Реакція тунелю на рух ґрунту за допомогою спрощеної моделі
| dc.contributor.author | Юденко, Д. В. | |
| dc.date.accessioned | 2023-01-31T10:23:28Z | |
| dc.date.available | 2023-01-31T10:23:28Z | |
| dc.date.issued | 2022 | |
| dc.description.abstracten | Purpose and task. Purpose: to analyze two articles: "System Identification of Tunnel Response to Ground Motion Considering a Simplified Model [1] " and "A nonlinear constitutive model for beam elements with cyclic degradation and damage assessment for advanced dynamic analyzes of geotechnical problems. Part II: validation and application to a dynamic soil-structure interaction problem", and identify methods that can be used in writing a dissertation. Task: to show a simplified model using coupled Bernoulli and shear beams supported by Winkler-type springs and a nonlinear constitutive model of beam elements with cyclic decay. Assess damage for advanced dynamic analysis of geotechnical elements. Identify methods and formulas that can be used later in writing a dissertation. Research methods: introduce the definition of the model, its solution in closed form for the further equation of the modal characteristic and the form of modification. The forms of modification are verified by the results of numerical models. Then, a system identification algorithm is shown that demonstrates the ability to recover the model parameters when the recorded acceleration time intervals along the tunnel are perturbed by noise and sensor locations change. The presented framework can be used for initial and simple recovery of tunnel response in the presence of monitoring data or for planning monitoring campaigns in newly constructed or existing tunnels. The non-linear constitutive model of beam elements, developed for integration into computer software. Oriented to geotechnical software to overcome typical limitations in structural modeling. The degenerate constitutive model is capable of simulating the cyclic degradation of strength and stiffness. In addition, it allows to estimate the deformation of the structure. Combining the inelasticity of structural elements with the nonlinear behavior of soils in a computer software that specializes in geotechnical applications. It has the potential to help bridge the gap between the geotechnical and structural communities when attempting to solve soil-structure interaction problems. The main results: in the first case, a simple genetic algorithm was used and a simplified model was proposed. It was shown that system identification can be done for different, changing, conditions. The model was tested on two different earthquakes of different frequencies. Also, parametrically, the influence of the distribution of sensors along the tunnel was studied. The test results were specifically compromised by the addition of white Gaussian noise with a variance equal to that observed during ground motion. It was observed that for values of α >3.0 (when the effect of shear rays is significant), the model parameters can be successfully recovered. In the second case, the constitutive model proved to work well also under dynamic load. The evolution of the stiffness level between the structure and the soil is an important aspect of the dynamic problem, which is difficult to evaluate using standard methods. The model was successfully used for the seismic analysis of an underground tunnel, which allowed to evaluate the influence of the change in stiffness mismatch between the structure and the ground during the movement of the earth's surface. A comparison of the results of standard closed-form solutions from the literature and numerical simulations shows that the simplified methods commonly used in practice underestimate seismic actions. Scientific novelty: another way to parametric system identification using simplified models. In tunnels, such models consist of beams on springs of the Winkler type, which are both analytical schemes and numerical. However, the seismic response of the soil is better modeled using a transverse beam over a Winkler spring. This allows interaction between individual springs, and not include one of the layers of independent springs. In the second case, validation is based on numerical and experimental tests. Conclusions and practical significance.: different sensor data, and a smaller number of sensors, did not lead to any differences in the final results. This showed that sensor position is not the main parameter for the case of four sensors along the entire length of the tunnel. They were fixed at both ends which were mentioned in the article. | uk |
