CC BY
0MEXANIKA
UDK. 539.3
METROPOLITEN TONNELLARIDA POEZD HARAKATIDAN HOSIL BO'LADIGAN TEBRANISHLARNI TONNEL DEVORLARIGA TA'SIRI
Karabayeva Munira Usmanovna NamMQI dotsent v.b., PhD., karabaevamunira27@gmail.com
Annotatsiya. Metropoliten poezdlari harakatidan hosil bo'ladigan past chastotali tebranishlar ta'sirida tonnel devorlarida hosil bo'ladigan ko'chishlarni aniqlash bo'yicha tadqiqot ishlari olib borilgan. Dinamik masala elastiklik nazariyasining bir jinsli tekis masalasiga keltirilgan. Ushbu masalani yechishda chekli elementlar usuli qo'llanilgan. Tadqiqotdan olingan natijalar tahlil etilgan.
Аннотация. Проведены исследовательские работы по определению смещений, образующихся в стенах туннелей под воздействием низкочастотных вибраций, возникающих при движении поездов метрополитена. Динамическая задача отнесена к однородной плоской задаче теории упругости. Для решения этой задачи был использован метод конечных элементов. Результаты исследования были проанализированы.
Abstract. Research work was carried out to determine the displacements formed in tunnel walls under the influence of low-frequency vibrations generated by the movement of metropolitan trains. The dynamic problem is referred to the homogeneous plane problem of the theory of elasticity. The finite element method was used to solve this problem. The results of the study were analyzed.
Kalit so'zlar: tebranish, differentsial tenglama,chekli elementlar usuli, grunt, chastota, elastiklik nazariyasi, to'siq, amplituda, poezd, chegaraviy shartlar, metropoliten.
Ключевые слова: вибрации, дифференциальное уравнение, метод конечных элементов, грунт, частота, теории упругости, преграда, траншея, амплитуда, поезд, граничный условия, метрополитен.
Keywords: vibrations, differential equation, finite element method, soil, frequency, elasticity theory, obstacle, trench, amplitude, train, boundary conditions, metro.
Kirish. Hozirgi vaqtga kelib fan-texnikaning rivojlanishi, aholining turmush darajasi ortishi natijasida transport vositalarning harakati ortib bormoqda. Yer osti va usti temir yo'l poezdlari transport vositalari ichida energiya tejamkorlik jihatidan yetakchi o'rinni egallaydi, biroq ularni harakatidan hosil bo'ladigan tebranishlar aholining qulay sharoitda faoliyati olib borishiga salbiy ta'sir ko'rsatuvchi omillardan hisoblanadi. Temir yo'l transportining ko'payishi liniya atrofidagi hududlarni sanitar-gigienik me'yorlarda belgilangandan ortiq akustik ifloslanishiga olib kelmoqda. Metropoliten tonnellarida tonnel yuzasida tebranishlarning akslanishi tebranishlarning qo'shimcha manbai bo'lib xizmat qiladi. Transport vositalari harakatidan hosil bo'ladigan tebranishlarni yer ustida tarqalish natijasida hosil bo'ladigan salbiy ta'sirlari yirik muammodek qaralmasa-da, grunt muhitidagi konstruktsiyalarni buzilishiga olib keluvchi omillardan hisoblanadi. Fan-texnika rivojlanishi natijasida transport vositalari, mashina-mexanizmlarni ko'payishi so'nggi yuz yillikda bu muammoni yanada dolzarb tus olishi olib kelmoqda [1].
Yer osti va usti temir yo'l poezdlari harakati natijasida hosil bo'ladigan tebranishlar keng diapazondagi chastota va amplitudalarni vujudga keltiradi. Katta amplitudaga ega bo'lgan tebranishlar temir yo'l polotnosini o'ziga va atrofdagi inshootlarga zarar keltiradi. Temir yo'l polotnosida darz va yoriqlarni paydo bo'lishi, bino va inshootlarning poydevorlarini cho'kishi, inshoot konstruktsiyalarini zararlanishi tebranishlar ta'sirida vujudga keladi. Olib borilgan
Mexanika va Texnologiya ilmiy jurnali 5-jild, 2-son, 2024
MEXANIKA
tadqiqotlar shuni ko'rsatadiki, yumshoq gruntlarda tebranishlarni tarqalish radiusi 200 met rni tashkil etadi. Quyidagi 1-rasmda yer osti va usti temir yo'l poezdlari, avtotransport vositalarini harakatidan hosil bo'lgan tebranishlarni tarqalishi jarayoni ko'rsatilgan.
