CC BY
82ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СЕЙСМОСТОЙКОСТИ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ
Хакимов Содицжон Дадаханов Фаррух
Наманганский инженерно-строительный институт
В статье представлен обзор мнений и новостей мировых ученых, направленных на обнаружение землетрясений. Упоминаются ученые, внесшие вклад в изучение силы землетрясений.
Ключевые слова: землетрясение, теория, сейсмический коэффициент, сила инерции, динамический коэффициент.
THEORETICAL FUNDAMENTALS OF EARTHQUAKE RESISTANCE OF BUILDINGS
AND STRUCTURES
The article provides a summary of the opinions and news of world scientists aimed at detecting earthquakes. The scientists who contributed to the study of earthquake force are mentioned.
Key words: Earthquake, theory, seismic coefficient, inertia force, dynamic coefficient.
При землетрясении «неравномерная» вибрация земли создает большие трудности в создании точной и совершенной теории расчета зданий и сооружений на воздействие сейсмических сил. При решении такой задачи возобладала «статическая теория», предложенная японским ученым Омори в первой четверти ХХ века (1900 г.). Согласно этой теории конструкция рассматривается как абсолютно твердое тело и вибрирует вместе с землей, то есть предполагается, что все ее точки получают такое же ускорение, как и земля. Согласно теории, сила инерции, создаваемая в любой конструкции сооружения, равна произведению ее массы на ускорение вибрации грунта.
В выражении, предложенном Омори, он называется коэффициентом сейсмичности и определяется по уровню сейсмичности региона. В нормативных документах бывшего Союза величина этого коэффициента составляет 0,1 для регионов с 9, 8 и 7 баллами; брали 0,05 и 0,025.
Зная максимальное ускорение земли и вес здания, можно было определить максимальную силу инерции, то есть сейсмическую силу, создаваемую в здании или сооружении, по формуле, предложенной Омори.
Анализ состояния зданий и сооружений при землетрясении показал, что статическая теория не свободна от недостатков. Известно, что очень немногие здания входят в категорию абсолютно уникальных сооружений. Считается, что деформация конструкций играет важную роль в решении проблемы вибрации. Однако, несмотря на это, выражение, предложенное Омори, является несомненным шагом вперед в научном подходе к проектированию сейсмостойких конструкций [1]. При землетрясении «неравномерная» вибрация земли создает большие трудности в создании точной и совершенной теории расчета зданий и сооружений на воздействие сейсмических сил. При решении такой задачи возобладала «статическая теория», предложенная японским ученым Омори в первой четверти ХХ века (1900 г.). Согласно этой теории, конструкция рассматривается как абсолютно твердое тело и вибрирует вместе с землей, то есть предполагается, что все ее точки получают такое же ускорение, как и земля. Согласно теории, сила инерции, создаваемая в любой конструкции сооружения, равна произведению ее массы на ускорение вибрации грунта.
В выражении, предложенном Омори, он называется коэффициентом сейсмичности и определяется по уровню сейсмичности региона. В нормативных документах бывшего Союза величина этого коэффициента составляет 0,1 для регионов с 9, 8 и 7 баллами; брали 0,05 и 0,025.
Зная максимальное ускорение земли и вес здания, можно было определить максимальную силу инерции, то есть сейсмическую силу, создаваемую в здании или сооружении, по формуле, предложенной Омори. Анализ состояния зданий и сооружений при землетрясении показал, что статическая теория не свободна от недостатков. Известно, что очень немногие здания входят в категорию абсолютно уникальных сооружений. Считается, что деформация конструкций играет важную роль в решении проблемы вибрации. Однако, несмотря на это, выражение, предложенное Омори, является несомненным шагом вперед в научном подходе к проектированию сейсмостойких конструкций [1].
В 1920 году японский ученый Мононобе предложил учитывать деформацию конструкции при определении сейсмических сил. Он принимал здания и сооружения как систему с равными степенями свободы, и предполагалось, что грунт колеблется по гармоническому закону. Это добавляется как динамический коэффициент Ь к выражению, предложенному Омори.
Отмечая важность теории Мононобе, остановимся на некоторых ее недостатках, препятствовавших ее широкому использованию. Опыт показал, что большинство сооружений разрушается в начальной фазе землетрясения, т. е. в первые минуты до затухания удельных колебаний. Специальные вибрации сочетаются с вынужденными колебаниями, усиливая эффект удара. Это не отражено в формуле Мононобе. Кроме того, Мононобе не учел в своей теории явление демпфирования, а величина сейсмической силы стремилась к бесконечности при одинаковых значениях периода колебаний грунта и специальных вибрационных обработок сооружения. Само собой разумеется, что это неверно. Наконец, в теории Мононобе, как и в теории Омори, поскольку сооружения принимаются в виде системы со степенями свободы, равными единице, не решается вопрос о распределении сейсмических сил по высоте сооружения [2].
