ОПТИМІЗАЦІЯ ГЕОМЕТРИЧНИХ ПАРАМЕТРІВ ОПРАВИ ПЕРЕГІННИХ ТУНЕЛІВ НА ОСНОВІ МОДИФІКОВАНОГО МЕТОДУ МЕТРОДІПРОТРАНСУ

O. Тiutkin, М. Umanskaya

Анотація


Мета. Застосовуючи модифікований метод Метродіпротрансу необхідно корегувати розроблені моделі таким чином, щоб у подальшому їх застосування надавало результати, які відповідають реальній поведінці оправи тунелю при взаємодії із оточуючим масивом. Це дослідження дозволяє виконати наукове обґрунтування зменшеної товщини оправи із отриманням значного економічного ефекту. Методика. Для вирішення задачі оптимізації геометричних параметрів оправи перегінних тунелів застосовано метод Метродіпротрансу, який модифіковано у відповідності із основами методу скінченних елементів. На основі отриманих моментів і нормальних сил виконано розрахунок залізобетонних елементів, побудовано графік та встановлено залежність згинальних моментів та нормальних сил від товщини залізобетонного елементу. Результати. Виконані розрахунки довели, що умови міцності виконуються для трьох варіантів, тобто зменшення товщини оправи не призводить до зменшення міцності блоку, що пояснюється можливістю розвитку більших деформацій в сторону ґрунту для більш піддатливої оправи. Розвиток більшого пружного відпору відіграє позитивну роль у формуванні силових факторів, при цьому важливим фактором є зменшення кількості стержнів арматури, що значно зменшує витрати. Можливість застосування Варіанту 3 (товщина елементу – 15 см, кількість арматурних стержнів – 12 штук) із коефіцієнтом запасу 1,6 є найбільш оптимальним для визначених вихідних даних представленої роботи. Таким чином, отримані результати дослідження надають змогу отримання залежностей згинальних моментів та нормальних сил від товщини залізобетонного елементу та обґрунтування геометричних параметрів оправи перегінних тунелів Дніпропетровського метрополітену, однак потребується значний комплекс досліджень для випадків інших інженерно-геологічних умов та зміни матеріалу оправи. Повний комплекс досліджень ставить за мету отримання науково обґрунтованих результатів, які дозволять знизити матеріальні витрати при будівництві Дніпропетровського метрополітену і відповідно заощадити значні грошові кошти. Наукова новизна. Отримана залежність згинальних моментів та нормальних сил від товщини залізобетонного елементу, яка дозволяє для визначеного ґрунту виконати оптимізацію геометричних параметрів оправи перегінних тунелів. Практична значимість. Запропоновані підходи по зменшенню матеріальних витрат при будівництві Дніпропетровського метрополітену.

Ключові слова


оправа; перегінний тунель; метод скінчених елементів; згинальний момент; нормальна сила; міцність

Повний текст:

PDF

Посилання


REFERENCES

Petrenko V. D., Tiutkin O. L., Kulazhenko Ye. Yu. Problema vyznachennia deformatsii opravy perehinnykh tuneliv pry suttievii 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. Lazaryana “Mosty ta tuneli: teoriya, doslidzhennya, 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.

Sterling R. Underground space design. N-Y, Van Norstrand Reinhold Publ., 1993. 370 p.

Moller S. C. Tunnel induced settlements and structural forces in lining. Stuttgart, Sven Christian Moller Publ., 2006. 174 p.

Tiutkin O. L., Miroshnyk V. A. Rozrobka teoretychnykh osnov modyfikovanoho metodu rozrakhunku tuneliv kolovoho okreslennia [Development of theoretical bases of the modified calculation method of circular outline tunnels]. Zbirnyk naukovykh prats Dnipropetrovskoho natsionalnoho universytetu zaliznychnoho transportu imeni akademika V. Lazaryana “Mosty ta tuneli: teoriya, doslidzhennya, praktyka” [Proc. of Dnipropetrovsk National University of Railway Transport named after Academician V. Lazaryan “Bridges and tunnels: Theory, Research, Practice”], 2012, issue 5, pp. 96-100.

Tsinidis G., Heron C., Pitilakis K., Madabhushi G. S. Geotechnical, Geological and Earthquake Engineering: Centrifuge modelling of the dynamic behavior of square tunnels in sand. Geotechnical, Geological and Earthquake Engineering, 2015, vol. 35. pp. 509-523. doi: 10.1007/978-3-319-10136-1_31.

Aivazov Yu. M. Proektuvannia metropoliteniv [Planning of the Metro]. Part. 1. Kyiv, National Transport University Publ., 2006. 166 p.

Aivazov Yu. M. Proektuvannia metropoliteniv [Planning of the Metro]. Part. 2. Kyiv, National Transport University Publ., 2006. 216 p.