1-rasm. Transport vositalari harakatidan hosil bo'lgan tebranishlarni tarqalishi
Hozirgi vaqtga kelib ko'plab tadqiqotlar va standartlarda bu tebranishlarni binolarga, aholiga va jihozlarga ta'siri e'tiborga olinmoqda. Buyuk britaniyaning BS 6472: 19923. Standarti 1 dan 80 Gts chastota diapazondagi tebranishlarni insonlarga ta'siri bo'yicha umumiy ko'rsatmalarni o'z ichiga olgan.
Ko'plab tadqiqotchilar tomonidan olib borilgan eksperimental tadqiqotlar natijasi shuni ko'rsatadiki, tebranishlarni gruntda tarqalishi murakkab xarakterga ega [2-5]. Agar tebranish amplitudasi yetarli darajada kichik bo'lganda masalani chiziqli deb qarash mumkin [6-8].
Shuni ta'kidlash kerakki, poezd uzunligi yoki uning harakati natijasida qo'zg'aladigan tonnel uchastkasidagi grunt uzunligi deyarli 150 metrni tashkil etadi. Shu sababli ko'rilayotgan masalani tekis, tonnel uzunligi bo'yicha tebranishlar bir fazada ro'y berayotgan deb qarash mumkin.
Ilmiy-tadqiqot metodlari. Ushbu tadqiqotda 6 metr chuqurlikda joylashgan metropoliten tonnellarida hosil bo'ladigan tebranishlar ta'sirida tonnel devorlarida vujudga keladigan ko'chishlar o'rganilgan.
Tajribaviy izlanishlar asosida olingan natijalar shuni ko'rsatadiki, gruntning tebranishi, vaqt o'tishi bilan garmonik qoida asosida amalga oshirilishi ko'plab mualliflar tomonidan tasdiqlangan. To'g'ri burchakli koordinatalar sistemasini olinadi. Xo'qini yarim tekislik erkin chegarasi bo'ylab o'ng tomonga yo'naltiriladi. Y o'qini elastik muhit tomonga yo'naltiriladi (2-
rasm). Bu yerda E -Yung moduli, v -Puasson koeffitsienti, p -zichlik.
Bu masalani quyidagicha matematik modellashtiriladi. Yarim tekislikdagi aylana kesimli bo'shliq erkin chegara yaqinida joylashgan. Faraz qilamiz, yarim tekislik bir jinsli emas va ichki ishqalanishga va xotiraga ega bo'lgan elastik jism hisoblanadi.
Mexanika va Texnologiya ilmiy jurnali 5-jild, 2-son, 2024
MEXANIKA
C)
2-rasm. Hisoblash sxemasi
Masalani chekli elementlar usulida yechiladi. [9] da ishlab chiqilgan usuldan foydalanib, aylana kesimli metropoliten tonnel simmetriya o'qiga nisbatan simmetriyasini hisobga olib, yarim tekislikdan chekli To'g'ri to'rtburchak shaklidagi soha ajratib olamiz. Tekshirilayotgan soha uzunligi 40 m, chuqurligi 17 m va 1360 ta elementga bo'lingan model qilib olingan.
Ma'lumki, taqribiy yechish usullarini faqat chekli soha uchun qo'llash mumkin. Shuning uchun ajratilgan To'g'ri to'rtburchak chegaralarida shunday chegaraviy shartlar qo'yish kerakki, bu shartlar sohaning cheksizligini hisobga olsin. Ushbu masalada cheksiz yarim tekislikni chekli ABCD soha bilan almashtiriladi [10]. Bunda BS va SD chegaralarda (2-rasm) to'lqinllarning cheksizlikka intilishini ta'minlovchi shartlar qo'yilgan [11].
BS da r = ? SDda
Bunda a va t - normal va urinma kuchlanishlar;
u va v - chegaraviy nuqtalar tezliklarini o'qlardagi proektsiyalari;
Vp va P va S to'lqinllarning tezliklari;
a va b - o'lchamsiz parametrlar; p - materialning zichligi. AD chegaralarda faqat bir nuqtaga to'plangan kuch qo'yilgan.
