آموزش پلکسیس PLAXIS 2024

پلکسیس یکی از اصلی ترین نرم افزارهای مهندسین ژئوتکنیک است.
با استفاده از این نرم افزار می توانید بسیاری از مسائل مختلف در دنیای مکانیک خاک را حل کنید.
ما در مجموعه مرجع تخصصی آزمایش خاک، آموزش جامع و شاملی از این نرم افزار تهیه کرده ایم.
این آموزش در 17 فصل و به صورت ویدئویی تهیه شده است.
این 17 فصل عبارتند از:

آموزش نصب نرم افزار پلکسیس PLAXIS 2024

در فصل صفر، یعنی فصل پیش از اول، نصب نرم افزار به صورت کامل بیان شده است.
نصب این نرم افزار به راحتی نرم افزارهای دیگر نیست.
اغلب ما حس میکنیم که صرفا با Next زدن، نرم افزار نصب می شود.
اما PLAXIS 2024 مشابه نسخه های قبلی، نصب سخت و پردردسری دارد.
ما در پکیج آموزش پلکسیس، روش نصب صحیخ و اصولی پلکسیس 2024 را بیان کرده ایم.
در ادامه آموزش داده ایم چگونه لایسنس آنرا فعال کنید.
با کلیک بر روی دکمه آبی رنگ زیر، می توانید این پکیج را دانلود نمایید.

محاسبه نشست فونداسیون ها در PLAXIS

یکی از مهمترین چالش های مهندسین عمران، تخمین میزان نشست زمین است.
نشست زمین حین اجرای سازه ها.
پس لازم است بتوانیم میزان نشست یک فونداسیون را تخمین بزنیم.
این محاسبه و تخمین، توسط نرم افزار پلکسیس 2024 به راحتی صورت می گیرد.
در دکمه آبی رنگ زیر به راحتی می توانید روش تخمین نشست فونداسیون را مشاهده کنید.
این ویدئو، شامل مدلسازی یک فونداسیون دایره ای است که بر روی یک خاک ماسه ای اجرا شده.
به این فونداسیون یک جابجایی ثابت اعمال می کنیم.
سپس بررسی می کنیم که در اثر این جابجایی چه تنش هایی در خاک ایجاد می شود.
در این فصل با روش های مختلف معرفی مصالح آشنا می شوید.
مصالحی مثل Soil and Interface و Plate.
در ادامه با شیوه های اختصاص دادن مصالح به هندسه مدل آشنا می شوید.
انتهای این مصالح با بخش Output نرم افزار پلکسیس آشنا می شوید.

پایدارسازی گود با سپر و استرات

یکی از اصلی ترین چالش های مهندسین ژئوتکنیک، پایدارسازی گودهاست.
مدلسازی گودبرداری ها در نرم افزار پلکسیس 2024 به راحتی انجام می شود.
برای اینکه بتوانید اینکار را یاد بگیرید، برایتان یک مثال تهیه کرده ایم.
از آن ویدئو تهیه کرده ایم.
می توانید با کلیک روی دکمه آبی رنگ زیر آنرا دانلود کنید.
در این مثال، یک گود عمیق را در یک خاک دو لایه مدلسازی کرده ایم.
برای اینکه چالش گودبرداری اندکی بیشتر شود، بار زنده ای در نزدیک گود هم در نظر میگیریم.
پایدارسازی این گود توسط سپر انجام می شود.
در ابتدا دو سپر که اندکی عمیق تر از عمق گودبرداری است داخل خاک فرو کرده ایم.
برای اینکه مطمئن شویم سپرهای کوبیده شده به خوبی عمل می کنند، سپرها را توسط استرات مهار کرده ایم.
در انتهای کار محاسبات را انجام می دهیم تا ببینیم پایدارسازی که در نظر گرفته ایم به درستی انجام شده است یا خیر.
نتایج مختلفی را می توانیم در انتهای محاسبات ببینیم.
مثلا می توانیم ببینیم چه میزان جابجایی در هر نقطه از سازه نگهبان خود داشته ایم.
این قابلیت در پلکسیس وجود دارد که جابجایی در هر لحظه و در هر نقطه به نمایش دراید.
مثلا می توانیم ببینیم در لحظه ای که نصف نیرو اعمال چقدر جابجایی داشته ایم.
پس علاوه بر جابجایی نهایی، مسیر جابجایی در طول مدت بارگذاری هم قابل مشاهده است.
می توانیم حداکثر لنگر و حداکثر نیرو برشی در داخل سپرها را هم ببینیم.
اینکار باعث می شود بتوانیم صفحه ای با جنس مناسب برای سپر سازه نگهبانمان به کار ببریم.

