CC BY
9I INTERNATIONAL JOURNAL OF THEORETICAL AND PRACTICAL
RESEARCH
International journal of theoretical and practical research
Scientific Journal
ISSN 2181-2357
Volume: 2 30.11.2022
Year: 2022 Issue: 11 Published: http://alferganus.uz
Citation:
Jurayev, U.Sh., Akhmedov, J.D. (2022). Estimation of the seismonetress state of underground structures by wave dynamics methods. Part 2. SJ International journal of theoretical and practical research, 2 (11), 12-17.
Jurayev, U.Sh., Akhmedov, J.D. (2022). Оценка сейсмонапряженного состояния подземных сооружений методами волновой динамики. Часть 2. Nazariy va amaliy tadqiqotlar xalqaro jurnali, 2 (11), 7-17.
Doi:
https://dx.doi.org/10.5281/zenodo.7388661
T. 2 №11. 2022
ISJIF 2022:5.962 QR-Article
Jurayev, Uktam Shavkatovich
PhD, Senior Lecturer Ferghana Polytechnic institute
Akhmedov, Jamoldin Djhalolovich
PhD, Head of the Department of Architecture Ferghana Polytechnic institute
UDC 535.55 (042)
ESTIMATION OF THE SEISMONETRESS STATE OF UNDERGROUND STRUCTURES BY WAVE DYNAMICS METHODS
PART 2
Abstract. This article consists of 2 parts, in which a brief analysis of the literature devoted to the study of the stress-strain state of shallow tunnels under the action of dynamic forces is carried out, conclusions are presented based on the analysis of the literature. Wave dynamics methods make it possible to solve a number ofplane problems on stress concentrations in a half-plane or space. However, ignoring the viscoelastic properties of the environment when calculating underground structures for seismic effects can lead to serious errors.
Keywords: wave dynamics, harmonic waves, cylindrical shell, underground tunnels, viscoelasticity, wave scattering, numerical methods, free surface.
ОЦЕНКА СЕЙСМОНАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ МЕТОДАМИ ВОЛНОВОЙ ДИНАМИКИ
ЧАСТЬ 2
Жураев, Уктамжон Шавкатович
PhD, старший преподаватель, Ферганский политехнический институт E-mail: uktamuktamovich804@gmail. com
© ®
12
I INTERNATIONAL JOURNAL OF THEORETICAL AND PRACTICAL
RESEARCH
ISSN 2181-2357
T. 2 №11. 2022
ISJIF 2022:5.962 Ахмедов, Жамолдин Джалолович
к.т.н., заведующий кафедрой Архитектуры, Ферганский политехнический институт E-mail: [email protected]
Аннотация. Данная статья состоит из 2-х частей, в которых проводится краткий анализ литературы, посвященной изучению напряженно-деформационного состояния тоннелей мелкого заложения под действием динамических сил, представлены выводы на основе анализа литературы. Методы волновой динамики позволяют решать ряд плоских задач о концентрациях напряжений в полуплоскости или пространстве. Однако, игнорирование вязко-упругими свойствами окружающей среды при расчете подземных сооружений на сейсмические воздействия может привести к возникновению серьезных ошибок. Ключевые слова: волновая динамика, гармонические волны, цилиндрическая оболочка, подземные тоннели, вязко-упругость, рассеяние волн, численные методы, свободная поверхность.
ЕР ОСТИ ИНШООТЛАРИНИНГ СЕЙСМИК КУЧЛАНГАНЛИК ХОЛАТИНИ ТУЛЦИН ДИНАМИКАСИ УСУЛЛАРИ ЁРДАМИДА
БАХОЛАШ
2-КИСМ
Жураев, Уктамжон Шавкатович
PhD, катта уцитувчи Фаргона политехника институти Ахмедов, Жамолдин Джалолович
т.ф.н., "Архитектура " кафедраси мудири, Фаргона политехника институти
Аннотация. Ушбу мацола 2 цисмдан иборат булиб, уларда динамик кучлар таъсирида чуцур урнатилмаган тоннелларнинг кучланганлик -деформацияланганлик холатини урганишга багишланган адабиётларнинг цисцача таулили келтирилган, адабиётлар таулили асосида хулосалар цилинган. Тулцин динамикасининг усуллари ярим текислик ёки фазода жойлашган кучланганлик концентрациясининг бир цатор текис масалаларини ечишга имкон беради. Аммо, ер ости иншоотларини сейсмик таъсирларга уисоблашда мууитнинг цовушцоц-эластиклик хусусиятларини эътиборга олмаслик катта хатоликлар юзага келишига сабаб булиши мумкин.
Калит сузлар: тулцин динамикаси, гармоник тулцинлар, цилиндрик цобиц, ер ости тоннели, цовушцоц - эластик, тулцин тарцалиши, сонли усуллар, эркин сирт.
Введение
Распространение упругих волн в многосвязных областях (в случае плоской задачи это плоскость или полуплоскость с несколькими полостями) определяется
13
INTERNATIONAL JOURNAL OF THEORETICAL AND PRACT
RESEARCH
SJIF 2022:5.962
эффектами дифракции на полостях и интерференции продифрагировавших волн. Решение этих задач требует прежде всего привлечения методов волновой динамики, так как интерференционные эффекты, вносящие основной вклад в динамическое напряженное состояние многосвязной области, не могут быть учтены иными способами. Для целей настоящей работы решения подобных задач представляют значительный интерес, так как к ним сводятся задачи определения сейсмонапряженного состояния систем близкорасположенных выработок, часто встречавшиеся в гидротехническом строительстве.
Основная часть (продолжение первой части статьи, опубликованной в 10 номере этого журнала)
При падении плоской гармонической продольной волны длиной X на бесконечный ряд круговых отверстий диаметром D, расположенных в линейно -упругой плоскости параллельно волновому фронту, исследовалось распределение напряжений между отверстиями в зависимости от значения параметра D и расстояния между центрами отверстий 5. Характер напряженного состояния зоны между отверстиями при фиксированном 5 определяется значением параметра D/X аналогично дифракции на одиночном отверстии («динамический выброс» и т.д.). В длинноволновой области ^/Х<0.2) при фиксированном 5 или с уменьшением 5 (при фиксированном D/X) происходит выравнивание напряжений по перемычке, в результате чего суммарные напряжения в области между отверстиями могут значительно превысить напряжения на контурах отверстий. Значения напряжения на свободных контурах отверстий (для всех значений 5) имеют максимум при одинаковых значениях D/X ^/Х = 0,03^0,06). Эти максимумы превышают соответствующие статистические напряжения (при двуосном растяжении плоскости усилиями Рх и Ру = 0,3 Рх) приблизительно на 18 - 20%, создавая еще один «динамический выброс» определяемый значениями 5.
Аналогичные выводы можно сделать и из решения той же задачи для поперечной волны.
В напорных туннелях и водоводах сейсмическое давление воды направлено нормально к обделке. В связи с этим интерес представляет решение задачи о плоскости с двумя одинаковыми круглыми отверстиями (диаметр отверстий D, расстояние между центрами 5), к контурам которых приложено (изнутри) гармоническое давление. К этой задаче сводится (в стационарной постановке) исследование сейсмонапряженного состояния обделок и меж камерных целиков двух ниток параллельно приложенных напорных водоводов. Определяющими параметрами задачи являются D/X и 5/Х.
При D/X = 0,06^0,1 контурные напряжения максимальны при всех 5, превышая статистическое значение на 18-20% («динамический выброс»). Для напряжения ог в середине перемычки при каждом заданном 5 существует значение D/X, при которых ог принимает максимальное значение. Самый высокий уровень ог наступает, когда длина волны X приблизительно равна двум расстояниям между отверстиями. Максимальное значение этого напряжения может превышать в 5-6 раз результаты решения статической задачи.
