Мости та тунелі: теорія, дослідження, практика

ПАМ’ЯТІ ПРОФЕСОРА ВОЛОДИМИРА ДМИТРОВИЧА ПЕТРЕНКА

О. Л. ТЮТЬКІН — 2025-06-28

Стаття присвячена пам’яті видатного вченого в області буровибухових робіт професора Володимира Дмитровича Петренка.

ПАМ’ЯТІ ПРОФЕСОРА ЙОСИПА ЙОСИПОВИЧА ЛУЧКА

В. В. КОВАЛЬЧУК — 2025-06-28

Стаття присвячена пам’яті видатного вченого в галузі механіки і руйнування будівельних матеріалів і конструкцій професора Йосипа Йосиповича Лучка.

ІННОВАЦІЙНІ ІНСТРУМЕНТИ ДЛЯ УДОСКОНАЛЕННЯ ОРГАНІЗАЦІЇ БУДІВЕЛЬНИХ ПРОЦЕСІВ В УМОВАХ РОСІЙСЬКОЇ АГРЕСІЇ

І. А. АРУТЮНЯН — 2025-06-28

Мета. Дослідити та обґрунтувати застосування інноваційних інструментів для покращення організації будівельних процесів в умовах військових викликів, спрямованих на підвищення їх ефективності, оперативності та стійкості до зовнішніх загроз. Методика. В умовах воєнних дій на території України сучасне будівництво стикається з багатьма викликами, які вимагають нових підходів та рішень. Використання інноваційних технологій, автоматизація процесів, застосування сучасних матеріалів і методів будівництва, а також розвиток логістичної інфраструктури та фінансування є ключовими факторами для забезпечення ефективної реалізації проєктів та відновлення інфраструктури країни. Застосовано комплексний підхід, що включає аналіз наукових джерел, порівняльний аналіз сучасних цифрових технологій, моделювання організаційних рішень, а також експертне оцінювання ефективності інноваційних методів у сфері будівництва. Невід’ємною частиною стає застосування інноваційних технологій для оптимізації процесів організації будівництва для складних виробничих систем. Ці технології посприяють підвищенню продуктивності, якості та ефективності реалізації проектів. Наукова новизна. Обґрунтовано адаптацію сучасних цифрових технологій до кризових умов. Визначено методи оптимізації ресурсного забезпечення та логістики з урахуванням ризиків війни. У статті розглядаються новітні технології, цифрові інструменти та організаційні рішення, які сприяють підвищенню стійкості та адаптивності будівельної галузі в кризових умовах. Результати. Розроблено рекомендації щодо впровадження цифрових рішень у будівельні процеси, що сприяють прискоренню проєктування, покращенню контролю за ресурсами та мінімізації впливу кризових факторів на галузь. Проведено порівняльний аналіз методів організації будівельних процесів в Україні та країнах ЄС. Практичне значення. Запропоновані інструменти можуть бути використані для підвищення стійкості будівельних підприємств, зменшення логістичних ризиків, раціонального розподілу ресурсів та забезпечення безперервності будівництва в умовах воєнного стану.