P = (x,t) = PQe- at *S(x-x0)
Bunda P0 -berilgan kuch vektori; a -tashqi ta'sirning chastotasi; 8 (x - x0) - del'ta funktsiya;
Berilgan ABCD sohani chekli elementlarga bo'lingandan keyin harakat tenglamasini quyidagicha yoziladi:
[M]{ii(0> + [c]Mt)l + [*] Ht)} = {P(t)> - [<?]{«} Bunda: [M], [C],va [if] - mos ravishda sistemaning massa, dempfir va bikrlik matritsalari; {u(ij}, {P(i)}-tugunning ko'chish va ta'sir etuvchi kuchlarning vektorlari; [G] -chegara shartlarini hisobga oluvchi diagonal matritsa [11].
Masala elastik holatda deb yechildi hamda grunt, tonnel devorining qoplamasi va polotnoning mexanik xarakteristikalari quyidagicha qabul qilindi:
E = 2,85 -108 na;
n = 1,87-103 h ■ c / M4;
Et/b = 2 ■lO10 na
v = 0,35
ptlh= 2,45 403 h ■ c1 / m4; v = 0,15
Natijalar. Tadqiqotlarda yartatilgan dasturlardan foylalanib grunt va tonnel qoplamalarining turli fizik va mexanik kattaliklarini hisobga olgan holda ixtiyoriy qismidagi ko'chishlarni aniqlash mumkin.
Mexanika va Texnologiya ilmiy jurnali
5-jild, 2-son, 2024
MEXANIKA
va ularning sonli qiymatlari.
1-jadval
Metropoliten tonnelida poezd harakatidan hosil bo'ladigan tebranishlar ta'sirida tonnel __devorlarida hosil bo'ladigan ko'chishlar_
Tebranish chastotasi Tonnel devorining X o'qi bo'yicha koordinatasi, sm X o'qi bo'yicha ko'chish, sm Y o'qi bo'yicha ko'chish, sm
.00000 0.00000 0.57992
100.00000 0.05623 0.52046
200.00000 0.21389 0.46483
259.80000 0.29251 0.47680
260.00000 0.39331 0.47923
f = 1 0 Гц 280.00000 0.52604 0.50745
260.00000 0.41336 0.55617
239.80000 0.31229 0.61133
200.00000 0.22892 0.71109
100.00000 0.04811 1.00000
.00000 0.00000 1.11763
.00000 0.00000 0.24566
100.00000 0.04296 0.27209
200.00000 0.16687 0.37333
259.80000 0.22820 0.46217
f = 20Гц 260.00000 0.30795 0.47868
280.00000 0.41557 0.52794
260.00000 0.32502 0.58985
239.80000 0.24416 0.64865
200.00000 0.17697 0.74599
100.00000 0.03286 1.00000
.00000 0.00000 1.07973
Mexanika va Texnologiya ilmiy jurnali 5-jild, 2-son, 2024
MEXANIKA
.00000 0.00000 0.24355
100.00000 0.05348 0.26891
200.00000 0.19893 0.38005
259.80000 0.27225 0.46970
260.00000 0.36551 0.48273
f=30Гц 280.00000 0.48232 0.52593
260.00000 0.37314 0.58038
239.80000 0.27795 0.63463
200.00000 0.20001 0.73302
100.00000 0.03985 1.00000
.00000 0.00000 1.08309
.00000 0.00000 0.24990
100.00000 0.05718 0.21527
200.00000 0.20879 0.27275
259.80000 0.28416 0.35690
260.00000 0.38077 0.37146
f = 40 Гц 280.00000 0.50518 0.42193
260.00000 0.38877 0.49053
239.80000 0.28818 0.55926
200.00000 0.20650 0.68000
100.00000 0.03971 1.00000
.00000 0.00000 1.09521
.00000 0.00000 0.12865
100.00000 0.05204 0.09393
200.00000 0.19547 0.23681
259.80000 0.26326 0.35687
260.00000 0.35069 0.37842
f=50Гц 280.00000 0.46209 0.43887
260.00000 0.35236 0.51043
239.80000 0.25955 0.57830
200.00000 0.18478 0.69418
100.00000 0.03501 1.00000
.00000 0.00000 1.08903
Xulosa. Olingan natijalar yordamida tonnel va gruntda hosil bo'ladigan ko'chishlarni grafik va diagrammalar orqali ifodalab, tahlil qilinadi. Ushbu tahlil qilingan uslublardan Respublikamizda quriladigan yer osti muhandislik inshootlarini loyihalash ishlarida foydalanish mumkin.