В 1927 г. грузинский ученый К.С. Завриев доказал это. К.С. Завриев доказал, что коэффициент динамичности в начальные моменты вибрации вдвое больше выражения, предложенного Мононобе.
Экспериментально доказано, что значения сейсмических сил, определенные на основе формул Завриева и Мононобе, довольно сильно отличаются друг от друга. Этим трудом К. С. Завриев основал «динамическую теорию» определения сейсмических сил. Значительный вклад в развитие динамической теории внесли также американские ученые М. А. Био, Г. В. Хаузнер, Р. Р. Мартель, Дж. А. Алфорд и другие [8].
Чтобы преодолеть трудности математического выражения сложного и неравномерного движения Земли во время землетрясения, американский ученый М.А. В 1934 г. Био предложил метод экспериментального определения динамического воздействия землетрясения на модели. Суть этого метода заключается в том, что к подвижной платформе прикрепляют маятники с разными периодами свободных колебаний (0,1-2,4 с) и платформа вибрирует, как при землетрясении. Вибрация платформы приводит в движение маятники (осцилляторы). Отклонение и ускорение маятника фиксировались с помощью измерительных приборов. В связи с этим каждая акселерограмма землетрясения может быть проанализирована экспериментально и определен максимальный эффект, который она вызывает в модели здания (маятника). По записи ускорений всех маятников строится график, представляющий связь между максимальным ускорением колебания масс маятника и периодом свободных колебаний массы, т. е. спектр ускорений. Даже сейчас проводится множество экспериментальных анализов землетрясений, произошедших в Соединенных Штатах Америки, на основе корректных данных разработан график, называемый стандартным спектром ускорений.
Если период свободных колебаний системы известен, то можно определить максимальную силу инерции, возникающую в этой системе при движении Земли, по графику,
учитывающему спектр. Эта сила равна произведению ускорения, соответствующего периоду свободных колебаний системы, на массу графа [2].
Говоря о развитии динамических методов расчета сейсмических сил, И.Л. Уместно будет кратко коснуться научной деятельности Корчинского. В прошлом веке значение этих работ в детальной разработке динамического метода и его практическом применении за счет сейсмостойких конструкций считалось чрезвычайно высоким. И.Л. Корчинский в своей книге, изданной в 1954 г., на основе анализа сейсмограмм некоторых слабых землетрясений, происходивших в сейсмических районах, предложил получать закон колебаний Земли в виде затухающих синусоид. При практическом расчете конструкций на воздействие сейсмических сил считается достаточным применение одной демпфирующей синусоиды. Даже сейчас в практических расчетах принимаются и сейсмические воздействия в таком виде. На основе этого законодательства разработаны и широко применяются при проведении строительных работ нормативные правила расчета зданий и сооружений на воздействие сейсмических сил [3].
ЛИТЕ№РАТУРА:
1. Xakimov, S., & Dadaxanov, F. (2022). State of heat conductivity of walls of residential buildings. Science and innovation, 1(C7), 223-226.
2. Yuldashev, S., & Xakimov, S. (2022). Темир йул транспортидан келиб чикадиган тебранишлар хдкида. Science and innovation, 1(A5), 376-379
3. Yuvmitov, A., & Hakimov, S. R. (2021). Influence of seismic isolation on the stress-strain state of buildings. Acta of Turin Polytechnic University in Tashkent, 11(1), 71-79.
4. Шаропов, Б. Х., Хакимов, С. Р., & Рахимова, С. (2021). Оптимизация режимов гелиотеплохимической обработки золоцементных композиций. Матрица научного познания, (12-1), 115-123.
5. Ювмитов, А. С., & Хакимов, С. Р. (2020). Исследование влияния сейсмоизоляции на динамические характеристики здания. Acta of Turin Polytechnic University in Tashkent, 10(2), 14.
6. Хакимов, С. (2022). Актив ва пассив сейсмик усуллари хдмда уларнинг асосий вазифалари. Journal of Integrated Education and Research, 1(2), 30-36.
7. Хакимов, С., Шаропов, Б., & Абдуназаров, А. (2022). Бино ва иншоотларнинг сейсмик мустах,камлиги буйича хорижий давлатлар (россия, япония, хитой, акш) меъёрий хужжатлари тах,лили. barqarorlik vayetakchi tadqiqotlar onlayn ilmiy jurnali, 806-809.
8. Khakimov, S. R., & Sharopov, B. K. (2023). Educational Quality Improvement Events Based on Exhibition Materials in Practical Training Lessons. American Journal of Language, Literacy and Learning in STEM Education, 1(2), 5-10.
9. Khamidov, A. I., & Khakimov, S. (2023). Study of the Properties of Concrete Based on Non-Fired Alkaline Binders. European Journal of Geography, Regional Planning and Development, 1(1), 33-39.
10. Khamidov, A., & Khakimov, S. (2023). Moisture loss from freshly laid concrete depending on the temperature and humidity of the environment. science and innovation, 2(a4), 274-279.
