Сейсмикалық талдау - Seismic analysis

Сейсмикалық әсер етудің бірінші және екінші режимдері

Сейсмикалық талдау ішкі бөлігі болып табылады құрылымдық талдау және ғимараттың реакциясын есептеу болып табылады (немесе құрылыс емес ) құрылымы жер сілкінісі. Бұл процестің бөлігі құрылымдық дизайн, жер сілкінісіне қарсы инженерлік немесе құрылымдық бағалау және қайта құру (қараңыз) құрылымдық инженерия ) жер сілкінісі жиі болатын аймақтарда.

Суретте көрсетілгендей, ғимарат жер сілкінісі кезінде (немесе тіпті қатты) алға-артқа «толқынды» көтере алады жел дауыл). Бұл «іргелі» деп аталады режимі ', және ең төменгісі жиілігі ғимаратқа жауап беру. Ғимараттардың көпшілігінде реакцияның жоғары режимдері бар, олар жер сілкінісі кезінде ерекше түрде белсендіріледі. Суретте тек екінші режим көрсетілген, бірақ одан жоғары «жылтыр» (қалыптан тыс діріл) режимдер бар. Дегенмен, бірінші және екінші режимдер көп жағдайда көп зиян келтіреді.

Сейсмикалық төзімділіктің алғашқы ережелері ғимарат салмағының пропорциясына тең бүйірлік күшті жобалау талабы болды (әр қабат деңгейінде қолданылады). Бұл тәсіл Құрама Штаттардың батыс жағалауында қолданылған 1927 бірыңғай құрылыс кодексінің (UBC) қосымшасында қабылданды. Кейінірек құрылымның динамикалық қасиеттері жер сілкінісі кезінде пайда болған жүктемелерге әсер еткені белгілі болды. Ішінде Лос-Анджелес 1943 жылғы округтің құрылыс кодексі жүктемені қабат деңгейіне байланысты өзгерту туралы ереже қабылдады (негізінде зерттеу жүзеге асырылды Калтех ынтымақтастықта Стэнфорд университеті және АҚШ жағалауы және геодезиялық зерттеу, 1937 жылы басталған). Туралы түсінік «жауап спектрлері» 1930 жылдары дамыды, бірақ 1952 жылы ғана Сан-Франциско секциясының бірлескен комитеті болды ЕҚЫК және Солтүстік Калифорнияның құрылымдық инженерлер қауымдастығы (SEAONC) бүйірлік күштерді анықтау үшін құрылыс кезеңін (жиілікке кері) қолдануды ұсынды.[1]

The Калифорния университеті, Беркли профессор бастаған құрылымдарды компьютерлік сейсмикалық талдаудың алғашқы базасы болды Рэй Клоу (бұл терминді кім ұсынды? ақырлы элемент[2]). Студенттер кірді Эд Уилсон, бағдарламаны кім жазды? SAP 1970 жылы,[3] ерте «ақырғы элементтерді талдау »бағдарламасы.

Жер сілкінісіне қарсы инженерлік алғашқы күндерден бастап өте дамыды, ал кейбір күрделі жобаларда жер сілкінуден қорғайтын элементтер негізде ғана қолданылады (оқшаулау ) немесе бүкіл құрылым бойынша таратылады. Осы типтегі құрылымдарды талдауға уақытты өте кішкентай тілімдерге бөлетін және нақты модельдейтін мамандандырылған нақты элементтердің компьютерлік коды қажет. физика, қарапайым бейне ойындар сияқты көбінесе «физика қозғалтқыштары» бар. Өте үлкен және күрделі ғимараттарды осылайша модельдеуге болады (мысалы, Осака халықаралық конгресс орталығы).

Құрылымдық талдау әдістерін келесі бес категорияға бөлуге болады.

Эквивалентті статикалық талдау

Бұл тәсіл ғимаратқа әсер ететін күштер тізбегін анықтайды, әдетте жер сілкінісінің құрылымымен анықталады жауап спектрі. Бұл ғимарат өзінің іргетасына сәйкес келеді деп болжайды режимі. Бұл шындыққа айналу үшін ғимарат аз қабатты болуы керек және жер қозғалғанда айтарлықтай бұралмауы керек. Жауап дизайннан оқылады жауап спектрі, Берілген табиғи жиілік ғимараттың (немесе есептелген немесе анықталған құрылыс коды ). Бұл әдістің қолдану мүмкіндігі көп жағдайда кеңейтілген құрылыс нормалары кейбір жоғары режимдері бар жоғары ғимараттарды және бұралу деңгейінің төмендігін ескеретін факторларды қолдану арқылы. Құрылымның «шығуына» байланысты әсерді есепке алу үшін көптеген кодтар жобалау күштерін төмендететін модификация факторларын қолданады (мысалы, күштің төмендеу факторлары).

