Сейсмик кучлар таъсирида пойдевор амда замин грунти орасидаги эластиклик ўзаро таъсир хусусиятининг бино тебранишларга таъсири

Маълумки зилзила табиий офатлар ичида энг даҳшатли бузувич хусусиятга эга бўлиб, тадқиқотлар натижасига кўра ер юзида бир йилда юз мингдан ортиқ зилзилалар содир бўлиши аниқланган. Уларнинг аксарияти кучсиз зилзилаларни ташкил қилиб, чўл ва океан ҳудудларида содир бўлиши аниқланган [1].

Баъзи кучли зилзилалар манбаи инсонлар яшайдиган ҳудудларга яқин жойлашганлиги сабабли, бундай зилзилалар сейсмик мустаҳкамлиги паст бўлган бино ва иншоотларнинг бузилишига, шу билан бир қаторда уларда истиқомат қиладиган инсонларга зарар етказишига олиб келади [2].

Сейсмик фаол ҳудудларда жойлашган кўп қаватли бино ва иншоотларни зилзилалар таъсиридан асраш масаласида бинолар конструкцияларини бузилиш жараёнида тадқиқ қилиш, конструкциялар тебранишида заминнинг юмшоқлик таъсирини ҳисобга олиш долзарб масалалардан ҳисобланади. Ҳозирги кунда ҳам бу муаммолар устида дунё миқёсида турли хил илмий тадқиқотлар олиб борилган [3]. Тадқиқотлар натижасига кўра замин грунтининг юмшоқлиги қайсидир даражада биноларни зилзилалар таъсиридан ҳимоя қилишга олиб келиши аниқланган.

Биноларни зилзила таъсирига меърий хужжатлар бўйича ҳисоблашда замин хусусиятлари грунтнинг зилзилавий хусусиятига боғлиқ равишда унинг тоифасига кўра бинонинг эркин тебраниш даврига боғлиқ мос коэффициентлар орқали ҳисобга олинади. Замин грунтининг ҳисобий моделлари бино ва иншоотларни лойиҳалаш жараёнида турли математик моделлар кўринишида ҳисобга олинади ҳамда уларнинг таъсири чегаравий ҳолатлар бўйича солиштирилади ҳамда тадқиқ қилинади [4].

Ушбу мақолада замин грунтининг ҳисобий моделларидан фарқли ўлароқ, бино пойдевори ҳамда унга тегиб турган замин грунтининг эластиклик хусусиятини биноларни сеймик таъсирларда тебранишларига таъсири тадқиқ қилинган.

Кўп қаватли бинонинг ҳисобий модели меъёрий ҳужжат талаблари бўйича қаватлар сатҳида тўпланган массалари тўпланган эластик консол стержен деб қаралган [5]. Қуйида бикр маҳкамланган ҳамда заминнинг эластиклигини ҳисобга олган ҳолда кўп қаватли бинонинг ҳисобий модели келтирилган (1-расм).

1 -расм. Бинонинг бикр махкамланган хамда заминнинг эластиклигини хисобга олувчи ҳисобий схемаси

Бинонинг пойдевори хамда замин грунтининг узаро таъсирини хисобга олувчи тебранма харакат тенгламаси куйидаги куринишда ёзилади. [6]

m У + C (У — У ,) + k (y — у ,) = — m у nyn      n\y n yn-1 /     n \ yn yn—1/        ny гр m ,у ,—C(y—у,) + С,(у,—у,) —k(y—у ,) + k ,( у , — у ,) = —m , у n-1yn—1      nynn   yn-1 /      n-yyn-l   yn-2 /     n \ yn   yn—1/     n—1\ yn — 1   yn—2/        n — 1y гр

^m 2 ^y 2 ^{— C} 3 ^(y 3 ^— У 2 ) ^{+ С} 2 ^(У 2 ^— У 1 ) ^{— к} 3 ⁽У з ^— y 2 ) ^{+ к} 2 ⁽У 2 ^— y 1 ) = ^— m 2 ^y гр m 1 ^y 1 — ^C 2 ^(y 2 — ^y 1 ) ^{+ C} 1 ^(y 1 — ^y 0 ) — ^k 2 ⁽y 2 — yj ^{+ k} 1 ⁽y 1 — y₀) = — m 1 ^y гр

^ m0y0 — C1(y1 — Уо) — k1(y1 — Уо) + kxyo = — m0y гр бу ерда, ki (i -1,2,3,.....n-1,n) - каватларнинг силжишдаги бикрликлари; yi -каватларнинг кучишлари; yi - каватларнинг тезлиги; yi - каватларнинг тезланишлари; y0 - пойдеворнинг грунтга нисбатан кучиши; Угр - замин грунтининг тезланиши; mi - каватлар массалари; т0 - пойдевор массаси; Ci -каватларнинг ковушкоклик коэффициентлари.

