Τριδιάστατη ανάλυση εκσκαφής και προσωρινής αντιστήριξηςσταθμού μετρό με τη μέθοδο των πεπερασμένων στοιχείων

Abstract

Η εκσκαφή και η προσωρινή αντιστήριξη σταθμού μετρό αποτελούν τρισδιάστατα προβλήματα τόσο ως προς τη γεωμετρία τους αλλά και ως προς την κατασκευαστική ακολουθία. Συμβατικά όμως, λόγω υπολογιστικού και χρονικού κόστους, το ανωτέρω πρόβλημα προσομοιώνεται με υπολογιστικά προγράμματα πεπερασμένων στοιχείων τα οποία ορίζουν τον εδαφικό χώρο σε δύο διαστάσεις και τα δομικά στοιχεία της κατασκευής ως συνεχή γραμμικά στοιχεία. Στην παρούσα διπλωματική εργασία μελετάται η ρεαλιστική φυσική του προβλήματος της εκσκαφής και της προσωρινής αντιστήριξης σταθμού μετρό. Διερευνάται η συμπεριφορά του συστήματος εδάφους κατασκευής ως προς την επιβολή διάφορων δυνάμεων τανύσεως των αγκυρίων που αντιστηρίζουν την κατασκευή και ως προς τον διαφορετικό τρόπο προσομοίωσης της εκσκαφής του σταθμού. Πιο συγκεκριμένα, μέσω του προγράμματος πεπερασμένων στοιχείων PLAXIS 3D διερευνάται σε τρείς διαστάσεις η λεπτομερής ανάλυση των δομικών στοιχείων της κατασκευής και η συμπεριφορά του συστήματος αντιστήριξης με ενιαία (η ως τώρα χρησιμοποιηθείσα) και τμηματική εκσκαφή, προσομοιώνοντας τον τοίχο αντιστήριξης με ισοδύναμη ισοτροπική και ανισοτροπική διαφραγματική πλάκα. Επίσης εξετάζεται η δισδιάστατη ανάλυση του προβλήματος με το πρόγραμμα πεπερασμένων στοιχείων Plaxis 2D. Συμπερασματικά, γίνεται προσπάθεια της αντιπροσωπευτική και ρεαλιστικής προσομοίωσης της προσωρινής αντιστήριξης και της εκσκαφής σταθμού μετρό και η σύγκριση των περιπτώσεων που αναφέρθηκαν ανωτέρω.

The excavation and temporary retaining of metro station are three dimensional problems concerning not only their geometry but also their construction sequence. Conventionally, however, due to the computational and timing cost, the above problem is simulated by finite element computer programs that define the territorial space in two dimensions and components of the structure as a continuous linear elements. In this thesis is being studied the realistic nature of excavation and temporary retaining of metro station problem. It is also examined the soil-structure system behavior considering the imposition of various tension forces of anchors and the different ways to simulate the excavation of metro station. More specifically, by using the finite element program PLAXIS 3D is examined in three dimensions the detailed analysis of structure components and the retaining system behavior with gradual (the so far used) and sequential excavation, by simulating the retaining wall with equivalent isotropic and anisotropic diaphragmatic plate. Moreover is explored the two-dimensional analysis of the problem in the finite element program Plaxis 2D. In conclusion, representative and realistic simulation of the temporary retaining and the excavation of metro station, as well as the comparison of the cases mentioned above, are made.