«Аналитическое изучение напряженно-деформированного состояния и прочности трубопроводов, проложенных в необслуживаемом технологическом тоннеле „Грушовая-Шесхарис“, при нормативно регламентированных сочетаниях монтажных и эксплуатационных нагрузок и сейсмических воздействий»

• Разработаны и верифицированы подробные расчетные трехмерные КЭ-модели системы «неоднородный грунтовый массив — опорные железобетонные конструкции» северного – «Грушовая» – и южного – «Шесхарис» – порталов с учетом проектного армирования (в верифицированном универсальном программном комплексе DIANA) в условиях действия собственного веса и наиболее опасных продольных выталкивающих (эксплуатационных и сейсмических) нагрузок от 7-и трубопроводов.
• Подтвержденный расчетами характер трехмерного напряженно-деформированного состояния массивной конструкции соответствует поступательно-вращательному (осевая сила и момент от выталкивания трубопроводов) движению опоры как жесткого тела, стесненному грунтом основания, и изгибу стенок С-1 и С-2 с локальной концентрацией напряжений в зонах, ослабленных отверстиями. Значимые эффекты физической нелинейности проявляются для более нагруженной южной опоры «Шесхарис», где за счет образования трещин в бетоне стены С-2 и примыкающих зон фундаментной плиты и стен С-3 и С-4 существенно возрастают напряжения в арматуре, достигая 275 МПа (существенно ниже предела текучести).
• Тем самым, прочность наиболее напряженных железобетонных конструкций (стен С-1, С-2, С-3 и С-4 и верхней грани фундаментной плиты) опор «Шесхарис» и «Грушовая» обеспечена при заданном проектном уровне их армирования.
• Прочность закладных деталей стен С-1 и С-2 обеспечена (для опоры «Грушовая» с ожидаемо большим запасом). Для наиболее напряженной закладной детали стены С-2 опоры «Шесхарис» максимальные расчетные напряжения также не превосходят предела текучести (в запас прочности – до 232 МПа), концентрируясь на облицовке в локальной зоне между отверстиями и достигая таких значений за счет трещинообразования бетона.
• Несущая способность грунта основания в зоне опорных конструкций обеспечена с запасом. Уровень нормальных напряжений в грунте на поверхностях контакта с фундаментной плитой составляет 0,05 МПа, касательных напряжений – 0,01 МПа, достигая в локальных зонах значений 0,47 МПа и 0,14 МПа соответственно. Проскальзывания не выявлено ( «срабатывает» трение под подошвой, нормальные напряжения в 2-х зубцах и на торце фундаментной плиты). Также не зафиксировано отрыва опоры от грунта (от моментных составляющих выталкивающих продольных усилий).
• Достоверность полученных результатов подтверждена, в том числе, их практической близостью при использовании альтернативных расчетных упругих моделей и численных методик, реализованных в верифицированных программных комплексах DIANA и ANSYS.
• С учетом «оригинальности» реализуемого проекта устройства трубопроводов полученные результаты математического моделирования трехмерной системы «основание-опора» – прежде всего, расчетные перемещения и картины возможного трещинообразования в бетоне характерных зон при фиксируемых уровнях нагрузок – могут (и, на наш взгляд, должны) быть использованы при разработке и реализации программы и методики проведения мониторинга состояния основания и несущих конструкций опор в процессе их дальнейшей эксплуатации.