ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ: СТРОИТЕЛЬСТВО
Гидротехническое строительство
DOI.org/10.5281/zenodo.1119161
УДК 624.02; 624.07; 624.1; 626.04; 627.2; 627.4
Н.Я. Цимбельман, Т.И. Чернова, П.В. Мосина
ЦИМБЕЛЬМАН НИКИТА ЯКОВЛЕВИЧ – к.т.н., доцент, заведующий кафедрой, e mail: tsimbelman.nya@dvfu.ru
ЧЕРНОВА ТАТЬЯНА ИГОРЕВНА – ассистентка кафедры, e-mail: chernova.ti@dvfu.ru
МОСИНА ПОЛИНА ВЛАДИМИРОВНА – студентка, e-mail: mosina_pv@students.dvfu.ru
Кафедра гидротехники, теории зданий и сооружений Инженерной школы
Дальневосточный федеральный университет
Суханова ул., 8, Владивосток, 690091
Сравнение методов моделирования давления обратной засыпки на сооружения из заполненных оболочек
Аннотация: Представлен сравнительный анализ двух расчетных методов моделирования обратной засыпки грунта оболочек большого диаметра с внутренним наполнителем, установленных на сжимаемом основании. Рассматриваемая конструкция представляет собой тонкую металлическую или железобетонную оболочку (как правило, цилиндрическую), полость которой заполнена грунтом крупной фракции. Оболочки с наполнителем применяются в гидротехническом, промышленном, гражданском и транспортном строительстве в различных климатических условиях при возве-дении причальных набережных, пирсов, молов, волноломов, подпорных стен, устоев мостов и в конструкциях других сооружений. В настоящее время рассматривается возможность их примене-ния при реконструкции и расширении сооружений портов Арктического бассейна. При расчете заполненных оболочек в конструкциях причальных набережных, оградительных и подпорных сооружений возникает задача корректного моделирования давления грунта обратной засыпки. Наряду с технологической нагрузкой, боковая нагрузка от удерживаемого грунта является основной причиной формирования внецентренного загружения заполненной оболочки. Предложенная в работе модель сооружения, выполненная с использованием программного комплекса Plaxis 3D, позволяет определить напряжения в теле оболочки, во внутреннем наполнителе и в толще основания, а также деформации конструкции. В качестве основного принят метод моделирования засыпки как упругопластической среды. Для описания картины происходящих в толще грунта процессов в качестве расчетной выбрана модель Кулона–Мора. Упрощенный вариант модели сооружения предполагает моделирование обратной засыпки как распределенной нагрузки по поверхности оболочки, величина которой определена по нормативным источникам. Сравнение результатов расчетов позволило оценить возможную погрешность при использовании упрощенных методов моделирования нагрузок.
Ключевые слова: цилиндрическая оболочка, грунтовый наполнитель, моделирование обратной засыпки, распределенная нагрузка.
Tsimbelman N., Chernova T., Mosina P.
NIKITA TSIMBELMAN, Candidate of Engineering Sciences, Associate Professor, Head, e mail: tsimbelman.nya@dvfu.ru
TATIANA CHERNOVA, Research Assistant, e-mail: chernova.ti@dvfu.ru
POLINA MOSINA, Student, e-mail: mosina_pv@students.dvfu.ru
Offshore & Structural Engineering Department, School of Engineering
Far Eastern Federal University
8 Sukhanova St., Vladivostok, Russia, 690091
The comparison of simulation methods for backfill soil pressure on filled shell structures
Abstract: The article presents a comparative analysis of two computational methods modelling soil backing of large diameter shells with infill that are installed on the compressible base. The structure under consideration is a thin metal or reinforced concrete shell (usually cylindrical one) filled with soil of coarse fraction. Thin shells with infill are widely used in hydraulic, industrial, civil, and transport engineering. They are also used in various climatic conditions when constructing quays, piers, jetties, breakwaters, retaining walls, bridge foundations, and other facilities. At present, the possibility of their use in the reconstruction and development of structures of the Arctic ports is being considered. Of the two simulation methods of backfill soil as a part of numerical modelling of thin shell with infill, the principal one is that of modelling backfill soil as elasto-plastic medium. The Mohr-Coulomb model was chosen as the analytical one to describe the processes ongoing in the depth of soil. The simplified method of constructing assumes the simulation of backfill soil as a distributed load over the shell surface, whose value is determined by normative documents. The comparison of the calculation results has made it possible to estimate potential errors when using simplified methods of modelling loads.
Key words: shell with infill, numerical simulation, modeling methods, surface load.
