Критичний аналіз методів розрахунку напружено-деформованого стану конструкції станції метрополітену пілонного типу - Федоров, К. Є.; Тютькін, Олексій Леонідович (Український державний університет науки і технологій, Дніпро, 2024)
UKR: 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 най- більш адекватними реальній ситуації взаємодії конструкції з оточуючим масивом і можуть бути прийняті в якості розрахункових моделей для умов Дніпровського метрополітену.

ENG: Purpose. Carrying out a critical analysis of the methods for calculating the stress-strain state of the structure of the pylon-type metro station and the justified choice of one of them, which will allow taking into account the complex interrelationship of the elements of this structure and their interaction with the surrounding massif. Methodology. To carry out a critical analysis of methods for calculating the stress-strain state, the structure of the pylon-type metro station was analyzed. Also, the main features of the architectural and constructive solution of the deep laying pylon station are determined. The analysis of the elements and the general structure allowed identifying important parameters, without taking into account of which it is impossible to obtain a close to the real picture of the stress-strain state. Having analyzed the structure of the pylon-type station of deep laying, it was determined that the essential parameter of the formation of its stress-strain state is the spatial factor. Findings. The results of a critical analysis of methods for calculating the stress-strain state of the structure of the pylon-type metro station during its interaction with the surrounding massif represented by solid rocks (the conditions of laying the metro in the city of Dnipro) are presented. It was determined that the use of flat schemes for the calculation of pylon-type stations of deep laying entails a loss of adequacy to the real structure, but some aspects of the flat schemes can be used for the spatial case as well. It has been proven that the approach using numerical methods, for example, the finite element method, as well as the creation of finite-element spatial schemes based on volumetric elements, are the most adequate calculation methods for the calculation situation. Originality. For a pylon-type station of deep laying, the use of finite-element models, which fully reflect the spatial factor that is essential for such a design, has been finally proven. Practical value. The finite-element models of the pylon-type station of deep laying in solid rocks proposed in the scientific work are the most adequate to the real situation of interaction of the structure with the surrounding massif and can be accepted as calculation models for the conditions of the Dnipro metro.
Сritical Analysis of Methods for Calculating the Stress-Strain State of the Pylon-Type Metro Station Structure
К. Федоров: ORCID 0000-0002-3010-0489; О. Тютькін: ORCID 0000-0003-4921-4758
Keywords: метрополітен; станція пілонного типу; напружено-деформований стан; методи розрахунку; просторовий фактор; metro; pylon-type station; stress-strain state; calculation methods; spatial factor; КТІ