ЗАСТОСУВАННЯ СУЧАСНИХ ІТ-ТЕХНОЛОГІЙ У БУДІВЕЛЬНІЙ ІНДУСТРІЇ

Ю. О. БІЛОВ — 2025-06-28

Мета. Комплексно дослідити вплив сучасних інформаційних технологій на проектування, управління та реалізацію будівельних проєктів, визначити ключові аспекти та бар’єри впровадження цифрових інструментів у будівельну галузь, обґрунтувати економічні та організаційні переваги використання інноваційних рішень, таких як інформаційне моделювання будівель (BIM), системи управління проектами (PMS) та штучний інтелект, а також розробити рекомендації щодо вдосконалення процесів цифровізації організації будівництва з метою підвищення продуктивності, зниження витрат і забезпечення сталого розвитку галузі. Методика. У дослідженні застосовано кілька методів, у тому числі аналіз наукових публікацій, порівняльний метод для оцінки ефективності різних цифрових технологій, що використовуються у будівництві, а також емпіричний підхід, що базується на даних реальних будівельних проектів, у яких застосовувалися інформаційні технології. Вивчення включає аналіз конкретних прикладів використання BIM, PMS та ІІ на етапах проектування, будівництва та експлуатації об’єктів. Результати. Виявлено, що застосування інформаційного моделювання будівель (BIM), автоматизованих систем управління проектами (PMS) та технологій штучного інтелекту дозволяє скоротити витрати на організацію будівництва до 20 % та підвищити продуктивність будівельних процесів на 30 %. Визначено ключові фактори впровадження цих технологій, зокрема необхідність навчання персоналу, адаптація існуючих процесів до нових інструментів, а також подолання культурних та організаційних бар’єрів. Крім того, встановлено, що основними бар’єрами для впровадження цифрових технологій є високі початкові інвестиції та недостатній рівень цифрової підготовки у галузі. Наукова новизна. Вперше в рамках цього дослідження було узагальнено підходи до інтеграції сучасних інформаційних технологій у різні етапи будівельного циклу, що включають проектування, будівництво, організацію, управління ресурсами та експлуатацію. Практична значимість. Практична значущість цього дослідження полягає в тому, що його результати можуть бути використані для розробки стратегій цифровізації будівельних компаній.

ТЕОРЕТИЧНІ АСПЕКТИ ОЦІНКИ ЯКОСТІ ОРГАНІЗАЦІЙНО-ТЕХНОЛОГІЧНИХ РІШЕНЬ ІЗ ЗАСТОСУВАННЯМ КВАЛІМЕТРИЧНИХ МЕТОДІВ

Н. О. ДАНКЕВИЧ — 2025-06-28

Мета. Метою статті є теоретичне обґрунтування та систематизація підходів до оцінки якості організації будівельного виробництва із застосуванням кваліметричних методів. Це включає аналіз основних складових термінів «якість», «організація будівельного виробництва» та «кваліметричні методи», дослідження їхньої взаємодії та можливостей застосування в будівельній практиці. Додатковими аспектами мети є - узагальнення існуючих теоретичних підходів до оцінки якості в будівельній галузі, дослідження методологічних особливостей кваліметрії, її значення для підвищення ефективності управління будівельними процесами, виявлення ключових наукових досліджень та ідеї, що сприяли розвитку кваліметрії та її інтеграції в практику організації будівельного виробництва, створення теоретичної основи для подальших практичних розробок у цій сфері. Методика. Методика дослідження ґрунтується на системному аналізі та інтеграції теоретичних і практичних підходів до оцінки якості організації будівельного виробництва. Вона починається з уточнення ключових понять: «якість», «організація будівельного виробництва» та «кваліметрія». Це дозволяє сформувати чітке уявлення про складові якості в будівельній сфері, охоплюючи технологічні, організаційні та управлінські аспекти. Результати. Результатом є розробка гнучкої моделі оцінки якості, яка враховує багатофакторний характер будівельних процесів і може адаптуватися до різних умов. Методика спрямована не лише на аналіз поточного стану, а й на створення основ для вдосконалення організації будівельного виробництва через сучасні підходи до оцінки. Наукова новизна. Наукова новизна цієї статті полягає у формуванні нового підходу до оцінки якості організації будівельного виробництва через інтеграцію теоретичних засад та кваліметричних методів. Одним із ключових елементів новизни є розробка універсальної теоретичної моделі оцінки якості, яка враховує багатофакторний характер будівельного виробництва. Такий підхід дозволяє інтегрувати технологічні, організаційні та управлінські аспекти в єдину систему. Особливий акцент зроблено на адаптації кваліметричних методів, які дають змогу кількісно оцінювати навіть складні й багатогранні процеси, характерні для будівельної сфери. Практична значимість. Практичне значення дослідження полягає в тому, що розроблена методика може бути використана в реальній будівельній практиці для об’єктивної оцінки якості управлінських процесів і прийняття ефективних рішень. Таким чином, стаття формує теоретичну та методологічну основу для вдосконалення системи управління якістю у будівельному виробництві.

