Научная статья на тему 'Оценка размеров массива грунта, задаваемого при пространственных расчетах подземных сооружений, исходя из условий затухания его напряженно-деформированного состояния'

Оценка размеров массива грунта, задаваемого при пространственных расчетах подземных сооружений, исходя из условий затухания его напряженно-деформированного состояния Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

CC BY
60
25
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ЦИЛИНДРИЧЕСКАЯ ОБОЛОЧКА / CYLINDRICAL SHELL / ГРУНТОВЫЙ МАССИВ / НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ / STRESS-STRAIN STATE / SOIL ARRAY

Аннотация научной статьи по строительству и архитектуре, автор научной работы — Чан Суан Линь

В статье приведены результаты расчета пространственных моделей системы «оболочка – грунтовый массив» при разных размерах массива. Дана оценка влияния его размеров на напряженно-деформированное состояние массива и заложенного в нем подземного сооружения.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по строительству и архитектуре , автор научной работы — Чан Суан Линь

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

ESTIMATION OF THE SIZES OF SOLID GROUND, ASKED AT THE SPATIAL CALCULATIONS OF UNDERGROUND STRUCTURES, BASED ON THE CONDITIONS OF ATTENUATION OF ITS STRESS-STRAIN STATE

The article presents the results of calculation of spatial models of systems “shell – soil array” at different sizes array. Estimation of influence of its size on the stress-strain state of the array and embedded in its underground structure.

Текст научной работы на тему «Оценка размеров массива грунта, задаваемого при пространственных расчетах подземных сооружений, исходя из условий затухания его напряженно-деформированного состояния»

Численные методы расчета конструкций

ОЦЕНКА РАЗМЕРОВ МАССИВА ГРУНТА, ЗАДАВАЕМОГО ПРИ ПРОСТРАНСТВЕННЫХ РАСЧЕТАХ ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ, ИСХОДЯ ИЗ УСЛОВИЙ ЗАТУХАНИЯ ЕГО НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ

ЧАН СУ АН ЛИНЬ, аспирант

Московский государственный университет путей сообщения (МИИТ) 127994, Москва, ул. Образцова д. 9, стр. 9; E-mail: tranxuanlinh6987@gmail. com

В статье приведены результаты расчета пространственных моделей системы «оболочка - грунтовый массив» при разных размерах массива. Дана оценка влияния его размеров на напряженно-деформированное состояние массива и заложенного в нем подземного сооружения.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: цилиндрическая оболочка, грунтовый массив, напряженно-деформированное состояние.

Известно что, для плоских задач о распределении напряжений около отверстий Савиным Г.Н. [1] проведен анализ напряженно-деформированных состояний (НДС) моделей грунтов, на основе которого предложено выбирать размеры грунтового массива в пределах от 3-х до 5-и диаметров расположенных в нем круглых отверстий. В настоящей работе автор провел численные расчеты для пространственных моделей системы «грунтовый массив - оболочка» и определил наиболее целесообразные соотношения между диаметром цилиндрической оболочки и размерами окружающего трехмерного массива - модели грунта.

Рассмотрена цилиндрическая оболочка диаметром D = 2 м, толщиной T = 0.02 м, изготовленная из стали со следующими характеристиками: модулем упругости ECT = 2.1-1011 Па, коэффициентом Пуассона цст = 0.3 и плотностью рст = 7800 кг/м3. Оболочка расположена на глубине 10 м в массиве однородного изотропного материала, моделирующего окружающий грунт (глину), имеющий модуль деформации Erp = 14 МПа, коэффициент поперечных деформаций ц^ = 0.35 и плотность ргр = 1610 кг/м3. Материалы массива и оболочки считались неограниченно линейно упругими. Для оценки влияния размеров массива на напряженно-деформированное состояние системы проведено несколько расчетов пространственных моделей системы «оболочка - грунтовый массив», находящихся под действием собственного веса оболочки и грунта, при разных расстояниях от оболочки до боковых граней массива L = 1D 7D, где D - диаметр оболочки. Расстояние от конструкции до низа массива определено положением слоя прочного грунта и принято равным 10 м (сжимаемая толща грунта). Боковые и нижняя границы массива закреплены от перемещений по нормалям к поверхностям. Контакт между оболочкой и грунтовым массивом принят полным жестким. Такая модель часто применяется в пространственных расчетах подземных сооружений. Расчеты проведены при помощи конечноэлементного программного комплекса MSC PATRAN - NASTRAN. Сетка объемных конечных элементов - тетраэдров (по три степени свободы в узле) сгущалась по мере приближения к оболочке, а оболочка смоделирована плоскими прямоугольными четырехузловыми элементами, имеющими по шесть степеней свободы в узле. В табл. 1 приведены экстремальные значения компонентов НДС: максимальные перемещения W^kc и эквивалентные напряжения по четвертой теории прочности для оболочки соб и грунта сгр.

_Таблица 1

Компоненты НДС Расстояния от оболочки до боковых граней массива

1D 2D 3D 4D 5D 6D 7D

WMaKC, 10"1 м 1.63 1.66 1.67 1.68 1.68 1.69 1.69

стоб, 107 Па 5.52 5.97 6.11 6.17 6.20 6.20 6.19

Стрр, 105 Па 1.57 1.60 1.63 1.64 1.68 1.65 1.67

Основные выводы и рекомендации

1. Наибольшие эквивалентные напряжения в массиве во всех расчетных случаях оказались на боковых поверхностях в местах контакта с оболочкой.

2. При увеличении размера L компоненты НДС системы, в основном, увеличиваются, но незначительно. При размерах L = (1 3)D максимальные эквивалентные напряжения в массиве грунта ниже случая, когда L = 7D, соответственно на 6%, 4.2% и 2.4%. При L >3D максимальные эквивалентные напряжения в массиве грунта различаются незначительно.

3. В практических расчетах с точки зрения затухания НДС рекомендуется принимать размеры массива грунта равными L >3D. Чем больше размеры массива, тем, в принципе, лучше моделируется задача в целом, но в связи с трудоемкостью пространственных расчетов эти размеры можно ограничить 3-мя - 5-ю диаметрами оболочки, как и для плоских систем [1].

Работа выполнена под руководством д.т.н. проф. Косицына С.Б.

Л и т е р а т у р а

1. Савин Г. Н. Распределение напряжений около отверстий. - М.: Наукова Думка, 1968. - 891 с.

R e f e r e n c e s

1. Savin, G. N. (1968). Raspredelenie naprizhenii okolo otverschii, Moscow: Naukova Dumka, 891p.

ESTIMATION OF THE SIZES OF SOLID GROUND, ASKED AT THE SPATIAL CALCULATIONS OF UNDERGROUND STRUCTURES, BASED ON

THE CONDITIONS OF ATTENUATION OF ITS STRESS-STRAIN STATE

Tran Xuan Linh

Moskovskiy gosudarstvenniy universitet putey soobscheniya (MIIT)

The article presents the results of calculation of spatial models of systems "shell - soil array" at different sizes array. Estimation of influence of its size on the stress-strain state of the array and embedded in its underground structure.

KEYWORDS: cylindrical shell, soil array, the stress-strain state.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.