Кириш. Зилзила – бу ер қобиғи ёки юқори мантияда тўсатдан содир бўладиган силжиш ва узилишлар натижасида юзага келувчи ҳамда эластик тебранишлар кўринишида катта масофаларга узатиладиган ер ости силкинишлари ва ер юзасининг тебранишлари. Бино ва иншоотлар учун интенсивлиги 7 ва ундан ортиқ балли зилзилалар хавфли ҳисобланади. Сейсмиклиги 9 баллдан ортиқ бўлган ҳудудларда иншоотларни қурилиши иқтисодий жиҳатдан жуда номақбул ҳисобланади, чунки зилзила вақтида уларнинг бутлиги тўлиқ сақланиб қолинишини таъминлаш учун антисейсмик чораларни амалга оширишда катта сарф-харажатлар талаб этилади. Шунинг учун меъёрларда кўрсатмалар сейсмиклиги 7-9 балли ҳудудлар билан чегараланади [1].
Магнитудаси 8,2 баллни ташкил этган ва 143000 кишини ҳалок бўлишига сабаб бўлган Япониядаги Токио (1923й.) зилзиласининг келтирган сейсмик зарари 3 млрд долларни ташкил этган. Зилзила ва цунами натижасида Японияда автойўллар 582 жойидан, кўприклар эса 32 жойидан шикастланганлиги аниқланди [2]. Йўлларда кўплаб ёриқлар пайдо бўлган, айрим ҳолатларда эса йўл полотнолари ва кўприклар бутунлай бузилиб кетган.
2023 йилнинг 6 февраль Туркиянинг жануби-шарқида 7,8 магнитудали ҳамда Сурияда ҳам кучли зилзилалар содир бўлди. Туркияда «аср фалокати» деб аталаётган ер силкиниши оқибатида 100 мингдан ошиқ бино ва иншоотлар вайрон бўлгани аниқланган. Шундан сўнг яна кўплаб зилзилалар кузатилди. Зилзила оқибатида вафот этганлар сони Туркияда 46000 нафар, сурияда эса 9112 нафардан ошган. Тан жароҳати олганлар сони (Туркия – 108 068 нафар, Сурия – 27642 нафар) деб қайд этилди.
Асосий қисм. Республикамиз ҳудуди Осиё қитъасида тектоник жараёнлар (литосфера плиталарнинг ҳаракати) интенсивлигининг юқорилиги билан ажралиб туради. Ушбу ҳудудда бино ва иншоотларнинг, шу жумладан транспорт иншоотлари (кўприк, йўл ўтказгич, эстакада, тоннел ва метрополитенлар)нинг зилзилабардошлигини таъминлаш ўта муҳим масаладир [3, 4].
1-расм. Туркия зилзиласидан кейин қаттиқ шикастланишлар ва силжишлар
(2023 йил)
Ҳозирги кунда ўзбек кўприксозлигида, андозавий лойиҳалаш ва қуриш тамойилларидан секин-аста воз кечиб, замонавий лойиҳалаш ва қуриш услублари ўрганилмоқда ҳамда янги техника ва технологиялар қўлланилмоқда. Дунёнинг кўпгина ривожланган мамлакатларида яхлит (монолит) усулда барпо этиладиган узлуксиз схемали темирбетон кўприк ва йўлўтказгичлар яхши ривожланган. Бундай темирбетон конструкциялар мустаҳкам ва узоққа бардошли, шунингдек юқори кўрсаткичларга эга эканлиги билан ажралиб туради.
Монолит қурилишнинг асосий хусусияти шундаки, узлуксиз схемали темирбетон кўприклар ва йўлўтказгичлар ҳамда бошқа муҳандислик иншоотлари учун материал ишлаб чиқариш учун жой бевосита қурилиш майдончасидир. Узлуксиз темирбетондан фойдаланиш турли хил меъморчилик шаклларини амалга оширишга имкон беради, шунингдек пўлат сарфини 7-20% га, бетон сарфини эса 12% гача камайтириш мумкин [5, 6].
Бундан ташқари, ушбу усулнинг бир қатор афзалликлари мавжуд бўлиб, таянчларни тезкор равишда ўрнатиш ва қурилиш ишларини кейинги босқичга ўтишини соддалаштириш имконини беради. Аниқ технологияга мувофиқ амалга оширилган монолит темирбетон конструкция, ҳисобий юкларга нисбатан юқори мустаҳкамлик ва устуворликка эга эканлиги билан ҳам ажралиб туради [7]. Асосий кўрсатгичларидан яна бири эса узлуксиз темирбетон кўприклар ва йўлўтказгичлар қурилиш технологик жараёни етарлича тез ва ресурс-тежамкорлиги туфайли, бу технология бўйича иш қиймати мавжуд анъанавий усуллардан кўра анча арзон эканлигидадир. Архитектуравий кўринишини инобатга олганда олдиндан зўриқтирилган узлуксиз темирбетондан тайёрланган оралиқ қурилмаларни мураккаб геометрик шаклларда яратиш имконияти яратилади. Бунинг натижасида, унинг архитектуравий гўзаллиги шаҳарсозлик қурилишларида муҳим аҳамиятга эга.
Юқорида қайд этилганидек, Республика ҳудудининг аксарият қисми сейсмик хавфли зонага киради. Шунинг учун кўприк, йўлўтказгич ва эстакадаларни лойиҳалаш ва қуриш ишларига юқори талаблар қўйилмоқда [8]. Тошкент зилзиласидан сўнг сейсмик нуқтаи назардан хавфли ҳудудларнинг ер қаъридаги тузилишини ўрганишга оид комплекс изланишлар, ҳамда бино ва иншоотларни бузилиш даражаларини таҳлили амалга оширилди.
Ҳозирги вақтга келиб, турли хил иншоотларнинг зилзилабардошлиги назариясини ривожлантириш учун Россияда янги зилзилабардош қурилиш меъёрлари СП 14.13330.2011 (СНиП II-7-81* нинг актуаллаштирилган таҳрири) қабул қилинди. СП 14.13330.2011 да [9] сейсмик таъсирларни ҳисобга олган ҳолда, иншоотларни ҳисоблашларни амалга оширишда қуйидаги икки хил ҳисоблаш вазиятидан фойдаланиш тавсия этилади: ЛЗ (лойиҳавий зилзила) ва МҲЗ (максимал ҳисобий зилзила). Ҳисобий сейсмик юкланишларни аниқлашда ЛЗ учун ОСР-97-А хариталардан, ҳамда МҲЗ учун ОСР-97-В ва С хариталардан фойдаланиш зарур.
Ўтган асрнинг 60-йиллари бошида Ўзбекистон сейсмик районлаштириш харитасини тайёрлаш, Ўзбекистонда 1911 йилдан бошлаб тўплаб келинган сейсмик кузатишларга оид катта ҳажмдаги материалларни тизимлаштириш ва таҳлил қилиш бўйича жуда катта ишлар олиб борилган эди. Қурилаётган биноларни мустаҳкамликка ҳисоблашда фойдаланиладиган сейсмик районлаштириш хариталаридаги маълумотлар ўта тақрибий кўринишда берилган, шунинг учун уларнинг аниқлиги мазкур шароитларда содир бўлиши мумкин бўлган сейсмик таъсирларни баҳолаш учун етарли даражада бўлмаган.
Ўзбекистоннинг сейсмик нуқтаи назардан хавфли зоналарида қурилиш ишлари жадаллигини ошиши кичик ҳудудлар ва айрим қурилиш майдончаларнинг сейсмик хавфлилик даражасига оид ишончли маълумотларга эга бўлишни тақозо этади. 4-расмда Ўзбекистон Республикаси регионларининг [10-12] мувофиқ умумий сейсмик ҳудудлаштириш харитаси келтирилган.
