Budapest University of Technology and EconomicsFaculty of Civil Engineering - Since 1782

Az útpályaszerkezetek méretezése az építőmérnöki gyakorlat egy fontos feladata. A hagyományos méretezési eljárás során leginkább a rugalmas viselkedést feltételező számítási módszerek használatosak, ezen számítás során az altalajt konstans rugalmas ágyazásként veszik figyelembe. Fejlett anyagmodellekkel végzett numerikus analízissel könnyen szemléltehető, hogy egy megoszló felszíni terhelés hatására kialakuló feszültségállapot az ágyazatban és a talajban eltérő merevségeket idéz elő. A talaj viselkedésének pontosabb figyelembe vétele tehát pontosabb numerikus analízist, ezáltal megbízhatóbb méretezést tesz lehetővé. 

A feszültségállapotból adódó eltérő merevségek mellett a probléma vizsgálatánál figyelembe kell venni, hogy az ismétlődő terhelés hatására a talajban halmozódó maradó alakváltozások alakulnak ki. Ennek numerikus modellezése komoly kihívás, amit a leginkább elterjedt rugalmas-képlékeny anyagmodellekkel nem lehet elvégezni. Hasonló problémák (pl. nagysebességű vasutak földművei) esetén leginkább a hipoplasztikus anyagmodellek használata bizonyult a legcélravezetőbbnek, bár a jelentős futási idők és nagy tengelyáthaladási számok miatt a teljes életciklus nem modellezhető. Jelen PhD téma fő célkitűzése az ismétlődő terhelés hatására kialakuló halmozódó maradó alakváltozások modellezési lehetőségeinek vizsgálata. A kutatás során az alábbi témák részletes vizsgálata szükséges:

    • hipoplasztikus anyagmodellek áttekintése, összehasonlító értékelése;

    • a hipoplasztikus anyagmodell paramétereinek meghatározási lehetőségei, legjellemzőbb földműanyagok paramétereinek meghatározása laboratóriumi vizsgálati eredmények (pl. ciklikus triaxiális vizsgálatok) alapján;

    • numerikus vizsgálatsorozat kisszámú tengelyáthaladás okozta halmozódó alakváltozás meghatározására;

    • extrapolációs lehetőségek a nagyszámú tengelyáthaladás okozta alakváltozások becslésére.

 

*******

 

Design of pavements is a frequent and important task in the civil engineering practice. Traditional design methods mostly rely on calculation methods that consider elastic material behaviour and the soil is typically considered as a constant subgrade reaction. Numerical analyses performed using advanced material models can demonstrate that the stress state caused by a surface load induce non-uniform stiffness distribution in the subgrade and in the soil. Thus considering more accurate soil behaviour can result in more realistic numerical simulation and enable more reliable design. 

Another important problem besides the stress-state dependent stiffness, is the fact that repeated loading causes accumulating deformation in the subsoil. Numerical modelling of this phenomenon is a challenging task that cannot be handled by the means of widely used elastoplastic material models. In case of similar problems (e.g. earthworks of high speed trains) the use of hypoplastic material models proved to be the most effective, although simulating the whole lifetime is not realistic due to computational demands and extremely high number of cycles. The major goal of this PhD research is to study the possibilities of modelling the accumulated soil deformation due to repeated loading. The following topics shall be studied in details:

    • review and evaluation of available hypoplastic material models;

    • parameter identification of hypoplastic material model, determining the parameters of typical earthwork materials; 

    • set of numerical analysis to compute the accumulating deformation induced by repeated loading;

    • extrapolation possibilities to estimate accumulating deformation due to large number of repeated loading.