26. ҚУЙМА ВА ЙИҒМА ТЕМИРБЕТОНДАН ТАШКИЛ ТОПГАН БИР ГУМБАЗЛИ МЕТРОПОЛИТЕН КОНСТРУКЦИЯЛАРИНИНГ ЗИЛЗИЛАБАРДОШЛИГИНИ АНИҚЛАШ

Abstract

Abstract. This article covers the issues of determining the earthquake resistance of the structures of the Metropolitan station, which is located on a shallow one-dome structure made of cast and prefabricated reinforced concrete. The advantages of a metropolitan station built of two different structures with a single dome, on which the shallow is located, are shown in comparison results.

Keywords: tunnel, grunt, excavation site, located shallow, one-domed, earthquake-bearing, cast structure, prefabricated structure.

Аннотация. В данной статье рассматриваются вопросы определения сейсмостойкости конструкций столичного вокзала, который расположен на неглубоком однокупольном сооружении из монолитного и сборного железобетона. Преимущества станции метрополитена, построенной из двух разных конструкций с одним куполом, на котором расположена станция мелководья, показаны в результатах сравнения.

 Ключевые слова: туннель, грунт, земляная площадка, расположенная неглубоко, однокупольная, сейсмостойкая, монолитная конструкция, сборная конструкция.

Кириш. Сўнгги йилларда Ўзбекистон Республикасида транспорт инфратузилмани ривожлантиришга катта аҳамият берилмоқда.

Транспорт тоннелларини мураккаб мухандис-геологик шароитларида замонавий технологиялардан фойдаланиб барпо этиш ўта долзарб вазифалардан ҳисобланади [1].

Саёз жойлашган метрополитен тоннелларини лойиҳалаш ва қуришда бир гумбазли станция конструкцияси жуда муқобил ҳисобланади. Тошкент метрополитенининг бир неча бекатлари бир гумбазли станция конструкциясидан иборатдир. Агар Тошкент шаҳрининг 9 баллик Рихтер сейсмик шкаласи бўйича сейсмик зонада жойлашганлигини ҳисобга оладиган бўлсак конструкциядан фойдаланиш жараёнида унинг зилзилабардошлиги масаласи, кўндаланг кесимларидаги кўчиш ва деформациянинг қийматларини баҳолаш муаммолари муҳим ҳисобланади. Шу сабабли математик моделлаштиришнинг замонавий усуллари ёрдамида ушбу тоннел конструкциясининг зилзилабардошлигини олдиндан аниқлаш ишининг долзарблигини белгилайди.

 Aдабиётлар таҳлили ва методология. Cаёз тоннeлларни лойиҳалаш ва қуришга бағишланган ишлар ва уларга бағишланган адабиётларни ўрганиш ва таҳлили шуни кўрсатадики, мeтро станцияларининг энг кeнг тарқалган турлари темирбетонли бўлиб, аммо дунё тажрибасида уларнинг ишлаши ва мониторингини ўтказиш муаммоларига жуда кам эътибор қаратилди.

Бир гумбазли конструкция шаклидаги қопламани асосан хориж метрополитен станцияларида қўлланилган [2]. Тошкент метрополитени қурилиши амалиётида бир гумбазли монолит темирбетондан тайёрлангвн станциянинг андозавий конструкциявий ечимлари ишлатилган (1-расм).

1 - Расм. Монолит темирбетондан тайёрлангвн очиқ усулда қуриладиган мавжуд бир гумбазли станция

Унинг қопламаси бир оралиқли гумбаз кўринишдаги ригелни, ўртаси қалинлиги 40 см бўлган рамани эслатади. Қалинлиги 90 см бўлган гумбазнинг таянч қисми эластик асосдаги деворга таянади, ясси лоток эса тортувчи конструкция вазифасини бажаради. Платформа устидан гумбазнинг кўтарилиши 625 см, станциянинг оралиғи эса 2050 см. Аммо, бугунги кунда йиғма темирбетондан тайёрланган  очиқ усулда қуриладиган бир гумбазли станция Тошкент метрополитени лойиҳачи мухандислари томонидан маъқулланган (2-расм).

