

• NPRA (Statens vegvesen, vegdirektoratet)

• NTNU

• SINTEF Byggforsk

• Skanska AS

• Vianova GeoSuite

• Vianova Systems

CLICK TO EDIT HEADING,UPPER CASE LETTER CLICK TO EDIT HEADING,UPPER CASE LETTER GeoFuture

”Foundation design of tomorrow’s infrastructure”

CLICK TO EDIT HEADING,UPPER CASE LETTER CLICK TO EDIT HEADING,UPPER CASE LETTER GeoFuture

• Sker en utveckling mot 3D

– Design

– Konstruktion

– Underhåll

• Geotekniken måste hänga med!

CLICK TO EDIT HEADING,UPPER CASE LETTER CLICK TO EDIT HEADING,UPPER CASE LETTER GeoFuture: Mål

Mål

– Utveckling av analysmetoder

– 3D-datarepresentation (visualisering av geoteknik i 3D)

– Systemintegration (”BIM”)

CLICK TO EDIT HEADING,UPPER CASE LETTER CLICK TO EDIT HEADING,UPPER CASE LETTER GeoFuture : Delprojekt

Delprojekt

– DP A: Example of the whole workflow for Settlement (JL, AR)

• Återkommer till detta

– DP B: Development of 3D FEM program for Settlement calculation (AR)

CLICK TO EDIT HEADING,UPPER CASE LETTER CLICK TO EDIT HEADING,UPPER CASE LETTER GeoFuture : Delprojekt

Delprojekt

– DP C: Development of wizard • Att jämföra med Utvärderingsmodulen

• Bearbetning av parametrar

• Erfarenhetsvärden från exempelvis litteratur etc

– DP D: Open data model with 3D data representation (LA)

CLICK TO EDIT HEADING,UPPER CASE LETTER CLICK TO EDIT HEADING,UPPER CASE LETTER GeoFuture : Delprojekt

Delprojekt

– DP E: Improved effective stress soil model

– DP F: Bearing capacity module

CLICK TO EDIT HEADING,UPPER CASE LETTER CLICK TO EDIT HEADING,UPPER CASE LETTER GeoFuture: ”Example of the whole workflow for Settlement”

3D sättningsberäkning i GeoFuture: ”Example of the whole workflow for Settlement”

– ”En detaljerad beskrivning av alla delar av arbetsprocessen för Sättning”

– Arbetsprocessen???

CLICK TO EDIT HEADING,UPPER CASE LETTER CLICK TO EDIT HEADING,UPPER CASE LETTER Arbetsprocessen?

Såhär gör vi idag (om vi t.ex. använder GeoSuite Sättning)

– Fältundersökningar, labbundersökningar, erfarenhet och bedömningar ger:

• Jordmodell – Jordprofil = jordlager med:

» Jordegenskaper (t.ex. M0, ML, r0, r1 etc) » Permeabilitetsegenskaper (kinit etc)

CLICK TO EDIT HEADING,UPPER CASE LETTER CLICK TO EDIT HEADING,UPPER CASE LETTER Såhär gör vi idag (om vi t.ex. använder GeoSuite Sättning)

• Portryckssituation – Vid analysens start o eventuellt senare

» Grundvattenytans läge » Portryck » Randvillkor

• Spänningssituation / Laster – Vid analysens start o eventuellt senare

» Spänningar

CLICK TO EDIT HEADING,UPPER CASE LETTER CLICK TO EDIT HEADING,UPPER CASE LETTER Såhär gör vi idag (om vi t.ex. använder GeoSuite Sättning)

– Resultat • Sättning mot tid för olika djup

• Porövertryck mot djup för olika tider

• mm

• Rapport

– Känslighetsanalys

CLICK TO EDIT HEADING,UPPER CASE LETTER CLICK TO EDIT HEADING,UPPER CASE LETTER Arbetsprocessen i 3D?

3D?

– Hur vill vi jobba då? • Från fält till den rapport/de resultat man ger beställaren

– ”Dataflyt” • Vad är resultat när man räknar 3D?

• Vad behövs för att granska en 3D-beräkning?