پایدارسازی دیواره های سنگی با دیوار حائل و کابل

بسیاری از راه ها و جاده های سراسر کشور در محیط های کوهستانی احداث می شوند.
این کوه ها و صخره ها باید برش بخورند.
به شکلی در بیایند که بتوان جاده را در مجاورت آن ساخت.
بسیاری از صخره ها دارای درزه و ترک هستند.
وقتی آن ها را شکل می دهیم که بتوانیم جاده را بر روی آن یا در مجاورت آن احداث کنیم، ممکن است ناپایدار شوند.
علت این ناپایداری، وجود همین درزه ها و ترک ها است.
در این مثال کاربردی که ما تهیه کرده ایم، می خواهیم یک صخره درزه دار را که در مجاورت یک جاده است را پایدارسازی کنیم.
برای رسیدن به این هدف، یک دیوار حائل در پایه کوه اجرا می کنیم.
سپس با استفاده از عناصر کابلی، سعی می کنیم دیواره هایی که با درزه و ترک از صخره اصلی جدا شده اند را با استفاده از عناصر کابلی پایدار کنیم.
برای معرفی مصالح سنگی از مدل هوک و براون استفاده کرده ایم.
در انتها بعد از انجام محاسبات می توانیم با مشاهده نیروهای برشی و نیروهای محوری در کابل ها، کابل مناسب را طراحی کنیم.
ضریب اطمینان پایداری صخره هم در انتهای کار محاسبه می گردد.
هم ضریب اطمینان اولیه و هم ضریب اطمینان نهایی.

مدل سازی تونل حفاری شده به روش TBM

در این مثال قرار است یکی از مهمترین چالش های مهندسین ژئوتکنیک را مطرح می کنیم.
تونل سازی.
همانطور که می دانیم حفاری تونل ها به روش های مختلفی صورت می گیرد.
در این مثال کاربردی، تونل سازی به روش تی بی ام را بیان کرده ایم.
سطح مقطع تونل کاملا دایره ای شکل است.
در مثالی که مطرح کرده ایم خاک چند لایه است.
سطح آب زیرزمینی بالاست.
اطراف تونل چند ساختمان وجود دارد.
بار ساختمان ها توسط شمع ها و فونداسیون های عمیق به لایه های سخت تر منتقل می شود.
در این پروژه هدف ما این است که بررسی کنیم در اثر احداث این تونل، ساختمان ها چند سانتی متر نشست می کنند.
انواع خاک های زهکشی شده و تفاوت های آن ها در این مثال معرفی می گردد.
Undrained A
Undrained B
Undrained C
تفاوت های هر کدام بیان شده و خواهیم گفت هر نوع خاک زهکشی نشده مناسب کدامیک از سه مورد بالاست.
نکته جدید بعدی که در این مثال یاد میگیرد این است که خصوصیات خاک را متغیر تعریف کنید.
مثلا یاد میگیرید که مدول الاستیسیته و مقاومت برشی را طوری تعریف کنید که با افزایش عمق، افزایش یابد.
مدل رفتاری جدیدی که در این مثال با آن آشنا می شوید HS small است.
این مدل در واقع همان مدل رفتاری خاک سخت شونده است که کرنش های بسیار کوچک دارد.
اما مهمترین آموزشی که این مثال برای شما به ارمغان می آورد، طراحی تونل است.
در این مثال یاد میگیرید چطور مقطع یک تونل را ترسیم کنید.
لاینیگ آنرا به نرم افزار پلکسیس معرفی کنید.
در انتها و بعد از محاسبات، می توانید نیروهای برشی و لنگر درون دیواره تونل به دست آورید.
اینکار باعث می شود بتوانید تونل را به درستی طراحی کنید.
جابجایی زیر ساختمان ها هم قابل مشاهده است.

مدل سازی تونل حفاری شده به روش اتریشی

حفاری تونل به روش اتریشی یا NATM یکی از روش های حفر تونل است که معمولا در سنگ ها یا خاک های خودپایدار و قوی اجرا می شود.
در این روش چند متر از تونل را حفاری می کنند.
سپس اندکی صبر می کنند تا ببینند در اثر این حفاری، تغییر مکان و نشست در بدنه تونل چگونه بوده است.
در این روش نیازمند ابزارگذاری های خاصی هستیم.
این روش از حفاری تونل و پایداری آن، موضوع این فصل از ویدئو آموزشی ماست.
در این مثال تونل در یک خاک چند لایه شیبدار حفاری می شود.
مدلسازی خاک چندلایه شیبدار، قلق های خاص خود را دارد که در این مثال یاد خواهید گرفت.
سکشن خود تونل را این سری دایره در نظر نمیگیریم.
بلکه تونل را به شکل تخم مرغی و با استفاده از ابزار آرک ترسیم می کنیم.
از آنجایی که فرم کلی تونل تخم مرغی است، نحوه تخلیه تونل را هم به شکل منحنی تعریف می کنیم.
در شکل زیر سطح مقطع تونل و فرم خاکبرداری آن را مشاهده می کنید.