НОВА МЕТОДИКА РОЗРАХУНКУ ПАРАМЕТРІВ БУРОПІДРИВНИХ РОБІТ ПРИ СПОРУДЖЕННІ ПЕРЕГІННИХ ТУНЕЛІВ МЕТРОПОЛІТЕНУ

М. М. КОНОНЕНКО — 2025-06-28

Мета. Метою даної роботи є розробка нової методики розрахунку параметрів буропідривних робіт (БПР) для проведення перегінних тунелів метрополітену з урахуванням діаметру шпуру, тиску продуктів вибуху, межі міцності порід на стискання, їх структурної будови, тріщинуватості та ущільнення під дією гірського тиску. Методика. Для розробки методики розрахунку параметрів БПР при спорудженні перегінних тунелів метрополітену використовували загальновідомі закони теорії пружності та основні положення квазістатично-хвильової гіпотези механізму руйнування твердого середовища під дією вибуху, в основу якої покладено принцип розміщення груп шпурів за площами, які вони займають у вибою тунелю та розташування їх за відбійними контурами. Результати. Розроблено нову методику розрахунку параметрів БПР при спорудженні перегінних тунелів метрополітену, в основу якої покладено принцип розміщення груп шпурів за площами, які вони займають у вибою тунелю та розташування їх за відбійними контурами. Перший етап методики містить у собі розрахунок і проєктування прямих врубів, відстань між шпурами в яких визначається за радіусом зони зминання. Другий етап методики включає розрахунок: питомих і загальних витрат вибухової речовини (ВР) на вибій, величину лінії найменшого опору (ЛНО) для шпуру за радіусом зони інтенсивного подрібнення, площ груп шпурів, кількість шпурів, розрахункову та фактичну відстань між шпурами, фактичну величину заряду на шпур, фактичні питомі і загальні витрати ВР на вибій. Наукова новизна. Параметри розташування шпурів у вибої перегінного тунелю реалізовано за степеневою залежністю зміни ЛНО залежно від діаметру шпуру, тиску продуктів вибуху, межі міцності порід на стискання, їх структурної будови, тріщинуватості та ущільнення під дією гірського тиску. Практична значимість. Розроблена методика визначення параметрів БПР, для спорудження перегінних тунелів метрополітену, дозволяє раціоналізувати розташування шпурів у вибою та здійснити ресурсозбереження при виконанні прохідницьких робіт до 14 %.

УДОСКОНАЛЕННЯ ОРГАНІЗАЦІЙНО-ТЕХНОЛОГІЧНИХ РІШЕНЬ ПРИ ЗВЕДЕННІ БАГАТОПОВЕРХОВОЇ ПІДЗЕМНОЇ ЧАСТИНИ БУДІВЛІ

С. В. ПАСТУХОВА — 2025-06-28

Мета. Обґрунтування організаційно-технологічних рішень за рахунок інноваційних технічних підходів для будівництва підземної багатоповерхової частини житлових та громадських будівель, що спрямовані на підвищення ефективності будівельних процесів. Методика. В роботі розглядається зведення будівлі, на рівні першого поверху, пропонується виконати систему взаємопов’язаних рейкових шляхів, якими пересуватимуться козлові крани та спеціальні платформи. Для спуску машин, будівельних матеріалів, інструментів на проєктну позначку, при освоєнні підземного простору пропонується застосовувати козлові крани. Для швидкого перебазування вантажів та машин, з однієї захватки на іншу, встановлено додаткову систему рейок, якими переміщуються спеціальні платформи. Особлива увага приділяється вибору оптимальних технологій урахуванням геотехнічних умов. Результати. Оптимізація організаційно-технологічних рішень забезпечує зниження витрат, скорочення термінів будівництва та підвищення безпеки робіт. Використання сучасних технологій, дозволяє покращити контроль процесів. Врахування геотехнічних умов і застосування інноваційних підходів сприяє підвищенню надійності конструкцій. Таким чином, удосконалення підходів до зведення підземних споруд є важливим напрямом розвитку будівельної галузі. Будівництво об’єктів є процесом, у якому організації-виконавці, постачальники та споживачі матеріально-технічних ресурсів, автотранспорт та інші елементи взаємодіють у складному взаємозв’язку. Наукова новизна. Застосування пропонованих технічних рішень при будівництві будівель із багатоповерховими підземними частинами дозволить удосконалити виконання технологічних процесів підземної частини будівлі. Пропонована технологія дозволить використовувати її у всіх кліматичних районах нашої країни. Практична значимість. На основі отриманих взаємозв’язків якісних та кількісних параметрів розробляється модель та вибудовується алгоритм її розрахунку. У зв’язку з вищесказаним очевидно, що розробка такої моделі дозволить здійснити комплексну оцінку допустимості суміщення будівельних процесів.

