Justification of vaulted structures of the Kyiv underground station as design in terms of shallow foundation
DOI:
https://doi.org/10.33271/crpnmu/73.165Keywords:
underground station (metro), vaulted structures, single-span station, shallow-depth construction, tunnel crossing, design, technical and economic comparisonAbstract
Purpose. Analysis of the effectiveness and competitiveness of single-span vaulted structures for shallow-depth underground stations. The following objectives were set to achieve the aim: 1. Technical and economic comparison of the proposed designs for shallow-depth underground stations. 2. Calculation of the load-bearing capacity of the structure. The methods. The following methods were employed to address the stated objectives: Calculation of volumes and costs of major construction works for station construction using different designs (at a depth of 0.75 meters). Determination of normal forces and bending moments at the joints of the structure. Findings. During the research, the stress state of the vault blocks was determined by solving a system of 11 linear equations, taking into account vertical and horizontal loads, as well as stress at the rock interface at the joint level. A technical and economic analysis was also conducted using aggregated indicators, indicating the competitive advantages of the proposed designs among single-span structures for shallow-depth underground stations. The originality. Correlations found lies in substantiating the effectiveness of the designs and implementing various configurations of single-span vaulted stations for shallow-depth metro construction. Practical implementation. Based on the technical and economic analysis of the options presented in Tables 2 and 3, it can be observed that compared to the first variant, the third variant incurs reduced costs of monolithic concrete. Additionally, there is no need to deviate from the planned track route during the construction of support tunnels and, consequently, manipulate the rings of the structure. Furthermore, the structural features of the third variant allow for the passage of a larger-sized mechanized tunneling complex compared to the first and second variants. The obtained results from the calculations, in combination with the conducted technical and economic comparison and justification of the proposed designs, indicate that the proposed single-span vaulted station designs with an island platform type fully satisfy the engineering and geological conditions, possess sufficient load-bearing capacity, and are competitive among single-span structures for shallow-depth underground stations.References
1. Козлов, К. П. (2011). Київський метрополітен: Хронологія. Події. Факти . ВАРТО.
2. Інститут генерального плану м. Києва. (2011). Генеральний план м. Києва. Основні положення.
3. Панкратова, Н. Д., Гайко, Г. І., & Савченко, І. О. (2020). Розвиток підземної урбаністики як системи альтернативних проектних конфігурацій. Наукова думка.
4. Ган, А. Л., Стовпник, С. М., & Шайдецька, Л. В. (2020). Обгрунтування ефективності застосування сучасних матеріалів в огороджуючих конструкціях. Геоінженерія, 1, 40-50. https://doi.org/10.20535/2707-2096.1.2020.193977
5. Гайко, Г. І., Матвійчук, І. О., & Тарасюк, О. С. (2020). Вплив зміни властивостей геологічного середовища на формування навантажень на підземні споруди мілкого закладання. Геоінженерія, 2, 27-36. https://doi.org/10.20535/2707-2096.2.2020.207374
6. Ган, А. Л., Стовпник, С. М., & Шайдецька, Л. В. (2019). Формування стійкості ґрунтового масиву навколо тунелів мілкого закладання. Молодий вчений, 2 (66), 230-235. https://doi.org/10.32839/2304-5809/2019-2-66-51
7. Самедов, А. М., & Кравець, I. В. (2011). Будівництво міських підземних споруд: навчальний посібник. КПІ ім. Ігоря Сікорського.
8. Гайко, Г. І. (2019). Будівельні матеріали і конструкції підземних споруд: Конструкції кріплення: навч. посіб. КПІ ім. Ігоря Сікорського. https://ela.kpi.ua/bitstream/123456789/30668/1/2019Haiko_Budivelni-materialy.pdf
9. Ган, А. Л., Ган, О. В., & Лепешко, А. А. (2022). Обґрунтування конструкції станції метрополітену мілкого закладання. Тези ІХ Всеукраїнської науково-практичної конференції студентів, аспірантів та молодих вчених "Перспективи розвитку гірничої справи та раціонального використання природних ресурсів", 26-32.
Downloads
Published
Issue
Section
License
All articles are published under the Creative Commons Attribution License (CC BY 4.0), which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited. Authors retain copyright and grant the journal right of first publication.
Authors are permitted and encouraged to deposit the final published version of their article, or the Author's Accepted Manuscript (AAM), in institutional or subject-specific open-access repositories (including the university's own institutional repository, CORE, Zenodo, or Figshare), ensuring maximum visibility, accessibility, and impact of the publication.