Chương trình hnh_ress được xây dựng bằng phương pháp phần tử hữu hạn tính bài toán nền đắp gia cường VĐKT. Trong đó quan hệ ứng suất biến dạng của VĐKT được tính theo mô hình Robert M Koerner – mô tả sát với sự làm việc thực tế của vải địa trong đất nền. Tính toán phản lực của VĐKT theo đường cong ứng xử như sau: Phản lực của VĐKT trong việc tính toán tải trọng cân bằng tại mỗi bước giải lặp của phương pháp phần tử hữu hạn được xác định theo đường cong ứng xử lực - chuyển vị. Đường cong này được xây dựng từ kết quả thí nghiệm mẫu VĐKT (có dạng như hình vẽ 3.16). Ở bước giải đầu tiên nhằm tìm được chuyển vị ban đầu của hệ, độ cứng của VĐKT để xây dựng ma trận độ cứng là độ dốc của đoạn thẳng đầu tiên từ gốc tọa độ (nếu xấp xỉ đường ứng xử bằng các đoạn thẳng) hoặc tiếp tuyến của đường cong (nếu xấp xỉ đường ứng xử bằng đường cong) tại gốc tọa độ Ki. Sau mỗi bước giải, chuyển vị của VĐKT được xác định Uj và do đó xác định được phản lực thực tế của VĐKT cũng được xác định là Tj. Độ cứng cát tuyến cũng được xác định theo biểu thức:
Ktj = Tj / Uj (3.43)
Hình 3.12 Khai báo quan hệ ứng
suất – biến dạng của VĐKT
Hình 3.13 Khai báo độ cứng(EAg) tính theo
đường ứng suất- biến dạng của VĐKT
Hình 3.14 Vẽ đường xấp xỉ mặt trượt (đi
qua các điểm có biến dạng lớn nhất)
Hình 3.15 Xác định sai số đường
xấp xỉ mặt trượt ellipse và trượt tròn
Như vậy, phản lực của VĐKT được cập nhật theo mỗi bước lặp và phản ánh đúng ứng xử thực tế của VĐKT thông qua đường cong ứng xử từ thí nghiệm, hình 3.16.
Ngoài ra chương trình tính hnh_ress V1.00 cũng đã thiết lập thuật toán để vẽ đường biến dạng trượt nối các điểm có biến dạng trượt lớn nhất trong nền đắp (Display > Slip Surface Stresses), đồng thời tính toán xấp xỉ mặt trượt để cho kết quả dạng mặt trượt hợp lý nhất (Report > Slip line). Phương pháp và kết quả tính xấp xỉ mặt trượt được trình bày trong chương sau. Chi tiết chính của chương trình được trình bày ở phần phụ lục 3 và hướng dẫn sử dụng chương trình phụ lục 4.2
Kết luận chƣơng 3: Chương trình tính nền đắp gia cường VĐKT HNH_RESS V1.00 là chương trình phần mềm tính toán bằng phương pháp phần tử hữu hạn. Chương trình này ngoài chức năng tính toán, phân tích bài toán ổn định, trạng thái ứng suất – biến dạng của nền đắp thông thường bằng phần tử hữu hạn như các chương trình khác, còn có các chức năng sử dụng khác riêng có của chương trình như: VĐKT trong nền đắp gia cường được khai báo và tính toán theo đường quan hệ ứng suất – biến dạng gồm nhiều giai đoạn của VĐKT theo mô hình Robert M. Koerner, do đó độ cứng của VĐKT cũng được khai báo tính toán theo mô hình này; chương trình cũng cho kết quả hiển thị bằng đồ họa và văn bản về dạng mặt trượt nguy hiểm của nền đắp, đồng thời vẽ đường biến dạng trượt nối các điểm có biến dạng trượt lớn nhất trong nền đất cũng như tính toán xuất kết quả văn bản về xấp xỉ dạng mặt trượt và kết luận dạng mặt trượt hợp lý nhất. Chương trình cũng có thể tính cho bất cứ các bài toán, không hạn chế việc thay đổi các thông số đầu vào (dạng hình học, vật liệu, tham số) và có thể sửa, viết bổ sung đáp ứng nhu cầu tính toán, nghiên cứu của người sử dụng.
Các nội dung nghiên cứu, tính toán thực nghiệm bằng chương trình tính này cho bài toán nền đường đắp gia cường VĐKT chịu tải trọng xe cộ sẽ được trình bày trong chương thứ 4.
Hình 3.16 Xác định độ cứng cát
tuyến theo ứng xử kéo của VĐKT
Sau khi chạy chương trình phân tích bài toán cho kết quả hệ số an toàn ổn định thì kết quả của chuyển vị - biến dạng đồng thời cũng được tính toán và xuất kết quả từ chương trình ở dạng đồ họa (Display > Factor of Safety / Displacement / Stresses / Strain) cũng như xuất file văn bản (Report > Factor of Safety / Displacement / Stresses / Strain) hoặc Report > Geotextiles Forces – xác định lực căng của VĐKT