Metodyka analizy numerycznej współdziałania budynku z podłożem deformującym się wskutek eksploatacji podziemnej

Przewidywanie wpływu deformacji podłoża na stan ustroju budowlanego ma duże znaczenie w profilaktyce szkód górniczych w budowlach. Zaprojektowanie odpowiednich zabezpieczeń opiera się bowiem na wyznaczeniu stanu naprężenia zarówno elementów konstrukcyjnych, jak i podłoża obiektu. Rozwiązanie zagadnienia współpracy budynku z deformującym się podłożem jest jednak bardzo trudne z uwagi na jego złożoność. Konieczne jest uwzględnienie wielu czynników, takich, jak budowa geologiczna, warunki górnicze, warunki konstrukcyjne i eksploatacyjne obiektu oraz warunki panujące na kontakcie fundamentu z podłożem. Z tego powodu najwłaściwszym narzędziem rozważania tego zagadnienia wydaje się być analiza numeryczna. Opracowanej w IMG PAN metodyka przewidywania skutków eksploatacji górniczej dla budowli oparta została właśnie na modelowaniu numerycznym prowadzonym metodą elementów skończonych.

---

In the article some results of works on improving and developing methodologies of numerical modelling the cooperation of the building with its base were discussed. The case, where the base is subjected to deformations caused by underground exploitation was considered. All results were worked out in Strata Mechanics Research Institute of Polish Academy of Sciences. This methodology is dedicated for conducting detailed analyses for objects, which, from different reasons, require the individual approach for forecasting the influence of the exploitation on their structural system. The analysis bases on numerical modelling by means of finite element method (FEM) with using the package of FEM Abaqus programs. The most important advantages of presented methodology are determined as follows: 1) Simulating of a subsiding trough shaping as the continuous process in the time and space; this gives the possibility of analysing the state of structure and its base in the any moment of leading the exploitation and after finishing it and it also allow to consider the influence of this process as wholes, without artificial divisions to effects of particular deformation ratios. 2) Applying material law with taking into consideration complex plastic and rheological processes supervising coming into existence and the development of permanent set of ground; this way it is possible to take into consideration an “amortizing” effect of base taking over the considerable part of disadvantageous effects of the exploitation is staying. 3) Possibility of conducting analysis for any location the object with respect to direction of the exploitation. 4) Possibility of simulating of superposition some other influences of the exploitation coming from next longwalls and beds. One of the advantages of the accepted methodology of solving the considered problem there is also its huge elasticity which creates wide abilities of its development.