РОЗРОБКА ПОЛІМЕРНИХ НАПОВНЕНИХ КОМПОЗИЦІЙ ДЛЯ РЕМОНТУ ШТУЧНИХ СПОРУД ЗАЛІЗНИЧНОГО ТРАНСПОРТУ

Л. В. ТРИКОЗ — 2025-06-28

Мета. Дослідження залежності міцності при вигині та стиску полімерних матеріалів від вмісту наповнювача, визначення оптимальної кількості наповнювача, розробка та застосування складу для ремонту штучних бетонних споруд. Методика. Міцність наповненого полімерного композиційного матеріалу визначали шляхом випробування зразків на стиск і вигин зразків-балочок розмірами 40´40´160 мм з побудовою графічних залежностей при різній кількості наповнювача у 50, 100, 150 та 200 масових часток від загального об’єму композиції. Як наповнювач використано фракцію з розмірами частинок менше 0,14 мм, отриману в результаті подрібнення відходів залізничних залізобетонних шпал. Результати. Встановлено, що залежності міцності при вигині і стиску мають нелінійний характер при збільшенні кількості наповнювача у композиції. Найбільшу міцність як при вигині та і при стиску демонструють зразки, які містять 100 мас.част. рециркульованого дрібного наповнювача – 28,5 МПа і 114,0 МПа, відповідно, що порівняно з міцністю чистого полімеру (30,0 МПа і 100,5 МПа). Збільшення частки відходів подрібнення бетону в полімерній композиції до 200 мас.част. призвело до зниження міцності полімерного розчину на стиск у 7 разів, а міцності при вигині вдвічі. Наукова новизна. Отримані залежності розкривають механізм утворення структури в наповнених композиціях, де як наповнювач використовуються рециклінгові відходи подрібнених бетонних конструкцій. Чим менший розмір частинок наповнювача, тим більша їхня питома поверхня і тим значніша їхня роль у формуванні поверхні міжфазної взаємодії. Зі збільшенням кількості частинок наповнювача зростає пористість матеріалу, у тому числі за рахунок пористості самого вторинного заповнювача, що призводить до зниження його міцності та здатності до пружної оборотної деформації. Отримані залежності дають підґрунтя для створення розрахункових моделей визначення складів полімер-композиційних наповнених матеріалів з урахуванням гранулометричного складу наповнювачів. Практична значимість. Використання як наповнювачів подрібнених відходів зруйнованих бетонних конструкцій забезпечить повторне використання та утилізацію таких відходів. Уведення до складу полімерних композиційних матеріалів дрібного наповнювача знизить вартість таких матеріалів для проведення ремонтних робіт та відновлення об’єктів інфраструктури, підвищить довговічність відремонтованих конструкцій, зменшить міжремонтні терміни.