Бино зилзила таъсирида тебранганида унинг пойдевори заминга нисбатан силжийди. Заминнинг силжишдаги бикрлиги k_x , пойдевор асоси F_ф , пойдевор

ён юзалари F ишқаланиши ва сиқилиши F орқали ифодаланиб аниқланади ҳамда қуйидаги ифода ёрдамида аниқланади [7].

к -C F +C F +C F

^x     x ф + x бок + z сж бу ерда, k - асос бикрлиги; C - тенг тақсимланган силжишдаги коэффициент булиб, Cx = 0,7 • Cz; Cz -тенг таксимланган сикилишдаги коэффициент; Fф -пойдевор асоси юзаси; F - пойдеворнинг ишқаланадиган ён юзалари; F -пойдеворнинг сиқиладиган ён юзаси.

Ифодадаги С z коэффициент грунтнинг тенг тақсимланиб сиқилгандаги коэффиценти бўлиб, грунт ҳисобий қаршилиги ( R=1÷5 кгс/см² ) га қараб, С z =2÷7 кгс/см³ қийматда қабул қилинади.

Бино қаватларидаги қалшилик коэффициенлари қуйидаги ифода ёрдамида аниқланади.

c = — V mk 2 п

бу ерда ψ конструкциянинг сўниш коэффициенти, m қават массаси ва k қават бикрлиги.

Мисол тариқасида йирик панелли сериядаги тўрт қаватли бино олинган бўлиб, унинг ҳисобий кўрсаткичлари қуйидаги қийматларга тенг бўлади.

m 0 =130000; m 1 =258000; m 2 =213000; m 3 =213000; m 4 =213000; m 5 =190000 Н*с²/м;    K x =3,98*10⁹ Н/м; k 1 =35,04*10⁹; k 2 =26,846*10⁹; k 3 =26,846*10⁹;

k 4 =26,846*10⁹; k 5 =26,846*10⁹ Н/м, c 1 =90,84*10⁵ Нc/м, c 2 =c 3 =c 4 =72,24*10⁵ Нc/м, c 5 =68,23*10⁵ Нc/м.

Горизонтал йўналишда бинога таъсир қиладиган ташқи таъсир қуйидаги кўринишда қабул қилинади. [8]

y rp (t) = Ae ^a sint² ^ )t

бу ерда, A - замин грунти тезланишнинг амплитуда қиймати бўлиб, ҳисобда мос рвишда 0.4g (g=9,81 м/с2), α - замин грунтининг сўнишини характерловчи коэффициент бўлиб, ҳисобда грунт тоифасига қараб 0,15 қиймат ҳамда T - замин грунтининг тебраниш даври бўлиб, ҳисобда паст частотали тебранишлар учун T=0.5 c ва юкори частотали тебранишлар учун эса T=0.25 c кийматлар кабул килинган.

Юқорида келтирилган тўрт қаватли бинонинг тебранма ҳаракат тенгламасида замин грунти ва пойдевор орасидаги узаро таъсир хусусиятини эластик кўринишда қабул қилиб, (1) тенгламалар системасида бинонинг ҳисобий кўрсаткичларини ҳисобга олган ҳолда (2) ва (3) ифодаларни мос равишда хисобга олиб, MathCAD пакет дастури ёрдамида бинонинг қаватларидаги максимал кўчиш ва тезланишлар графиклар паст ва юқори частотали залзилалар таъсирида бино асоси бикр ва ўзаро эластик хусусиятга эга бўлган ҳоллар учун ҳисобланди. Олинган сонли ҳисоб натижалари графиклар куринишида куйида келтирилган (2-5-расмлар).

x5(t)

s5(t)

