Purpose. The purpose of the scientific article is to conduct a numerical analysis of the metro running tunnel to determine, based on the results, the dependence of the lining's stress-strain state on its shape. To achieve this goal, a modeling of a tunnel with a circular outline and an ovoid shape was performed. Methodology. LIRA-CAD is a multifunctional software package for calculation, research and design of structures for various purposes. It is based on the use of the finite element method (FEM), recognized worldwide as the main tool for numerical analysis of the building structures’ strength and stability. Calculation of forces, modeling of changes in the stress-strain state of the structure at the stages of its construction and research of the operation of building structures using the finite element method are performed after specifying the materials and properties of the elements. Findings. Finite element models of the soil massif and tunnel linings of various shapes (circular outline and ovoid shape) were developed for numerical analysis of the system. An analysis of the results of the stress-strain state of the soil massif and tunnel linings was performed, which allowed to draw a conclusion about the discrepancy of the results for different lining shapes. The analysis was conducted for the stress-strain state of linings of various shapes, taking into account the method of construction and their waterproofing, allowing to conclude that ovoid linings, which are constructed by NATM, have advantages in strength and durability. Originality. The originality of the scientific research lies in the analysis of the stress-strain state of the metro running tunnel lining in various engineering and geological conditions, which provides an opportunity to reasonably use calculation methods, the results of which reflect the most reliable operation of the structure for specific engineering and geological conditions. Practical value. The practical value lies in the fact that the developed methodology allows for considering underground structures of complex spatial forms, various models of soil behavior, taking into account the technology of tunnel construction.

Мета. Метою наукової статті є проведення чисельного аналізу перегінного тунелю метрополітену із визначенням на основі результатів залежності напружено-деформованого стану оправи від її форми. Для досягнення поставленої мети виконане моделювання перегінного тунелю колового окреслення й еліпсоподібної форми. Методика. ЛІРА-САПР є багатофункціональним програмним комплексом для розрахунку, дослідження і проектування конструкцій різного призначення. Він заснований на використанні методу скінченних елементів (МСЕ), признаного в світі основним інструментом чисельного аналізу міцності та стійкості будівельних конструкцій. Розрахунок зусиль, моделювання зміни напружено-деформованого стану конструкції на етапах її спорудження та дослідження роботи будівельних конструкцій методом скінченних елементів виконується після завдання матеріалів та властивостей елементів. Результати. Розроблено скінчено-елементні моделі ґрунтового масиву і тунельних оправ різної форми (колове окреслення й еліпсоподібна форма) для чисельного аналізу системи. Виконано аналіз результатів напружено-деформованого стану ґрунтового масиву і тунельних оправ, який надав змогу отримати висновок про розбіжність результатів для різних форм оправ. Проведений аналіз напружено-деформованого стану оправ різної форми з урахуванням способу спорудження і їх гідроізоляції дає змогу зробити висновок, що оправи еліптичної форми, які споруджуються NATM, мають переваги у міцності і довговічності. Наукова новизна. Наукова новизна наукового дослідження полягає в аналізі напружено-деформованого стану оправи перегінного тунелю у різних інженерно-геологічних умовах, що надає можливість обґрунтовано використовувати методи розрахунку, результати яких відображають максимально достовірну роботу конструкції для конкретних інженерно-геологічних умов. Практична значимість. Практична значимість полягає в тому, що розроблена методика дозволяє розглядати підземні споруди складних просторових форм, різні моделі поведінки ґрунтів, враховуючи технологію будівництва тунелів.