ОЦІНКА ВПЛИВУ УМОВ ЕКСПЛУАТАЦІЇ НА НАДІЙНІСТЬ РОБОТИ СТЕРЖНЕВИХ МЕТАЛОКОНСТРУКЦІЙ

Г. П. ІВАНОВА — 2025-06-28

Мета. Дослідження спрямовано формування комплексного підходу до розрахунку залишкового ресурсу просторових металевих багатоелементних стрижневих конструкцій з урахуванням як прогнозованих, так і випадкових факторів, що впливають на конструкції або їх елементи протягом всього терміну експлуатації. Методика. Розглянуто ключові причини корозійного руйнування. Проаналізовано моделі корозійного зносу, що враховують вплив механічних напружень та агресивних середовищ. Використання різних типів показників живучості – детермінованих і стохастичних – дозволяє більш точно оцінювати надійність конструкції з урахуванням умов її експлуатації. Відзначено, що діючі будівельні норми недостатньо враховують розвиток дефектів у часі, що ускладнює оцінку залишкового ресурсу конструкцій. Підкреслено необхідність комплексного підходу до прогнозування надійності та довговічності металоконструкцій у реальних умовах експлуатації. Результати. Показано, що традиційні методи розрахунку не дозволяють адекватно оцінити довговічність і живучість конструкцій з дефектами, що розвиваються. Запропоновано підхід до оцінки живучості металоконструкцій, заснований на використанні як детермінованих, так і стохастичних показників, що дозволяє враховувати як закономірні, так і випадкові зміни в поведінці конструктивної системи. Обґрунтовано перевагу математичного моделювання в порівнянні з фізичним, зокрема, у можливості обліку багатоваріантних сценаріїв розвитку корозійних процесів та їх комплексної взаємодії з механічними впливами. Встановлено параметри, що характеризують стан конструкції при корозійному зносі. Наукова новизна. Розроблено комплексний підхід до оцінки надійності та живучості стрижневих металоконструкцій з урахуванням корозійного зношування, заснований на поєднанні детермінованих та стохастичних показників, розглянуто математичні моделі корозійної руйнації, які враховують як вплив напружено-деформованого стану так і агресивного середовища. Практична значимість. Отримані результати можуть бути використані при проектуванні, діагностиці та прогнозуванні технічного стану стрижневих металоконструкцій, що експлуатуються в агресивних середовищах і піддаються впливу різного виду навантажень.

АНАЛІТИЧНІ ЗАКОНОМІРНОСТІ СИЛОВИХ ФАКТОРІВ В ОПРАВІ ТРИСКЛЕПІНЧАСТОЇ СТАНЦІЇ МЕТРОПОЛІТЕНУ ПРИ ВАРІАЦІЇ КОЕФІЦІЄНТУ ПРУЖНОГО ВІДПОРУ ПОРОДИ

КОНГІН ЧЖЯН — 2025-06-28

Мета. Метою наукової статті є проведення чисельного аналізу моделей пілонної станції і отримання силових факторів в її оправі. На основі отриманих факторів (згинальні моменти й нормальні сили) заплановано отримати їхні аналітичні закономірності при варіації коефіцієнту пружного відпору породи. Методика. Розрахункову схему конструкції станції необхідно вибирати так, щоб вона найбільшою мірою відповідала реальним умовам роботи оправи, відображаючи конструктивні особливості, матеріал оправи, геологічні умови, а також спосіб виконання робіт. Для розрахунку станції пілонного типу застосовано розрахунковий комплекс SCAD. Результати. Розроблено основи математичного моделювання пілонної станції методом скінченних елементів в просторовій постановці за допомогою модифікованого методу Метродіпротрансу (на основі МСЕ), проведено розрахунки моделей пілонних станцій метрополітену глибокого закладення за допомогою визначення параметрів еквівалентних стержнів в просторовій постановці. Користуючись результатами закономірностей між коефіцієнтом міцності і деформаційними характеристиками ґрунту (модулем деформації і коефіцієнтом Пуассона), визначено аналітичні закономірності силових факторів при варіації властивостей оточуючого масиву (пружного відпору), які для моментів є степеневими нелінійними закономірностями, а для нормальних сил лінійними функціями, причому зміна коефіцієнту пружного відпору від коефіцієнту міцності є нелінійною поліноміальною. Наукова новизна. Наукова новизна проведеного дослідження полягає в отриманні аналітичних закономірностей силових факторів при варіації властивостей оточуючого масиву на основі результатів чисельного аналізу, проведеного на основі методу скінченних елементів за допомогою модифікованого методу Метродіпротрансу. Ці закономірності дозволяють ще на етапі проєктування прогнозувати зміну згинальних моментів й нормальних сил в залежності від зміни геологічних умов. Практична значимість. Практична значимість дослідження полягає в розробці основ методики врахування просторового фактору в розрахунках трисклепінчастих станцій метрополітену. Це дозволяє більш повно враховувати складну нерегулярну структуру станцій пілонного типу й отримувати більш адекватні реальній ситуації силові параметри в її оправі.

