Modelling of the spatial structure of longwall buildings with large-scale quasi finite elements and applying the method in the interaction issues with subsoil – with regard to their implementation in stages

Abstract

The paper presents the original concept of description and analysis of buildings (wall and floor structures), corresponding to the natural components of construction, quasi finite elements (QWSFS). This concept constitutes one of the component of the developed, interactive model of deep foundation buildings. The presented modelling method enables a significant reduction of the number of unknowns, which in the case of interaction building – subsoil, gives a possibility of including the factual geometry and building development stiffness into the FEM model. Therefore the true representation of static operation of the objects can be analysed. The paper gives basic assumptions to the construction of the QWSF-superelements as well as the results of numerical tests conducted. The potential of using the developed modelling concept in the analysis of the structural elements and deep foundation problems, in a three-dimensional system: subsoil – new building – potential neighbouring building development (at each stage of erection of investment, using a structural statics stage analysis) was presented.

W artykule przedstawiono oryginalną koncepcję opisu i analizy budynków (konstrukcji ścian i stropów), odpowiadającą naturalnym komponentom konstrukcji opisanych elementami quasi skończonymi (QWSFS). Koncepcja ta stanowi jeden z elementów składowych opracowanego interakcyjnego modelu budynków o głęboko posadowionych fundamentach. Przedstawiona metoda modelowania pozwala na znaczne zmniejszenie liczby niewiadomych, co w przypadku modelu interakcji budowla–podłoże daje możliwość włączenia faktycznej geometrii i sztywności zabudowy do modelu MES. Dzięki temu można przeanalizować rzeczywiste odwzorowanie statycznej pracy obiektów. W artykule przedstawiono podstawowe założenia konstruowania superelementów QWSF oraz wyniki przeprowadzonych testów numerycznych. Przedstawiono możliwości wykorzystania opracowanej koncepcji modelowania w analizie problemów konstrukcji oraz głębokich fundamentów w układzie trójwymiarowym: podłoże–nowy budynek i ewentualnie zabudowa sąsiednia (na każdym etapie realizacji inwestycji, tzn. stosując analizę etapową statyki konstrukcji).