Научная статья на тему 'Моделювання сумісної роботи конструкції кріплення котловану та ґрунту з застосуванням методу скінчених елементів (МСЕ)'

Моделювання сумісної роботи конструкції кріплення котловану та ґрунту з застосуванням методу скінчених елементів (МСЕ) Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

CC BY
197
37
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
деформований стан / метод скінчених елементів / «стіна в ґрунті» / розстріли / ґрунтоцементні анкери / deformed state / finite-element method / «Slurry wall» / buntons / soil and cement anchors / деформированное состояние / метод конечных элементов / «стена в грунте» / анализ деформаций / расстрелы / грунтоцементные анкеры

Аннотация научной статьи по строительству и архитектуре, автор научной работы — В П. Купрій, Є Ю. Кулаженко, А С. Гудкова

Мета. Достовірне відображення сумісної роботи огородження котловану та оточуючого масиву за допомогою програмного комплексу Lira, що базується на методі скінчених елементів. Методика. Для вирішення проблеми сумісної роботи системи «кріплення-оточуючий масив» проведено числове моделювання методом скінчених елементів (МСЕ), за результатами розрахунків побудовані графіки та встановлені залежності деформування кріплення котлованів при зміні параметрів оточуючого масиву. Результати. За результатами розрахунків були встановлені залежності деформування елементів кріплення котлованів від навантажень, які створює оточуючий масив при варіантах кріпленнях відкосів з застосуванням огородження, що виконано за допомогою спеціального способу «стіна в ґрунті», та закріплення їх стін додатковими елементами кріплення у вигляді ґрунтоцементних анкерів та розстрілів. Наукова новизна. Порівняно та виявлено найбільш ефективний метод закріплення котлованів для великогабаритних підземних об’єктів, зокрема для станції метрополітену мілкого закладення. Практична значимість. Запропоновані варіанти розрахунку огородження котлованів чисельним методом скінчених елементів, що дозволяє отримати повну картину зміни напружено-деформованого стану конструкції «кріплення-масив» та їх сумісної роботи в найбільш короткі терміни та з максимальним відображенням реальних умов.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

SIMULATION OF JOINT WORK OF CONSTRUCTION MOUNTING HOLES AND SOILS WITH USING FINITE ELEMENT METHOD (FEM)

Purpose. The aim of this article is a true display of teamwork of the pit protection fence and surrounding massif by means of the Lira software complex, which is based on the finite elements method. Methodology. To solve the problem of teamwork of the system «support surrounding massif» a numeral simulation of finite-element method (FEM) has been conducted, by the results of calculations have been carried out constructions of the pots and the dependences of deforming pit protection fence support elements by changing of the massif parameters. Findings. By the results of calculations have been established the dependences of the deforming of pit support elements from loads, which is created the surrounding massif by variants of slop supporting by means fence that has been carried out with using of special method «slurry wall» and fastening their walls by additional elements of support in a slate the soil and cement anchors and buntons. Originality. There was conducted comparison and exposed the most effective method of pits fastening in particular for metro station of shallow contour. Practical value. The variants of pits fence calculations by numerical method of finite elements have been proposed to provide a complete picture off strain state changing of design «support-massif» and their teamwork at the most short terms and with maximum reflection of real conditions.

Текст научной работы на тему «Моделювання сумісної роботи конструкції кріплення котловану та ґрунту з застосуванням методу скінчених елементів (МСЕ)»

мости та тунел1: теор1я, досл1дження, практика

УДК [624.131.33:624.137.7:519.876.5]

В. П. КУПР1Й1*, е. Ю. КУЛАЖЕНКО2*, А. С. ГУДКОВА3

1 Кафедра «Тунеш, основи та фундаменти», Днгпропетровський нацюнальний ун1верситет затазничного транспорту iMeHi академжа В. Лазаряна, вул. Лазаряна, 2, Дншропетровськ, Укра1на, 49010, тел. +38 (097) 464 05 28, ел. пошта [email protected], ORCID 0000-0002-7564-5191