| dc.description.abstractuk | Мета та завдання. Мета: провести аналіз двох статей: «System Identification of Tunnel Response to Ground Motion Considering a Simplified Model» та “A nonlinear constitutive model for beam elements with cyclic degradation and damage assessment for advanced dynamic analyses of geotechnical problems. Part II: validation and application to a dynamic soil-structure interaction problem», та виявити методи, які можна використовувати в написанні дисертації. Завдання: показати спрощену модель з використанням сполучених балок Бернуллі та зсуву, що підтримуються пружинами типу Вінклера та нелінійну конститутивну модель балочних елементів із циклічною спаданням. Оцінити пошкодження для розширеного динамічного аналізу геотехнічних елементів. Виявити методики та фармули, які в подальшому можна буде використати в написанні дисертиції. Методи дослідження: ввести визначення моделі, її рішення у замкнутій формі для подальшого рівняння модальної характеристики та форми модифікації. Форми модифікації перевіряються за наслідками чисельних моделей. Потім показано алгоритм ідентифікації системи, який демонструє здатність відновити параметри моделі, в той час, коли записані часові інтервали прискорення впродовж тунелю порушуються через шум, а місцезнаходження датчиків змінюється. Представлена структура може використовуватися для первинного та простого відновлення реакції тунелю за наявності даних моніторингу або для планування кампаній моніторингу у новозбудованих або існуючих тунелях. Та нелінійна конститутивна модель балочних елементів, розроблена за-для інтегрування в комп’ютерний софт. Орієнтований на геотехнічний софт, задля подолання типових обмежень в структурному моделюванні. Рознлядувана конститутивна модель здатна зімітувати циклічну деградацію міцності та жорсткості. Окрім цього, це дозволяє оцінити деформацію конструкції. Поєднання не еластичності структурних елементів із нелінійною поведінкою ґрунтів у комп’ютерному софті, який спеціалізується на геотехнічних додатках. Він здатен сприяти подоланню розриву між геотехнічною та структурною спільнотою при спробі вирішити проблеми взаємодії ґрунту та конструкції. Основні результати: в першому випадку був використаний простий генетичний алгоритм і запропонована спрощена модель. Було показано, що ідентифікація системи може бути зроблена для різних, змінних, умов. Модель була перевірена на двох різних землетрусах різної частоти. Також, параметрично, досліджений вплив розподілу датчиків вздовж тунелю. Результати тестів були спеціально скомпрометовані через додавання білого шуму Гауса з дисперсією, який дорівнює тому, що спостерігалася під час руху землі. Було помічено, що для значень α >3,0 (коли вплив зсувних променів є значеним), параметри моделі можуть бути успішно відновлені. У другому випадку конститутивна модель довела, що добре працює також під динамічним навантаженням. Еволюція рівня жорсткості між конструкцією і грунтами є важливим аспектом динамічної проблеми, яку важко оцінити за допомогою стандартних методів. Модель була успішно використана для сейсмічного аналізу підземного тунелю, який дозволив оцінити вплив зміни невідповідності жорсткості між конструкцією та землею під час руху земної поверхні. Порівняння результатів стандартних рішень закритої форми з літератури та чисельного моделювання показує те, що спрощені методи, які зазвичай використовуються на практиці, недооцінюють сейсмічні дії. Наукова новизна: інший спосіб до параметричної ідентифікації системи використання спрощених моделей. У тунелях такі моделі складаються з балок на пружинах типу Вінклера, які бувають як аналітичні схеми так і чисельні. Однак сейсмічну реакцію грунту краще змоделювати використавши поперечну балку над пружиною Вінклера. Це озволяє взаємодіяти між окремим пружинам, і не включати один з шарів незалежних пружин. У другому випадку валідація базується на чисельних і експериментальних тестах. Висновки та практичне значення.: різні дані датчиків, і менша кількість датчиків, не призвели до якихось відмінностей у кінцевих результатах. Це показало, що положення датчика не є основним параметром для випадку чотирьох датчиків вздовж усієї довжини тунеля. Вони були закріплені на обох кінцях які були зазначені у статті. | uk |
| dc.format.pagerange | C. 23-29 | uk |
| dc.identifier.citation | Юденко, Д. В. Реакція тунелю на рух ґрунту за допомогою спрощеної моделі / Д. В. Юденко // Геоінженерія : науково-технічний журнал. – 2022. – Вип. 7. – С. 23–29. – Бібліогр.: 2 назви. | uk |
| dc.identifier.doi | https://doi.org/10.20535/2707-2096.7.2022.264271 | |
| dc.identifier.orcid | 0000-0001-8617-6493 | uk |
| dc.identifier.uri | https://ela.kpi.ua/handle/123456789/52219 | |
| dc.language.iso | uk | uk |
| dc.publisher | КПІ ім. Ігоря Сікорського | uk |
| dc.publisher.place | Київ | uk |
| dc.source | Геоінженерія : науково-технічний журнал, 2022, Вип. 7 | uk |
| dc.subject | пружини Вінклера | uk |
| dc.subject | грунт | uk |
| dc.subject | модель | uk |
| dc.subject | представлений алгоритм ідентифікації системи | uk |
| dc.subject.udc | 519.876.2 | uk |
| dc.title | Реакція тунелю на рух ґрунту за допомогою спрощеної моделі | uk |
| dc.type | Article | uk |
Файли
Контейнер файлів
1 - 1 з 1
Ліцензійна угода
1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
- Назва:
- license.txt
- Розмір:
- 1.71 KB
- Формат:
- Item-specific license agreed upon to submission
- Опис: