ЧИСЕЛЬНИЙ АНАЛІЗ ВАРІАНТІВ ОДНОСКЛЕПІНЧАСТОЇ СТАНЦІЇ МЕТРОПОЛІТЕНУ
DOI:
https://doi.org/10.15802/bttrp2025/333828Ключові слова:
метрополітен, односклепінчаста станція, напружено-деформований стан, чисельний аналіз, зміна конструкціїАнотація
Мета. Метою дослідження є чисельний аналіз варіантів односклепінчастої станції метрополітену, проведення якого дозволяє з’ясувати, який з варіантів проходить перевірку міцності. Результатами чисельного аналізу методом скінченних елементів, які дозволяють знайти міцність конструкції станції, є значення напружено-деформованого стану, а також еквівалентні напруження. Методика. Проведено аналіз напружено-деформованого стану оправи при варіації її конструктивних рішень, для чого в моделі відтворено половину конструкції односклепінчастої станції із додавання другого нижнього склепіння. Моделі односклепінчастої станції побудовані на основі реальних геометричних розмірів на основі розрахункового професійного комплексу Structure CAD for Windows, version 7.29 R.3 (SCAD). Результати. Односклепінчаста станція метрополітену в останні роки стає тією підземною конструкцією, яка частіш усього застосовується під час будівництва. Варіанти конструкції односклепінчастої станції, які пропонуються проєктувальниками, обов’язково потребують наукового обґрунтування. В рамках дослідження, результати якого викладено в статті, проведено чисельний аналіз односклепінчастої станції, яка має два варіанти конструкції. Створені скінченно-елементні моделі відображають особливості розроблених варіантів в просторовій постановці. Проведений на власну вагу та рухоме навантаження чисельний аналіз надав можливість з’ясувати параметри напружено-деформованого стану. На основі визначених параметрів оцінено загальну міцність та стійкість односклепінчастої станції й наведено рекомендації по їх збільшенню. Наукова новизна. Наукову новизну дослідження складають отримані результати чисельного аналізу варіантів односклепінчастої станції метрополітену, проведення якого дозволило з’ясувати, який з варіантів пройшов перевірку міцності. Практична значимість. Практичне значення полягає в отриманні результатів розрахунку методом скінченних елементів, які дозволили знайти міцність конструкції станції і обґрунтовано обрати варіант станції метрополітену.
Посилання
Chapman, D., Metje, N., & Stärk, A. (2010). Introduction to Tunnel Construction. London: Spon Press. (in English)
Hunar Farid Hama Ali (2013). Numerical Modeling of Tunneling Processes Effect on Buildings. Ph. D. thesis. Nottingham: University of Nottingham. (in English)
Kuesel, T. R., King, E. H., & Bickel, J. O. (2012). Tunnel engineering handbook. New York: Springer Science & Business Media. (in English)
Pande, G. N., Beer, G., & Williams, J. K. (1990). Numerical methods in rock mechanics. New York: John Wiley & Sons Ltd. (in English)
Radkevych, A., Tiutkin, O., Kuprii, V., & Tkach, T. (2023). Regularities of the stress state of the rock massif around the single-vault station under construction by NATM. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 1156, 012009. DOI: https://doi.org/10.1088/1755-1315/1156/1/012009 (in English)
Sun, Q., Dias, D., Guo, X., & Li, P. (2019). Numerical study on the effect of a subway station on the surface ground motion. Computers and Geotechnics, 111, 243-254. DOI: https://doi.org/10.1016/j.compgeo.2019.03.026 (in English)
Tiutkin, O., & Bondarenko, N. (2022). Parametric analysis of the stress-strain state for the unsupported and supported horizontal underground workings. Acta Technica Jaurinensis, 15(4), 199-206. DOI: https://doi.org/10.14513/actatechjaur.00681 (in English)
Bilchenko, A. V., & Smolianiuk, N. V. (2021). Prychyny porushennia heotekhnolohii pry budivnytstvi tuneliv i metropoliteniv. Visnyk Kharkivskoho natsionalnoho avtomobilno-dorozhnoho universytetu, 93, 74-82. DOI: https://doi.org/10.30977/BUL.2219-5548.2021.93.0.74 (in Ukrainian)
Karpilovskiy, V. S., Kriksunov, E. Z., Perelmuter, A. V., & al. (2000). SCAD dlya polzovatelya. Kiev: VVP «Kompas». (in Russian)
Petrenko, V. D., Tiutkin, O. L., & Petrenko, V. I. (2012). Ohliad analitychnykh i eksperymentalnykh metodiv doslidzhennia vzaiemodii masyvu i kriplennia. Mosty ta tuneli: teoriia, doslidzhennia, praktyka, 1, 75-81. DOI: https://doi.org/10.15802/bttrp2012/25968 (in Ukrainian)
Smolianiuk, N. V., & Bilchenko, A. V. (2024). Chyselnyi analiz odnosklepinchastoi stantsii milkoho zakladennia Kharkivskoho metropolitenu. Mosty ta tuneli: teoriia, doslidzhennia, praktyka, 25, 109-118. DOI: https://doi.org/10.15802/bttrp2024/303474 (in Ukrainian)
Tiutkin, O. L. (2020). Teoretychni osnovy kompleksnoho analizu tunelnykh konstruktsii. Dnipro: Zhurfond. (in Ukrainian)