2* Кафедра «Тунелi, основи та фундаменти», Дншропетровський нaцiонaльний ун1верситет зaлiзничного транспорту iменi академжа В. Лазаряна, вул. Лазаряна, 2, Дншропетровськ, Укра1на, 49010, тел. +38 (098) 768 49 21, ел. пошта [email protected], ORCID 0000-0002-4529-7384

3* Кафедра «Тунелi, основи та фундаменти», Дншропетровський нaцiонaльний утверситет зaлiзничного транспорту iменi академжа В. Лазаряна, вул. Лазаряна, 2, Дншропетровськ, Украша, 49010, тел. +38 (093) 636 56 76, ел. пошта [email protected], ORCID 0000-0002-9531-2191

моделювання сум1сно1 роботи конструкцп кр1плення

котловану та Грунту з застосуванням методу

ск1нчених елемент1в (мсе)

Мета. Достовiрне вщображення сушсно! роботи огородження котловану та оточуючого масиву за допо-могою програмного комплексу Lira, що базуеться на методi скiнчених елементiв. Методика. Для виршення проблеми сумюно! роботи системи «кршлення-оточуючий масив» проведено числове моделювання методом ск1нчених елементiв (МСЕ), за результатами розрахуншв побудовaнi грaфiки та встaновленi зaлежностi де-формування крiплення котловaнiв при змiнi пaрaметрiв оточуючого масиву. Результата. За результатами розрахуншв були встaновленi зaлежностi деформування елементiв крiплення котловaнiв ввд навантажень, як створюе оточуючий масив при вaрiaнтaх крiпленнях вiдкосiв з застосуванням огородження, що виконано за допомогою спещального способу «стша в групп», та зaкрiплення 1х стiн додатковими елементами крш-лення у виглядi грунтоцементних aнкерiв та розстрiлiв. Наукова новизна. Порiвняно та виявлено найб№ш ефективний метод зaкрiпленпя котловaпiв для великогабаритних пвдземних об'ектiв, зокрема для станци метрополiтену мiлкого закладення. Практична значимкть. Зaпропоновaнi вaрiaнти розрахунку огородження котловашв чисельним методом сшнчених елементiв, що дозволяе отримати повну картину змiни напружено-деформованого стану конструкцп «крiпленпя-мaсив» та 1х сумюно! роботи в найб№ш коротка термiни та з максимальним ввдображенням реальних умов.

Ключовi слова: деформований стан; метод сшнчених елемеппв; «стша в грунтЬ»; розстрши; грунтоцементнi анкери

Вступ

Визначення параметрiв конструкцiй крш-лення котловашв для заглиблених споруд пот-ребуе велико! степенi точностi розрахункiв елеменпв. Саме достовiрне вiдображення па-раметрiв напружено - деформованого стану конструкцп огородження котловану забезпечуе надшнють та безпеку на вшх стадiях зведення пiдземних об'ектiв, а у випадку виконання огородження котловану за допомогою спещального способу «стша в груш!» - на стади експлуа-тацп [1, 2].

При спорудженш глибоких котлованiв (гли-биною бiльше нiж 10 м), в конструкцп кршлен-ня виникають значш напруження та деформа-цл. Стши котлованiв, зазвичай, укрiплюють

додатково розстршами з металевих труб дiаме-тром до 1 м. Кшьюсть розстршв залежить вiд довжини та глибини котловашв.

Застосування додаткового закршлення вщ-косiв за допомогою грунтоцементних анкерiв дае змогу вивiльнити простiр для бшьш ращо-нального спорудження станцш та iнших тдзе-мних об'екпв [6, 8, 9]. Анкерне кршлення та-кож позитивно впливае на експлуатащю тдзе-мних споруд у випадку використання «стiни в грунтЬ>, як елементу несучо! конструкцп спо-руди.

Мета

Порiвняння даних варiантiв кршлення дае змогу проанатзувати змiну деформованого

стану конструкци та ефективносп сумюно! ро-боти оточуючого масиву та огородження.

