Naslov Prijenos sila kroz zrnati materijal na pragu cikličke posmične deformacije
Naslov (engleski) Prijenos sila kroz zrnati materijal na pragu cikličke posmične deformacije
Autor Vedran Pavlić
Mentor Tomislav Ivšić (mentor)
Član povjerenstva Mario Bačić (predsjednik povjerenstva)
Član povjerenstva Meho-Saša Kovačević (član povjerenstva)
Član povjerenstva Leo Matešić (član povjerenstva)
Ustanova koja je dodijelila akademski / stručni stupanj Sveučilište u Zagrebu Građevinski fakultet (Zavod za geotehniku) Zagreb
Datum i država obrane 2025-01-10, Hrvatska
Znanstveno / umjetničko područje, polje i grana TEHNIČKE ZNANOSTI Građevinarstvo Geotehnika
Univerzalna decimalna klasifikacija (UDC ) 624/625 - Građevinarstvo. Građevinsko inženjerstvo i tehnika. Građevinska tehnika kopnenog prometa (ceste, željeznice)
Sažetak Zrnati materijal podvrgnut cikličkom opterećenju karakteriziraju promjene modula posmika, pornih tlakova i volumena. Do promjene dolazi kada amplituda cikličke posmične deformacije prijeđe određenu vrijednost tzv. prag cikličke posmične deformacije. Posljedice prelaska praga se odražavaju kao ciklički fenomeni: slijeganja, nagomilavanja pornih tlakova, ojačanja i degradacije čvrstoće.
Kako bi se istražili ciklički fenomeni potrebno je modelirati prijenos sila u sustavu zrna i šupljina, pijesku ovisno o amplitudi deformacije. Osnovni alat istraživanja je numerička metoda diskretnih elemenata. Pomoću trodimenzionalnog numeričkog modela simulira se laboratorijski pokus jednostavni direktni posmik. Numerički model sastoji se od velikog broja zrna (574 507 zrna), a kalibriran je na osnovu tri krivulje (krivulja redukcije, krivulja nagomilavanja pornih pritisaka vode, histerezna krivulja).
Izvlačenje i analiza podataka iz numeričkog modela odvija se na nekoliko razina. Na mikro razini dan je primjer određivanja stabilnosti jednoga lanca sile, definirani su pozadinski mehanizmi (kompresija, ekstenzija i fleksija), a određen je i dominantan kontrolni mehanizam (postepena translacija zrna). Na mezo razini provjereni su kriteriji za definiranje lanaca sile (srednja sila, kut između kontaktnih sila, duljina lanca sile, grananje lanca sile).
Lanci sile imaju ključnu ulogu kao mehanizam prijenosa sile u zrnatom materijalu i određuju mehanička svojstva materijala: stabilnost, elastičnost i protočnost. Više lanaca sile čini jaku mrežu, čija stabilnost, a time i stabilnost sustava je određena na osnovu promjene: broja lanaca sile, mehaničkog koordinatnog broja i raspodjele veličina kontaktnih sila. Način širenja poremećaja sustavom je određen grafičkom analizom konfiguracije lanaca sile ovisno o amplitudi i ciklusu. Za opis cikličkog ponašanja zrnatog materijala na makro razini predlažu se dva praga. Prag akumulacije γt = 4∙10-5 i prag stabilnosti γt = 3∙10-4.
Sažetak (engleski) Granular material subjected to cyclic loading is characterized by the change of shear modulus, pore water pressure and volume. The change occurs when the amplitude of the cyclic shear strain exceeds a certain value, i.e. the cyclic threshold shear strain. The consequences of exceeding the threshold are reflected as cyclic phenomena: settlement, pore water pressure build-up, stiffening and degradation of stiffness.
In order to investigate cyclic phenomena, it is necessary to model the force transmission in the system of grains and voids (sand), depending on the strain amplitude. The basic research tool is the numerical discrete element method. Using a three-dimensional numerical model, the laboratory simple shear test was simulated. The numerical model consists of a large number of grains (574,507 grains), and is calibrated on the basis of three curves (reduction curve, pore water pressure accumulation, hysteresis loop).
Extraction and analysis of data from the numerical model takes place on several levels. At the micro level, an example of determining the stability of a single force chain is given, the underpinning mechanisms (compression, extension and flexion) are defined, and the dominant control mechanism (gradual grain translation) is also defined. At the meso level, the criteria for defining force chains were verified (mean force, angle between contact forces, length of force chain, branching of force chain).
Force chains play the key role as a force transfer mechanism in granular material and they determine the mechanical properties of the material: stability, elasticity and flow. Several force chains form a strong network, the stability of which, and thus the stability of the system, is determined based on changes in: the number of force chains, the mechanical coordinate number and the distribution of contact force sizes. The propagation mode of disturbances in the system is determined by graphical analysis of the configuration of force chains depending on the strain amplitude. Two thresholds are proposed to describe the cyclic behaviour of granular material at the macro level. Accumulation threshold γt = 4∙10-5 and stability threshold γt = 3∙10-4.
Ključne riječi
Geotehnika
mehanika tla
Ključne riječi (engleski)
Geotechnics
soil mechanics
Jezik hrvatski
URN:NBN urn:nbn:hr:237:541559
Datum promocije 2025
Studijski program Naziv: Građevinarstvo Vrsta studija: sveučilišni Stupanj studija: poslijediplomski doktorski Akademski / stručni naziv: doktor/doktorica znanosti, područje tehničkih znanosti, polje građevinarstvo (dr. sc.)
Vrsta resursa Tekst
Način izrade datoteke Izvorno digitalna
Prava pristupa Otvoreni pristup
Uvjeti korištenja
Repozitorij Repozitorij Građevinskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu
Datum i vrijeme pohrane 2025-02-03 11:34:35