Використання 2D та 3D моделювання для оцінки напружено-деформованого стану підпірних стін складних конфігурацій
Бічна панель сторінки статті
Основний зміст сторінки статті
Анотація
Представлено порівняння результатів розрахунку огородження котловану з гнучких підпірних стін. Розрахунки виконувались методом числового моделювання за допомогою програмного забезпечення ПК «Plaxis», в основу якого покладено метод скінченних елементів. Дана задача була реалізована в об'ємній (3D) та плоскій (2D) постановках задачі, що дає більше можливостей для комплексної оцінки напружено-деформованого стану (НДС) елементів системи «ґрунтовий масив – протизсувні споруди» при використанні складних конфігурацій підпірних стін.
Розрахунки були виконані в межах трьох розрахункових перерізів для різних етапів будівництва: 1 етап – етап ініціалізації (формування ґрунтового масиву в природному стані), 2 етап – розробка першого ярусу котловану, 3 етап розробка другого ярусу котловану. За результатами розрахунків було проведено аналіз НДС елементів системи «ґрунтовий масив – протизсувні споруди» та підібрано армування підпірних стін. Також було виконано оцінку стійкості схилу на етапі повної розробки котловану.
Показано, що перевагою використання плоскої СЕМ для оцінки напружено-деформованого стану в конструкціях протизсувних споруд є значно менша кількість витраченого часу для проведення розрахунків та простота розуміння, проте недоліком даного методу є відсутність можливості врахування просторової жорсткості конструкцій. Продемонстровано, що використання просторової СЕМ дозволяє врахування просторову жорсткість конструкцій, що в подальшому дає змогу більш ефективно запроектувати конструкції підпірних стін, проте моделювання з використанням такого методу є доволі трудовитратним і потребує значних ресурсів комп’ютерної техніки для проведення розрахунків.
За результатами розрахунків переміщення отримані при розрахунку з використанням 2D моделювання більші на 6-43% ніж з використанням 3D моделювання, згинальні моменти більші на 12-33%.
Блок інформації про статтю
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами: Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі. Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).Посилання
Носенко В.С. Оцінка стійкості схилу з ви-користанням різних розрахункових мето-дів. / Носенко В.С., Скочко Л.О., Маламан А.Р. // Науково-технічний збірник «Основи і фундаменти». – К.: КНУБА. – 2021. – Вип. 43. – С.40-51. DOI: 10.32347/0475-1132.43.2021.40-51
Біда С.В. Оцінювання стійкості схилів річ-кових долин Полтавського лесового пла-то. / Біда С.В., Куц О.В. // Вісник Дніпро-петровського університету. Серія: геоло-гія, географія. – Дніпро: ДНУ ім. О. Гон-чара – 2016. – Вип. 24(1) – С.13-19. DOI: 10.15421/ 111602.
Зоценко М.Л. Моделювання напружено-деформованого стану зсувного схилу. / Зоценко М.Л., Винников Ю.Л., Харченко М.О., Марченко В.І., Виноградова А.М., Костенко В.О., Титаренко В.А. // Збірник наукових праць (галузеве машинобудуван-ня, будівництво). – Полтава: ПолтНТУ, – 2013. – Вип. 3(38). Том 1. – C.160-196.
Kondner R. L. Hyperbolic stress strain re-sponse: Cohesive soils. Journal of the Soil Mechanics and Foundations Division. USA. – 1963. – 89. P.115–144.
Duncan J. M. Nonlinear analysis of stress and strain in soils. / Duncan J. M., Chang C.-Y. // ASCE Journal of the Soil Mechanics and Foundations Division. – USA. – 1970. – 96. P.1629-1653.
Janbu N. Slope stability computation. Em-bankment-Dam Engineering. Casagtande volume. 1973 USA. – P.47-86.
Schanz T. The Hardening Soil Model: Formu-lation and verification. / Schanz T., Vermeer P. A. // Beyond 2000 in Computational Ge-otechnics. Balkema. Rotterdam. – 1999. – 1. P.281-290.
Rowe P.W. The stress-dilatancy relation for static equilibrium of an assembly of particles in contact. Proceedings of the Royal Society of London. Series A, Mathematical and Physical Sciences. – 1962. London. – 269. P.500-527.
Schanz T. Zur Modellierung des mechanischen Verhaltens von Reibungsmaterialien. Mitt. Inst. für Geotechnik. Stuttgart. – 1998. – 45. P.152.
Настанова з проектування підпірних стін. ДСТУ-Н Б В.2.1-31:2014. – К.: Мінрегіон України, 2015. – 54с.
Nosenko V.S., Skochko L.O., Malaman A.R. (2021). Otsinka stiykosti shilu z vikoristannyam riznih rozrahunkovih metodiv. [Comparative assessment of the slope stability using different calculation methods]. Naukovo-tehnichniy zbirnik «Os-novi i fundamenti». Kyiv: KNUBA, 43, 40-51 (in Ukrainian). DOI: 10.32347/0475-1132.43.2021.40-51
Bіda S.V., Kuts O.V. (2016). Otsіnyuvannya stsykosti shiliv richkovih dolin Poltavskogo lesovogo plato. [The evaluation of slopes stability of Poltava river valleys loess plat-eau]. Visnik Dnipropetrovskogo universitetu. Seriya: geologiya, geografiya. Dnipro: DNU, 24(1), 13-19 (in Ukrainian). DOI: 10.15421/111602.
Zotsenko M.L., Vinnikov Yu.L., Harchenko M.O., Marchenko V.I., Vinogradova A.M., Kos-tenko V.O., Titarenko V.A. (2013). Modelyuvannya na-pruzheno-deformovanogo stanu zsuvnogo shilu. [Sim-ulation of the stressed-deformed state of soil massif of landslide slope]. Zbіrnik naukovih prats (galuzeve mashinobu-duvannya, budivnitstvo). Poltava: PoltNTU, 3(38), 160-169 (in Ukrainian).
Kondner R. L. (1963). Hyperbolic stress strain response: Cohesive soils. Journal of the Soil Mechanics and Foundations Divi-sion. 89, 115–144.
Duncan J. M., Chang C.-Y. (1970). Nonlinear analysis of stress and strain in soils. ASCE Journal of the Soil Mechanics and Founda-tions Division. 96, 1629–1653.
Janbu N. (1973). Slope stability computation. Embankment-Dam Engineering. Casagtande volume, 47–86.
Schanz T., Vermeer P. A., Bonnier P. G. (1999). The Hardening Soil Model: Formula-tion and verification. Beyond 2000 in Com-putational Geotechnics. Balkema. Rotter-dam, 1, 281–290.
Rowe P.W. (1962). The stress-dilatancy rela-tion for static equilibrium of an assembly of particles in contact. Proceedings of the Royal Society of London. Series A, Mathematical and Physical Sciences. 269, 500–527.
Schanz T. (1998). Zur Modellierung des mechanischen Verhaltens von Reibungsmaterialien. [On modeling the me-chanical behavior of friction materials]. Mitt. University of Stuttgart, 152 (in German).
Nastanova z proektuvannya pidpirnykh stin DSTU-N B B.2.1-31:2014. (2015). [Guidelines for the design of retaining walls]. Kyiv: Minregion Ukrayiny, 54 (in Ukraini-an).