Ушбу конструкция Тошкент метрополитенининг 3-чи Юнусобод йўналишининг иккинчи ярми қурилиши лойихасига киритилган. Маълумки, ер ости иншоотлари ва конструкцияларини лойиҳалаш жараёни уч босқичдан иборат бўлади. Биринчи босқич – бу лойиҳавий ечимни киритишдир. Станциянинг ўлчамларини аниқлаш учун лойиҳалаш тажрибаси ишлатилган ва унинг асосий ўлчамлари берилган (2-расм). Ушбу йиғма станция иккита  кенглиги 150 см ва қалинлиги 40 см ли темирбетонли ярим гумбаз элементлардан, ғовакли баландлиги 220 см ва эни 150 см ли таянчдан кўндаланг йўналиш бўйича йиғилади[6]. Станция лотоки қалинлиги 40 см ли монолит ёки йиғма темирбетон элементларидан иборат бўлиши мумкин. Платформанинг юзасидан гумбазнинг баландлиги 625 см,  станция оралиғи эса  2050 см қилиб олинган.

2- Расм. Йиғма темирбетондан тайёрлангвн  очиқ усулда қуриладиган янги бир гумбазли станция

Бошланғич актив босим сифатила (сейсмикликни ҳисобга олмасдан) станцияни ҳандақда қурилишидаги  грунтнинг  ён қияликларини эътиборга олиб йўл қопламаси ва қайта кўмилган грунт оғирлигининг вертикал босимини олиш керак: –, горизонтал  ва қоплама орқасидаги грунтнинг пассив горизонтал босими . Бу ерда ,  ва  – мос равишдаги грунт материалининг ҳажмий оғирлиги, йўл қопламаси материали ҳажмий оғирлиги ва унинг қалинлиги. Энди эса конструкциянинг ташқи таъсирлар оқибатидаги деформвцияланишини кўришимиз мумкин. Ҳисоблашга қуйидагиларни киритамиз: Н=8,4 м, h=1,3 м, δ=25 см, γ=0,019 МН/м³, γ_n=0,021 МН/м³, E_b= 30,3·10³ МПа, k_x=12,5 МПа, k_у=50 МПа. Грунтнинг устки қисмида 0,1МПа ёйилган кучлар таъсир қилади[7]. Ҳисоблаш схемаси станциянинг аниқ ўлчамларидан келиб чиқади ва стерженли чекли-элементли модел киритилиб унинг тугунларига юклар ўрнатилади.

а)

б)

в) 

г)

3- Расм. Монолит станция қопламасидаги эпюралар: а - кўчишлар, (м),
б - эгувчи моментлар, (кН·м), в – кўндаланг кучлар, (кН), г – бўйлама кучлар, (кН)

Тизим 79 тугун ва 234 эркинлик даражасига эгадир. Ҳисоблашлар натижалари кўчиш ва ички кучлар эпюралари кўринишида 3 - 4 – расмларда берилган. Натижаларнинг таҳлили шуни кўрсатмоқдаки, станция конструкцияси таъсир қилувчи ташқи кучларни осонлик билан кўтара олар экан. Бунда максимал кўчишлар гумбаз қисмида 10%, эгувчи момент, кўндаланг ва бўйлама кучлар эса 15% га камайди.

Таклиф этилган гумбазнинг таянч-тиргак конструкцияси билан шарнирли боғланиши эгувчи моментни нафақат бу тугунда, балки станциянинг бошқа қисмларида ҳам бир вақтнинг ўзида камайтирар экан.

а)

б)

в)

г)

4- Расм. Йиғма станция қопламасидаги эпюралар: а - кўчишлар, (м), б - эгувчи моментлар, (кН·м), в – кўндаланг кучлар, (кН), г – бўйлама кучлар, (кН)

Сўнгра ҳисоблаш ишлари спектрал таҳлил сейсмик кучларга ҳисобланди, бунда ҳудуд учун 9 балл сейсмик зона олинди. Таҳлил учун қуйидагилар қабул қилиб олинди: А=0,4, К₁=0,25, К₂=1, К_ψ=1. Масала учун k шаклдаги хусуий тебраниш учун  динамик коэффициент  ушбу формуладан топилди  ёки қопламанинг грунтдаги хусусий тебраниши даври Т_k бўйича диаграмма орқали [4]  (5 - расм).

