Антон Вячеславович Исаев — аспирант, инженер 2-й категории, отдел конструктивных систем
127238, г. Москва, Дмитровское шоссе, 46, корп. 2
Anton V. Isaev — postgraduate student, 2nd category engineer, department of structural systems
build. 2, 46 Dmitrovskoe highway, Moscow, 127238
Введение. В связи с возрастающим использованием подземного пространства в городах все чаще прибегают к более глубоким котлованам. В данных котлованах становится больше элементов и повышается шанс выхода одного из элементов из строя. При обрушении котлованов наносится экономический ущерб и возможны человеческие потери. Рассмотрен текущий уровень исследований в части защиты котлованов от прогрессирующего обрушения и произошедшие аварии. Целью исследования является оценка влияния моделирования швов бетонирования между захватками траншейной стены на перераспределение усилий при аварийном воздействии в виде выхода из строя одной распорки.
Материалы и методы. Проведено численное моделирование методом конечных элементов котлована глубиной 16 м, сооруженного под защитой стены в грунте с распорной системой. Швы моделировались интерфейсными элементами с учетом их деформируемости и прочности.
Результаты. При моделировании швов бетонирования идет перераспределение усилий в распорках в пределах одной захватки стены. При нормальном сочетании нагрузок усилия в распорках в среднем не изменяются в зависимости от моделирования шва, однако при аварийном воздействии усилия в расчетном случае со швами бетонирования увеличиваются. В случае прогрессирующего обрушения внутри стены меняется направление действия изгибающих моментов. Перемещения поверхности грунта при моделировании швов меньше, чем при традиционном способе моделирования.
Выводы. Полученные результаты позволят более точно моделировать ограждение котлована, что сделает их использование более прогнозируемым и безопасным. В качестве дальнейших исследований предполагается применение более совершенных моделей поведения бетонного контакта. Также в качестве конструктивных мероприятий для предотвращения прогрессирующего обрушения рекомендуется использование одинаковых арматурных сеток на противоположных гранях стены в грунте.
Introduction. Due to the increasing use of underground space in cities, deeper excavations are increasingly being used. These excavations contain more elements and increase the chance of failure of one of the elements. When excavations collapse, there is economic damage and possible loss of life. The current level of research regarding the protection of excavations from progressive collapse and the accidents that have occurred are reviewed. The purpose of the study is to evaluate the influence of modelling of concreting joints between trench wall sections on the redistribution of forces in case of an accidental impact in the form of failure of one strut.
Materials and methods. Numerical finite element modelling of a 16 m deep excavation constructed under the protection of a wall in the ground with a spacer system was carried out. The joints were modelled by interface elements taking into account their deformability and strength.
Results. The modelling of the concreting joints results in a redistribution of the forces in the struts within the same wall section. In the case of normal load combinations, the forces in the struts do not change on average depending on the joint modelling, but in the case of accidental impact, the forces in the design case with concreting joints increase. In the case of progressive collapse within the wall, the direction of action of the bending moments changes. The displacements of the ground surface in the case of joint modelling are smaller than in the traditional modelling method.
Conclusions. The results obtained will allow more accurate modelling of excavation enclosures, making their use more predictable and safer. As further research, more advanced models of concrete contact behaviour are envisaged. The use of identical reinforcement meshes on opposite faces of the wall in the ground is also recommended as a structural measure to prevent progressive collapse.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.