Plaxis | Геотехническая лаборатория МОСТДОРГЕОТРЕСТ

При расчетном обосновании проекта инженер
сталкивается с рядом весьма сложных и порой взаимосвязанных задач,
требующих исследовательского подхода, когда изменение конструктивного
или технологического элемента приводит к изменению ряда других стартовых
параметров проекта. И в первую очередь, требуется вдумчиво и
ответственно подойти к прогнозу поведения грунтов, на которых будет
строиться сооружение, ведь их природное состояние и свойства будут
изменяться в зависимости от процессов, инициированных запроектированной
конструкцией сооружения и выбранной технологией его возведения.

Такой творческий подход в инженерном деле может быть
реализован с помощью программного комплекса PLAXIS, ориентированного на
выполнение комплексных геотехнических расчетов
напряженно-деформированного состояния системы “основание-сооружение” в
процессе ее формирования и дальнейшей эксплуатации.

Используя PLAXIS, инженер имеет возможность
оперативного сопоставления различных проектных вариантов с учетом
различных факторов, влияющих на выбор оптимального решения:

В программный комплекс PLAXIS в настоящее время
входит ряд прикладных вычислительных программ для конечно-элементных
расчетов сложных комбинированных геотехнических систем с различными по
назначению объектами, в том числе транспортного строительства (дорожные
насыпи, путепроводы, мосты, тоннели):

С помощью этих программ могут быть решены сложные геотехнические задачи, связанные с проектированием транспортных сооружений:

В PLAXIS реализована концепция простых в
использовании программ для инженеров-расчетчиков, которые не обязательно
должны быть специалистами в области численных методов расчета и
современной нелинейной механики грунтов. PLAXIS можно рассматривать как
некоторый математический конструктор, с помощью которого можно создавать
сложные геотехнические структуры, используя графические методики
(CAD-черчение или импорт из AutoCAD), и затем рассчитывать их. В
распоряжении инженера находится набор конечных элементов с определенными
свойствами, отражающими работу компонентов геотехнической системы:
грунт, массивный бетон (железобетон), зоны взаимодействия между
сооружением и грунтом, плиты, балки, стойки, распорки, анкеры, геосетки,
сваи. Моделирование нелинейного, зависящего от времени и анизотропного
поведения грунтов и горных пород в PLAXIS осуществляется с помощью ряда
моделей разной степени сложности, достаточно полно отражающих
особенности поведения грунтов при нагружении и разгрузке. Для выбора
адекватной модели и ее расчетных параметров имеется опция Soil test
(испытание грунта), являющаяся математическим (компьютерным) аналогом
стандартных (ГОСТ 12248-96) лабораторных испытаний грунтов.

Следует отметить, что в PLAXIS грунт моделируется как
многокомпонентный материал (частицы, вода, газ), в котором могут
возникать давления в поровой воде (гидростатическое и избыточное), что
нашло свое отражение в специальных расчетах (фильтрация, консолидация).
Программа PLAXIS позволяет моделировать поэтапные процессы возведения
сооружения, выемки и отсыпки грунта, приложения различных по величине и
направлениям нагрузок, создавать сценарии аварийных ситуаций и оценивать
их последствия в работе сооружения.

Динамичное развитие программного обеспечения PLAXIS
проводится при поддержке Сообщества по разработке PLAXIS, в котором
участвуют более 30 компаний, оказывающих финансовую поддержку и
контролирующих эффективность и качество программных продуктов,
обеспечивая связь с инженерной практикой. Кроме того, компания PLAXIS
является членом некоммерческой организации NAFEMS по использованию
конечно-элементных методов для моделирования в различных инженерных
областях. Разработка и усовершенствование PLAXIS были бы невозможны без
проведения научных исследований в различных университетах и
научно-исследовательских институтах мира. Для поддержания высокого
технического уровня и внедрения новых технологий коллектив разработчиков
Plaxis находится в контакте с группой ведущих исследователей и ученых в
области геомеханики и численных методов расчета.