5- Расм. Метрополитен тоннеллари учун ўрнатилган спектрал эгри чизиғи

Шуни эслатиб ўтиш лозимки, дунё амалиётида биринчи бўлиб бу эгри спектрал чизиғи Тошкент метрополитенининг мухандислик-сейсмометрик  станцияларида ўрнатилган қурилмаларда бир неча йиллар ичида тўпланган ма\лумотлар асосида яратилган.

6- Расм. Монолит конструкция учун турли частоталардаги тебраниш формалари:
1 – ω₁=5,18 рад/c, 2 - ω₂=15,34 рад/c , 3 - ω₃=22, 14 рад/c ,  4 – ω₄=31,43 рад/c

7- Расм. Йиғма конструкция учун турли частоталардаги тебраниш шакллари:
1 – ω₁=4,29 рад/c, 2 - ω₂=6,71 рад/c, 3 - ω₃=14,32 рад/c ,  4 – ω₄=23,69 рад/c

Тизимнинг k тебраниш формасига тўғри келган сейсмик куч жойлашишига боғлиқ коэффициентни   ҳисоблаш усулидаги умумий массанинг ва хусусий тебранишнинг шаклига қараб топилади.

а)

б)

в)

г)

д)

8- Расм. Монолит станциядаги 1-чи тон хусусий тебраниш орқали топилган  эпюралар: а – сейсмик кучлар, б - сейсмик кўчишлар, в - сейсмик эгувчи моментлар, (кН·м), г – сейсмик кўндаланг кучлар, (кН), д - сейсмик бўйлама кучлар, (кН)

Натижа. Сейсмик кучлар ҳар бир нуқтадаги эркинлик даражаси учун топилган. 5 – 6 – расмларда 4 та частота учун тебраниш формалари келтирилган. Икки турдаги станциялар учун тебраниш формаларининг кўриниши бир-бирига яқин, аммо, улар частоталарнинг қийматларида фарқланадилар.

Натижаларни таҳлил қилиш шуни кўрсатадики, станциялардаги горизонтал йўналишдаги максимал сейсмик кучлар 1-чи тебраниш формасига ва максимал вертикал йўналишдаги максимал сейсмик кучлар 2-чи тебраниш формасига тўғри келар экан.

а)

б)

в)

г)

д)

8- Расм. Йиғма станциядаги 1-чи тон хусусий тебраниш орқали топилган  эпюралар: а – сейсмик кучлар, б - сейсмик кўчишлар, в - сейсмик эгувчи моментлар, (кН·м), г – сейсмик кўндаланг кучлар, (кН), д - сейсмик бўйлама кучлар, (кН)

  Аммо, барча тебраниш формалари учун мавжуд станция билан таққослаганда шарнирли боғланишли йиғма қопламаларда ички кучлар миқдори 12-15% кам эканлиги аён бўлди. Бу жиҳатлар 7 – 8 - расмларда келтирилган  ҳисоблашлар натижасида қоплама кесимларида 1-чи тон хусусий тебраниш формаси учун олинган сейсмик кучлар, кўчишлар ва ички кучлар  эпюраларида гавдаланади[8].

Шундай қилиб, саёз жойлашган бир гумбазли икки станциянинг таққослама натижалари таклиф этилган конструкциянинг афзалликларини кўрсатди. Бу натижаларнинг асосий белгилари 1 – жадвалда техник-иқтисодий кўрсаткичлар сифатида келтирилган.

