Мости та тунелі: теорія, дослідження, практика

СУЧАСНЕ ЗАСТОСУВАННЯ ГРАФОАНАЛІТИЧНОГО МЕТОДУ РОЗРАХУНКУ СТАЛЕВИХ ФЕРМ

Д. О. БАННІКОВ — 2024-11-22

Мета. Основною метою публікації є кількісна оцінка точності і вірогідності застосування графоаналітичного методу визначення розподілу зусиль в елементах сталевої кроквяної ферми на основі використання сучасного комплексу AutoCAD. Методика. Для досягнення поставленої мети були розглянуті три проєкти магазину продовольчих і непродовольчих товарів, розташованих в містах Збараж, Новоград-Волинський і Кривий Ріг. Покриття магазинів в усіх трьох випадках виконані на основі плоских сталевих ферм, які і були прийняті в якості об’єкту досліджень. Реалізація графоаналітичного методу побудови діаграми Максвелла-Кремони виконувалось на базі комплексу AutoCAD. Навантаження приймались відповідно до реальних умов експлуатації за чинним стандартом ДБН В.1.2-2:2006. Оцінка точності побудови діаграми Максвелла-Кремони виконувалось на основі співставлення із чисельним методом будівельної механіки – методом скінчених елементів на базі проєктно-обчислювального комплексу SCAD вітчизняної розробки. Результати. Проведене кількісне співставлення величин та характеру розподілу внутрішніх зусиль в елементах сталевих ферм покриття показало, що в середньому розбіжність між графоаналітичним методом і методом скінчених елементів не перевищує 3 %. Також використання графоаналітичного методу дозволяє отримувати повний розподіл зусиль в конструкцій ферми, не потребуючи навичок користування спеціалізованими пакетами прикладних програм чисельного аналізу, таких як SCAD або Lira. Наукова новизна. В ході проведеного аналізу визначено ступінь теоретичного співпадіння результатів графоаналітичного і чисельного підходів до оцінки розподілу внутрішніх зусиль в елементах сталевих ферм покриття. Практична значимість. Отримані результати оцінки вірогідності використання графоаналітичного методу відкривають перспективи його широкого використання в якості альтернативи аналітичним або чисельним методам будівельної механіки для сучасних ускладнених «польових» умов, коли виникає необхідність в наданні швидкої оцінки несучій здатності пошкодженої або зруйнованої будівельної конструкції.

ДОСВІД СПОСТЕРЕЖЕННЯ ЗА СИЛОСАМИ ДЛЯ ЗЕРНА НА ПЕРІОД ВІДНОВЛЕННЯ ЇХ ЕКСПЛУАТАЦІЙНОЇ ПРИДАТНОСТІ

Ю. Л. ВИННИКОВ — 2024-11-22

Мета. Впровадження в практику експлуатації споруд металевих силосів для довготривалого зберігання зерна комплексного підходу до моніторингу їх технічного стану, зокрема на період відновлення їх експлуатаційної придатності, а також отримання нових експериментальних даних у його процесі щодо характеру взаємного впливу групи силосів на замоклих основах, складених лесовими просадочними ґрунтами. Методика. На період режиму обмеженої експлуатації силосів моніторинг включав комплекс геодезичних, візуальних і інструментальних спостережень для контролю зміни технічного стану та експлуатаційних характеристик споруд. Улаштовано тимчасові ґрунтові репери, прив’язані до постійних реперів, а також закріплено по 8 точок спостереження за деформаціями основ фундаментів кожного силосу. Їх осідання вимірювались шляхом геометричного нівелювання ІІІ класу точності за постійною схемою нівелірного ходу. Для визначення нерівномірності вертикальних деформацій використано метод умовної горизонтальної лінії, у якому прийнято, що на момент завершення будівництва та початку експлуатації всі характерні точки за периметром силосу знаходились на одній відмітці. На початку моніторингу графічно зафіксовано орієнтація, розміщення та ширина розкриття тріщин на поверхнях залізобетонних конструкцій вздовж підземної галереї кожного з силосів, а зміни в цих даних надалі доповнювали. Результати. На характерному натурному об’єкті апробовано методику геотехнічного моніторингу системи «просадочна ґрунтова основа – фундамент – металевий силос» у режимі обмеженої експлуатації разом з проведенням робіт із відновлення її експлуатаційної придатності. Шляхом недопущення подальшого замокання просадночої ґрунтової основи фундаментів силосів досягнуто зниження швидкості розвитку додаткових нерівномірних деформацій і подовження фактичного терміну експлуатації групи силосів. Наукова новизна. Отримано нові дані про особливості розвитку нерівномірних осідань локально замоклої просадочної ґрунтової основи фундаментів металевих силосів у часі. Практична значимість. Розроблено рішення щодо зменшення рівня нерівномірних деформацій просадочних основ фундаментів силосів і апробовано їх геотехнічною практикою разом із відповідною методикою геомоніторингу в режимі обмеженої експлуатації споруд.