Методика

Для виршення задачi дослiдження взаемоди крiплення котловану з оточуючим масивом та додатковим кршленням застосовуеться ком-плексний тдхщ, який включае в себе аналiз напружено-деформованого стану (НДС) при математичному моделюваннi. Такий пiдхiд до ще! задачi дае змогу з'ясувати залежносп або закономiрностi формування НДС конструкци кршлення котловану та грунту iз рiзним варiан-том додаткового кршлення (розстрши, анкери), так як результати та математичне моделювання виявляе достатню або недостатню вiдповiднiсть застосованих моделей реальному котловану [2]. Користуючись результатами порiвняльного ана-лiзу можна корегувати розроблеш моделi таким чином, щоб у подальшому !х застосування надавало результати, яю вiдповiдають реальнiй по-ведiнцi «стiни в грунп» iз оточуючим грунтовим масивом та додатковим кршленням [12].

В якост математичного моделювання задачi взаемоди «стiни в грунп» з оточуючим масивом обрано числовий аналiз за допомогою ме-

тоду скiнчених елементiв [5]. Не наводячи ш-формаци щодо сутносп методу, яка описана в багатьох класичних аналiтичних працях, слщ вiдмiтити, що МСЕ е найбшьш прогресивним методом числового iмiтацiйного моделювання, так як вш дозволяе проводити дослщження складних заглиблених i шдземних споруд i3 взаемодiею оточуючого масиву. Аналiзyючи ряд переваг наданого методу, слщ вiдмiтити те, що при виршенш задач МСЕ не потребуе вве-дення в розрахyнковi схеми (СЕ-модел^ нiяких додаткових припущень, тобто вплив невизна-чених параметрiв на результати розрахунку м> нiмальний [13].

Результати

Для визначення напружено-деформованого стану конструкци котловану та визначення найбшьш оптимального методу закршлення «стши в грунп» було побудовано об'емш скш-чено-елементнi моделi в програмному комплекс ЛИРА [3, 4, 11].

Розмiри котловану обрано для спорудження станци метрополiтенy мiлкого закладення, що наведет на рис. 1. Ширина котловану складае 21,00 м, довжина - 105,00 м глибина - 12,00 м

Рис. 1. Схема котловану та огородження за допомогою «стши в грунп» без додаткового кршлення

При моделюванш стану конструкци кршлення котловану, вщкоси якого закршлеш способом «стша у грунп» сумюно з оточуючим грунтовим масивом розроблено сюнчено-елементну модель № 1 (рис. 2). Розмiри сторо-ни кyбiчних cкiнчених елеменпв прийнятi

0,6 м. Заборона перемщень прийнята вздовж осей X, Y, Z, для основи та в напрямках X,Y на крайшх гранях, що лежать в площинах YoZ та XoZ вщповщно. Зал1зобетонна стша мае наступи розм1ри: висота 14 м, ширина 0,6 м, заглиб-лення виконано нижче дна котловану на 2 м.

© В. П. Купрш, е. Ю. Кулаженко, А. С. Гудкова, 2015

Рис. 2. Скшчено-елементна модель котловану № 1

Особливютю дано1 модел1 е те, що «стша в грунп» розраховуеться без додаткового закршлення ïï елементами (розстршами та анкерами).

На рис. 3 показано скшчено-елементну модель для розрахунку напружено-деформованого стану конструкци кршлення котловану способом «стша у грунп» з анкерним кршленням в сумюнш робот з оточуючим грунтовим масивом Розроблено сюнчено-елементну модель, в якш розм1ри сторш квадратних сюнчених еле-

менпв прийнят 0,6 м. Заборона перемщень прийнята вздовж осей X, Y, Z для основи та в напрямках X, Y на крайшх гранях, що лежать в площинах YoZ та XoZ вщповщно.

Зал1зобетонна стша мае розм1ри аналопчш попередньому вар1анту. При цьому анкери ма-ють д1аметр 0,05 м, довжину 9,00 м, i ширину робочоï зони 4,00 м, i розмщеш в три горизон-тальних ряди через 3,0 м.