Жауап спектрін талдау

Бұл тәсіл ғимараттың жауап беруінің бірнеше режимін ескеруге мүмкіндік береді жиілік домені ). Бұл көп жағдайда қажет құрылыс нормалары өте қарапайым немесе өте күрделі құрылымдардан басқалары үшін. Құрылымның жауабын көптеген арнайы пішіндердің тіркесімі ретінде анықтауға болады (режимдер ) дірілдеу жолында «гармоника «. Құрылым үшін осы режимдерді анықтау үшін компьютерлік анализді қолдануға болады. Әр режим үшін модальды жиілікке және модальді массаға негізделген жобалық спектрден жауап оқылады, содан кейін олар жиынтықтың бағасын беру үшін біріктіріледі. Бұл жағдайда біз барлық бағыттардағы күштердің шамаларын, яғни X, Y & Z есептеу керек, содан кейін ғимаратқа әсерін көру керек, комбинация әдістеріне мыналар кіреді:

  • абсолютті - шың мәндері қосылады
  • квадраттар қосындысының квадрат түбірі (SRSS)
  • толық квадраттық комбинация (CQC) - бұл жақын орналасқан режимдер үшін SRSS жетілдіру болып табылатын әдіс

Жердегі қозғалыс реакцияларының спектрін қолдана отырып жауап спектрін талдаудың нәтижесі, әдетте, жер қозғалысын пайдаланып сызықтық динамикалық анализден тікелей есептелетіннен ерекшеленеді, өйткені фаза туралы ақпарат жауап спектрін құру процесінде жоғалады.

Құрылымдар өте тұрақты емес, тым биік немесе апатқа қарсы іс-қимыл кезінде қоғамдастық үшін маңызды болған жағдайда, әрекет ету спектрі әдісі енді қолданылмайды, және көбінесе күрделі талдау қажет. сызықтық емес статикалық талдау немесе динамикалық талдау.

Сызықтық динамикалық талдау

Статикалық процедуралар режимнің жоғары әсерлері маңызды болмаған кезде қолайлы. Бұл әдетте қысқа, тұрақты ғимараттарға қатысты. Сондықтан биік ғимараттар үшін, бұралуы бұзылған ғимараттар немесе ортогоналды емес жүйелер үшін динамикалық процедура қажет. Сызықтық динамикалық процедурада ғимарат сызықтық серпімді қаттылық матрицасы және эквивалентті тұтқыр демпферлік матрица бар еркіндіктің көп дәрежелі (MDOF) жүйесі ретінде модельденеді.

Сейсмикалық кіріс модальді спектрлік анализді немесе уақыт тарихын талдауды қолдана отырып модельденеді, бірақ екі жағдайда да сәйкес ішкі күштер мен орын ауыстырулар сызықтық серпімді талдаудың көмегімен анықталады. Сызықтық статикалық процедураларға қатысты сызықтық динамикалық процедуралардың артықшылығы - жоғары режимдерді қарастыруға болады. Алайда, олар сызықтық серпімді реакцияға негізделген, сондықтан қолдану бейімділіктің күшеюінің жаһандық факторларымен шамаланған бейсызықтық тәртіптің жоғарылауымен азаяды.

Сызықтық динамикалық талдауда құрылымның жер қозғалысына реакциясы -де есептеледі уақыт домені және бәрі фаза сондықтан ақпарат сақталады. Тек сызықтық қасиеттер қабылданады. Аналитикалық әдіс модальді ыдырауды талдау кезінде еркіндік дәрежесін төмендету құралы ретінде қолдана алады.

Сызықты емес статикалық талдау

Жалпы алғанда, сызықтық процедуралар құрылым жер бетіндегі қозғалыс деңгейіне икемді болып қалады деп күтілсе немесе құрылым құрылым бойынша сызықтық емес реакцияны біркелкі үлестіруге алып келсе қолданылады. Құрылымның өндірістік мақсаты үлкен серпімді емес талаптарды көздейтін болғандықтан, сызықтық процедуралармен анықталмағандық күтілмеген өнімді болдырмау үшін сұраныс жорамалдары мен қабылдау критерийлерінде консерватизмнің жоғары деңгейін қажет ететін деңгейге дейін артады. Сондықтан серпімді емес талдауды қосатын процедуралар сенімсіздік пен консерватизмді төмендетуі мүмкін.

