2D és 3D állékonyságvizsgálat összehasonlítása

A rézsűk állékonyságának vizsgálata fontos gyakorlati probléma a geotechnikában. Leggyakrabban rézsűs lehatárolást alkalmaznak vonalas létesítmények lehatárolásaként, az út – és vasútépítésben, valamint a vízépítésben. Belátható, hogy az adott hajlással kialakított földtömeg állékonyságvesztése esetén komoly anyagi kár keletkezhet, mely időnként emberáldozattal is jár, ezért nagy körültekintéssel kell eljárni rézsűk a tervezésekor és kivitelezésekor.

Régóta folynak kutatások a témában, és számos eljárás alakult ki az idők során. A korai módszerekre elmondható, hogy általában egy – egy meghatározott, speciális esetben alkalmazhatók, teljesülniük kell az alkalmazhatósági feltételeknek. Ilyen feltétel, hogy csak adott talajtípusokat lehet vizsgálni ezekkel az eljárásokkal, például csak homogén, kohéziós vagy szemcsés talaj esetén adnak megbízható eredményeket.

A valóságban azonban csak ritkán fordul elő ideálishoz közeli állapot. Az ilyen problémák kezelésére dolgozták ki a 20. század közepén az ún. lamellás eljárásokat, melyeket a mérnökök azóta is szívesen alkalmazzák, mivel egyszerűen, gyorsan, kis számítási igénnyel is megfelelően pontos eredményeket szolgáltatnak. Sikerrel kezelik a talaj rétegzettségét, a külső terhelések és a talajvíz hatását is. Hátrányuk viszont, hogy a problémát síkbeliként kezelik, a rézsű hosszát végtelen kiterjedésűnek feltételezve elhanyagolják a térbeli hatásokat.

A valós rézsűk viszont véges kiterjedésűek, gyakran inhomogének, a rétegzettség és a talajvízviszonyok hosszirányban jelentősen változhatnak. Ilyen esetekben a probléma kétdimenziós modellezése nehézségekbe ütközik, és elég nagy eltérések adódhatnak az eredményekben. A feladat térbelisége hívta életre a háromdimenziós eljárásokat. Ezek túlnyomórészt a már meglévő kétdimenziós módszerek továbbfejlesztései, kiterjesztései a térbeli problémák kezelésére. A gyakorlatban viszont nem terjedtek el, részben azért, mert a jelenlegi kétdimenziós módszerek is elég pontosak, valamint nem született egy általános, minden geotechnikai problémát megfelelően kezelni képes eljárás.

A számítógépek elterjedésével viszont megnyílt az út a numerikus módszerek előtt. Ilyen a végeselemes módszer is. Nagy előnye, hogy megkötések nélkül, természetesen zajlódnak le a folyamatok tönkremenetelig, a feszültségekről és az elmozdulásokról vizuálisan is információhoz juthatunk.

A dolgozatban végeselemes program segítségével, mintapéldákon keresztül összehasonlítjuk a kétdimenziós és a háromdimenziós modellezés eredményeit, sajátosságait, kiemeljük a hasonlóságokat és a különbségeket, és a dolgozat végén javaslatot teszünk az alkalmazás körülményeire is.

szerző

• 
  Polyák Szabolcs István
  építőmérnöki
  nappali

konzulensek

• 
  Dr. Takács Attila
  adjunktus, Geotechnikai és Mérnökgeológia Tanszék
• 
  Dr. Nagy László
  egyetemi docens, Geotechnikai Tanszék

helyezés