11. Rasuljon o'g'li, K. S., & Muhammadjanovna, K. F. (2023). Advantages and disadvantages of using steel reinforcements and composite reinforcements in building structures. amaliy va fundamental tadqiqotlar, 2(6), 1-5.
12. Khamidov, A., Akhmedov, I., Shavkat, Y., Jalalov, Z., Umarov, I., Xakimov, S., & Abdunazarov, A. (2022). Investigation of the properties of concrete based on non-firing alkaline binders. Spectrum Journal of Innovation, Reforms and Development, 10, 92-100.
13. Kholmirzayev, S., Akhmedov, I., Khamidov, A., Umarov, I., Dedakhanov, F., & Hakimov, S. (2022). USE OF SULFUR CONCRETE IN REINFORCED CONCRETE STRUCTURES. Science and innovation, 1(A8), 985-990.
14. Kholmirzayev, S., Akhmedov, I., Khamidov, A., Yusupov, S., Umarov, I., & Hakimov, S. (2022). Analysis of the effect of dry hot climate on the work of reinforced concrete elements. Science and innovation, 1(A8), 1033-1039.
15. Kholmirzayev, S., Akhmedov, I., Rizayev, B., Akhmedov, A., Dedakhanov, F., & Khakimov, S. (2022). Research of the physical and mechanical properties of modified serobeton. Science and innovation, 1(A8), 1009-1013.
16. Akhmedov, I., Khamidov, A., Kholmirzayev, S., Umarov, I., Dedakhanov, F., & Hakimov, S. (2022). Assessment of the effect of sedibles from sokhsoy river to kokand hydroelectric station. Science and innovation, 1(A8), 1086-1092.
17. Ахмедов, И., Ризаев, Б., Хамидов, А., Холмирзаев, С., Умаров, И., & Хакимов, С. (2022). Перспективы развития железобетонных конструкций в Узбекистане. Journal of new century innovations, 19(6), 60-70.
18. Ризаев, Б., Ахмедов, И., Хамидов, А., Холмирзаев, С., Хакимов, С., & Умаров, И. (2022). Влияния температурно-влажностного режима на водопоглощение легких бетонов на порыстых заполнителях. Journal of new century innovations, 19(8), 192-201.
19. Ризаев, Б., Ахмедов, И., Хамидов, А., Холмирзаев, С., Хакимов, С., & Умаров, И. (2022). Жахонда кичик гэсларни ривожлантиришнинг хозирги замон анъаналари. Journal of new century innovations, 19(8), 110-119.
20. Холмирзаев, С., Ахмедов, И., Адхамжон, X,., Ризаев, Б., Умаров, И., & Хакимов, С. (2022). Курук исси; ик;лимли шароитларда курилган ва фойдаланаётилган бетонли ва темир бетон конструкцияларни холати. Journal of new century innovations, 19(7), 180-190.
21. Ахмедов, И., Ризаев, Б., Хамидов, А., Холмирзаев, С., Умаров, И., & Хакимов, С. (2022). Деформативность железобетонных колонн из тяжелого бетона в условиях сухого жаркого климата. Journal of new century innovations, 19(6), 171-182.
22. Bakhodir, R., Islombek, A., Adhamjon, K., Sattor, K., Isroiljon, U., & Sodikjon, K. (2022). Calculation of deformation changes of centrally compressed reinforced concrete columns in dry hot climatic conditions. Journal of new century innovations, 19(6), 162-170.
23. Хамидов, А., Ахмедов, И., Холмирзаев, С., Ризаев, Б., Умаров, И., & Хакимов, С. (2022). Исследование свойств бетонов на основе негорючих щелочных вяжущих конструкциях. Journal of new century innovations, 19(6), 123-134.
24. Ахмедов, И., Ризаев, Б., Хамидов, А., Холмирзаев, С., Умаров, И., & Хакимов, С. (2022). Анализ влияния сухого жаркого климата на работу железобетонных элементов. Journal of new century innovations, 19(6), 39-48.
25. Bahodir, R., Islombek, A., Adhamjon, H., Sattor, K., Isroiljon, U., & Sodiqjon, H. (2022). influence of aggressive media on the durability of lightweight concrete. Journal of new century innovations, 19(6), 318-327.
26. Arifjanov, A., Babajanov, F., Akhmedov, I., Fozilov, O., & Umarov, I. (2023). Analysis results of data obtained in natural field research in mountain river Sokhsoy. In E3S Web of Conferences (Vol. 365, p. 03017). EDP Sciences.
27. Arifjanov, A., Atakulov, D., Akhmedov, I., & Hoshimov, A. (2022, December). Modern technologies in the study of processes in channels. In IOP Conference Series: Earth and Environmental Science (Vol. 1112, No. 1, p. 012137). IOP Publishing.
28. Axmedov, I., Muxitdinov, M., Umarov, I., & Ibragimova, Z. (2020). Assessment of the effect of sedibles from sokhsoy river to kokand hydroelectric power station. InterConf.