Для пользователей Plaxis действует сервисная
программа PLAXIS VIP для получения оперативной информации, новых версий
установленных программ и консультаций специалистов. Для успешного
освоения программ при решении геотехнических задач проводятся курсы по
теоретическим и практическим аспектам компьютерного моделирования
(www.plaxis.nl, www.my-sertif.ru).  Два раза в год выходит международный
бюллетень, в котором публикуется описания проектов с расчетами в
программах PLAXIS, примеры использования усовершенствованных моделей
грунта, информация о новых разработках, советы по оптимальному
использованию программ и календарь событий. Ежегодно в июне компания
ООО “НИП-Информатика”, являющаяся официальным представителем компании
PLAXIS b.v. в России, проводит в Санкт-Петербурге научно-практическую
конференцию российских пользователей PLAXIS. Практически на всех
последних научно-технических конференциях в России, посвященных
геотехническим проблемам в различных областях строительства, приводятся
результаты расчетов, выполненных с помощью программ PLAXIS.

Уже 10 лет программный комплекс PLAXIS широко и
эффективно применяется в России. За этот период коллективными
пользователями PLAXIS стали более 150 ведущих проектных,
научно-исследовательских институтов, инженерных и конструкторских бюро,
строительных компаний и высших учебных заведений. В области
транспортного строительства программы PLAXIS успешно используются в
ЦНИИС (Москва), НИИОСП (Москва), Ленгипротранс (Санкт-Петербург),
Трансмост (Санкт-Петербург), Стройпроект (Санкт-Петербург),
Минскметропроект (Минск), Метрогипротранс (Москва),
Сочитранстоннельпроект (Сочи), Бамтоннельпроект (Новосибирск),
Уралгипротранс (Екатеринбург) и других организациях.

Программный комплекс PLAXIS имеет сертификат
ГОССТАНДАРТа РОССИИ, удостоверяющий соответствие выполняемых с его
помощью геотехнических расчетов требованиям положений нормативных
документов.

Располагая современными упругопластическими моделями
для грунтов и нелинейными моделями для конструкционных материалов,
программный комплекс PLAXIS позволяет в полной мере реализовать основной
принцип проектирования по предельным деформациям сооружения вплоть до
его разрушения, как на стадии строительства, так и на стадии
эксплуатации или реконструкции. Эти три важные этапа жизни сооружения
могут быть последовательно смоделированы с учетом развивающихся во
времени процессов и ситуаций. Особенно следует подчеркнуть возможность
расчетов консолидации, необходимость выполнения которых продиктовано
строительством на слабых, водонасыщенных грунтах, а также расчетов
устойчивости (безопасности) с определением потенциальных поверхностей
разрушения и значения коэффициента запаса по достигнутому напряженному
состоянию в грунтах.

Постпроцессор PLAXIS имеет эффективные графические
средства для вывода на экран результатов вычислений деформаций,
напряжений, усилий (моментов, продольных и перерезывающих сил) в
элементах конструкции в различных форматах представления (векторы,
изолинии, изополя, эпюры в сечениях), а также таблицы выходных данных.
Графики и таблицы могут быть отправлены на устройства вывода данных или
занесены в буфер обмена Windows® для экспорта в другие программные
средства.

В качестве примеров расчетного обоснования проектов с
помощью PLAXIS, в которых принимали участие специалисты компании
OOO “НИП-Информатика”, можно привести проект насыпи участка кольцевой
автодороги вокруг Санкт-Петербурга (ОАО “Трансмост”), проект
реконструкции участка автодороги “Раздольное-Хасан” в Приморском крае
(ОАО “Ленгипротранс”).

Рис. 1.  Распределение вертикальных перемещений в армогрунтовой насыпи и
основании с грунтоцементными сваями (КАД, Санкт-Петербург)

Рис.2 Оценка общей устойчивости насыпи на слабом основании (автодорога “Раздольное-Хасан”)

В заключении отметим, что, занимая, вполне
заслуженно, ведущее место среди специальных (прикладных) компьютерных
программ у инженеров-проектировщиков в различных областях строительства,
программный комплекс PLAXIS обеспечивает высокие показатели
эффективности, надежности и экономичности проектируемых сооружений.

А.И. Голубев,
к.т.н., с.н.с.
А.В. Селецкий,
нач. геотехнического отдела
ООО “НИП-Информатика”