© ®
ISSN 2181-2357
Т. 2 №11. 2022
I INTERNATIONAL JOURNAL OF THEORETICAL AND PRACTICAL
RESEARCH_,
ISJIF 2022:5.962
Наибольший интерес представляет реакция подземных сооружений на нестационарные (импульсные) воздействия. Как известно, по реакции сооружения на какое - либо импульсное воздействие можно определять реакцию на любое другое нестационарное воздействие. Таким образом, можно получить необходимую информацию для расчёта подземных сооружений непосредственно на заданное сейсмическое воздействие произвольного вида, например, на реальную акселерограмму. Рассматривая нестационарное воздействие, мы учитываем опасную для конструкций фазу вступления волны.
Исследовались относительно низкие (h/D=0,025) и массивные (h/D = 0,09) обделки из материалов с большей, нежели окружающая среда, плоскостью п. Коэффициенты концентрации (уровень «динамического выброса») в линейно -упругой постановке от характера нагружения (в длинноволновой области) почти не зависят. В также анализируется влияние параметров п и h/D на уровень Ка при дифракции Р-волн на цилиндрических оболочках в линейно - упругих средах.
На рис.7 представлена зависимость, иллюстрирующая влияние этих параметров на уровень максимальных концентраций напряжений при фиксированной толщине обделки h/D = 0,05.
На рис.7. показана зависимость максимальных Ка на свободном контуре подкрепляющего кольца от значений D/A, и относительно акустической жесткости материала кольца п что общий характер зависимостей Kö (D/A) одинаков, однако численные значения Ка существенно определяются величиной параметра п. Концентрация напряжений на внутреннем, свободном контуре относительно
15
ISSN 2181-2357
Т. 2 №11. 2022
I INTERNATIONAL JOURNAL OF THEORETICAL AND PRACTICAL
RESEARCH_,
ISJIF 2022:5.962
жестких (n<1) обделок может на порядок и больше превосходить значения Ка для податливых (п>1) обделок.
Заключение и рекомендации
В заключении можно сделать следующие основные выводы.
1. Аварии подземных сооружений во время землетрясений указывают на необходимость более тщательного учета сейсмических нагрузок при проектировании.
2. Разработанные и применяемые в настоящее время методы учета сейсмических нагрузок на подземные сооружения по статической теории сейсмостойкости не учитывают ряда важных факторов и могут дать заниженные значения напряжений. При расчетах систем выработок, когда существенны интерференционные явления, применение статической теории может приводить к значительным ошибкам.
3. Совершенно не изучен вопрос о влиянии свободной поверхности и рельефа местности на напряженно - деформированное состояние подземных сооружений. В этом случае также должен быть существенным вклад волн, отраженных от свободной поверхности.
4. Методы волновой динамики позволили решить ряд плоских и пространственных задач о концентрациях напряжений в линейно - упругой постановке. Полученные результаты показывают, что при воздействии сейсмических волн на сооружения возникает сложное волновое поле.
Список использованной литературы:
1. Мау Менте. Динамические напряжения и смещения вблизи цилиндрической поверхности разрыва от плоскости разрыва от плоской гармонической волны сдвига. Прикладная механика, перевод с анг., 1963, т.30, сер. Е, №3, С.117-126.
2. Гузь А.Н., Головчан В.Т. Дифракция упругих волн в многосвязных телах. -Киев: Наукова думка, 1972. - 254 с.
3. Pao Y.H. Mow C.C. The diffraction of elastic waves and dynamic stress concentrations. - N.Y.: Crane Russak and Co. 1973, p. 694
4. Akhmedov, J.D., & Jurayev, U.Sh. (2022). Qadimgi va o'rta asrlarda Samarqand shahri hududida landshaft arxitekturasining shakillanishi. Nazariy va amaliy tadqiqotlar xalqaro jurnali, 2 (2), 82-89. doi: 10.5281/zenodo.6470581
5. Jurayev, U. Sh., & Akhmedov, J. D. (2022). Взаимодействие гармонических волн с цилиндрическими сооружениями. Nazariy va amaliy tadqiqotlar xalqaro jurnali, 2 (3), 57-65. doi: 10.5281/zenodo.6503593
6. Umarov, A. O., Jurayev, U. S., Zhuraev, T. O., Khamidov, F. F., & Kalandarov, N. (2022, June). Seismic vibrations of spherical bodies in a viscoelastic deformable medium. Part 2. In AIP Conference Proceedings (Vol. 2432, No. 1, p. 030125). AIP Publishing LLC.
