Geo future parameterdesign och 3d sättning

Novapoint Användarträff 2013

GeoFuture: Parameterdesign och 3D Sättning Anders Rosenquist af Åkershult


GeoFuture

• Vad är 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


GeoFuture

• ”Foundation design of tomorrow’s infrastructure”


GeoFuture

• Sker en utveckling mot 3D

– Design

– Konstruktion

– Underhåll

• Geotekniken måste hänga med!


GeoFuture

• Mål

– Utveckling av analysmetoder

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

– Systemintegration (”BIM”)


GeoFuture

• 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) • «3D Sättning»

– DP C: Development of wizard (AR, JL) • «Parameterdesign»

– DP D: Open data model with 3D data representation (LA) • Bland annat modell till «3D Sättning» och «Parameterdesign»

– DP E: Improved effective stress soil model • Forskning på NTNU (Norska Tekniska högskolan, Trondheim)

– DP F: Bearing capacity module (AR) • Statens Vegvesen, «Håndbok 016»

• Brinch-Hansen


GeoFuture

• DP A: Example of the whole workflow for Settlement

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

– Arbetsprocessen???


Arbetsprocessen?

• Så här 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)


Så här gör vi idag!

• Portryckssituation

– Vid analysens start o eventuellt senare

» Grundvattenytans läge

» Portryck

» Randvillkor

• Spänningssituation / Laster

– Vid analysens start o eventuellt senare

» Spänningar


Så här gör vi idag!

– Resultat • Sättning mot tid för olika djup

• Porövertryck mot djup för olika tider

• mm

• Rapport

– Känslighetsanalys


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)



• Vad har man kommit fram till?

– Arbetsprocessen:



• Delprojekt

• Hur skulle det optimala verktyget fungera?


Det optimala verktyget!

• 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)

– => ”Parameterdesign” – => Förbättrad hjälp

• Demo – (Mycket enkel) prototyp: Skapa/välja ”Designprofil” – Hjälp för jord- och permeabilitetsmodeller


Det optimala verktyget - Geometri!

• 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)



• Fält / Lab / Erfarenhet



– 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



• => NP19


Det optimala verktyget - Laster!

• Indata: Laster

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

bör finnas

– Cirkulära

– Rektangulära

– Trapetsformade

– mm

– Flyttbara

– Utsträckningsbara

– Fria att kombinera


Det optimala verktyget - 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)


Det optimala verktyget – Portryck!

• 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


3D FEM-Beräkningsmotor

• 3D FEM-Beräkningsmotor

– 2 räknemotorer • Geometri, laster, jordlager, portryck etc

• ”Analys”


3D FEM-Beräkningsmotor – indata

• Geometri, laster, jordlager, portryck – indata: • Elementtyp

• Gridlinjer – Antal

– Koordinater (x, y, z)

• Randvillkor

• Ytlaster – Antal

– Hörnkoordinater (x, y)

– Lastintensitet (x, y, z) för varje hörn

• Jordlager

• Portryck

• mm


3D FEM-Beräkningsmotor – indata

• ”Analys”– indata: • Algoritmdata

– Antal iterationer

– Konvergenskriterium

– Tidssteg

– mm

• Materialdata

– Jordmodell

– Jordparametrar


”3D-Sättning”

• ”3D-Sättning”

– Demo!


”3D-sättning”

• Resultat – 3D-sättningarna lite större men i samma storleksordning

– Vad skiljer? • Grov elementindelning

– 3D blir inte så noggrann

• Spänningsspridning – 1D enligt Boussinesq

– 3D via elementen

– 3D last över hela ytan

– => Olika spänningar i de två fallen

• Initial sättning pga skjuvdeformation i 3D

• Porvattenflöde – 3D Horisontellt och vertikalt

– 1D Endast vertikalt


”3D-sättning”

• Vad är förväntat?

– 3D-sättningarna lite större men i samma storleksordning

– 3D-sättningarna har lite snabbare förlopp


Det optimala verktyget – 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

– => Visas i utsnitt likt det för indatageometrin


Det optimala verktyget – 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


Hur kommer man arbeta framöver?

• 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”


Vad pågår just nu?

• Vad pågår just nu?

– Vidareutveckling av prototyper

• 3D-sättning

– Koppling mot modell

– Visualisering av indata och resultat

– Uttestning av räknemotor

• Parameterdesign

– Lagring av designkurva

– Koppling mot modell


Vad pågår just nu?

• I andra GeoFuture-projekt?

– Bärighetsmodul • Avsluta implementation

av formler från SVV Håndbok 016

• Första uttestning

• Implementation av ytterligare formler

Geo future parameterdesign och 3d sättning

Documents

Transcript of Geo future parameterdesign och 3d sättning