АНАЛІЗ ПРОГРЕСИВНИХ КОНСТРУКТИВНИХ РІШЕНЬ ПІДЗЕМНИХ СПОРУД ЦИВІЛЬНОГО ЗАХИСТУ

Г. І. ГАЙКО — 2024-11-22

Мета. Аналіз прогресивних типів і конструкцій підземних споруд цивільного захисту від ударів з повітря, розроблення та впровадження інноваційних рішень у практику будівництва та реконструкції захисних об’єктів, особливо для випадків прямого потрапляння боєзарядів у периметр підземної споруди. Методика. В умовах широкомасштабної агресії росії проти України проблема захисту населення від можливих ударів з повітря отримує пріоритетне значення, а використання підземного простору формує основний напрямок інженерних рішень. В рамах дослідного проєкту МОН України «Моделювання ризиків та захист від критичних впливів споруд міської підземної інфраструктури та цивільного захисту» (№ 0124U000912). Порівняльний аналіз та диференціація захисних споруд, вдосконалені методи реновації та застосування існуючих підземних об’єктів за новим (захисним) призначенням; методи пошуку нових технічних рішень захисту споруд мілкого закладання від ударів з повітря. Результати. Перспективним напрямком для розвитку використання метрополітену як сховища цивільної оборони є реновація та облаштування не задіяних у транспортних та допоміжних операціях тунелів, які можуть значно збільшити місткість таких сховищ та покращити умови перебування людей. Способи реновації та облаштування тунелів метрополітену, економічно ефективні конструктивні рішення та способи зведення споруд цивільного захисту. Наукова новизна. Проведена диференціація підземних захисних об’єктів за принципом захисту від ударів з повітря у випадках прямого та непрямого (віддаленого від периметру підземної споруди) потраплянні боєзаряду. Вперше оправи із ґрунтобетону, що утворені струменевою цементацією ґрунтів, розглядаються як тримальні конструкції, здатні сприймати, зокрема, і динамічні (вибухові) навантаження. Практична значимість. Ефективне впровадження в практику підземного будівництва прогресивних технічних рішень і способів реновації та адаптації до функцій сховища існуючих підземних споруд, зведення захисних споруд інноваційними методами, зокрема із використанням ґрунтобетону. Широке будівельне освоєння технологій струменевої цементації ґрунтів дає підстави вважати, що опанування нового способу зведення підземних споруд із ґрунтобетону не викличе ускладнень і не займе багато часу.

ГІДРОІЗОЛЯЦІЯ ЗАЛІЗОБЕТОННИХ КОНСТРУКЦІЙ БУДІВЕЛЬ І СПОРУД (ОГЛЯД)

