Содержание
- 2. Нормативное задание сейсмического воздействия Проблема задания сейсмического воздействия является одной из основных в теории сейсмостойкости. Обычно
- 3. НЕКОТОРЫЕ СЛОЖИВШИЕСЯ ИЛЛЮЗИИ О ТОМ, ЧТО МЫ ЯКОБЫ ЗНАЕМ О СЕЙСМИЧЕСКОМ ВОЗДЕЙСТВИИ Иллюзия 1. Спектральные кривые
- 4. Задание расчетной акселерограммы Два противоположных подхода к решению рассматриваемой проблемы. Первый подход поддерживается сейсмологами. В соответствии
- 5. Задание расчетной акселерограммы Два противоположных подхода к решению рассматриваемой проблемы Второй подход, инженерный - исходит из
- 6. ЗАДАНИЕ УРОВНЯ РАСЧЕТНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ При наличии сомнений по вопросам сейсмической опасности площадки строительства и возможном сейсмическом
- 7. ЗАДАНИЕ УРОВНЯ РАСЧЕТНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ Важной особенность, на которую обратил в свое время внимание О.А.Савинов , и
- 8. ЗАДАНИЕ УРОВНЯ РАСЧЕТНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ Нелинейные регрессионные зависимости(для I=8 баллов):1 − ; 2 −
- 9. ЗАДАНИЕ УРОВНЯ РАСЧЕТНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ Чем больше преобладающий период воздействия, тем меньше его амплитуда
- 10. МЕТОДИКА ОЦЕНКИ РАСЧЕТНОГО УРОВНЯ СЕЙСМИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ (УСКОРЕНИЙ ОСНОВАНИЯ А) НА ОСНОВЕ ТЕОРИИ НАДЕЖНОСТИ Исходное уравнение где
- 11. Базовые данные для оценки уровня сейсмического воздействия
- 12. ЗАДАНИЕ УРОВНЯ РАСЧЕТНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ Рис.1. Зависимость расчетного ускорения А от логарифма допустимой вероятности [q] для сооружений
- 13. ЗАДАНИЕ УРОВНЯ РАСЧЕТНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ
- 14. ЗАДАНИЕ УРОВНЯ РАСЧЕТНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ . Зависимость расчетного ускорения А от логарифма допустимой вероятности [q] для сооружений
- 15. Модель расчетного воздействия Спектральный состав воздействия должен быть наиболее неблагоприятным для проектируемого сооружения. Для линейных систем
- 16. Модель расчетного воздействия ЧЕТЫРЕ ПРИНЦИПИАЛЬНЫХ ПОДХОДА К МОДЕЛЯМ ВОЗДЕЙСТВИЯ: Использование пакета реальных акселерограмм, причем огибающая спектров
- 17. Модель расчетного воздействия Что же нужно проектировщику - одно расчетное воздействие или пакет расчетных акселерограмм? Пакет
- 18. Модель расчетного воздействия Хорошо ли использовать записи реальных акселерограмм? Считается, что они лучше представляют реальное сейсмическое
- 19. Модель расчетного воздействия Можно ли использовать один широкополосный процесс, «обслуживающий» все сооружения во всех регионах ?
- 20. Модель расчетного воздействия Широкополостная синтетическая акселерограмма (в м/с2), велосиграмма (в м/с) и сейсмограмма (в м) Костарева
- 21. Модель расчетного воздействия критерии опасности расчетной модели Выбор наиболее опасного для сооружения воздействия постулируется в качестве
- 22. Модель расчетного воздействия В случае, рассмотренном на рис. 4 воздействие с преобладающим периодом Td является опасным,
- 23. Модель расчетного воздействия Еще более важной характеристикой сооружения, работающего за пределами упругости, является спектр его состояний.
