Безпечність залізобетонних конструкцій колонної станції метрополітену при зміні їх геометричних параметрів
Loading...
Files
Date
2013
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Дніпропетровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна, Дніпропетровськ
Abstract
UKR: В статті наведені результати числового аналізу залізобетонної конструкції колонної станції метрополітену у випадку варіації кроку колон по умовам безпеки. Мета цієї статті полягає у вивченні роботи системи колон, як найбільш завантажених елементів, що є одним з головних пріоритетів забезпечення безпечної та безаварійної роботи при нормальній експлуатації станційної конструкції. Методика. Розроблено об’ємну скінченноелементну модель станції. Для аналізу напружень застосовано четверту теорію міцності. Результати. В наданій роботі викладені результати числового аналізу методом скінченних елементів на основі комплексу Structure CAD (SCAD) залізобетонної оправи станції із варіацією кроку колон, який в більшості випадків при спорудженні станцій приймається конструктивно. Побудовані графіки залежностей дозволили визначити безпечний крок колон. Наукова новизна. На основі теоретичних досліджень напружено-деформованого стану моделей показано, що при збільшенні відстані між колонами від 3,6 до 5,4 м статична робота несучих елементів станції є цілком прогнозуємою, тому що закони формування зусиль в них не виходять за межі лінійних. Але збільшення кроку колон до значних величин буде недоцільним з позиції безпечних умов експлуатації та викликає значні перевантаження несучих елементів в період будівництва. Практичне значення. Практична значимість обумовлена за підсумками оцінки впливу кроку колон станції для зміни напружено-деформованого стану її конструкції. Визначення напружено-деформованого стану конструкції запобігає різним аварійним ситуаціям, оскільки дозволяє впевнено прогнозувати наслідки змін в проектних рішеннях і отримувати безпечні умови експлуатації станцій колонного типу.
RUS: В статье изложены результаты численного анализа железобетонной конструкции колонной станции метрополитена в случае вариации шага колонн по условиям безопасности. Цель этой статьи заключается в изучении работы системы колонн, как наиболее загруженных элементов, что является одним из главных приоритетов обеспечения безопасной и безаварийной работы при нормальной эксплуатации станционной конструкции. Методика. Разработана объемная конечно-элементная модель станции. Для анализа напряжений применена четвертая теорию прочности. Результаты. В данной работе изложены результаты численного анализа методом конечных элементов на основе комплекса Structure CAD (SCAD) железобетонной обделки станции с вариацией шага колонн, который в большинстве случаев при сооружении станций принимается конструктивно. Построенные графики зависимостей позволили определить безопасный шаг колонн. Научная новизна. На основе теоретических исследований напряженно-деформированного состояния моделей показано, что при увеличении расстояния между колоннами от 3,6 до 5,4 м статическая работа несущих элементов станции вполне прогнозируема, так как законы формирования усилий в них не выходят за пределы линейных. Но увеличение шага колонн до значительных величин будет нецелесообразным с точки зрения безопасных условий эксплуатации и вызывает значительные перегрузки несущих элементов в период строительства. Практическое значение. Практическое значение обусловлено итогами оценки влияния шага колонн станции для изменения напряженно-деформированного состояния ее конструкции. Определение напряженно-деформированного состояния конструкции предотвращает различные аварийные ситуации, поскольку позволяет уверенно прогнозировать последствия изменений в проектных решениях и получать безопасные условия эксплуатации станций колонного типа.
ENG: The article presents the results of numerical analysis of reinforced concrete structures column subway station in the case of variation step columns for safety. The purpose of this article is to examine the system of columns, as the most downloaded items, which is one of the main priorities of safe operation during normal operation of the station design. Methodology. 3D finite element model are developed. The stress applied fourth strength theory to analyze. Findings. In this article we present the results of numerical analysis by finite element method based on complex Structure CAD (SCAD) reinforced concrete encasement stations with varying pitch columns, which in most cases in the construction of stations taken constructively. Plotting possible to determine the safest column spacing. Originality. On the basis of theoretical studies of stress-strain state of the model shows that by increasing the distance between the columns from 3.6 to 5.4 m static loadbearing elements work station is quite predictable as the laws of formation of the efforts they do not go beyond the line. But the increase in step columns to substantial quantities would not be appropriate in terms of safe operating conditions and causes significant overload bearing elements during construction. Practical value. The practical value due to the evaluation of the impact of steps to change the columns station stress-strain state of its construction. Determination of stress-strain state design prevents various emergency situations, as it allows confidently predict the effects of changes in the design solutions and receive safe operating conditions stations of column type.