Й. Й. ЛУЧКО — 2024-11-22

Мета. На основі аналізу науково-технічних джерел та натурних досліджень і обстежень узагальнити результати гідроізоляції, зокрема механізми основних факторів заволоження і засолення, оцінити заволоження і засолення та запропонувати способи продовження ресурсу, розробити технологію відновлення експлуатаційних характеристик залізобетонних конструкцій будівель і споруд. Методика. Для досягнення поставленої мети було проведено огляд науково-технічних джерел та здійснених натурних досліджень, нормативних документів щодо технічного стану гідроізоляції та заволоження і засолення залізобетонних конструкцій будівель і споруд України. Результати. Виконано аналіз вітчизняних і закордонних науково-технічних джерел щодо технічного стану гідроізоляції на старих та новозбудованих залізобетонних конструкціях будівель і споруд. Проведено аналіз і синтез проблем забезпечення надійності й довговічності залізобетонних конструкцій будівель і споруд в умовах експлуатації їх у повітряному, ґрунтовому та водному середовищах. Зокрема, виконано аналіз причин відмови роботи гідроізоляційних систем, визначено основні фактори заволоження та засолення, які впливають на створення надійної гідроізоляції. Розроблено класифікацію систем гідроізоляції та визначено види навантажень на гідроізоляцію. Відзначено вимоги до гідроізоляційних матеріалів та встановлено методи контролю їх якості. Представлено залежності заволоженості зразків від глибини, показано вплив на ядро замочування, проведено дослідження міцності адгезії вологих та засолених залізобетонних конструкцій (їх наведено на рисунках в даній роботі) й також показано співвідношення міцності адгезії вітчизняних та закордонних гідроізоляційних матеріалів, зокрема наголошено, що поглинання води суттєво залежить від засолення аніонами та поглинання засолення стін. Наукова новизна. У даній роботі – на підставі аналізу і синтезу науково-технічних джерел та низки досліджень гідроізоляцій залізобетонних конструкцій реальних об’єктів будівель і споруд при зведенні і тривалій експлуатації – узагальнено дані про гідроізоляцію та процеси, які суттєво впливають на деградацію конструкцій, та сформульовано висновки щодо надійної гідроізоляції та захисту й відновлення таких конструкцій. Встановлено основні причини порушення гідроізоляції залізобетонних конструкцій, які суттєво впливають на деградацію таких конструкцій: помилки на стадії проєктування гідроізоляції, дефекти і недоліки гідроізоляції при зведенні та недоліки експлуатації гідроізоляції. Практична значимість. На основі отриманих узагальнених даних з гідроізоляції у висновках подано пропозиції щодо забезпечення надійної гідроізоляції несучих залізобетонних конструкцій, які експлуатуються у зволожених і засолених агресивних середовищах. Відпрацьована методика технічної діагностики та усунення недоліків гідроізоляції і підсилення залізобетонних конструкцій, що дає можливість збільшити їх надійність і ресурс вказаних конструкцій.