مدلسازی تونل در نرم افزار پلکسیس

برای اینکه روش اتریشی را مدلسازی کنیم، از deconfinement استفاده می کنیم.
با استفاده از این ابزار، تمام مقاومت خاک یا مصالح در نظر گرفته نمی شود.
با انجام محاسبات می تواند نیرو های داخلی درون صفحات تونل را می توان بدست آورد.
با داشتن این نیروها و لنگرها می توان دیواره های تونل را طراحی کرد.

پایدارسازی گود با انکر و گروت

در این پروژه قصد داریم در یک خاک چند لایه، گود عمیقی را پایدار کنیم.
شرایط پروژه اندکی پیچیده است.
سطح آب زیرزمینی بالاست.
در مجاورت گود یک بار گسترده وجود دارد.
این بار گسترده شرایط را برای طراحی گود سخت تر می کند.
بدلیل اینکه آب در خاک وجود دارد، لازم است مدل رفتاری برای نگهداشت آب در خاک معرفی کنیم.
در این مثل مدل ون گونشتن ( Van Genuchten ) انتخاب شده است.
برای اینکه به خوبی با نگهداشت آب در خاک آشنا شوید، مفهوم SWRC و SWCC به طور کامل بیان شده است.
انکر با المان انکر مدلسازی می شود.
گروت هم با المان تیر مدفون.
در ادامه لازم است سطح آب زیرزمینی را پایین بیاوریم.
این مثال به شما آموزش می دهد چطور می توانید سطح آب زیرزمینی را در نرم افزار پلکسیس کاهش دهید.
پس از انجام محاسبات می توان اطلاعات و دیتاهای زیادی را از PLAXIS بگیریم.
مهمترین پارامتر میزان جابجایی است.
چرا که آیین نامه میزان جابجایی دیواره گود را محدود کرده است.
در ادامه می توانیم سپر کوبیده شده داخل خاک را طراحی کنیم.
به راحتی می توانیم لنگر اعمال شده به آن را مشاهده کنیم.
و متوجه شویم سپر کوبیده شده تحمل این لنگر را دارد یا نه.
طراحی انکر ها کاربرد دیگری است که این مثال برایمان فراهم می کند.
در انکرها نیروی محموری مهم است.
نیرو محوری را از پلکسیس می گیریم.
چک می کنیم ببینیم مصالحی که تعریف کرده ایم تحمل این نیرو محوری را دارد یا خیر.
برای دانلود این ویدئو آموزشی می توانید روی لینک زیر کلیک کنید.

طراحی پروژه های ژئوتکنیکی شهری با PLAXIS

در این فصل یاد میگیرم چطور می توانیم یک پروژه ژئوتکنیکی را طراحی کنیم.
آنچه تاکنون در مثال های پیشین دیدیم صرفا پروژه های آکادمیک بود.
پروژه هایی که برای اهداف علمی استفاده می شوند و دقیق هستند.
اما نرم افزار پلکسیس خیلی وقتها کاربردهای شهری هم دارد.
در پروژه های شهری همواره همه چیز دقیق و اصولی پیش نمی رود.
لازم است احتمال هر اتفاق ناگواری هم مدنظر قرار گیرد.
لذا لازم است طراحی را به گونه ای انجام دهید که بدترین شرایط هم مد نظر قرار گیرد.
در این ویدئو، همان مثال قبلی را با رویکرد طراحی انجام داده ایم.
از گزینه design approach استفاده می کنیم.
طراحی بر اساس هر استانداردی ممکن است انجام شود.
در این مثال از استاندارد یوروکد 7 استفاده کرده ایم.
می توانیم جوری تنظیم کنیم که استاندارد بر روی بعضی مصالح اعمال شود.
به طور کلی در رویکرد طراحی، بارهای خارجی اندکی افزایش و مقاومت مصالح اندکی کاهش می یابد.
در لینک زیر می توانید این مثال ویدئویی را دانلود و مشاهده نمایید.