АНАЛІЗ ВПЛИВУ ТЕХНОЛОГІЇ СПОРУДЖЕННЯ КОЛОННОЇ СТАНЦІЇ МЕТРОПОЛІТЕНУ НА НАПРУЖЕНО-ДЕФОРМОВАНИЙ СТАН ЇЇ КОНСТРУКЦІЇ

В. П. КУПРІЙ — 2025-06-28

Мета. Метою наукового дослідження є аналіз впливу технології спорудження колонної станції метрополітену на напружено-деформований стан її конструкції. Досягнення цієї мети ґрунтується на проведенні чисельного аналізу колонної станції метрополітену, під час якого враховано стадії спорудження підземного об’єкту. Методика. Для розрахунку напружено-деформованого стану конструкції колонної станції на різних стадіях спорудження станційних оправ використовувався сучасний розрахунковий комплекс ЛІРА-САПР. Було розглянуто вісім стадій будівництва станції, для яких розроблялися скінченно-елементні моделі. Після створення скінченно-елементних моделей для восьми стадій будівництва колонної станції був проведений чисельний аналіз. Результати. Основні результати роботи демонструють, що правильно обрана технологія спорудження є критично важливою для забезпечення стійкості конструкцій станції та мінімізації ризиків деформацій у ґрунті. У роботі розглянуто моделювання стадій будівництва станції за допомогою програмного комплексу ЛІРА-САПР. Завдяки цьому було отримано точні дані про НДС конструкції на різних етапах спорудження. Отримані результати дозволяють стверджувати, що запропонована технологія будівництва забезпечує високу надійність і довговічність колонної станції, а також мінімізує негативний вплив на гірський масив. Це підтверджується низькими значеннями просідання та рівномірним розподілом напружень у конструкції. Крім того, запропоновані заходи безпеки та рекомендації щодо моніторингу стану конструкцій можуть бути використані для підвищення ефективності експлуатації станцій у майбутньому. Наукова новизна. Наукова новизна полягає в тому, що аналіз результатів показав, що найбільші напруження виникають у зонах сполучення центрального та бокових тунелів, що вимагає особливої уваги до проєктування та монтажу колон і оправ станції. Практична значимість. Практична значимість полягає в тому, що розроблені рекомендації щодо посилення напружених зон дозволяють суттєво підвищити безпеку експлуатації.

ОБҐРУНТУВАННЯ КАПІТАЛЬНОГО РЕМОНТУ АВТОМОБІЛЬНОГО МОСТУ ПРИ ЗМІНІ НАВАНТАЖЕННЯ

В. А. МІРОШНИК — 2025-06-28

Мета. Метою наукової статті є обґрунтування проведення робіт з капітального ремонту автомобільного мосту, який отримав значні пошкодження внаслідок бойових дій. Досягнення цієї мети ґрунтується на чисельному аналізі моделі методом скінченних елементів із врахуванням рекомендацій з армування елементів мосту. Методика. Зібрані під час чисельного аналізу навантаження і впливи забезпечують перевірку конструкцій та елементів мосту на міцність, стійкість і витривалість за першою групою граничних станів, а також жорсткість і тріщиностійкість за другою групою граничних станів. тимчасові навантаження і впливи для розрахунку конструкцій за всіма групами граничних станів приймаємо з коефіцієнтами надійності за навантаженням γ_f та коефіцієнтами динаміки (1+µ). В конструкції використані типові І-подібні балки прогонової будови довжиною 22,16 м та 32,96 м, розроблені відповідно до робочих креслень та розрахунків розроблених ТОВ «Міжнародний проектний інститут» та змодельовані в професійному розрахунковому комплексі Ліра-САПР. Результати. Розрахунок балок виконувався в два етапи, що відображають їхню роботу: Етап 1 – Бетонування плити, плита не включена в роботу; Етап 2 – Плита включена в роботу, бетонування тротуарів без включення в роботу, вкладання асфальтобетонного покриття, бар’єрне огородження, поручневе огородження та деформаційні шви. Конструкція температурно-нерозрізної монолітної плити із армуванням з допомогою розрахункового комплексу Ліра-САПР заармована із врахуванням всього комплексу навантажень. Наукова новизна. Наукова новизна дослідження полягає в науковому обґрунтуванні проведення робіт з капітального ремонту мосту, що надає можливість пропуску по ньому тимчасових вертикальних навантажень за схемами Н-30, НК-80 та пішохідного навантаження на тротуарах. Практична значимість. Практична значимість полягає в обґрунтуванні виконання робіт з відновлення проєктних характеристик мосту. Причому проведені розрахунки навантаження і впливів забезпечують перевірку конструкцій та елементів мосту та послідовність виконання робіт під час будівництва.