Рис. 3. Скшчено-елементна модель котловану № 2

Модель № 3 котловану розроблена аналоп-чно «стш в грунп» моделi № 1. Анкерне кршлення розмщене аналопчно моделi № 2. Та до-датково введено один ряд розстршв, що роз-

мiщенi на рiвнi верху котловану. Дiаметр розстршв становить 0,63 м. Модель наведено на рис. 4.

© В. П. Купрш, е. Ю. Кулаженко, А. С. Гудкова, 2015

21

Рис. 4. Сшнчено-елементна модель котловану № 3

Для подальшого розрахунку сумюно1 роботи котловану та оточуючого масиву за допомогою сюнчених елемеппв, яю вщповщають розмь щенню «стши в Групп», шарам Грунпв та додат-ковим елементам кршлення були присвоен! характеристики жорсткосп матер1ал1в, яю чисель-но вщображають деформативш характеристики матер1ал1в (модуль деформацп та коефщент Пуассона), та величини власно1 ваги матер1ал1в [7].

Характеристики вищевказаних параметр1в наведет в табл. 1

Таблиця 1 Характеристики скшчених елеменив

Розрахунок вар1ант1в був проведений на на-вантаження вщ власно1 ваги з коефщентом за навантаженням прийнятий р1вним 1,2.

Отримаш результати розрахунку показують реальш вщображення деформацш стш котловану. При розрахунку вар1анту № 1, 2 i 3 було отримано результати горизонтальних та верти-кальних перемщень конструкцiй, що наведенi на рис. 5, 6 i 7, вщповщно.

№ типу жорсткосп Назва еле-менту E, кН / м Р, кН / м3

Грунти

1 Сутсок 15000 16,2 0,3

2 Суглинок 25000 20,1 0,3

3 Суглинок 25000 18,8 0,3

4 Глина 30000 19,2 0,3

5 Шсок 75000 17,5 0,3

Зал1зобетон

6 В50 3х106 24,5 0,2

Сталь

7 Анкер 2,1х107 77,0 0,3

8 Розстш 2,1х107 77,0 0,3

Рис. 5. Ддаграма горизонтальних перемщень.

Вар1ант № 1

Як видно з рисунку (див. рис. 6) величини горизонтальних перемщень, вщ власно! ваги конструкцп при введенш трьох рядiв анкерiв додаткового крiплення «стши в групп», змен-шилися несуттево, всього на 2 %.

Мости та тунелк теорiя, дослщження, практика, 2015, № 7

МОСТИ ТА ТУНЕЛ1: ТЕОР1Я, ДОСЛЩЖЕННЯ, ПРАКТИКА

Рис. 6. Ддаграма горизонтальних перемщень. Варiант № 2

Рис. 7. Ддаграма горизонтальних перемщень.

Вар1ант № 3

При додатковому закршленш стш котлова-нiв за допомогою одного ряду розстршв на р> вш верху котловану отримано дещо шшу картину. Горизонтальнi перемiщення зменшилися вдвiчi, що забезпечуе використання «стши в грунп» як несучо! конструкци станци. Розраху-нки за напруженнями показують, що напру-ження в стш мають значний запас мщностг

Як альтернативу закрiпленню стiн за допомогою анкерiв було розроблено додаткову модель, яка включае в себе додатковий нижнш пояс розшрок з легкого бетону, що споруджу-ються нижче рiвня дна котловану (рис. 8).

Рис. 8. Модель з додатковим нижшм поясом розшрок на дш котловану

При розрахунку дано! модел1 було виявлено, що величини горизонтальних перемщень зме-ншились до 20 мм. Це дозволяе вважати дану модель особливо ефективною.

Наукова новизна та практична значимкть

Метод скшчених елеменпв, при розрахунку об'екпв шдземного буд1вництва, мае великий ряд переваг. В першу чергу це стосуеться ефек-тивност виршення поставлених задач в стисл1 строки з урахуванням в максимальнш степеш деталювання конструкци та фактор1в, яю впли-вають на конструкщю кршлення.