- 24. Модель расчетного воздействия Моделирование воздействия коротким узкополостнымпроцессом Резюмируя сказанное, можно утверждать, что наиболее разумным для инженера
- 25. Короткий временной процесс Аннаева-Уздина - модель Эпштейна - модель Аннаева-Уздина
- 26. Короткий временной процесс с импульсом скорости где ϕ- сдвиг фаз от начала землетрясения до момента прихода
- 27. Модель расчетного воздействия Что надо инженеру-строителю от сейсмологов или энергетическая теория сейсмостойкости В 1976 г. на
- 29. Скачать презентацию
Нормативное задание сейсмического воздействия
Проблема задания сейсмического воздействия является одной из
Нормативное задание сейсмического воздействия
Проблема задания сейсмического воздействия является одной из
ПОСТРОЕНИЕ СПЕКТРАЛЬНЫХ КРИВЫХ
НЕКОТОРЫЕ СЛОЖИВШИЕСЯ ИЛЛЮЗИИ О ТОМ, ЧТО МЫ ЯКОБЫ ЗНАЕМ О СЕЙСМИЧЕСКОМ
НЕКОТОРЫЕ СЛОЖИВШИЕСЯ ИЛЛЮЗИИ О ТОМ, ЧТО МЫ ЯКОБЫ ЗНАЕМ О СЕЙСМИЧЕСКОМ
Иллюзия 1. Спектральные кривые СНиП построены для затухания γ=01.
Иллюзия 2. Уровень расчетных ускорений составляет 4, 2 и 1 м/с2 соответственно для 9, 8 и 7 балльных воздействий
Иллюзия 3. При увеличении балльности на 1 амплитуда ускорений удваивается
Иллюзия 4. Расчет по акселерограммам землетрясений дает более полную информацию о работе конструкции, чем расчет по спектральной методике
Задание расчетной акселерограммы
Два противоположных подхода
к решению рассматриваемой проблемы.
Первый подход
Задание расчетной акселерограммы
Два противоположных подхода
к решению рассматриваемой проблемы.
Первый подход
Высокая стоимость, продолжительность и трудоемкость прогноза расчетных спектров и акселерограмм обуславливает тот факт, что они, хотя и предусматривается нормами на изыскания при строительстве в сейсмических районах, делаются только при проектировании особо ответственных сооружений – больших плотин и АЭС.
Что касается качества сейсмологических прогнозов, то у инженеров они вызывают серьезное недоверие. Достаточно сказать, что из 26 разрушительных землетрясений, имевших место на территории бывшего СССР с 1948 года, 24 произошли в районах, считавшихся не сейсмичными или мало сейсмичными. Когда настоящая статья была подготовлена к печати, в г.Калининграде, не внесенном в списки сейсмически опасных населенных пунктов СНиП II-76-81*, произошло землетрясение силой более 6 баллов. Если такие ошибки появляются при прогнозе возможности землетрясения, то возникает естественный вопрос о ценности прогноза детальных характеристик сейсмического воздействия.
Наконец, в строительстве широко применяется принцип типового проектирования. Большинство объектов массовой застройки возводится по типовым проектам. При этом во многих случаях градация строительных конструкций и оборудования осуществляется не по расчетной балльности (несейсмостойкие, 7,8 и 9 баллов) а всего по признаку сейсмостойкие или несейсмостойкие [1]. Иными словами сейсмостойкий вариант конструкции должен работать в любых условиях и при землетрясениях любой силы. В этом случае проблематичным может быть даже использование региональных спектров, не говоря уже о расчетных акселерограммах на площадке строительства.
В связи со сказанным можно утверждать, что работа сейсмологов по воссозданию реальных движений грунта в сейсмически опасных зонах, безусловно, полезна, однако из-за недостаточной надежности указанных прогнозов и проблематичности их использования инженеры разрабатывают другие подходы к заданию расчетного воздействия. Ниже рассмотрены некоторые инженерные принципы, которые могут быть использованы при моделировании сейсмических воздействий.
Задание расчетной акселерограммы
Два противоположных подхода
к решению рассматриваемой проблемы
Второй подход,
Задание расчетной акселерограммы
Два противоположных подхода
к решению рассматриваемой проблемы
Второй подход,
Этот подход базируется на двух принципах.