2-расм. Паст частотали замин тебранишларда бикр махкамланган х5 ва эластик узаро таъсир хусусиятидаги s5 таянчларда бино юкори каватининг кучиши x5(t)

s5(t)

3-расм. Юқори частотали замин тебранишларда бикр маҳкамланган x5 ва эластик ўзаро таъсир хусусиятидаги s5 таянчларда бино юқори қаватининг кўчиши

4-расм. Паст частотали замин тебранишларда бикр маҳкамланган x5 ва эластик ўзаро таъсир хусусиятидаги s5 таянчларда бино юқори қаватининг тезланиши

5-расм. Юқори частотали замин тебранишларда бикр маҳкамланган x5 ва эластик ўзаро таъсир хусусиятидаги s5 таянчларда бино юқори қаватининг тезланиши

Олинган сонли ҳисоб натижаларини солиштириш ва уларнинг таҳлилига асосан қуйидагиларни хулоса қилиш мумкин.

Тадқиқот объекти сифатида йирикпанелли тўрт қаватли бино олинган бўлиб, қават сатҳида силжишдаги бикрликлари бошқа конструктив тизимдаги биноларга нисбатан бир неча баробар катталигини тадқиқот натижаларидан кўриш мумкин.

Паст частотали замин тебранишларида бинони бикр маҳкамлинган таянчида юқори қаватининг кўчиши 0.005 м ни ҳамда пойдевор ва замин грунтининг эластиклик ўзаро таъсир хусусиятини ҳисобга олганда 0,0025 м ни ташкил қилган. Замин грунтининг тезланиши бикр маҳкамланган таячда 1 м/с2, пойдевор ва замин грунтининг эластиклик ўзаро таъсир хусусиятини ҳисобга олганда эса 7 м/с2 ни ташкил қилган.

Юқори частотали замин тебранишларида бинони бикр маҳкамлинган таянчида юқори қаватининг кўчиши 0.012 м ни ҳамда пойдевор ва замин грунтининг эластиклик ўзаро таъсир хусусиятини ҳисобга олганда 0,0012 м ни ташкил қилган. Замин грунтининг тезланиши бикр маҳкамланган таячда 0.5 м/с2, пойдевор ва замин грунтининг эластиклик ўзаро таъсир хусусиятини ҳисобга олганда 1.2 м/с2 ни ташкил қилган.

Юқоридагилардан келиб чиққан ҳолда бино ва иншоотларни лойиҳалашда пойлевор ҳамда замин грунти орасидаги ўзаро таъсир хусусиятлари сезиларли даражада аҳамиятга эга бўлиб, ўзаро таъсир хусусиятларини тўғри танлаш биноларни сейсмик кучлар таъсирида деформация-кучланганлик ҳолатини тўғри аниқлаш имконини беради.

ФОЙДАЛАНИЛГАН АДАБИЁТЛАР

• 1.     https://www.usgs.gov/natural-hazards/earthquake-hazards/science/cool-earthquake -facts ?qt-science_center_objects=0#qt-science_center_objects

• 2.    Victor Gioncu and Federico M. Mazzolani. Earthquake Engineering for Structural Design. Spon Press is an imprint of the Taylor & Francis Group. This edition published in the Taylor & Francis e-Library, 2010. - 581 p.

• 3.    A.S. Yuvmitov, S.R. Hakimov. Influence of seismic isolation on the stress-strain state of buildings. Acta of Turin Polytechnic University in Tashkent, 2021, 11, 74-82.

• 4.    Баркан Д.Д. Динамика оснований и фундаментов. М.: «Стройвоенмориздат», 1948.-407 с.

• 5.    КМК 2.01.03-2019. "Строительство в сейсмических районах". Изменение №3. Ташкент. Министерство строительства РУз, 2019. - 111 с.

• 6.    Назаров А.Г. Метод инженерного анализа сейсмических сил. – Ереван: АН Арм. 1959. – 285 с.

• 7.    Корчинский И.Л, Поляков С.В, Быховский В.А, Дузинкевич С.Ю., Павлик

• 8.    Напетваридзе Ш.Г. Сейсмостойкость гидротехнических сооружений. – М.: Госстройиздат, 1959. – 216 с.

В.С. Основы проектирования  зданий  в сейсмических районах.-М.:

Госстройиздат,1961.- 458 б.

"Экономика и социум" №6(85) 2021