ЧИСЕЛЬНИЙ АНАЛІЗ ВАРІАНТІВ ОДНОСКЛЕПІНЧАСТОЇ СТАНЦІЇ МЕТРОПОЛІТЕНУ

Н. В. СМОЛЯНЮК — 2025-06-28

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.

АНАЛІЗ ФОРМ І ЧАСТОТ ВЛАСНИХ КОЛИВАНЬ ТА ДИНАМІЧНИХ НАПРУЖЕНЬ ФУНДАМЕНТУ СТОЯНА МОСТУ І ҐРУНТОВОЇ ОСНОВИ

А. В. РАДКЕВИЧ — 2025-06-28

Мета. Метою дослідницької роботи є визначення в ході модального аналізу форм і частот власних коливань стояна залізничного мосту разом із ростверком та пальовим фундаментом. Окремим завданням дослідження є з’ясування динамічного впливу конструкції стояна на можливість вібраційних переміщень ґрунтової основи. Методика. Для розрахунку пальового фундаменту стояна, який взаємодіє із оточуючим масивом, вирішено застосовувати метод скінченних елементів (FEM) на основі Structure CAD for Windows, version 7.31 R.4 (SCAD). Для відтворення особливостей пальового фундаменту стояна в роботі застосовано плоску (квазіпросторову) модель. Усі розміри ростверку та паль прийняті згідно проєктної документації спорудження реального шляхопроводу. Результати. Виконано аналіз результатів напружено-деформованого стану фундаментів стояна шляхопроводу із урахуванням поїзного навантаження, який надав змогу отримати висновок про високу несучу здатність усіх частин системи «палі – ростверк» на всі розглянуті види сполучень із запасом міцності в 8 і 7 разів відповідно, що свідчить про нормальну експлуатацію в подальшому при незмінному стані інженерно-геологічних умов і навантажень. Матеріал паль бетон класу С30/35 повністю витримує усі види навантажень, представлених сполученнями із урахуванням динамічного коефіцієнту. Проведений модальний аналіз фундаментів стояна шляхопроводу свідчить, що отримані частоти і форми фундаменту, які дорівнюють 2,5 Гц (основний тон)…6,6 Гц, а із порівняння цих частот з частотами розрідження вологих пісків (30…50 Гц) зрозуміло, що власні коливання опори не можуть викликати вібраційного розрідження. Наукова новизна. Наукова новизна проведених досліджень полягає в отриманні під час модального аналізу стояна залізничного мосту параметрів динамічних переміщень та частот власних коливань. Практична значимість. Практична значимість полягає в обґрунтуванні міцності конструкції стояна при варіації сполучень навантажень, а також у визначенні того, що динамічний вплив рухомого складу не впливає на вібраційні переміщення ґрунтів основи.