Задание уровня расчетного воздействия. При наличии сомнений по вопросам сейсмической опасности площадки строительства и возможном сейсмическом риске следует завышать расчетную сейсмичность сооружения.
Модель расчетного воздействия. Спектральный состав воздействия должен быть наиболее неблагоприятным для проектируемого сооружения. Для линейных систем
это должен быть узкополосный резонансный процесс
ЗАДАНИЕ УРОВНЯ РАСЧЕТНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ
При наличии сомнений по вопросам сейсмической опасности
ЗАДАНИЕ УРОВНЯ РАСЧЕТНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ
При наличии сомнений по вопросам сейсмической опасности
В настоящее время инженеры добились заметных успехов в развитии возможностей сейсмозащиты. Сооружения, запроектированные по действующим нормам, удовлетворительно переносят землетрясения расчетной силы. Кроме того, в последние 30 лет развиваются методы специальной сейсмозащиты сооружений, позволяющие относительно недорого запроектировать сейсмостойкие сооружения, способные воспринимать разные сейсмические воздействия. Инженер сейчас может считать, что все районы высокосейсмичны и пытаться грамотно запроектировать сейсмостойкое сооружение. Хотя это и ведет к определенному удорожанию строительства, но при грамотном проектировании зачастую, это дешевле и проще, чем получение достоверного сейсмологического прогноза.
Конечно, проектирование сейсмостойких сооружений требует высокой инженерной квалификации. За 30 лет работы в сейсмостойком строительстве автору неоднократно приходилось сталкиваться с желанием руководителей проектов вместо серьезных инженерных разработок тем или иным способом получить от сейсмологов документ о возможности снижения расчетной сейсмичности. Такой путь облегчает работу проектировщиков и создает видимость удешевления строительства. К сожалению, тектонические процессы не считаются с подобными решениями, которые могут обернуться сотнями человеческих жизней.
Если удается без больших затрат запроектировать сооружение на действие заведомо опасного воздействия, то дальнейшее уточнение уровня сейсмической опасности и расчетных акселерограмм теряет практический смысл. Если же серьезное удорожание сооружения неизбежно, возникает необходимость уточнения уровня расчетного воздействия.
Наиболее опасное воздействие для линейной системы
ЗАДАНИЕ УРОВНЯ РАСЧЕТНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ
Важной особенность, на которую обратил в свое время
ЗАДАНИЕ УРОВНЯ РАСЧЕТНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ
Важной особенность, на которую обратил в свое время
ЗАДАНИЕ УРОВНЯ РАСЧЕТНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ
Нелинейные регрессионные зависимости(для I=8 баллов):1 − ; 2
ЗАДАНИЕ УРОВНЯ РАСЧЕТНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ
Нелинейные регрессионные зависимости(для I=8 баллов):1 − ; 2
ЗАДАНИЕ УРОВНЯ РАСЧЕТНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ
Чем больше преобладающий период воздействия, тем меньше его
ЗАДАНИЕ УРОВНЯ РАСЧЕТНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ
Чем больше преобладающий период воздействия, тем меньше его
МЕТОДИКА ОЦЕНКИ РАСЧЕТНОГО УРОВНЯ СЕЙСМИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ (УСКОРЕНИЙ ОСНОВАНИЯ А)
НА ОСНОВЕ
МЕТОДИКА ОЦЕНКИ РАСЧЕТНОГО УРОВНЯ СЕЙСМИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ (УСКОРЕНИЙ ОСНОВАНИЯ А) НА ОСНОВЕ
Исходное уравнение
где
рI – вероятность возникновения за срок службы сооружения Tcл землетрясения силой I баллов,
εIK – вероятность того, что при землетрясении силой I баллов будет превышен расчетный уровень ускорений АК для землетрясения слой К баллов;
qсл(K) - допустимая вероятность превышения ускорениями заданного уровня АК за срок службы сооружения Tcл.