НЕСУЧА ЗДАТНІСТЬ ОПОР КОНТАКТНОЇ МЕРЕЖІ ЗАЛІЗНИЦЬ ІЗ БЕТОНУ, АРМОВАНОГО КОМПОЗИТНОЮ АРМАТУРОЮ

Е. Ф. НАДЖАФОВ — 2024-11-22

Мета. Під час експлуатації на електрифікованих постійним струмом залізницях залізобетонні опори контактної мережі зазнають пошкоджень від електрокорозії. Тому розробка альтернативних конструкцій опор, зокрема, бетонних з композитною арматурою, та оцінка їх несучої здатності є актуальним завданням. Метою дослідження є порівняння несучої здатності конічних центрифугованих опор контактної мережі залізниць із бетону, армованого сталевою та композитною арматурою. Методика. Порівняння несучої здатності опор контактної мережі залізниць із бетону, армованого композитною та сталевою арматурою виконано шляхом розрахункового експерименту з аналізом напружено-деформованого стану стояків із застосуванням методу скінчених елементів і програмного комплексу ЛІРА-САПР. Результати. Побудовано скінчено-елементі моделі стояків зі сталевою та композитною арматурою з однаковими перерізом та попереднім напруженням. Їх навантаження під час розрахункового експерименту здійснювали до руйнування, розрахунок виконували в нелінійній постановці. В результаті розрахункового експерименту отримано ізополя деформацій, напружень в бетоні, зусиль в подовжній і поперечній арматурі. Встановлено, що стояки як зі сталевою, так і композитною арматурою руйнуються через розвив робочої арматури. У розтягнутій зоні стояка зі сталевою арматурою тріщини не утворюються до руйнування, стояк з композитною арматурою працює з тріщинами в розтягнутій зоні. У стояка зі сталевою арматурою розподіл розтягнутої та стиснутої зон по поперечному перерізу є рівномірним, у стояка з композитною арматурою спостерігається широка розтягнута зона, саме у якій і утворюються тріщини, і мінімальна стиснута зона. Конструкція залізобетонного стояка забезпечує потрібну несучу здатність опори – нормативний згинальний момент, стояка з композитною арматурою – не забезпечує на 21 % через менший у 5,4 рази модуль пружності композитної арматури порівняно зі сталевою. Деформація стояка з композитною арматурою перевищує деформацію стояка зі сталевою арматурою на 64 %. Забезпечення потрібної несучої здатності є можливим за рахунок збільшення перерізу арматури та натягу її пакету. Наукова новизна. Вперше отримано скінчено-елементну модель конічної кільцевого перерізу конструкції із бетону, армованого попередньо-напруженою композитною арматурою, та закономірності розподілу в ній деформацій і напружень під час згину. Практична значимість полягає у створенні можливості конструювати стійкі до електрокорозійних впливів опори контактної мережі залізниць.

ВИКОРИСТАННЯ НАПЛАВНИХ (ПОНТОННИХ) МОСТІВ ДЛЯ ТЕХНІЧНОГО ПРИКРИТТЯ ТРАНСПОРТНИХ ОБ’ЄКТІВ

К. М. ПЕРЕПЕЛИЦЯ — 2024-11-22

Мета. Метою даної роботи є дослідження теми наплавних (понтонних) систем мостів як варіанта подолання водних перешкод, засобу технічного прикриття об’єктів національної транспортної інфраструктури, аналіз сучасної ситуації по застосуванню наявного майна наплавних систем з метою визначення напрямків подальших досліджень у цьому напрямку. Методика. Дослідження наявних наплавних (понтонних) систем мостів, їхньої класифікації та технічних характеристик, в контексті засобів технічного прикриття важливих транспортних об’єктів та подолання водних перешкод в умовах військового сьогодення. Результати. Проведено системний аналіз наплавних (понтонних) мостів як варіанту подолання водних перешкод для технічного прикриття об’єктів транспортної інфраструктури, розглянуто всі наявні наплавні (понтонні) засоби, що можуть бути використані за призначенням, визначено необхідність моделювання наплавних (понтонних) систем для розширення можливостей їх застосування. Наукова новизна. Науковий інтерес полягає в тому, що провівши аналіз класифікації та технічних характеристик наявних засобів наплавних (понтонних) систем мостів встановлено основні напрямки для проведення подальших досліджень та їх моделювань, що створить умови для їх оптимізованого застосування враховуючи виклики сьогодення в подоланні широких водних перешкод, технічного прикриття об’єктів національної транспортної інфраструктури наведенням дублюючих тимчасових наплавних мостів (паромних переправ). Практична значимість. Майно наплавних (понтонних) систем мостів необхідне для забезпечення технічного прикриття об’єктів національної транспортної інфраструктури. Враховуючи обмежену кількість однотипних систем наявних наплавних систем мостів, актуальним є дослідження адаптації різних схем конфігурацій комплектів наплавних систем тим самим розширення можливості їх застосування та забезпечить усі необхідні умови для подолання найширших водних перешкод України.