مدل سازی تحکیم در پروژه های راهسازی

در این مثال می خواهیم راجع به آزمایش تحکیم و پروژه های زمانمند صحبت کنیم.
پروژه هایی که در طول مدت زمان زیادی اجرا می شوند.
در طول این زمان طولی، پروژه دچار تحکیم شده و کاهش حجم می دهد.
تحکیم موجب فرونشست سازه می شود و مشکلات زیادی ایجاد می کند.
این مثالی که قرار است در پلکسیس مدل کنیم یک پروژه راهسازی است.
راهسازی روی خاکی که سطح آب زیرزمینی در آن بالا است.
خاک چند لایه است.
یکی از لایه ها خاک آلی است.
لایه خاک جدیدی که قبلا معرفی نکرده بودیم.
آنرا با مدل رفتاری Soft Soil مدلسازی میکنیم.
در خلال این مثال، نحوه مدلسازی زهکش های قائم را یاد خواهیم گرفت.
در قسمت محاسبات، تحلیل را از نوع Consolidation انجام می دهیم.
می توانیم برای این پدیده زمان تعریف کنیم که مثلا بارگذاری را ده روزه انحام بده.
یا اینکه بگیم انقدری پدیده تحکیم رو انجام بده تا فشار آب تا یه حد خاصی کمتر بشه.
حالا میخواد این کاهش فشار توی دو روز صورت بگیره یا توی دو ماه.
بعد از انجام محاسبات می توانیم جابجایی هر نقطه رو به صورت جداگانه ببینیم.
فشار آب حفره ای، پارامتر جدیدی است که در این مثال قابل مشاهده و اندازه گیری است.
برای اینکه مطمئن شویم سازه راهسازی ما پایدار می مامند، می توانید از تحلیل ضریب اطمینان هم استفاده کنیم.
اگر ضریب اطمینان بیش از یک شد، مطمئن می شویم سازه پایدار است.
تاثیر اجرای زهکش های قائم را هم می توانیم در محاسبات ببینیم.
برای دقیق تر شدن محاسباتمان می توانیم از گزینه مش های به روزرسانی شده یا Updated Mesh اشتفاده کرد.
این گزینه باعث می شود، اگر در خلال محاسبات خاکی زیر سطح آب زیرزمینی رفت، چگالی موثر برایش در نظر گرفته شود.

مدلسازی چاه آب در نرم افزار پلکسیس

در دنیای واقعی با چاه های دستی آشنا هستید.
خیلی از پروژه هم برای تغییرات سطح آب زیرزمینی نیاز به چاه آب دارند.
مثلا فرض کنید گودبرداری در زمینی را انجام می دهید که سطح آب زیرزمینی در آن بالاست.
اگر بدون حفر چاه و پمپاژ، گودبرداری کنید، کف گود پر از آب می شود.
دیگر نمی توانید به کف دسترسی داشته باشید.
اما در پروژه های واقعی چاه آبی حفر کرده و آب آنرا پمپاژ می کنند.
اینکار باعث می شود سطح آب زیرزمینی به طور موقت پایین بیایید.
برای مدلسازی این چاه ها، از المان WELL استفاده می کنیم.
چاه ها امکان استخراج آب یا تزریق آب دارند.
این المان ها را در کف گودبرداری قرار می دهیم.
در ویدئو زیر می توانید به آموزش مدلسازی چاه های دستی در نرم افزار PLAXIS دسترسی پیدا کنید.

ظرفیت باربری خاک در حالت دینامیکی و استاتیکی

تا اینجا، هر آنچه در پلکسیس یاد گرفتیم، استاتیکی بود.
در این بخش می خواهیم مدلسازی بارها و شرایط دینامیکی را یاد بگیریم.
برای رسیدن به این هدف یک مدل بسیار ساده را در نظر میگیریم.
یک پی دایره ای بر روی یک خاک تک لایه کاملا ساده.
برای مدلسازی خاک در شرایط دینامیکی از مدل رفتاری UDCAM-S استفاده کرده ایم.
برای وارد کردن اطلاعات خاک از یک روش جدید استفاده کرده ایم.
از نرم افزار درون خود پلکسیس به نام cyclic accumulation and optimization tool استفاده می کنیم.
داخل این نرم افزار، اطلاعات خام آزمایش های سیکلیک را وارد می کنیم.
در انتها خود این نرم افزار خروجی های لازم را درون PLAXIS بارگذاری می کند.
تا اینجا روش کاهش سختی را برای معرفی Interface استفاده می کردیم.
در این مثال اینترفیس را به صورت یک المان مجزا معرفی می گردد.
برای تعیین ظرفیت باربری چه در حالت دینامیکی و چه در حالت استاتیکی روش کار چنین است که در ابتدا یک بار زیادی و ترجیحا ضریب ده به فونداسیون داده می شود.
طبیعی است که در مقابل این بار زیاد خاک به گسیخگی برسد.
سپس در قسمت نتایج مشاهده می کنیم که خاک در چه باری به گسیختگی رسیده است.
آن بار، معادل ظرفیت باربری آن خاک خواهد بود.