RUS: В статье изложены результаты численного анализа железобетонной конструкции колонной станции метрополитена в случае вариации шага колонн по условиям безопасности. Цель этой статьи заключается в изучении работы системы колонн, как наиболее загруженных элементов, что является одним из главных приоритетов обеспечения безопасной и безаварийной работы при нормальной эксплуатации станционной конструкции. Методика. Разработана объемная конечно-элементная модель станции. Для анализа напряжений применена четвертая теорию прочности. Результаты. В данной работе изложены результаты численного анализа методом конечных элементов на основе комплекса Structure CAD (SCAD) железобетонной обделки станции с вариацией шага колонн, который в большинстве случаев при сооружении станций принимается конструктивно. Построенные графики зависимостей позволили определить безопасный шаг колонн. Научная новизна. На основе теоретических исследований напряженно-деформированного состояния моделей показано, что при увеличении расстояния между колоннами от 3,6 до 5,4 м статическая работа несущих элементов станции вполне прогнозируема, так как законы формирования усилий в них не выходят за пределы линейных. Но увеличение шага колонн до значительных величин будет нецелесообразным с точки зрения безопасных условий эксплуатации и вызывает значительные перегрузки несущих элементов в период строительства. Практическое значение. Практическое значение обусловлено итогами оценки влияния шага колонн станции для изменения напряженно-деформированного состояния ее конструкции. Определение напряженно-деформированного состояния конструкции предотвращает различные аварийные ситуации, поскольку позволяет уверенно прогнозировать последствия изменений в проектных решениях и получать безопасные условия эксплуатации станций колонного типа.
ENG: The article presents the results of numerical analysis of reinforced concrete structures column subway station in the case of variation step columns for safety. The purpose of this article is to examine the system of columns, as the most downloaded items, which is one of the main priorities of safe operation during normal operation of the station design. Methodology. 3D finite element model are developed. The stress applied fourth strength theory to analyze. Findings. In this article we present the results of numerical analysis by finite element method based on complex Structure CAD (SCAD) reinforced concrete encasement stations with varying pitch columns, which in most cases in the construction of stations taken constructively. Plotting possible to determine the safest column spacing. Originality. On the basis of theoretical studies of stress-strain state of the model shows that by increasing the distance between the columns from 3.6 to 5.4 m static loadbearing elements work station is quite predictable as the laws of formation of the efforts they do not go beyond the line. But the increase in step columns to substantial quantities would not be appropriate in terms of safe operating conditions and causes significant overload bearing elements during construction. Practical value. The practical value due to the evaluation of the impact of steps to change the columns station stress-strain state of its construction. Determination of stress-strain state design prevents various emergency situations, as it allows confidently predict the effects of changes in the design solutions and receive safe operating conditions stations of column type.
Description
В. Петренко: ORCID 0000-0003-2201-3593; О. Тютькін: ORCID 0000-0003-4921-4758
Keywords
числовий аналіз, безпека залізобетонної конструкції, колонна станція, метрополітен, крок колон, численный анализ, безопасность железобетонной конструкции, колонная станция, метрополитен, шаг колонн, numerical analysis, safety of reinforced concrete construction, columnar station, underground, step columns, КТОФ
Citation
Петренко, В. Д. Безпечність залізобетонних конструкцій колонної станції метрополітену при зміні їх геометричних параметрів / В. Д. Петренко, О. Л. Тютькін // Електромагнітна сумісність та безпека на залізничному транспорті. – 2013. – № 6. – С. 52–57. – DOI: 10.15802/ecsrt2013/51288.