2-расм. 2.01.03-96 ҚМҚ мувофиқ Ўзбекистон Республикаси ҳудудини умумий сейсмик районлаштириш харитаси
Мустақиллик йилларида Ўзбекистонда зилзилабардош конструкциялар учун мўлжалланган КМК 2.01.03-96 [10], КМК 2.01.03-19 [11] меъёрлари, транспорт иншоотларини лойиҳалаш учун эса “Сейсмик ҳудудларда транспорт иншоотлари қурилиши” ШНК 2.01.20-16 [12] меъёрлари ишлаб чиқилди. Аммо янги ШНК 2.01.20-16 нинг кўприкларга тегишли бўлимида махсус сейсмик ҳимоялаш, кўприкларни ЛЗ ва МҲЗ бўйича ҳисоблашларга оид масалалар деярли ёритилмаган.
Узлуксиз темирбетон кўприк ва йўлўтказгичларда сейсмик тебранишлар таъсирининг ўзига хос хусусиятлари
Ўзбекистон ва МДҲ мамлакатларидаги кўприк қурилишида, шу жумладан хорижда ҳам таянчларга тушадиган сейсмик юкланишларни анчагина камайтира оладиган резинали таянч қисмлар (РТҚ) дан фойдаланилади. Кўприклардаги сейсмоҳимоявий таянч қисмларнинг конструкцияси ва ҳисоблаш масалалари В.П. Чуднецов, З.Г. Хучбаров, А.М. Уздин, Г.Х. Хожметов, М.Х. Миралимов, У.З. Шермухамедов ва бошқа мутахассисларнинг ишларида ёритилган. Ҳозирги вақтда бу ишланмалар меъёрий тавсияларга етказилмаган.
[13] тадқиқотлар шуни кўрсатадики, резина таянч қисмлари айрим таянчлар вазнини камайтириш билан бир вақтда бошқа таянчларга ортиқча юк тушириш мумкин, ва, умуман олганда, кўприк зилзилабардошлигига путур етказиши мумкинлиги кўрсатилган. Демак, кўприк таянчларини бир-биридан ажратилган ҳолатда ўрганиш мумкин эмас. Зилзилабардошликни баҳолашда, кўприкка барча элементларини ўзаро таъсирини ҳисобга олган ҳолда умумий рамали тизим сифатида қараш лозим.
[14] ишда икки йўналишда горизонтал зилзила қўзғалиши остида резинаметалл (қўрғошин ўзакли) таянч қисми (LRB) узлуксиз темирбетон кўприкларнинг ночизиқли реакцияси келтирилган. Ушбу ишда LRB ли узлуксиз оралиқ қурилмали изоляцияланган кўприклар моделини тегишли юкланишлар остида вибростендда бажарилган лаборатория синовлари натижалари келтирилиб, аналитик натижалар экспериментал натижалар билан солиштирилган. LRB нинг тикловчи кучи бўйлама ва кўндаланг йўналишларда бир-бирига боғланмаган ҳолда идеаллаштирилганлигини иноабатга олсак, у ҳолда, таянч қисмларнинг силжишлари етарли даражада баҳоланмаганлигини кўришимиз мумкин. Шу сабабли кўприкларни сейсмоизоляциялаш учун LRB ларнинг икки йўналишли ўзаро таъсирини ҳисобга олиш зарур.
3-расм. Қўрғошин ўзак билан арматураланган резина-металли таянч қисми
Изоляцияловчи таянч қисмларнинг турли хил типларини узлуксиз тўсинли кўприкни ўзини тутишига кўрсатадиган таъсирлари [15-19] ишларда ўрганилган ҳамда қўрғошин-ўзак резинали таянч қисмларининг параметрлари ишлаб чиқилган. Грунт ҳаракатининг давомийлигини асоси изоляцияланган кўприкларнинг сейсмик реакциясига кўрсатадиган таъсирига оид масалалар ҳам кўриб чиқилган. Бунда LRB ни моделлаштиришга ёндашув асоси изоляцияланган кўприкнинг реакциясига сезиларли даражада таъсир этишини ва моделлаштириш параметрларини танлашга батафсил ёндашиш зарурлигини кўрсатди.