Вероятность возникновения землетрясения с повторяемостью Тj за расчетный срок службы сооружения Tсл
Базовые данные для оценки уровня сейсмического воздействия
Базовые данные для оценки уровня сейсмического воздействия
ЗАДАНИЕ УРОВНЯ РАСЧЕТНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ
Рис.1. Зависимость расчетного ускорения А от логарифма допустимой
ЗАДАНИЕ УРОВНЯ РАСЧЕТНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ
Рис.1. Зависимость расчетного ускорения А от логарифма допустимой
1 – T7=200; T8=500; T9=1000; T10=10000;
2- – T7=200; T8=500; T9=1000; T10=∞;
3- – T7=500; T8=1000; T9=5000; T10=∞;
СИТУАЦИОННАЯ СЕЙСМИЧНОСТЬ
1
2
3
ЗАДАНИЕ УРОВНЯ РАСЧЕТНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ
ЗАДАНИЕ УРОВНЯ РАСЧЕТНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ
ЗАДАНИЕ УРОВНЯ РАСЧЕТНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ
. Зависимость расчетного ускорения А от логарифма допустимой
ЗАДАНИЕ УРОВНЯ РАСЧЕТНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ
. Зависимость расчетного ускорения А от логарифма допустимой
1 - Tlife=300 лет; 2- Tlife=100 лет; 3 - Tlife=50 лет; 4 - Tlife=20 лет
1
2
3
4
Модель расчетного воздействия
Спектральный состав воздействия должен быть наиболее неблагоприятным для проектируемого
Модель расчетного воздействия
Спектральный состав воздействия должен быть наиболее неблагоприятным для проектируемого
Известно, что наиболее опасным воздействием для линейного осциллятора является прямоугольный синус с резонансной для сооружения частотой колебаний. Если инженеру удается запроектировать сооружение на такое воздействие, то единственной информацией от сейсмолога будет грубая оценка амплитуды и продолжительности воздействия. К сожалению, для строителя такой примитивный подход удается применить не всегда и возникает необходимость более тесного сотрудничества с сейсмологами и приближения воздействие к реальному.
Степень приближения воздействия к реальному должна соответствовать потребностям потребителя, т.е. строителя. При этом расчетная модель воздействия должна обеспечить сейсмостойкость сооружения, а не описать по возможности точно реальное воздействие. Следует рассматривать два типа моделей воздействия.
Модель для расчета объектов массовой застройки и типового проектирования; эта модель должна обеспечить сейсмостойкость сооружения при строительстве его в любом месте с заданной сейсмичностью, а иногда и вообще в любом месте. Например, некоторые элементы моста проектируются в сейсмостойком (для любого района и сейсмичности) и несейсмостойком исполнении [1].
Модель для расчета уникальных объектов. В этом случае модель воздействия должна учитывать реальные сейсмологические условия, однако обеспечение запаса надежности должно превалировать над желанием точно описать процесс возможного воздействия.
Таким образом, ориентировка на выбор наиболее опасного расчетного воздействия приводит к необходимости моделирования воздействия для сооружения, а не для площадки строительства. Это положение бесспорно для типового проектирования, где площадка заранее не известна. Однако оно достаточно важно и для расчетов плотин, АЭС и других ответственных сооружений.