ЗАСТОСУВАННЯ НЕТИПОВИХ ПРОЄКТНИХ РІШЕНЬ ТА СХЕМ У БУДІВНИЦТВІ ТИМЧАСОВИХ МОСТІВ

І. С. ОСТАПЕНКО — 2024-11-22

Мета. Мета дослідження полягає в детальному аналізі особливостей проєктних рішень та процесів будівництва тимчасових мостових переходів. Особливу увагу приділено впровадженню нетипових конструктивно-технологічних рішень, що можуть суттєво поліпшити ефективність реалізації проєкту. Акцентується увага на використанні комбінацій інвентарних конструкцій надбудов опор «ИМИ-60» та зварних широкополочних двотаврових балок типу МА (L_р=18,53 м) зі сталі 15ХСНД. Методика. Дослідження та аналіз практичних конструктивно-технологічних рішень, пов’язаних із будівництвом та відновленням мостових переходів за допомогою тимчасових мостів. Вивчення і узагальнення практичного досвіду впроваджених технологічних рішень у будівництві та реконструкції мостів, аналіз впливу наслідків бойових дій і сучасних військових конфліктів на стан транспортної інфраструктури, а також визначення оптимальних методів для відновлення мостів. Результати. Результатом дослідження стало узагальнення досвіду конструктивних проєктних рішень у будівництві (відновленні) тимчасових мостових переходів на деокупованих територіях. Розкрито та з’ясовано ключові етапи реалізації проєктно-технологічних рішень для будівництва мостового переходу з тимчасовим мостом, пошкодженим внаслідок бойових дій, із застосуванням сталевих інвентарних мостових конструкцій. Наукова новизна. Вперше розглянуто особливості проєктно-конструктивних рішень із раціональним поєднанням різних матеріалів і конструкцій при будівництві тимчасових мостів, що забезпечує тривалий термін їх експлуатації та збільшує статичне навантаження. Практична значимість. Провадження робіт і конструктивно-технологічних рішень при будівництві тимчасових мостів має ряд технологічних переваг, які забезпечують ефективне відновлення зруйнованих бойовими діями мостів у стислі терміни. У статті висвітлено дослідження застосування найбільш ефективних, економічно вигідних та простих у виконанні інвентарних конструкцій надбудов опор «ИМИ-60» і зварних широкополочних двотаврових балок типу МА (L_р=18,53 м) із сталі 15ХСНД, з максимальним використанням вже існуючих мостових конструкцій, залежно від умов будівництва, типу ґрунту та проєктних вимог до фундаментів.

СЕЙСМОСТІЙКИЙ КАРКАС ВИСОТНОЇ БУДІВЛІ

Р. О. ТІМЧЕНКО — 2024-11-22

Мета. Метою даної роботи є розгляд варіанту підвищення сейсмостійкості каркасу висотної будівлі за допомогою використання енергопоглинача у в’язевих вузлах рамно-в’язової схеми, що зменшить передачу динамічних навантажень від сейсмічних коливань на вузли рам завдяки частковому розсіюванню та зменшенню амплітуди цих коливань у в’язевих вузлах. Методика. Розгляд основних існуючих конструктивних схем висотних будівель та аналіз преваг і недоліків рамно-в’язевої схеми висотної будівлі, аналіз впливів сейсмічних коливань на вузли конструктивної схеми висотної будівлі. Представлення варіанту підвищення сейсмостійкості каркасу висотної будівлі за допомогою додавання до каркасу пластичних вузлів та використання енергопоглинача у в’язевих вузлах рамно-в’язової схеми, що зменшить передачу динамічних навантажень від сейсмічних коливань на вузли рам завдяки частковому розсіюванню та зменшенню амплітуди цих коливань у в’язевих вузлах. Результати. На основі результатів аналізу, запропоновано метод підвищення сейсмостікості каркасу висотної будівлі за допомогою використання нових конструктивних рішень, що дозволило б зменшити сейсмічний вплив на вузли каркасу. На основі задачі представлене комбіноване рішення: використання пластичних вузлів у з’єднаннях колон та ригелів каркасу для зменшення моментів у вертикальних несучих елементах, запропонована конструктивна модель енергопоглинача для додаткового гасіння коливань за висотою будівлі, та розглянутий принцип його роботи під час впливу сейсмічних коливань; детально описані конструктивні елементи енергопоглинача у в’язевих вузлах, та їх взаємодія між собою. Наукова новизна. Виконано аналіз існуючих конструктивних схем висотних будівель. Розглянутий варіант сейсмостійкого каркасу висотної будівлі рамно-в’язевої конструктивної схеми з енергопоглиначем, детально описане його конструктивне рішення та принцип його роботи. Практична значимість. Технічний результат запропонованого варіанту сейсмостійкого каркасу полягає у підвищенні сейсмостійкості та надійності рамно-в’язевих висотних будівель за допомогою влаштування в’язевих вузлів з енергопоглиначем, без використання додаткових окремих сейсмогасителів.