ADABIYOTLAR
1. Куклин Д.А. Снижение шума подвижного состава железнодорожного транспорта в источнике образования и на пути распространения /gipro.su 19.05.2015
2. Бадалов Ф.Б. Методы решения интегральных и интегро-дифференциальных уравнений наследственной теории вязкоупругости. "Мех,нат", Ташкент, 1987, 269 с.
3. Бадалов Ф.Б. Методы степенных рядов в нелинейной наследственной теории вязкоупругости. "ФАН", Ташкент, 1980, 222 с.
4. Badalov F.B., SHodmonov G. Xususiy hosilali differentsial tenglamalar orqali modellashtiriladigan muhandislik masalalarini EHMda yechish usullari. "FAN", 1991, 104 s.
Mexanika va Texnologiya ilmiy jurnali 5-jild, 2-son, 2024
MEXANIKA
5. Бируля Д.Н. Исследование взаимодействия сооружений с грунтовым основанием и при сейсмических воздействиях. Кандидацкая диссертация. М., ЦНИСК, 1973, 146 с.
6. Аваджоби. Гармонические колебания твердого прямоугольного тела на поверхности упругого полупространства. В кн.: Прикладная механика. Труды американского общества инженеров-механиков. Сер. Е. 33.3, М., "Мир", 1966, с. 80-86.
7. Андреева-Галанина Е.И. "Вибрационная болезнь". Л., Медгиз, 1961, 867с.
8. Айталиев Ш.М., Алексеева А.А., и др. Метод граничных интегральных уравнений в задачах динамики упругих многосвязных тел. Алма-Ата, "Гылым", 1992, 227 с.
9. Колтунов М.А. Ползучесть и релаксация. М.:Высшая школа, 1976. 277с.
10. Ильичев В.А., Юлдашев Ш.С., Саидов С.М. Исследование распространения вибрации при прохождении поездов в зависимости от расположения железнодорожного полотна // Основания, фундаменты и механика грунтов. М., 1999. № 2.
11. Lysmer J., Kyhlemeyer L. Finite Dynamic Model for Infinite Media // Jour Engineering Mechanics Division.ASCE. 1969. Vol. 95. NoEM 4. August. P. 859 - 887.
12. Turdaliev Voxidjon Maxsudovich, Qo'chqorov Sobirjon Karimjonovich, SHeraliev Ikromjon Ibroximovich, & Eksanova Santalatxon SHarobidinovna (2023). G'ALTAKLI EKISH APPAATINI O'G'IT SOLISHGA MOSLASHTIRISHNI NAZARIY TADQIQ ETISH. Mexanika i texnologiya, 3 (12), 120-126
13. Qo'chqorov Sobirjon Karimjonovich, & Akbarov SHerzod Botirovich (2022). ELASTIK BARMOQLI DISKLI ELEVATORNI PARAMETRLARINI MATEMATIK MODELLASHTIRISH USULI BILAN ANIQLASH. Mexanika i texnologiya, 1 (6), 76-82.
14. Байбобоев Набижон Гуломович, Кучкоров Собиржон Каримжонович, Гуломов Шукуржон Илхомжонович, & Тоштиллаев Шохрух Азаматович (2024). НОВАЯ РАБОЧАЯ ОРГАН КУЛЬТИВАТОРА ДЛЯ ВНЕСЕНИЯ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ. Механика и технология, 1 (14), 88-92.
15. Бокижонович, И. (2022). кучкоров Собиржон Каримжонович. Абдуназаров Элбек Элмуродович, and Ортиков Нозимжон Бокижон Угли. " Анор тупларини кумадиган машина уюмлагичининг конструкцияси" Механика и технология, 3(8), 98-102.
16. Кучкоров, С. К., & Меликулов, Н. (2023). ШР Яхшибоев Сравнение антисимметричных колебаний упругой трехслойной пластины. Механика и технология, (10).
Mexanika va Texnologiya ilmiy jurnali
5-jild, 2-son, 2024