Модель расчетного воздействия
ЧЕТЫРЕ ПРИНЦИПИАЛЬНЫХ ПОДХОДА К МОДЕЛЯМ ВОЗДЕЙСТВИЯ:
Использование пакета реальных акселерограмм,
Модель расчетного воздействия
ЧЕТЫРЕ ПРИНЦИПИАЛЬНЫХ ПОДХОДА К МОДЕЛЯМ ВОЗДЕЙСТВИЯ:
Использование пакета реальных акселерограмм,
2. Использование пакета узкополосных процессов, причем огибающая спектров акселерограмм, образующих пакет, должна соответствовать некоторому заданному спектру
3. Использование единственного расчетного воздействия в виде узкополосного процесса, опасного для сооружения
4. Использование единственного расчетного воздействия в виде широкополосного процесса, спектр которого соответствует некоторому заданному спектру
Модель расчетного воздействия
Что же нужно проектировщику - одно расчетное воздействие или
Модель расчетного воздействия
Что же нужно проектировщику - одно расчетное воздействие или
Пакет расчетных акселерограмм (ПРА) требует проведения соответствующего числа расчетов. Каждый расчет несет огромную информацию, которую в полном объеме практически невозможно обработать. В результате же лимитирующим оказывается одно воздействие из пакета. Для линейной системы это воздействие известно инженеру заранее. При проектировании оборудования АЭС на основе ПРА строятся поэтажные акселерограммы и спектры для расчета оборудования. Для расчета строительных конструкций в указанных действиях нет необходимости и пакет расчетных воздействий совершенно не нужен. Построение пакетов воздействий, кроме того, что это позволяет загрузить работой сейсмологов, имеет смысл для региональных норм или же при проектировании комплексного объекта, включающего несколько различных, независимо работающих сооружений. В дальнейшем эти ПРА могут использоваться при привязке типовых решений и при индивидуальном проектировании. Однако расчет сооружения будет производиться на одно – наиболее опасное воздействие.
Для использования ПРА в проектной практике необходимо иметь два ПРА, моделирующих соответственно, ПЗ и МРЗ, а инвестор и страховая фирма должны в задании на проектирование указывать приемлемые предельные состояния объекта при ПЗ и МРЗ. Поскольку переход к многоуровневому проектированию происходит повсеместно и введен в Еврокод-8 , создание региональных ПРА является задачей ближайшего будущего.
Модель расчетного воздействия
Хорошо ли использовать записи реальных акселерограмм?
Считается, что они
Модель расчетного воздействия
Хорошо ли использовать записи реальных акселерограмм?
Считается, что они
Модель расчетного воздействия
Можно ли использовать один широкополосный процесс, «обслуживающий» все сооружения
Модель расчетного воздействия
Можно ли использовать один широкополосный процесс, «обслуживающий» все сооружения
Если бы такой процесс удалось сгенерировать, и он удовлетворял бы всем запросам строителей, то в дальнейших сейсмологических исследованиях для строителя пропал бы смысл. Не случайно построению универсального расчетного воздействия посвящено значительное количество исследований инженеров-строителей. Однако известные попытки построения рассматриваемого процесса нельзя признать вполне удачными. Прежде всего, широкополосные синтетические акселерограммы моделируют ускорения и игнорируют смещения и скорости модельного воздействия. В качестве примера на рис. 3 приведена синтетическая акселерограмма Костарева – Ветошкина и соответствующие ей скорости и смещения. Столь же неблагополучно обстоит дело и с другими известными процессами. Это делает известные процессы неприемлемыми для расчета не только сейсмоизолированных, но и любых упругопластических систем, особенно на действие МРЗ, когда критерием сейсмостойкости являются смещения элементов конструкции.
Модель расчетного воздействия
Широкополостная синтетическая акселерограмма (в м/с2), велосиграмма (в м/с) и
Модель расчетного воздействия
Широкополостная синтетическая акселерограмма (в м/с2), велосиграмма (в м/с) и
Модель расчетного воздействия
критерии опасности расчетной модели
Выбор наиболее опасного для сооружения воздействия
Модель расчетного воздействия
критерии опасности расчетной модели
Выбор наиболее опасного для сооружения воздействия
Отметим, что подавляющее большинство инженерных расчетов производится пока в линейной постановке. Для линейных расчетов опасным является резонансное воздействие, и вопрос выбора сводится к сопоставлению спектра воздействия с частотой основного тона колебаний системы.
Нелинейные расчеты на действие МРЗ уже не могут оперировать частотой основного тона сооружения. В качестве примера на рис. 4 приведены классические амплитудно-частотные характеристики одномассовой нелинейной системы при двух значениях затухания. Выбор резонансного воздействия здесь весьма проблематичен. Величина демпфирования при этом принципиально влияет на выбор воздействия.