ЗАСТОСУВАННЯ ПЛИТНО-ПАЛЬОВОГО ФУНДАМЕНТУ В СКЛАДНИХ ІНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГІЧНИХ УМОВАХ

Р. О. ТІМЧЕНКО — 2024-11-22

Мета. Метою дослідження є аналіз існуючих конструкцій плитно-пальових фундаментів, визначення особливостей їх застосування та можливість їх використання в складних інженерно-геологічних умовах, а також розроблення альтернативних конструктивних рішень плитно-пальового фундаменту для їх оптимальної роботи на сейсмонебезпечних територіях із основою, яка нерівномірно деформується. Методика. В дослідженні проведено аналіз літературних джерел, даних про побудовані та запроєктовані плитно-пальові фундаменти, визначено їх характеристики та умови застосування. Особливу увагу приділено роботі фундаментів в умовах сейсмічних впливів. Використано різні інженерні підходи для моделювання процесів навантаження, зокрема програмні комплекси ANSYS, ABAQUS, SOFISTIK, PLAXIS для точного відображення поведінки ґрунтових масивів. Результати. Результатом виконаної роботи є удосконалення комбінованого плитно-пальового фундаменту за рахунок заповнення порожнин між палями і плитною частиною сейсмоізоляторами з еластичного матеріалу, що виготовляють з гуми у формі циліндру або кубу та встановлюють на оголовках фундаментних паль, що не зв’язані між собою. Наукова новизна. Запропоновано нове конструктивне рішення фундаменту яке враховує вплив сейсмічних навантажень та нерівномірні деформації основи. Це конструктивне рішення є новаторським завдяки використанню сейсмоізоляторів на оголовках паль, що дозволяє мінімізувати негативні впливи на фундамент в складних умовах. Практична значимість. Нове конструктивне рішення плитно-пальового фундаменту може застосовуватися для роботи в складних інженерно-геологічних умовах на основі, яка нерівномірно деформується на сейсмонебезпечних територіях. Це рішення сприятиме підвищенню безпечності та збільшенню строку експлуатації будівель та споруд.

ОБҐРУНТУВАННЯ ЗАКОНОМІРНОСТЕЙ НАПРУЖЕНО-ДЕФОРМОВАНОГО СТАНУ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА ПІСЛЯ ВПРОВАДЖЕННЯ ЄВРОПЕЙСЬКОЇ КОЛІЇ

О. Л. ТЮТЬКІН — 2024-11-22

Мета. Впровадження євроколії (1435 мм) на існуючому земляному полотні, що збудовано на території України, є фактором, який призводить до зміни напружено-деформованого стану. Метою статті є обґрунтування закономірностей напружено-деформованого стану земляного полотна на основі результатів чисельного аналізу скінченно-елементних моделей. Методика. Для проведення чисельного аналізу на основі методу скінченних елементів розроблена модель земляного полотна висотою 6 м під суміщену колію. В розробленій моделі відтворено всі реальні геометричні характеристики земляного полотна, верхньої будови колії, а також шпала для суміщеної колії. Розроблена модель дозволяє варіювати прикладення поїзного навантаження із постановкою пари сил на рейках, що мають українське значення ширини колії (1520 мм), а також європейської колії. В моделі також змодельоване підсилення земляного полотна для чотирьох варіантів (без палі, з палею довжиною 2,0, 4,0 і 6,0 м). Результати. Результати чисельного аналізу надали змогу отримати значення горизонтальних та вертикальних напружень, а також отримати закономірності напруженого стану земляного полотна до впровадження європейської колії. Якісний аналіз положення потягу свідчить про те, що зменшення колії та її асиметричне знаходження на шпалі збільшує вертикальні деформації. Найбільшу проблему складає саме асиметричність розподілу вертикальних переміщень. З’ясовано, що зростання довжини вертикального елементу підсилення надає зменшення переміщень в 1,1…1,2 рази. Виявлено, що закономірності зміни переміщень земляного полотна при варіації довжини вертикального елемента підсилення є лінійними для горизонтальної компоненти та поліноміальними другого ступеня для вертикальної. Наукова новизна. Вперше на основі закономірностей напружено-деформованого стану земляного полотна отримано картину формування напружень та розповсюдження деформацій до і після влаштування європейської колії. Практична значимість. На основі результатів чисельного аналізу з’ясовано, що збільшення довжини вертикального елементу підсилення на 2,0 м надає зменшення переміщень на 10…20 %. Ці дані надають змогу для створення методики первинного підбору параметрів елементу підсилення.