ЧИСЕЛЬНИЙ ТА МОДАЛЬНИЙ АНАЛІЗ ПРОМІЖНОЇ ОПОРИ ЗАЛІЗНИЧНОГО МОСТУ

О. Л. ТЮТЬКІН — 2025-06-28

Мета. Метою наукового дослідження є проведення чисельного та модального аналізів проміжної опори залізничного мосту з варіацією сполучень навантажень та визначенням параметрів міцності та динамічних характеристик (форми і частоти власних коливань). Методика. Найбільш економічними та ефективними для будівництва мостів є пальові фундаменти. У даному випадку пальовий фундамент проміжної опори шляхопроводу споруджується на буронабивних палях. Для відтворення особливостей пальового фундаменту проміжної опори застосовано просторову СЕ-модель, яка найбільш точно відображає його взаємодію із оточуючим масивом. Результати. Виконано аналіз результатів напружено-деформованого стану фундаментів проміжної опори шляхопроводу із урахуванням поїзного навантаження, який надав змогу отримати висновок про високу несучу здатність усіх частин системи «палі – ростверк» на всі розглянуті види сполучень із запасом міцності в 8 і 7 разів відповідно, що свідчить про нормальну експлуатацію в подальшому при незмінному стані інженерно-геологічних умов і навантажень. Місце кріплення паль та ростверку бетон класу С25/30 повністю витримує усі види навантажень, представлених сполученнями. Проведений модальний аналіз фундаментів моделей проміжної опори шляхопроводу й отримані частоти і форми фундаменту, які дорівнюють 4,2 Гц (основний тон)…17,4 Гц, а із порівняння цих частот з частотами розрідження вологих пісків (30…50 Гц) зрозуміло, що власні коливання опори не можуть викликати вібраційного розрідження. Наукова новизна. Наукова новизна дослідження полягає в отриманні значень напружень проміжної опори в статичній постановці, а також динамічних характеристик (форми і частити власних коливань) в динамічній постановці. Практична значимість. Практична значимість полягає в обґрунтованій оцінці величин частот коливань проміжної опори, що базується на результатах модального аналізу і свідчить про відсутність розрідження пісків.

ЗАЛЕЖНІСТЬ НАПРУЖЕНО-ДЕФОРМОВАНОГО СТАНУ ОПРАВИ ПЕРЕГІННОГО ТУНЕЛЮ МЕТРОПОЛІТЕНУ ВІД ЇЇ ФОРМИ

ХАОШЕЙ ВУ — 2025-06-28

Мета. Метою наукової статті є проведення чисельного аналізу перегінного тунелю метрополітену із визначенням на основі результатів залежності напружено-деформованого стану оправи від її форми. Для досягнення поставленої мети виконане моделювання перегінного тунелю колового окреслення й еліпсоподібної форми. Методика. ЛІРА-САПР є багатофункціональним програмним комплексом для розрахунку, дослідження і проектування конструкцій різного призначення. Він заснований на використанні методу скінченних елементів (МСЕ), признаного в світі основним інструментом чисельного аналізу міцності та стійкості будівельних конструкцій. Розрахунок зусиль, моделювання зміни напружено-деформованого стану конструкції на етапах її спорудження та дослідження роботи будівельних конструкцій методом скінченних елементів виконується після завдання матеріалів та властивостей елементів. Результати. Розроблено скінчено-елементні моделі ґрунтового масиву і тунельних оправ різної форми (колове окреслення й еліпсоподібна форма) для чисельного аналізу системи. Виконано аналіз результатів напружено-деформованого стану ґрунтового масиву і тунельних оправ, який надав змогу отримати висновок про розбіжність результатів для різних форм оправ. Проведений аналіз напружено-деформованого стану оправ різної форми з урахуванням способу спорудження і їх гідроізоляції дає змогу зробити висновок, що оправи еліптичної форми, які споруджуються NATM, мають переваги у міцності і довговічності. Наукова новизна. Наукова новизна наукового дослідження полягає в аналізі напружено-деформованого стану оправи перегінного тунелю у різних інженерно-геологічних умовах, що надає можливість обґрунтовано використовувати методи розрахунку, результати яких відображають максимально достовірну роботу конструкції для конкретних інженерно-геологічних умов. Практична значимість. Практична значимість полягає в тому, що розроблена методика дозволяє розглядати підземні споруди складних просторових форм, різні моделі поведінки ґрунтів, враховуючи технологію будівництва тунелів.