Petrenko V. D., Tyutkin A. L., Petrenko V. I. Obzor analiticheskikh i eksperimentalnykh metodov issledovaniya vzaimodeystviya massiva i krepi [Review of analytical and experimental methods of research of co-operation of massif and support]. Zbirnyk naukovykh prats Dnipropetrovskoho natsionalnoho universytetu zaliznychnoho transportu imeni akademika V. Lazaryana “Mosty ta tuneli: teoriya, doslidzhennya, praktyka” [Proc. of Dnipropetrovsk National University of Railway Transport named after Academician V. Lazaryan “Bridges and tunnels: Theory, Research, Practice”], 2012, issue 1, pp. 75-81.

DBN В.2.3-7-2010. Sporudy transportu. Metropoliteny [State Standard V.2.3-7-2010. Transport constructions. Undegrounds]. Kyiv, DP Ukrarkhbudinform Publ., 2011. 195 p.

Perelmuter A. V., Slivker V. I. Raschetnye modeli sooruzheniy i vozmozhnost ikh analiza [Calculation models of constructions and possibility of their analysis]. Kyiv, Stal Publ., 2002. 600 p.

Browell R., Dr. Lin G. The Power of Nonlinear Materials Capabilities. Part 1 of 2 on modeling materials with nonlinear characteristics. ANSYS Solutions Publ., 2000, vol. 2, no 1.

David M. P., Zdravkovic L. Finite Element Analysis in Geotechnical Engineering: Theory and Application. Thomas Telford Ltd Publ., 2001. 500 p.

Frolov Yu. S., Golitsynskiy D. M., Ledyaev A. P. Metropoliteny [Metro]. Moscow, Zheldorizdat Publ., 2001. 528 p.

ПРИСТАТЕЙНА БІБЛІОГРАФІЯ ЗА ГОСТ

Петренко, В. Д. Проблема визначення деформацій оправи перегінних тунелів при суттєвій зміні інженерно-геологічних умов [Текст] /

В. Д. Петренко, О. Л. Тютькін, Є. Ю. Кулаженко // Мости та тунелі: теорія, дослідження, практика : зб. наук. праць Дніпропетр. нац. ун-ту залізн. трансп. ім. акад. В. Лазаряна. – Дніпропетровськ, 2014. – Вип. 5. – С. 62-69.

Sterling R. Underground space design. N-Y, Van Norstrand Reinhold Publ., 1993. 370 p.

Moller S. C. Tunnel induced settlements and structural forces in lining. Stuttgart, Sven Christian Moller Publ., 2006. 174 p.

Тютькін, О. Л. Розробка теоретичних основ модифікованого методу розрахунку тунелів колового окреслення [Текст] / О. Л. Тютькін,

В. А. Мірошник // Мости та тунелі: теорія, дослідження, практика : зб. наук. праць Дніпро-петр. нац. ун-ту залізн. трансп. ім. акад. В. Лазаряна. – Дніпропетровськ, 2012. – Вип. 2. – С. 96-100.

Tsinidis G., Heron C., Pitilakis K., Madabhushi G. S. Geotechnical, Geological and Earthquake Engineering: Centrifuge modelling of the dynamic be-havior of square tunnels in sand. Geotechnical, Geological and Earthquake Engineering, 2015, vol. 35. pp. 509-523. doi: 10.1007/978-3-319-10136-1_31

Айвазов, Ю. М. Проектування метрополітенів [Текст] : у 3 ч. Ч. 1. / Ю. М. Айвазов. – Київ : НТУ, 2006. – 166 с.

Айвазов, Ю. М. Проектування метрополітенів [Текст] : у 3 ч. Ч. 2. / Ю. М. Айвазов. – Київ : НТУ, 2009. – 216 с.

Петренко, В. Д. Обзор аналитических и экспериментальных методов исследования взаимодействия массива и крепи [Текст] / В. Д. Петренко, А. Л. Тютькин, В. И. Петренко // Мости та тунелі: теорія, дослідження, практика : зб. наук. праць Дніпропетр. нац. ун-ту залізн. трансп. ім. акад. В. Лазаряна. – Дніпропет-ровськ, 2012. – Вип. 1. – С. 75-81.

ДБН В.2.3-7-2010. Споруди транспорту. Метрополітени [Текст]. – На заміну ДБН В.2.3-7-2003 ; надано чинності 2011-10-01 – Київ : ДП «Укрархбудінформ», 2011. – 195 с.

Перельмутер, А. В. Расчетные модели сооружений и возможность их анализа [Текст] / А. В. Перельмутер, В. И. Сливкер. – Киев : Сталь, 2002. – 600 с.

Browell R., Dr. Lin G. The Power of Nonlinear Materials Capabilities. Part 1 of 2 on modeling ma-terials with nonlinear characteristics. ANSYS Solu-tions Publ., 2000, vol. 2, no 1.

David M. P., Zdravkovic L. Finite Element Analysis in Geotechnical Engineering: Theory and Ap-plication. Thomas Telford Ltd Publ., 2001.

p.

Фролов, Ю. С. Метрополитены [Текст] : учеб. для вузов / Ю. С. Фролов, Д. М. Голицынский, А. П. Ледяев. – Москва : Желдориздат, 2001. – 528 с


Посилання

  • Поки немає зовнішніх посилань.


ISSN 2413-6212 (Online)

ISSN 2227-1252 (Print)