Модель расчетного воздействия
В случае, рассмотренном на рис. 4 воздействие с
Модель расчетного воздействия
В случае, рассмотренном на рис. 4 воздействие с
критерии опасности расчетной модели
Модель расчетного воздействия
Еще более важной характеристикой сооружения, работающего за пределами упругости,
Модель расчетного воздействия
Еще более важной характеристикой сооружения, работающего за пределами упругости,
В будущем, когда формирование расчетных воздействий и ПРА будет использоваться для расчета сооружений за пределами упругости, высказанные соображения об опасности воздействий ПРА и широкополосных синтетических воздействий необходимо учитывать. Например, для упругопластической системы рассмотренное выше синтетическое воздействие Костарева – Ветошкина будет значительно опаснее, если пустить его в обратном порядке по времени (сперва высокочастотная, а потом длиннопериодная составляющие).
критерии опасности расчетной модели
Модель расчетного воздействия
Моделирование воздействия коротким узкополостнымпроцессом
Резюмируя сказанное, можно утверждать, что наиболее
Модель расчетного воздействия
Моделирование воздействия коротким узкополостнымпроцессом
Резюмируя сказанное, можно утверждать, что наиболее
где
n – число учитываемых гармоник (n =2,3); Ai – амплитуда i-ой синусоиды;
εi – параметр, характеризующий затухание i-ой синусоиды;
ωi – частота i-ой синусоиды.
Частоты ωI назначаются резонансными для сооружения, а остальные параметры в той или иной степени учитывают известные сейсмологические данные.
Короткий временной процесс Аннаева-Уздина
- модель Эпштейна
- модель Аннаева-Уздина
Короткий временной процесс Аннаева-Уздина
- модель Эпштейна
- модель Аннаева-Уздина
Короткий временной процесс с импульсом скорости
где ϕ- сдвиг фаз от
Короткий временной процесс с импульсом скорости
где ϕ- сдвиг фаз от
η- функция Хевисайда.
Частоты ωI задаются резонансными для сооружения.
,
,
, (3.9)
;
(3.10)
dmax= umax
Модель расчетного воздействия
Что надо инженеру-строителю от сейсмологов или энергетическая теория сейсмостойкости
Модель расчетного воздействия
Что надо инженеру-строителю от сейсмологов или энергетическая теория сейсмостойкости
В 1976 г. на Всесоюзном совещании в г. Кишиневе проф. О.А.Савинов и академик Ю.В.Ризниченко поставили вопрос о создании энергетической теории сейсмостойкости. При этом предполагалось заменить кинематические характеристики землетрясения (смещение, скорость, ускорение) – энергетическими. За 30 лет этот вопрос не получил заметного развития. Между тем энергетический подход представляется наиболее обоснованным для расчета сооружений.
Классификация землетрясений по силе (балльности) осуществляется по макросейсмическим признакам, т.е. по объему повреждения сооружений. Для того чтобы разрушить сооружения необходимо совершить работу, т.е. затратить энергию. Фактически это означает, что землетрясения одинаковой силы должны иметь одинаковые энергетические характеристики. Это в свою очередь означает, что в рамках одного балла более продолжительные и длиннопериодные воздействия должны иметь меньшую амплитуду.
Таким образом, сейсмологам необходимо задать вместо традиционных кинематических характеристик некоторые универсальные энергетические характеристики воздействия, например, интенсивность по Ариасу. Спектральную плотность воздействия можно пока рассматривать как вспомогательный материал для инженера. Далее генерируется узкополосное воздействие, представляющее наибольшую опасность для сооружения и обеспечивающее заданные сейсмологами генеральные энергетические характеристики землетрясения. Это воздействие и принимается в качестве расчетного. Такой подход может быть развит для многоуровневого проектирования, а так же для расчетов по спектральной методике.