Acta Univ. Agric. Silvic. Mendelianae Brun. 2010, 58(5), 361-368 | DOI: 10.11118/actaun201058050361

NUMERICKÝ MODEL PRO PARAMETRICKÉ STUDIE VOZOVEK LESNÍCH ODVOZNÍCH CEST

Lenka Ševelová, Alice Kozumplíková

Ústav tvorby a ochrany krajiny, Mendelova univerzita v Brně, Zemědělská 3, 613 00 Brno, Česká republika

Předkládaná práce se věnuje přípravě numerického modelu konstrukce vozovky nízkokapacitních cest. Zabývá se problematikou, kde se prolínají zájmy geotechniky a silničního stavitelství. Oba tyto obory využívají náročné experimenty a empirické návrhové metody, které však neumožňují dostatečně popsat stav napjatosti v konstrukci, predikovat chování nových materiálů apod. Vhodným a progresivním nástrojem pro analýzu těchto problémů jsou parametrické studie a spolehlivostní analýzy. Nedílnou součástí těchto analýz je vhodný numerický model na bázi konečných prvků. Hlavním kritériem je výběr adekvátního materiálového modelu zeminy podloží a nestmelených přírodních materiálů vozovky. Příspěvek prezentuje dílčí výstupy srovnávací studie provedené v rámci ověření vytvořeného modelu. Je srovnán lineární materiálový model dle Hookovy teorie (H model) a nelineárně plastický Drucker-Pragerův model (D-P model). Dále je vyšetřen vliv tuhosti materiálu roznášecí podložky, která je modelována v místě působení soustředěného zatížení návrhovou nápravou.
Vyhodnocení je provedeno porovnáním hodnot normálových napětí ve směru horizontálním SX a vertikálním SY v ose dvojkola, kde v obou modelech vzniká extrémní tlakové napětí SX. V H modelu toto napětí přechází do tahových hodnot na kontaktu třetí konstrukční vrstvy a podloží, v D-P modelu na kontaktu první a druhé vrstvy. S klesající hodnotou modulu přetvárnosti podloží Edef k mezi únosnosti podloží H model nevykazuje změnu a napětí SX rostou. Naopak v D-P modelu pro Edef = 1,2 MPa výpočet nekonverguje.
Napětí SY v H modelu dosahují na celém testovaném intervalu modulu přetvárnosti Edef jen tlakových hodnot, v D-P modelu přechází napětí SY v horních konstrukčních vrstvách s poklesem modulu Edef do tahových hodnot. Při hodnotě modulu přetvárnosti podloží Edef = 1,2 MPa výpočet v D-P modelu nekonverguje, v H modelu nelze zaznamenat žádnou změnu stavu a výpočet nevykazuje překročení únosnosti materiálu.
Vlivem zvyšování tuhosti modelované roznášecí podložky dochází ke snížení koncentrace hodnot vodorovných napětí SX v krytové vrstvě vozovky. Přiměřeného poklesu napětí SX v místě působení osamělého břemene je dosaženo použitím podložky o tuhosti Emin = 1 GPa.

parametrická studie, numerický model, metoda konečných prvků, MKP, spolehlivostní analýza, citlivostní analýza, lesní cesty, konstrukce vozovky

Received: December 16, 2009; Published: August 6, 2014  Show citation