1 - Жадвал

Тр

Асосий кўрсаткичлар

100 м учун

Монолит конструкция

Йиғма конструкция

1

Оралиқ

м

18,7

17,5

2

Платформадан ўлчанган баландлик

м

6,25

6,25

3

Платформанинг эни

м

10,0

10,0

4

Платформанинг узунлиги

м

100,0

100,0

5

Йиғма т/бетонни 1 п.м учун сарфи

м³

-

15,8

6

Монолит т/бетонни 1 п.м учун сарфи

м³

28,0

4,3

7

Арматуранинг 1 п.м учун сарфи

т

4,7

3,65

8

Цементнинг на 1 п.м учун сарфи

т

19,2

10,4

9

Намтўсгичнинг 1 п.м учун сарфи

м

52,0

50,0

10

Асосий қурилиш-монтаж ишларини 1 п.м конструкция учун сарфи

м

172,2

41,9

Хулоса. Ҳисоблашлар икки конструкция учун олиб борилди. Натижалар кўчиш ва ички кучлар эпюралари кўринишида олинди. Натижаларнинг таҳлили шуни кўрсатмоқдаки, таклиф этилган станция конструкцияси таъсир қилувчи ташқи кучларни осонлик билан кўтара олар экан. Бунда максимал кўчишлар гумбаз қисмида 10%, эгувчи момент, кўндаланг ва бўйлама кучлар эса 15% га камайди.

Таклиф этилган гумбазнинг таянч-тиргак конструкцияси билан шарнирли боғланиши эгувчи моментни нафақат бу тугунда, балки станциянинг бошқа қисмларида ҳам бир вақтнинг ўзида камайтирар экан.

Бир гумбазли яримайлана шаклидаги метрополитен тоннели йиғма темирбетон конструкцияси бугунги кунда истиқболли хисобланади ва бошқа конструкцияларга нисбатан бир қанча афзалликларга эга. Ушбу конструкциянинг  объективлигини баҳолаш ва унинг устида илмий тадқиқот ишларини олиб бориш ва ташқи юкланиш сифатида сейсмик таъсирларни қабул қилиш энг додзарб масалалардан бири бўлиб ҳисобланади.

Бу ҳолатда ташқи грунт юкланиши ва иншоотни моделлаштирилиши орқали бир гумбазли конструкция элементларидаги зўриқишларни аниқлаш ва сонли ҳисоблаш усули орқали олинган кесимлардаги ички кучларнинг тақсимланиш қонуниятлари ушбу тоннел қопламасининг бир мунча афзаллик томонларини кўрсатади.

Фойдаланилган адабиётлар

1. Постановление Президента Республики Узбекистан от 21 октября 2016 года N ПП-2638 "О мерах по дальнейшему развитию и повышению эффективности деятельности Ташкентского метрополитена"
2. Никольский Б.В. Тоннели третьего кольца - крупнейшие подземные сооружения Москвы // Метро и тоннели. - 2001. - № 2. - С. 2-5.
3. Основы теории расчета и конструирования. Железобетонные конструкции // Под ред. Т. М. Пецольда и В. В. Тура, Брест, 2004, - 380 с.
4. Быкова, Н.М. Протяженные транспортные сооружения на активных геоструктурах. Технология системного подхода / Н.М. Быкова. – Новосибирск: Наука, 2008. – 212 с.
5. Miralimov, M. Х., & Normurodov, S. U. (2019). CONSTRUCTION FEATURES OF TRANSPORT TUNNELS IN THE MOUNTAIN AREAS OF UZBEKISTAN. Journal of Tashkent Institute of Railway Engineers, 15(3), 26-35.
6. Miralimov, M. X., & Normurodov, S. U. (2022). BIR IZLI METROPOLITEN TONNEL QOPLAMASI HISOBI. PEDAGOGS jurnali, 2(2), 92-94.
7. Нормуродов, Ш. У. (2022). ТОННЕЛАРНИ ҚУРИШ БИЛАН БОҒЛИҚ ДЕФОРМАЦИОН ЖАРАЁНЛАРНИ АНИҚЛАШ МАСАЛАЛАРИ. Academic research in educational sciences, 3(10), 447-460.
8. Miralimov, M., Normurodov, S., Akhmadjonov, M., & Karshiboev, A. (2021). Numerical approach for structural analysis of Metro tunnel station. In E3S Web of Conferences (Vol. 264, p. 02054). EDP Sciences.