Конструкщя закршлення стш котловану з використанням одного ряду розстршв та ниж-шх розшрок досить матер1алоемна, проте перевагою ще! конструкци слугують два фактори.

Перший фактор базуеться на змш принци-пово! розрахунково! схеми з так-звано! «корит-но!» на жорсткий замкнутий контур. Б1чний тиск оточуючого масиву дано! схеми, на вщм> ну вщ класично! схеми котловану (б1чний тиск сприймаеться розстршами та грунтом), повшс-тю сприймаеться розстршами та нижшми роз-шрками.

Як альтернативу нижшм розтркам при по-ложенш р1вня грунтових вод вище дна котловану, можна використати с1чш пал1 виконаш за грунтоцементною технолопею, за умови, що дно котловану представлене грунтами з висо-

ким коефщентом фшьтраци - у якост захисту котловану вщ грунтових вод.

На стади будiвництва дана модель дозволяе збiльшити ширину сприйняття розстрiлом на-вантажень, тобто збшьшити крок мiж розстр> лами, що суттево вiдобразиться на швидкост спорудження станци за рахунок зменшення операцiй монтажу/демонтажу розстрiлiв [10].

Дана конструкщя також дозволяе зменшити витрати на спорудження фундаменту станци та покращити И експлуатацiйнi характеристики, оскшьки виникають динамiчнi навантаження вiд рухомого складу метропо!зду.

Висновки

На основi проведених дослiджень було ви-значено, що максимальш перемiщення «стiни в грунп» припадають на верхню И частину та становлять 7,9 см. При введенш додаткового крiплення у виглядi розстрiлiв та анкерiв величини перемщень зменшились вдвiчi. А при за-стосуваннi додаткових нижшх розпiрок - величина горизонтальних перемщень зменшилась до 9 мм.

Аналiз напружено-деформованого стану ро-зроблено! конструкцп дозволяе зробити висно-вок, що вона мае достатньо великий запас мщ-носп для ефективного використання в подаль-шому елеменпв крiплення котловану, як рацю-нальну конструкщю при спорудженнi станци метрополтену мiлкого закладення.

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ

1. Бугаева, Т. Н. Особенности возведения зданий в условиях городской настройки [Текст] / Т. Н. Бугаева // Технические науки : Вестник ПсковГУ. - Псков, 2015 - Вып. 1. - С. 116-120

2. Купрш, В. П. Моделювання напружено-деформованого стану кршлення глибокого котловану [Текст] / В. П. Купрш, Д. В. Тють-кш // Мости та тунелг теория, дослщження, практика : зб. наук. праць Дшпропетр. нац. ун-ту зал1зн. трансп. 1м. акад. В. Лазаряна. -Дншропетровськ, 2012. - Вип. 3. - С. 89-94.

3. Лучковский, И. Я. Применение модели слоя конечной ширины к исследованию распределения давления грунта на подпорные стены при налички местных загрузок на поверхности [Текст] / И. Я. Лучковский, А. М. Данько,

A. В. Самородов // Дороги i мости : зб. наук. праць ДерждорНД1. - Кшв, 2008. - Вип. 9.

4. Петраков, А. А. О расчётных моделях нелинейно-деформируемого грунтового массива [Текст] / А. А. Петраков. - Полтава : ПТУ, 1995.

5. Петренко, В. Д. Проблема визначення дефор-мацш оправи перепнних тунелiв при суттевш змш iнженерно-геологiчних умов [Текст] /

B. Д. Петренко, О. Л. Тютькш, е. Ю. Кулаже-нко // Мости та тунелт теорiя, дослщження, практика : зб. наук. праць Дшпропетр. нац. ун-ту зaлiзн. трансп. iм. акад. В. Лазаряна. -Дншропетровськ, 2014. - Вип. 5. - С. 62-69.