КРИТИЧНИЙ АНАЛІЗ МЕТОДІВ РОЗРАХУНКУ НАПРУЖЕНО-ДЕФОРМОВАНОГО СТАНУ КОНСТРУКЦІЇ СТАНЦІЇ МЕТРОПОЛІТЕНУ ПІЛОННОГО ТИПУ

К. Є. ФЕДОРОВ — 2024-11-22

Мета. Проведення критичного аналізу методів розрахунку напружено-деформованого стану конструкції станції метрополітену пілонного типу та обґрунтований вибір того з них, що дозволить врахувати складний взаємозв’язок елементів цієї конструкції та їхню взаємодію з оточуючим масивом. Методика. Для проведення критичного аналізу методів розрахунку напружено-деформованого стану проаналізовано конструкцію станції метрополітену пілонного типу. Також визначено основні особливості архітектурно-конструктивного рішення пілонної станції глибокого закладення. Аналіз елементів та загальної конструкції дозволив виявити важливі параметри, без врахування яких неможливе отримання близької до реальної картини напружено-деформованого стану. Проаналізувавши конструкцію станції пілонного типу глибокого закладення, визначено, що сутнісним параметром формування її напружено-деформованого стану є просторовий фактор. Результати. Викладено результати критичного аналізу методів розрахунку напружено-деформованого стану конструкції станції метрополітену пілонного типу під час її взаємодії із оточуючим масивом, представленого міцними породами (умови закладення метрополітену в м. Дніпрі). Визначено, що застосування плоских схем для розрахунку станцій пілонного типу глибокого закладення тягне за собою втрату адекватності реальній конструкції, але деякі їхні аспекти можливо використовувати і для просторового випадку. Доведено, що підхід із застосуванням чисельних методів, наприклад, методу скінченних елементів, а також створення скінченно-елементних просторових схем на основі об’ємних елементів є найбільш адекватними розрахунковій ситуації методиками розрахунку. Наукова новизна. Для станції пілонного типу глибокого закладення остаточно доведене застосування скінченно-елементних моделей, які максимально повно відображають просторовий фактор, що є сутнісним для такої конструкції. Практична значимість. Запропоновані в науковій роботі скінченно-елементні моделі станції пілонного типу глибокого закладення в міцних породах є найбільш адекватними реальній ситуації взаємодії конструкції з оточуючим масивом і можуть бути прийняті в якості розрахункових моделей для умов Дніпровського метрополітену.

