תכנון וחישוב סטטי בשיטת אלמנטים סופיים תלת-מימדים

תחנת הרכבת התחתית "בנייני האומה" מתוכננת במרכז ירושלים, בעומק של עד 86 מטרבמוצקסלע גיר שביר מאוד.הפרויקט כולל מערכת מורכבת של מנהרות תת-קרקעיות אופקיות, אנכיות, משופעות ופירים.
מודל תלת-מימדי עבור חישוב סטטי בשיטת אלמנטים סופיים בתלת-מימד מוצג באיור T2. מערכת זו כוללת שלוש מנהרות אופקיות ומערכת סחיפה בת שמונה מפרקים שמחברת אותם, מנהרה משופעת אחת ושני פירים אנכיים המחברים את התחנה עם פני הקרקע. הפיר הראשי כולל מעלית והאוורור מתוכנן להיות בקוטר 22-מ'.

איור T2 מודל תלת מימדי של תחנת הרכבת התחתית"בנייני האומה"

1 = מנהרת חירום (באמצע)2 ; = המנהרה הדרומית ;3 = המנהרה הצפונית; 4 = פיר עם מעלית ואספקת אוויר;5 = מנהרה עם מדרגות נעות (מנהרה משופעת); 6 = פיר אוורור (המפלט האנכי); 7-10= חיבורים צפונים (מערכת סחיפה מחברת);1-11= חיבורים דרומיים (מערכת סחיפה מחברת).

באיורT2, מנהרת הרכבת הדרומית (2) ומנהרת הרכבת הצפונית (3) עוברות מהמערב למזרח, הן בעלות חתך של310 מ"ר (רוחב 21.1 מ ', גובה 17 מ')ונמצאות בעומק של 86 מ'(קרקע) ומשמשים לבית נתיבות של רכבת נוסעים המהירה מת"א לירושלים. זה הוא רציף הרכבת. המרחק בין המנהרות (רוחב התווך) שווה לכ-38 מ'.
בין מנהרות הרכבת נמצאת מנהרת החירום הראשית (1) והמרחב המוגן.החתך של מנהרת החירום (1) באזור מנהרת המעלית ומנהרת המדרגות הנעות הוא 167 מ"ר (רוחב 14.7 מ'וגובה13.4 מ'), ו94 מ"ר (רוחב 14 מ'ובגובה 13 מ') לכל האורך.מנהרת החירום (1) מתחברת עם פני הקרקע על ידי פיראוורור אנכי (6), פיר מעליתאנכי (4) ומנהרה עם מדרגות נעות (מנהרה משופעת) (5), המספקת ירידה ועלייה של נוסעים.

מנהרת המעלית עם אספקתאוויר (4) הנו כ-314 מ"ר (קוטרו 22מ').החתך של מנהרת המדרגות הנעות המשופעת (5) הנו כ-57 מ"ר (רוחבו 8 מ'וגובהו 8 מ' ).שיפוע הנטייה של מנהרה זו הוא 30 מעלות .
פיר האוורור האנכי (6) הנו כ- 12.56מ"ר (קוטרו 4 מ ').

מנהרות הרכבת: הדרומית (2) והצפונית (3) מחוברות עם מנהרת החירום (1) ע"י מערכת סחיפה מחברת (7-10) בצד הצפוני מערכת סחיפה מחברת (11-14) בצד הדרומי. מנהרות הרכבת נמצאות 8 מ'מתחת למנהרת החירום (קרקע) במרחק מינימאלי של 12 מ' (28.3 מ '≈ על הצירים) בצפון ובדרום.

המערכות המורכבות של מבנה הרכבת התחתית בעלות תשתיות רבות, סוגי עמודים שונים, גופים שונים, הינה מערכת תלכיד של חלוקת לחצים. באזורים הלחצים ביותר אינם יכולים לשמש כאזורי פריקה, אזורים אלו של ריכוז לחץ הם אזורים קריטיים ולכן הם מסוכנים מבחינת יציבות המנהרה. הכרחי מאוד להתחשב בזה בעת תכנון של מבנים מסוג זה ומערכות התמיכה שלהם בהתאם למיקום ומאפיינים הייחודיים של המבנה.

איור. T3. לחצים σ1 כלפי מאסיף מלא, בפרמטרים מוסכמים, המאפיינים סלע (גיר). מרווח מיתאר מקרא הוא 0 ÷ 3.5 מפ"א.

איור. T4. לחצים σ1 כלפי המקטע העובר דרך החלק הרחב של המנהרה האמצעית ובחלק התחתון של המנהרה משופעת. מרווח מיתאר מקרא הוא 0 ÷3.5 מגפ"ס.

איור. T5.לחצים σ1 כלפי מקטע העובר דרך מנהרת המעלית. מיתאר אגדה היא 0 ÷ 3.5 מגפ"ס.

איור. T6. לחצים σ1 כלפי מקטעים העוברים דרך חלק הצר של המנהרה אמצעית (1) ודרך חלק הרחב של מנהרה אמצעית (2).

השילוב של שיטות התלת-ממדית ודו ממדית לחישובים סטטים של אלמנטים סופיים משמש למתן פתרון לצורך חלוקת המנהרות השונות בתוך הסלע בשביל להקל על אזורים לחוצים ומאפשר תכנן מסוים סטטית בכל אחד מהחלקים.

מנהרת דרגנוע הכניסה לתחנה

אולם התחנה

חיבור בין אולמות