7. Esanov, N. K., Almuratov, Sh.N., & Jurayev, U. Sh. (2022). Sayoz O'rnatilgan uch qatlamli sferik qobiqlarning erkin tebranishi. Nazariy va amaliy tadqiqotlar xalqaro jurnali, 2 (2), 51-56. doi: 10.5281/zenodo.6466337
16
INTERNATIONAL JOURNAL OF THEORETICAL AND PRACTICAL
ISSN 2181-2357
T. 2 №11. 2022
RESEARCH!_,
ISJIF 2022:5.962
8. Жураев, У. Ш. (2010). Численное решение плоской задачи Лемба. Пробл. мех,(4), 5-8.
9. Жураев, У. Ш., & Турсунов, К,. К,. (2020). ФарFOна вилояти тарихий шахдрларидаги турар-жой биноларида ганч ва ёFOч уймакорлигининг шакилланиши ва ривожланиши. Science and Education, 1(3), 264-267.
I. Margianti, E. S., & ets. (2014). Systematical analysis of the position and further development of Uzbekistan national industry in the case of economic modernization. Monograph. Indonesia, Jakarta. Indonesia. Jakarta. Gunadarma Publisher.
10.
II. Sagdiyev, K., Boltayev, Z., Ruziyev, T., Jurayev, U., & Jalolov, F. (2021). Dynamic Stress-Deformed States of a Circular Tunnel of Small Position Under Harmonic Disturbances. In E3S Web of Conferences (Vol. 264, p. 01028). EDP Sciences.
12. Эсанов, Н. К., Сафаров, И. И., & Алмуратов, Ш. Н. (2021). Об исследования спектров собственных колебаний тонкостенкий пластин в магнитных полях. Central Asian Journal of Theoretical & Applied sciences, 2(5), 124-132.
13. Safarov, I. I., Kulmuratov, N. R., Nuriddinov, B. Z., & Esanov, N. (2020). On the action of mobile loads on an uninterrupted cylindrical tunnel. Theoretical & Applied Science, (4), 328-335.
14. Safarov, I. I., Kulmuratov, N. R., Nuriddinov, B. Z., & Esanov, N. (2020). Mathematical modeling of vibration processes in wave-lasted elastic cylindrical bodies. ISJ Theoretical & Applied Science, 04 (84), 321-327.
15. Эсанов, Н.К. (2020). Свободные колебания трубопроводов как тонкие цилиндрические оболочки от внутреннего давления. Научные доклады Бухарского государственного университета , 3 (1), 46-52.
16. Esanov, N. K. (2020). Free oscillations of pipelines like thin cylindrical shells with regards to internal pressure. Scientific reports of Bukhara State University, 3(1), 46-52.
17. Джурабоев, А. Т., Тошпулатова, Б. Р., Нурматов, Д. О. (2022). Роль и значение композиционных приемов в ландшафтной архитектуре. Назарий ва амалий тадкикотлар халкаро журнали, 2 (3), 74-80. doi: 10.5281/zenodo.6503622
18. Matkarimov, N. X., Rahmonova G. A., & Rahmonov, D. M. (2022). Methods of modernization, renovation and reconstruction of housing and buildings. International Journal of Advance Scientific Research, 2(06), 73-83.
19. Ozodovich, X. A., & Azim o'g'li, N. A. (2021). Formation of the "Obod Mahalla" System in the Villages of Uzbekistan and Serving the Population. Barqarorlik va yetakchi tadqiqotlar onlayn ilmiy jurnali, 1(5), 325-329.
20. Салимов, О.М., & Журабоев, А. Т. (2018). Роль рекреационных зон в городской структуре (на примере города Ферганы). Проблемы современной науки и образования, (12 (132)), 107-110.
21. Набиев, М., Турсунов, К. К., & Турсунов, У. К. (2020). Асфальт бетон ва цемент бетон копламали йулларнинг узига х,ос афзалликлари. Science and Education, 1(2), 265-269.
17