Грунт кучли силжиганида, оддий резина-қўрғошинли таянч қисмларда нобарқарорлик ва тикланмас деформацияларга оид катта муаммолар юзага келиши мумкин. Муаммони хал қилиш услуби сифатида [19-21] ишларда изоляцияловчи қурилмаларнинг янги концепцияси таклиф этилди, бунда қотишмадан иборат металл листлар эластомер таянч танасига ўрнатилади. Қотишма асосидаги сейсмоизоляция тизимлари (SMA) кучли зилзила вақтида кўприкларнинг энг катта (пик) ва қолдиқ силжишларини муваффақиятли тарзда камайтириб бериши мумкин.
Сейсмик тебранишлар жараёнида иншоотларнинг узунлиги уларнинг зилзилабардошлигига таъсир этувчи муҳим аҳамиятга эга омиллардан биридир. Ушбу соҳадаги тадқиқотлар [22] да кўп таянчли иншоотларни ҳисоблаш усулини ишлаб чиқишга олиб келди, бу эса ўз навбатида таянч конструкцияларининг синхрон эмаслигини ҳисобга олган ҳолда сейсмик мустаҳкамликнинг мавжуд методикасини ўзгартириш зарурлигига олиб келди. 4-расмда оралиқ масофаси L=25м бўлган икки оралиқли кўприкнинг дискрет схемаси кўрсатилган, оралиқ қурилманинг сейсмик таъсирини ҳисоби 5-расмда берилган. Оралиқ қурилма учта эластик таянчга эга бўлиб, таянчларнинг ҳар бирига силжиш кўринишидаги ўзининг таъсири берилган [22].
4-расм. Икки оралиқли кўприк оралиқ қурилмаларининг дискрет схемаси
5-расм. Икки оралиқли конструкциянинг схемаси
Олинган натижалар шуни кўрсатдики, кўп оралиқли узлуксиз тизим таянч нуқталарининг синхрон бўлмаган қўзғалишини ҳисобга олган ҳолда, унинг элементларига инерцион сейсмик юкларни сезиларли даражада камайтиради.Кўп оралиқли тўсинли балкалар учун қўзғалиш ҳар бир таянч орқали узатилади, бунда ҳар хил таянчлар остидаги қўзғилишлар турлича бўлади.
Тебранишларни динамик сўндиргичи (ТДС) ни самарали ишлашини таъминлаш учун, сўндиргич массасини анча ошириш керак бўлади, бунга эса сўндирувчи масса сифатида ҳимояланувчи иншоотнинг ўзидан фойдаланиб эришиш мумкин. Таянч тебранишларининг динамик сўндиргичи (ТДС) сифатида оралиқ қурилмадан фойдаланиш масаласи И.О. Кузнецова, А.А. Никитин, А.М. Уздин ва У.З. Шермухамедов ва бошқа мутахассисларнинг ишларида кўриб чиқилган [23].
Таянч қисмининг эластиклигини тегишли тарзда созлаш жараёнида таянч ва оралиқ қурилманинг бир-бирига қарши тебранишига эришиб, таянчдаги кучларни анча камайтириш мумкин. Бундай конструкциялардан фойдаланиш кўприкларни зилзилалар акселерограммалари (реал ёзувлари) бўйича ҳисоблаш услубларини ривожлантиришни талаб этади. Петербург давлат темир йўллар университети (ПДТЙУ), “Трансмост” ОАЖ (Ленгипротрансмост), “Гипростроймост” ва бошқа бир қатор ташкилотларда кўприкларни акселерограммалар бўйича ҳисоблаш ишлари илмий-лойиҳалаш ишланмалар учун амалга оширилган [5, 18].