6. Фролов, Ю. С. Метрополитены. Учебник для вузов [Текст] / Ю. С. Фролов, Д. М. Голицын-ский, А. П. Ледяев. - Москва : Желдориздат, 2001. - 528 с.

7. SCAD для пользователя [Текст] / В. С. Карпи-ловский, Э. З. Криксунов, А. В. Перельмутер и др. - Киев : ВВП «Компас», 2000. - 332 с.

8. Ghorbani A., Hasanzadehshooiili H., Sapalas A., Lakirouhani A. Buckling of the steel liners of underground road structures: the sensitivity analysis of geometrical parameters. The Baltic Journal of Road and Bridge Engineering. Vilnius, Technika Publ., 2013, vol. VIII, no 4, pp. 250-254.

9. Chang-Yu Ou Deep Excavations. Theory and Practice. London, Taylor & Francis Publ., 2006. 532 p.

10. Zheng Gang, Shao-wei Wei Numerical analyses of influence of overlying pit excavation on existing tunnels. Journal of Central South University. Tianjin, Central South University Publ., 2012, vol. 15, issue 2 Supplement, pp. 69-75.

11. Chakeri H., Hasanpour R., Hindistan M. A., Unver B. Analysis of interaction between tunnels in soft ground by 3D numerical modeling. Bulletin of Engineering Geology and the Environment. Berlin, Springer Berlin Heidelberg Publ., 2013, vol. 70, issue 3, pp. 439-448.

12. Yugov A. M., Novikov N. S., Gavrilyuk A. S. Geotechnikal monitoring while construction the «diaphragm wall» in restricted conditions. Proceedings of Moscow State University of Civil Engineering. Bulletin of MGSU. Moscow, 2015, issue 7, pp. 57-68.

13. Zotsenko M. L., Ivanchenko V. H. Analysis of pressiometric research of base compressibility strengthened with the soil-cement using the drilling-mixing technology. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2015, vol. 5, issue 5 (77), pp. 24-29.

Мости та тунелк теорiя, дослщження, практика, 2015, № 7

МОСТИ ТА ТУНЕЛ1: ТЕОР1Я, ДОСЛ1ДЖЕННЯ, ПРАКТИКА В. П. КУПРИЙ1*, Е. Ю. КУЛАЖЕНКО2*, А. С. ГУДКОВА3

1 Кафедра «Тоннели, основания и фундаменты», Днепропетровский национальный университет железнодорожного транспорта имени академика В. Лазаряна, ул. Лазаряна, 2, Днепропетровск, Украина, 49010, тел. +38 (097) 464 05 28, эл. почта [email protected], ORCID 0000-0002-7564-5191

2* Кафедра «Тоннели, основания и фундаменты», Днепропетровский национальный университет железнодорожного транспорта имени академика В. Лазаряна, ул. Лазаряна, 2, Днепропетровск, Украина, 49010, тел. +38 (098) 768 49 21, эл. почта [email protected], ORCID 0000-0002-4529-7384

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

3 Кафедра «Тоннели, основания и фундаменты», Днепропетровский национальный университет железнодорожного транспорта имени академика В. Лазаряна, ул. Лазаряна, 2, Днепропетровск, Украина, 49010, тел. +38 (093) 636 56 76, эл. почта [email protected], ORCID 0000-0002-9531-2191

моделирование совместрной работы конструкции крепления котлована и грунта с использованием метода конечных элементов (мкэ)