مدلسازی جریان آب در خاک در PLAXIS

در این مثال کاربردی می خواهیم یاد بگیریم چگونه می توان جریان آب در خاک را مدلسازی کرد.
برای نمایش این مدل از یک سد خاکی استفاده می کنیم.
در این مدل، سطح آب زیرزمینی در بالا دست متغیر است.
بالا و پایین می رود.
چرا که در طبیعت هم همین است.
گاهی بارش باران و برف داریم و سطح آب در بالا دست بالا می رود.
با آمدن فصل خشکسالی هم سطح آب کاهش پیدا می کند.
نوع محاسبات در این مثال FLOW ONLY خواهد بود.
سطح آب زیرزمینی بالادست را هم به حالت سیکلیک بالا و پایین می بریم.
لذا باید از گزینه transient برای سطح آب زیرزمینی استفاده می کنیم.
برای هد آب بالادست یه فرمول تعریف می کنیم.
در واقع یک تابع و الگو برای تغییرات هد آب بالادست معرفی می کنیم.
به این تابع Flow Function گفته می شود.
مثلا می توانیم الگو هارمونیک را استفاده کنیم.
در خلال این آموزش با مفاهیم موج مثل دامنه و پریود آشنا می شوید.
در بخش محاسبات با Line Cross Section آشنا می شوید.
با استفاده از این ابزار، می توانید هر اطلاعاتی از پروژه را در محدوده آن خط پیدا کنید.
مورد جالب بعدی که در بخش محاسبات این مثال یاد میگیرید، تولید انیمیشن است.
می توانید از خروجی هایتان در مدت زمان های مختلف انیمیشن بسازید.
مثلا با استفاده از ابزار Animation می توانید تغییرات سطح آب بالادست را به صورت کارتونی مشاهده کنید.

مدلسازی باران در زمین های کشاورزی

در این مثال، مدلسازی یک مزرعه کشاورزی را ارائه می کنیم که روی آن قرار است باران ببارد.
خاک مزرعه ها عمدتا از نوع خاک آلی هستند.
برای اینکه جریان آب به طور یکسان به همه جای مزرعه برسد، جوی های کم عمقی حفاری می شود.
طوری که پس از بارش باران، آب به تمام نقاط مزرعه برسد.
برای مدلسازی خاک از مدل نگهداشت آب Staring  هلند استفاده کردیم.
محاسبات در این مثال هم بر اساس Flow Only خواهد بود.
برای مدلسازی باران، لازم است یک Flow Function به کتابحانه پلکسیس معرفی کنیم.
از قسمت Discharge Function یک تابع به صورت جدولی معرفی میکنیم.
مقدار بارش باران در روزهای مختلف را داخل جدول وارد می کنیم.
حتی می توانیم بارش منفی را هم در این جدول بنویسیم.
منظور از بارش منفی، روزی است که باران نیامده و هوا آنچنان ابری بوده که باعث تبخیر شده است.
بعد از معرفی تابع جریان، لازم است جعبه مربوط به Precipitation را تیک بزنید.
سپس این بارش را تابع زمان معرفی می کنیم.
بعد تابع جریانی که قبلا معرفی کرده بودیم را به نرم افزار اعمال می کنیم.
حال می توانیم محاسبات را انجام دهیم.
در بخش محاسبات این مثال ویدئویی یاد میگیرید که چطور می توانید جدول و نمودارهای خروجی را ادیت کنید.
مثلا وقتی می خواهیم درصد اشباع را در خاک ببینیم، پلکسیس به طور پیشفرض درصد اشباع از صفر تا صد را نشان می دهد.
در این حالت کل خاک تقریبا یک رنگ نشان داده می شود.
اما اگر تنظیم کنیم که از 80 تا 100 درصد را نمایش دهد، می توانیم با دقت بهتری نمودار را ببینیم.
در آخر نحوه بارش باران در مزرعه را به صورت انیمیشنی نمایش می دهیم که متوجه شویم تاثیر بارش باران بر مزرعه چگونه بوده است.

نویسنده این مقاله:

رسول غلامی

دانش‌آموخته دوره دکترای مهندسی عمران
از دانشگاه صنعتی شریف

گرایش مکانیک خاک و پی (ژئوتکنیک)

بیش از ۲۰ سال سابقه فعالیت در آزمایشگاه مکانیک خاک
مدرس دانشگاه