• Vad behövs för att kunna återskapa en 3D-beräkning?

=> En detaljerad beskrivning av alla delar av arbetsprocessen för Sättning (i 3D)

CLICK TO EDIT HEADING,UPPER CASE LETTER CLICK TO EDIT HEADING,UPPER CASE LETTER GeoFuture: ”Example of the whole workflow for Settlement”

Vad har man kommit fram till?

– Arbetsprocessen:

CLICK TO EDIT HEADING,UPPER CASE LETTER CLICK TO EDIT HEADING,UPPER CASE LETTER

Delprojekt

Hur skulle det optimala verktyget fungera?

GeoFuture: ”Example of the whole workflow for Settlement”

CLICK TO EDIT HEADING,UPPER CASE LETTER CLICK TO EDIT HEADING,UPPER CASE LETTER Hur skulle det optimala verktyget fungera: Fält / Lab / Erfarenhet

Fält / Lab / Erfarenhet

– Verktyg för att välja parametrar utifrån fält/lab/erfarenhet: ”Wizard”

• Att jämföra med Utvärderingsmodulen

• Bearbetning av parametrar

• Erfarenhetsvärden från exempelvis litteratur etc

– Koppling mellan detta verktyg och sättningsprogrammet

• Valda ”designprofiler”

• Koppling mot 3D geometrimodell (områden, ”lokaler”, med vissa egenskaper)

CLICK TO EDIT HEADING,UPPER CASE LETTER CLICK TO EDIT HEADING,UPPER CASE LETTER Hur skulle det optimala verktyget fungera: Indata

Indata: Geometri

– Välj område att analysera direkt i en planvy över den generella modellen

• Ger geometrin med de jordlager som finns i modellen (minimum markyta och berg)

• Finns tolkade lager tas de med

• Eventuella sonderingar följer med (kan tändas/släckas)

CLICK TO EDIT HEADING,UPPER CASE LETTER CLICK TO EDIT HEADING,UPPER CASE LETTER Hur skulle det optimala verktyget fungera: Indata

CLICK TO EDIT HEADING,UPPER CASE LETTER CLICK TO EDIT HEADING,UPPER CASE LETTER Hur skulle det optimala verktyget fungera: Indata

Indata: Geometri

– Manuell indelning av ”resterande” skikt • Möjligt att dra snitt i 3D-vyn och få upp en 2D-vy att

tolka skikt i

• Möjligt att välja en punkt i 3D-vyn och tolka skikt i punkten

– ”Interpolering”/”Terrängmodellering” av skikt från ”3D”, 2D-snitt och punkter

– Modellen alltid öppen i en fritt roterbar 3D-vy

CLICK TO EDIT HEADING,UPPER CASE LETTER CLICK TO EDIT HEADING,UPPER CASE LETTER Hur skulle det optimala verktyget fungera: Indata

Indata: Laster

– Integrerat med 3D-vyn • Olika typer av fördefinierade

laster bör finnas

– Cirkulära

– Rektangulära

– Trapetsformade

– mm

• Flyttbara

• Utsträckningsbara

• Fria att kombinera

CLICK TO EDIT HEADING,UPPER CASE LETTER CLICK TO EDIT HEADING,UPPER CASE LETTER Hur skulle det optimala verktyget fungera: Indata

Indata: Laster

– Bygga upp en fyllning med material från en databas

• Välj t.ex. ”sprängsten” och få materialegenskaperna automatiskt

– Lägga till egna material i databasen

– Styra om lastytan är styv (platta) eller flexibel (fyllning)

CLICK TO EDIT HEADING,UPPER CASE LETTER CLICK TO EDIT HEADING,UPPER CASE LETTER Hur skulle det optimala verktyget fungera: Indata

Indata: Portryck/GVY

– Modellering av GVY som en yta (för varje tid)

– Ge portrycksprofiler i punkter och snitt

– ”Interpolering”/”Terrängmodellering” av portryck från ”3D”, 2D-snitt och punkter

CLICK TO EDIT HEADING,UPPER CASE LETTER CLICK TO EDIT HEADING,UPPER CASE LETTER Hur skulle det optimala verktyget fungera: Indata

