Programmpreis: 2.350 € zzgl. 19% MwSt.

FEM

FEM – Modellierung von verschiedenen geotechnischen Aufgaben durch der Finiten-Element-Methode

Dieses Programm kann, basierend auf der Finite Elemente Methode, eine große Anzahl an geotechnischen Problemstellungen modellieren und berechnen, darunter Geländesetzungen, Spund- und Schlitzwände, Böschungsstabilität, Baugruben und Tunnelberechnungen. Es bietet mehrere Materialmodelle für Böden und eine Auswahl an konstruktiven Elementen wie Wänden, Ankern, Geotextilien oder Geogittern. GEO5 FEM wird verwendet, um Verschiebungen, innere Kräfte in den konstruktiven Elementen, Spannungen und Belastungen und plastische Zonen im Boden und weitere Größen in jeder Bauphase zu berechnen.

Mit den Erweiterungsmodulen kann das Programm außerdem noch Tunnelvortriebe, den stationäre und instationäre Wasserströmungen oder die kombinierte Konsolidierung berechnen.


Materialmodelle
Das Materialmodell dient einer aussagekräftigen Beschreibung der Bodenverhältnissen, bzw. des Gesteins. Zur Verfügung werden die folgenden Materialmodelle gestellt:
  • lineares Modell
  • modifiziertes lineares Modell
  • Mohr-Coulomb
  • Drucker-Prager
  • modifiziertes Mohr-Coulomb
  • modifiziertes Cam Clay
  • hypoplastischer Ton
Geometriekorrektor
Das Programm beinhaltet eine automatische Korrektur des eingegebenen geometrischen Modells. Alle Materialübergänge, neue Strukturen oder Konstruktionsebenen können unabhängig voneinander spezifiert werden. Bevor das entsprechende Modellnetz generiert wird, sucht das Programm automatisch nach Schnittpunkten und nach geschlossenen Bereichen. Damit sind anspruchsvolle Strukturen einfach und schnell
erstellt.

Netzgenerator
Das Programm verfügt über einen automatischen Netzgenerator, der diese Aufgabe wesentlich erleichtert. Das Programm arbeitet mit 3-Knoten- oder 6-Knoten-Dreieckelementen. Das Netz wird mit einer konstanten Zellweite für die ganze Aufgabe erzeugt. Es gibt jedoch die Möglichkeit diese in einzelnen Bereichen anzupassen. Die Generierung eines entsprechenden Netzes in eine anspruchsvolle Aufgabe und ist in wenigen Minuten erledigt. Das Programm ermöglicht auch ein gemischtes Netz von Dreieckelementen zu erzeugen.

Randbedingungen
Das Programm beinhaltet einen automatischen Generator der Randbedingungen. Das bedeutet, dass sich der Nutzer bei üblichen Aufgaben nicht um die Randbedingungen kümmern muss. Im Bedarfsfalle können zusätzliche Randbedingungen (Gelenk, Einspannung, erzwungene Verformung, Feder) beliebig im Boden eingegeben werden.

Balken
Für die Modellierung von Balken, Wandungen und evtl. Verbauwänden werden Balkenelemente bestimmt. Durch diese Elemente kann man die Verläufe der inneren Kräften (Biegemoment, Normalkraft und Schubkraft) festlegen. Die Balkenelemente werden während der Definition einer Konstruktion (Topologie) auf voreingegebene Linien eingegeben. Die Balkenparameter können in den einzelnen Phasen der Berechnung geändert werden (z.B. Verstärkung der Tunnelwand). Der Balken muss nicht in die Berechnung einbezogen werden.

Anker, Geokunststoff, Aussteifung
Das Programm ermöglicht es, eine beliebige Anzahl von Ankern, Aussteifungen oder Geokunststoffen einzugeben. Die Ankerelemente werden durch einen Elementanfang und ein Elementende und durch seine Steifigkeit definiert. Die Anheftung von Endpunkten an das Finite-Elemente-Netz wird automatisch durchgeführt, sodass die Anker an jeder beliebigen Stelle im Boden, unabhängig vom Netz, leicht eingegeben werden können.

Auflast
Das Programm ermöglicht es, eine beliebige Anzahl von Auflasten (Streifen, Trapez, Linear) einzugeben. Die Auflast kann sich auf die eingegebene Schnittstelle oder beliebig im Boden auswirken. Die eingegebene Auflast kann in den nachfolgenden Analysen gelöscht oder in ihrer Größe geändert werden.

Wasser
Im Programm gibt es drei Möglichkeiten der Eingabe von Grundwasser:
  • der Grundwasserspiegel wird als durchlaufende Schnittstelle unter und über der Geländeoberkante eingegeben.
  • die Werte der Porenspannung werden durch Isolinien eingegeben. Die erste Isolinie ist immer mit der Geländeoberkante identisch, die weiteren Isolinien werden beliebig in den Boden eigegeben. Die Werte zwischen den Isolinien interpolieren während der Berechnung linear.
  • die Werte des Ru-Koeffizienten werden durch Isolinien eingegeben. Die erste Isolinie ist immer mit der Geländeoberkante identisch, die weiteren Isolinien werden beliebig in den Boden eigegeben. Die Werte zwischen Isolinien interpolieren während der Berechnung linear.

Ergebnisausgabe
Das Programm kann darstellen:
  • skalare Unterschiede der Form der Isoflächen und Isolinien (Spannung, Verformung, Umformung)
  • verformte und nicht verformte Strukturen
  • Verläufe der Kräfte auf den Balken (Biegemoment, Schubkraft, Normalkraft)
  • Verformungsvektoren
  • Ankerkräfte, Aussteifungskräfte
Es können entweder die Gesamtergebnisse oder die Änderung von Größen in Bezug auf die vorherigen Phasen dargestellt werden.

Stabilitätsberechnungen
Für jeden Bauabschnitt kann das Programm die Konstruktionsstabilität berechnen. Das Programm reduziert während der Stabilitätsberechnung die eingegebenen Werte des Winkels der inneren Reibung und der Bodenkohäsion und sucht nach dem Moment, in dem es zum Stabilitätsverlust der angegebenen Konstruktion und Instabilitäten kommen sollte. Das Ergebnis der Berechnung ist dann der Stabilitätsgrad, der den klassischen Stabilitätsmethoden entspricht.

 
Das Programm unterstützt Datenimport und -export im DXF-Format.
 
Das Programm wurde in der Zusammenarbeit mit dem Team von Experten aus der Fakultät für Bauingenieurwesen in Prag entwickelt. Die Entwicklung des Programms wurde mit Unterstützung von Subvention AV ČR Nr. 1ET410430516 "Zuverlässigkeitsanalyse der geotechnischen Konstruktionen durch FEM" des Projektes "Informationsgesellschaft" durchgeführt.

Für FEM verfügbare Erweiterungsmodule:
 


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