Цель. Истинное отображение совместной работы ограждения котлована и окружающего массива с помощью программного комплекса Lira, который базируется на методе конечных элементов. Методика. Для решения проблемы совместной работы системы «крепление - окружающий массив» проведено численное моделирование методом конечных элементов (МСЕ), по результатам расчетов построены графики и установлены зависимости деформирования крепления котлованов при изменении параметров окружающего массива. Результаты. По результатам расчетов были установлены зависимости деформирования элементов крепления котлованов от нагрузок, которые создает окружающий массив при вариантах крепления откосов с помощью ограждения, которое выполнено при помощи специального способа «стена в грунте», и закрепления их стен дополнительными элементами крепления в виде грунтоцементных анкеров и расстрелов. Научная новизна. Проведено сравнение и выявлен наиболее эффективный метод закрепления котлованов для крупногабаритных подземных объектов, в частности для станции метрополитена мелкого заложения. Практическая значимость. Предложены варианты расчета ограждения котлованов численным методом конечных элементов, что позволяет получить полную картину изменения напряженно-деформированного состояния конструкции «крепление-массив» и их совместной работы в наиболее короткие сроки и с максимальным отражением реальных условий.

Ключевые слова: деформированное состояние; метод конечных элементов; «стена в грунте»; анализ деформаций; расстрелы; грунтоцементные анкеры

V. P. KUPRIY1*, Ye. Yu. KULAZHENKO2*, A. S. GUDKOVA3

1 Department «Tunnels bases and foundations» of Dnepropetrovsk National University of Railway Transport named after Academician V. Lazaryan, Lazaryan Str., 2, Dnepropetrovsk, Ukraine, 49010, tel. +38 (097) 464 05 28, e-mail [email protected], ORCID 0000-0002-7564-5191

2* Department «Tunnels bases and foundations» of Dnipropetrovsk National University of Railway Transport named after Academician V. Lazaryan, Lazaryan Str., 2, Dnepropetrovsk, Ukraine, 49010, tel. +38 (098) 768 49 21, e-mail [email protected], ORCID 0000-0002-4529-7384

3* Department «Tunnels bases and foundations» of Dnipropetrovsk National University of Railway Transport named after Academician V. Lazaryan, Lazaryan Str., 2, Dnepropetrovsk, Ukraine, 49010, tel. +38 (093) 636 56 76, e-mail [email protected], ORCID 0000-0002-9531-2191

simulation of joint work of construction mounting holes and soils with using finite element method (fem)

Purpose. The aim of this article is a true display of teamwork of the pit protection fence and surrounding massif by means of the Lira software complex, which is based on the finite elements method. Methodology. To solve the problem of teamwork of the system «support surrounding massif» a numeral simulation of finite-element method (FEM) has been conducted, by the results of calculations have been carried out constructions of the pots and the dependences of deforming pit protection fence support elements by changing of the massif parameters. Findings. By the results of calculations have been established the dependences of the deforming of pit support elements from loads, which is created the surrounding massif by variants of slop supporting by means fence that has been carried

Мости та тунелк теорiя, дослщження, практика, 2015, № 7

МОСТИ ТА ТУНЕЛ1: ТЕОР1Я, ДОСЛЩЖЕННЯ, ПРАКТИКА

out with using of special method «slurry wall» and fastening their walls by additional elements of support in a slate the soil and cement anchors and buntons. Originality. There was conducted comparison and exposed the most effective method of pits fastening in particular for metro station of shallow contour. Practical value. The variants of pits fence calculations by numerical method of finite elements have been proposed to provide a complete picture off strain state changing of design «support-massif» and their teamwork at the most short terms and with maximum reflection of real conditions.

Keywords: deformed state; finite-element method; «Slurry wall»; buntons; soil and cement anchors

REFERENCES

1. Bugaeva T. N. Osobennosti vozvedeniya zdaniy v usloviyakh gorodskoy nastroyki [Particularly the construction of buildings in urban areas]. VestnikPskovGU "Tekhnicheskie nauki" [Bulletin of Pskov state university "Technical science"], 2015, issue 1, pp. 116-120.

2. Kuprii V. P., Tiutkin D. V. Modelyuvannya napruzheno-deformovanoho stanu kriplennya hlybokoho kotlovanu [Modeling stress-strain state of mount deep ditch]. Zbirnyk naukovykh prats Dnipropetrovskoho natsionalnoho universytetu zaliznychnoho transportu imeni akademika V. Lazariana "Mosty ta tuneli: teoriia, doslidzhennia, praktyka" [Proc. of Dnipropetrovsk National University of Railway Transport named after Academician V. Lazaryan "Bridges and tunnels: Theory, Research, Practice"], 2012, issue 3, pp. 89-94.