Бұл тәсіл «итергіш» талдау деп те аталады. Сызықтық емес қасиеттерді (мысалы, болат шығыны) қамтитын құрылымдық модельге күштер үлгісі қолданылады, ал жалпы күш сыйымдылық қисығын анықтау үшін эталондық ығысуға қарсы салынады. Одан кейін мұны сұраныс қисығымен біріктіруге болады (әдетте үдеу-ығысу түрінде) жауап спектрі (ADRS)). Бұл проблеманы бірыңғай еркіндік деңгейіне дейін азайтады (SDOF).

Сызықтық емес статикалық процедуралар балама SDOF құрылымдық модельдерін қолданады және жердің сейсмикалық қозғалысын жауап спектрлерімен бейнелейді. Сюжеттік дрейфтер мен компоненттердің әрекеттері сызықтық емес статикалық процедуралардың негізі болып табылатын итергіштік немесе сыйымдылық қисықтары арқылы әлемдік сұраныс параметрімен байланысты.

Сызықты емес динамикалық талдау

Сызықтық емес динамикалық талдау жердегі қозғалыс жазбаларын егжей-тегжейлі құрылымдық модельмен үйлестіруді қолданады, сондықтан салыстырмалы түрде төмен сенімсіздікпен нәтиже беруге қабілетті. Сызықтық емес динамикалық талдауларда жердегі жазбаға ұшыраған егжей-тегжейлі құрылымдық модель модельдегі еркіндіктің әр дәрежесі үшін компоненттік деформациялардың бағаларын шығарады және модульдік жауаптар квадраттардың түбірлерінің қосындылары сияқты схемалар көмегімен біріктіріледі.

Сызықтық емес динамикалық талдау кезінде құрылымның сызықтық емес қасиеттері а бөлігі ретінде қарастырылады уақыт домені талдау. Бұл тәсіл ең қатал болып табылады және оны кейбіреулер талап етеді құрылыс нормалары ерекше конфигурациядағы немесе ерекше маңызы бар ғимараттар үшін. Алайда, есептелген жауап сейсмикалық кіріс ретінде пайдаланылатын жеке жер қозғалысының сипаттамаларына өте сезімтал болуы мүмкін; сондықтан сенімді бағалауға қол жеткізу үшін әр түрлі жер қозғалысының жазбаларын қолданып бірнеше талдау қажет ықтималдық үлестіру құрылымдық жауап. Сейсмикалық реакцияның қасиеттері сейсмикалық шайқалудың қарқындылығына немесе ауырлығына байланысты болғандықтан, кешенді бағалау жер сілкінісінің әртүрлі сценарийлерін ұсыну үшін қарқындылықтың әртүрлі деңгейлеріндегі көптеген сызықтық емес динамикалық талдауларды қажет етеді. Сияқты әдістердің пайда болуына әкелді өспелі динамикалық талдау.[4]

Сондай-ақ қараңыз

Әдебиеттер тізімі

  1. ^ ЕҚЫК. (2000). Ғимараттарды сейсмикалық қалпына келтіруге арналған стандартты және түсініктеме (FEMA-356) (№ FEMA 356 есеп). Рестон, VA: Американдық инженер-құрылыс инженерлері Федералды Төтенше жағдайлар агенттігіне дайындалған.
  2. ^ ATC. (1985). Калифорния үшін жер сілкінісінің шығынын бағалау деректері (ATC-13) (Есеп). Редвуд, Калифорния: Қолданбалы технологиялар кеңесі.
  3. ^ Bozorgnia, Y, Bertero, V, «Жер сілкінісіне қарсы инженерия: инженерлік сейсмологиядан өнімділікке негізделген инженерияға дейін», CRC Press, 2004.
  4. ^ «Берклидегі алғашқы элементтерді зерттеу», Уилсон, Э. және Клоу Р., Есептеулер Механикасы бойынша АҚШ-тың Бесінші Ұлттық конференциясында, 4-6 тамыз 1999 ж.
  5. ^ «Жер сілкінісіне инженерлік дамудың тарихи дамуы», суреттелген очерктер Роберт Ритерман, CUREE, 1997, 12-бет.
  6. ^ Вамвацикос Д., Корнелл С.А. (2002). Қосымша динамикалық талдау. Жер сілкінісінің құрылысы және құрылымдық динамикасы, 31 (3): 491-514.