Shichong Yang, Tianshuo Xu, Peng Zhang, Jingran Guo, Kaiqi Li i Shukang Ying opublikowali w czasopiśmie Buildings (16/19, artykuł 3808) pracę o obliczaniu siły przecisku prostych rur stalowych. Tytuł pracy to „Calculation Method for Jacking Force of Straight Steel Pipe Jacking Considering Circumferential Deformation Effect", DOI 10.3390/buildings16193808.

Problem: elastyczna rura, sztywne założenia

Elastyczne rury przeciskowe ze stali odkształcają się obwodowo pod obciążeniem zewnętrznym, co powoduje redystrybucję parcia gruntu i dodatkowy opór tarcia. Autorzy wskazują, że istotne odkształcenie obwodowe sprawia, iż tradycyjne założenia o parciu gruntu jak na rurę sztywną przestają być stosowalne.

Metoda

Do ujawnienia „quasi-eliptycznej" redystrybucji parcia gruntu wykorzystano dwuwymiarowe symulacje numeryczne. Autorzy opisują, że rozkład ten zmienia się wraz z głębokością ułożenia, kątem tarcia wewnętrznego gruntu i stosunkiem promienia do grubości ścianki. Na podstawie teorii Spanglera i modelu pełnego kontaktu rura-grunt zaproponowano nowy model analityczny uwzględniający sklepienie gruntowe. Do rozwiązania dwukierunkowych odkształceń zastosowano metodę środka sprężystego. Wprowadzono iteracyjny algorytm dopasowania do ilościowego ujęcia nieliniowego sprzężenia między dwukierunkowym odkształceniem rury a redystrybucją parcia gruntu przy różnych głębokościach ułożenia. Uwzględniając smarowanie przestrzeni pierścieniowej zawiesiną, autorzy zbudowali ramę obliczeniową siły przecisku i zwalidowali ją na przykładzie inżynierskim.

Wynik

W analizowanym przypadku odkształcenie poziome osiągnęło 8 promili średnicy rury, wywołując maksymalne dodatkowe poziome parcie gruntu 125,26 kN/m2, znacznie przekraczające tradycyjne parcie gruntu w stanie czynnym. Zmierzone siły przecisku mieszczą się w kopercie prognoz modelu, a dolna granica daje średni błąd -19,3 proc., co autorzy oceniają jako istotnie lepszy wynik od obecnych specyfikacji.

Według autorów wyniki mają usprawnić projektowanie i kontrolę wykonania przecisków dużych średnic z elastycznych rur stalowych. Wszystkie liczby pochodzą ze streszczenia pracy (OpenAlex).