3. Luchkovskiy I. Ya., Danko A. M., Samorodov A. V. Primenenie modeli sloya konechnoy shinny k issledovaniyu raspredeleniya davleniya grunta na podpornye steny pri nalichki mestnykh zagruzok na poverkhnosti [Application of model of layer of finite width to research of distributing of pressure of soil on bulkhead walls at presence of local loadings on surface]. Zbirnyk naukovykh prats Derzhavnoho dorozhnoho naukovo-doslidnoho instytutu imeni M. P. Shulhina "Dorohy i mosty" [Proc. Of State Road Research Institute named after M.P. Shulgin "Roads and bridges"], 2008, issue 9.

4. Petrakov A. A. O raschetnykh modelyakh nelineyno-deformiruemogo gruntovogo massiva. Poltava, PTU Publ., 1995.

5. Petrenko V. D., Tiutkin O. L., Kulazhenko Ye. Yu. Problema vyznachennya deformatsiy opravy perehinnykh tuneliv pry suttyeviy zmini inzhenerno-heolohichnykh umov [The problem of determining deformations settings tunnels with significant changes geotechnical conditions]. Zbirnyk naukovykh prats Dnipropetrovskoho natsionalnoho universytetu zaliznychnoho transportu imeni akademika V. Lazariana " Mosty ta tuneli: teoriia, doslidzhennia, praktyka " [Proc. of Dnipropetrovsk National University of Railway Transport named after Academician V. Lazaryan "Bridges and tunnels: Theory, Research, Practice"], 2014, issue 5, pp. 62-69.

6. Frolov Ju. S., Golicynskij D. M., Ledjaev A. P.Metropoliteny [Subways]. Moskow, Zheldorizdat Publ., 2001. 528 p.

7. KarpilovskiyV. S., KriksunovE. Z., PerelmuterA. V. at al. SCAD dlya polzovatelya [SCAD for the user]. Kiev, VVP «Kompas» Publ., 2000. 332 p.

8. Ghorbani A., Hasanzadehshooiili H., Sapalas A., Lakirouhani A. Buckling of the steel liners of underground road structures: the sensitivity analysis of geometrical parameters. The Baltic Journal of Road and Bridge Engineering. Vilnius, Technika Publ., 2013, vol. VIII, no 4, pp. 250-254.

9. Chang-Yu Ou Deep Excavations. Theory and Practice. London, Taylor & Francis Publ., 2006. 532 p.

10. Zheng Gang, Shao-wei Wei Numerical analyses of influence of overlying pit excavation on existing tunnels. Journal of Central South University. Tianjin, Central South University Publ., 2012, vol. 15, issue 2 Supplement, pp. 69-75.

11. Chakeri H., Hasanpour R., Hindistan M. A., Unver B. Analysis of interaction between tunnels in soft ground by 3D numerical modeling. Bulletin of Engineering Geology and the Environment. Berlin, Springer Berlin Heidelberg Publ., 2013, vol. 70, issue 3, pp. 439-448.

12. Yugov A. M., Novikov N. S., Gavrilyuk A. S. Geotechnikal monitoring while construction the «diaphragm wall» in restricted conditions. Proceedings of Moscow State University of Civil Engineering. Bulletin of MGSU. Moscow, 2015, issue 7, pp. 57-68.

13. Zotsenko M. L., Ivanchenko V. H. Analysis of pressiometric research of base compressibility strengthened with the soil-cement using the drilling-mixing technology. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2015, vol. 5, issue 5 (77), pp. 24-29.

Стаття рекомендована до публ1кацИ' д.т.н., проф. В. Д. Петренком (Украта), д.т.н., проф. А. А. Плуг1ним (Украта).

Надшшла до редколеги 14.09.2015.

Прийнята до друку 28.09.2015.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.