Indata: Övrigt

– Kunna lägga in: • Vertikaldränering

– Enkelt rutnät med valt c/c

• KC-pålar

• Urgrävning

• mm

CLICK TO EDIT HEADING,UPPER CASE LETTER CLICK TO EDIT HEADING,UPPER CASE LETTER 3D FEM-Beräkningsmotor

3D FEM-Beräkningsmotor

– Indata • Tabeller

– Knutpunkter

– Element

– Material

CLICK TO EDIT HEADING,UPPER CASE LETTER CLICK TO EDIT HEADING,UPPER CASE LETTER 3D FEM-Beräkningsmotor

3D FEM-Beräkningsmotor

– Indata: Tabeller • Globala koordinater till knutpunkter (x, y, z)

• Elementtopologi

– Elementtyp

– Material

– Knutpunkter som hör till elementet

• Randbetingelser för knutpunkter

– Förskjutningar mm

• Laster i knutpunkter

• Material

CLICK TO EDIT HEADING,UPPER CASE LETTER CLICK TO EDIT HEADING,UPPER CASE LETTER 3D FEM-Beräkningsmotor

3D FEM-Beräkningsmotor

– Nätgenerator • Genererar tabellerna

– Jordparametrar

– Permeabilitetsparametrar

– Portryck

– Grundvattenytans läge

– Laster

• Finmaskighet (grov/fin)

• Intensitet

– Fler element kring

speciella punkter (t.ex. vid

ett fundament)

CLICK TO EDIT HEADING,UPPER CASE LETTER CLICK TO EDIT HEADING,UPPER CASE LETTER Hur skulle det optimala verktyget fungera: Resultat

Resultat

– Bör visas i 3D-vy

– Möjlighet att visa (för olika tidpunkter) • Elementen (rutnätet)

• Deformationer (deformerat rutnät och ”shading”)

• Skiktindelning

• Spänningar (”shading” eller huvudriktningar)

• Tilläggsspänningar från olika lastbidrag

• Portryck och porövertryck

• Laster

CLICK TO EDIT HEADING,UPPER CASE LETTER CLICK TO EDIT HEADING,UPPER CASE LETTER Hur skulle det optimala verktyget fungera: Resultat

Resultat

– Titta på resultat i ett snitt eller en punkt (3D-vyn synlig samtidigt)

– Differenssättningar

– Animation över tid

– I resultatet i en punkt se sättningsbidrag från varje last

CLICK TO EDIT HEADING,UPPER CASE LETTER CLICK TO EDIT HEADING,UPPER CASE LETTER Hur skulle det optimala verktyget fungera: Resultat

Hur kommer man arbeta framöver?

– Beräkning ”som tidigare” (1D) kommer vara det vanliga för ”vardagsproblem”

– Möjligen med ”kontroll” i 3D • Framförallt av hur 3D porvattenströmning påverkar

– Full 3D ”när det behövs”

CLICK TO EDIT HEADING,UPPER CASE LETTER CLICK TO EDIT HEADING,UPPER CASE LETTER Hur skulle det optimala verktyget fungera: Resultat

Diskussion

– Är man rätt ute med de här tankarna?

– Har man missat något?

CLICK TO EDIT HEADING,UPPER CASE LETTER CLICK TO EDIT HEADING,UPPER CASE LETTER Hur skulle det optimala verktyget fungera: Resultat

Vad pågår just nu?

– Sammanställning av en rapport för projektet

– Fastställande av vilka prototyer som ska göras

CLICK TO EDIT HEADING,UPPER CASE LETTER CLICK TO EDIT HEADING,UPPER CASE LETTER Hur skulle det optimala verktyget fungera: Resultat

Vad pågår just nu i andra GeoFuture-projekt?

– 3D räknemotor håller på att utvecklas

– Nätgenerator till 3D räknemotor ska påbörjas

– Körning av 3D-beräkning ska implementeras i GeoSuite Sättning

– Prototyp på Bärighetsmodul påbörjad

CLICK TO EDIT HEADING,UPPER CASE LETTER CLICK TO EDIT HEADING,UPPER CASE LETTER