Зилзилалар акселерограммалари бўйича иншоотларни динамик ҳисоблашларни бажариш масаласи зилзилабардош қурилишни дунё бўйича амалиётидаги бугунги куннинг энг асосий масаласи ҳисобланади. Шуни таъкидлаш жоизки, бундай ҳисоблашлар сейсмоизоляциялаш ва сейсмосўндириш тизимларини лойиҳалаш, кўп оралиқли йирик кўприкларни, ноёб бинолар ва бошқа стратегик муҳим объектларни ҳисоблаш, иншоотларнинг шикастланувчанлигини баҳолашда ва ҳ.к. ларда аҳамияти улкан.
Ҳозирги вақтда ҳисоблаш акселерограммаларини моделлаштиришда иккита қарама-қарши ёндашув ҳосил бўлган: 1 – қурилиш майдончаси учун таъсирни моделлаштириш; 2 – иншоот учун таъсирни моделлаштириш. Сейсмоизоляция параметрларини танлаб олиш мақсадида, кўриб чиқилаётган сейсмик ҳимоя тизимлари самарадорлигини аниқлашга имкон яратувчи зилзилалар акселерограммалари бўйича турли хил тизимларни ҳисоблаш ишларини бажариш керак бўлади. [24] да сейсмик таъсирнинг кинематик, спектрал ва энергетик хусусиятлари ажратиб кўрсатилган. IA, CAV, SED энергетик тавсифлар қийматларини, ҳамда гармониклик коэффициент k ва асос тезланишлари PGA қийматларини белгиланган даражада таъминланган қурилиш майдончасининг айнан шу тавсифларига мос қилиб тайинлаш зарур. Иншоотга кўрсатадиган таъсир хавфи кинематик қийматлар спектрлари ҳамда пластик деформацияловчи кучлар ишларининг спектрлари ёрдамида баҳоланади.
Хулоса. 1. Ўзбекистон Республикаси кўприксозлик соҳасининг имкониятларидан келиб чиққан ҳолда, шаҳарларда узлуксиз темирбетон кўприклар ва йўлўтказгичларни лойиҳалаш ва қуришнинг имконияти ўзига хос тадқиқот ва рационал ечим ишлаб чиқишни талаб қилади. Ҳозирги вақтда турли схемадаги кўприкларни сейсмоҳимоялаш соҳасида кўплаб илмий ишлар амалга оширилган, аммо, шунга қарамасдан, ханузгача аксарият муаммоларга ечим топилмаган ва кучли зилзилалар вақтида турли давлатларда кўплаб кўприклар шикастланган.
2. Шу билан бир қаторда, ҳозирги пайтда дунёда кўприк иншоотларини кўп босқичли лойиҳалашга ўтиш тенденцияси мавжуд. Сунъий иншоотларни лойиҳалашда кўп даражали ёндашув уларнинг сейсмик тебранишларининг кўплаб характерли хусусиятларини, масалан, вақтинчалик юкнинг мавжудлиги, масъуллилик даражаси, кўприкларда сейсмоизоляция ва сейсмосўндириш тизимларининг хусусиятларини ҳисобга олиш имконини беради.
3. Транспорт қурилишида маҳаллий лойиҳа институтлари кўприкларнинг сейсмик зилзилабардошлиги бўйича ҳисоб-китобларида ҳақиқий зилзилалар ёзувларидан фойдаланмайди ва Ўзбекистон ҳудудининг маълум бир вазиятдаги сейсмиклиги тўғрисида маълумотлар йўқлиги сабабли чизиқли-спектрал ҳисоблар билан чекланади. Шу муносабат билан, кўприк иншоотларининг кафолатланган сейсмик хавфсизлигини таъминлаш учун қурилиш майдончасининг хусусиятларига доминант частоталарда яқин бўлган содир бўлган зилзилалар ёзувлари тўплами бўйича лойиҳавий ҳисоб-китобларни амалга ошириш талаб этилади.
Улуғбек Шермўҳаммадев
Тошкент давлат транспорт университети профессори