ВИЗНАЧЕННЯ ПРОФІЛІВ ОСІДАНЬ ОСНОВ ЗАЛІЗНИЧНИХ ТА АВТОДОРОЖНИХ НАСИПІВ, ГРЕБЕЛЬ ТА ДАМБ ІЗ ҐРУНТОВИХ МАТЕРІАЛІВ

В. Г. ШАПОВАЛ — 2024-11-22

Мета. Визначення осідань основ залізничних, автодорожніх та інших насипів, а також гребель та дамб із ґрунтових матеріалів при їх проєктуванні, будівництві та експлуатації є обов’язковим. При цьому якщо основа складена ґрунтами з малим модулем загальної деформації (мули, торфи, заторфовані і подібні до них ґрунти), то слід визначати не тільки середнє осідання та його нерівномірність, а й визначати профілі осідань за межами споруд. Це обумовлено тим, що у даному випадку осідання основи мають один порядок з висотою насипу (греблі, дамби), тому при визначенні необхідного для будівництва насипу (греблі, дамби) додаткового об’єму матеріалу, пов’язаного з осіданням споруди, ці деформації обов’язково слід враховувати. При написанні даної статті переслідувалась мета розробити алгоритм розрахунку профілів осідань залізничних, автодорожніх та інших насипів, гребель та дамб із ґрунтових матеріалів. Методика. Теоретичні дослідження геомеханічних процесів з використанням аналітичних та чисельних математичних методів. Аналіз та узагальнення результатів теоретичних досліджень. Результати. Запропоновано алгоритм, що дозволяє з використанням простих аналітичних залежностей визначати такі необхідні для розрахунку, проєктування. будівництва та експлуатації параметри системи «ґрунтова основа гребель (дамб) та насипів з ґрунтових матеріалів з трапецеїдальним перерізом та ядром жорсткості»: – нижню межу стисненої товщі; – осідання основи в межах підошви основи греблі, дамби або насипу та за її межами. Наукова новизна. Встановлено, що осідання основи на вертикалі що проходить через центр греблі, дамби або насипу із симетричним профілем не менше осідань на розрахункових вертикалях, що проходять через будь-яку точку греблі, дамби або насипу з несиметричним профілем. Практична значимість. Основний практичний результат роботи – більш повне (порівняно з діючими нормативними документами) врахування особливостей прояву осідань системи «гребля, дамба (або насип) із ґрунтових матеріалів – ґрунтова основа» при значному скороченні обсягу обчислень.

ВІДПОВІДНІСТЬ ЧИСЛОВИХ МОДЕЛЕЙ ЗСУВОНЕБЕЗПЕЧНОГО СХИЛУ ФІЗИЧНИМ ОБ’ЄКТАМ ДОСЛІДЖЕНЬ

О. М. ШАШЕНКО — 2024-11-22

Мета. Метою даної роботи є обґрунтування адекватності числових моделей реальним фізичним об’єктам, яка суттєво залежить від того, наскільки точно визначені фізико-механічні характеристики ґрунтового масиву. Особливо це торкається визначенню критичних геометричних параметрів укосів або схилів. Методика. Узагальнення відомих досліджень у геомеханіці і геотехніці, які використовували підхід до визначення основних механічних характеристик ґрунтового масиву на підставі аналізу деформованого стану, у тому числі критичного, реальних об’єктів, і подальшого виконання зворотних розрахунків. Результати. Згідно з методикою відповідно до означеного підходу всі об’єкти, що досліджуються, незалежно від їх кінцевого призначення, класифікуються за обґрунтованою класифікаційною ознакою. Для кожного класу підбираються такі базові реальні об’єкти, на яких відбулися незворотні зміни деформаційного стану. Якщо відомі геологічна будова, гідрогеологія породного масиву, зовнішні впливи, а також геометричні параметри такого руйнівного процесу, яким є зсув, то шляхом зворотних розрахунків можна знайти такі усереднені фізико-механічні характеристики, використання яких для відповідного класу виділених об’єктів дозволить побудувати і дослідити адекватну геомеханічну модель. Наукова новизна. Запропоновано методичний підхід до визначення фізико-механічних характеристик шляхом їх підбору, використовуючи випадки граничних проявів напружено-деформованого стану попередньо класифікованих реальних об’єктів. Практична значимість. Визначення критичних станів природних схилів і штучних укосів на основі оцінки фізико-механічних характеристик ґрунтового масиву в цілому шляхом зворотних розрахунків дозволить безпечно проєктувати будівництво будівель і споруд на схилах балок та забезпечити надійну експлуатацію відкритих гірничих робіт.