Презентация Задание сейсмического воздействия. Сейсмостойкость онлайн

Содержание слайда: Профессор Александр Михайлович Уздин ЗАДАНИЕ СЕЙСМИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ. ВЗГЛЯД ИНЖЕНЕРА-СТРОИТЕЛЯ

Содержание слайда: Нормативное задание сейсмического воздействия Проблема задания сейсмического воздействия является одной из основных в теории сейсмостойкости. Обычно воздействие задается спектральной кривой (расчет по спектральной методике) или расчетной акселерограммой . ПОСТРОЕНИЕ СПЕКТРАЛЬНЫХ КРИВЫХ

Содержание слайда: НЕКОТОРЫЕ СЛОЖИВШИЕСЯ ИЛЛЮЗИИ О ТОМ, ЧТО МЫ ЯКОБЫ ЗНАЕМ О СЕЙСМИЧЕСКОМ ВОЗДЕЙСТВИИ Иллюзия 1. Спектральные кривые СНиП построены для затухания =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

Содержание слайда: Задание расчетной акселерограммы Два противоположных подхода к решению рассматриваемой проблемы. Первый подход поддерживается сейсмологами. В соответствии с ним расчетная акселерограмма должна максимально приближаться к возможной реальной на площадке строительства. На первый взгляд такая постановка задачи кажется очевидной, однако у инженеров, работающих в области сейсмостойкого строительства, она вызывает серьезные возражения. Это связано, во-первых, с высокой стоимостью и низкой надежностью сейсмологических прогнозов, а во-вторых, невозможностью во многих практически важных случаях применить прогнозы сейсмологов. 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.

Содержание слайда: Задание расчетной акселерограммы Два противоположных подхода к решению рассматриваемой проблемы Второй подход, инженерный - исходит из того, что расчетное воздействие подбирается наиболее опасным для сооружения; при этом оно может быть совершенно не похоже на реальное. 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

Содержание слайда: ЗАДАНИЕ УРОВНЯ РАСЧЕТНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ При наличии сомнений по вопросам сейсмической опасности площадки строительства и возможном сейсмическом риске следует завышать расчетную сейсмичность сооружения 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.

Содержание слайда: ЗАДАНИЕ УРОВНЯ РАСЧЕТНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ Важной особенность, на которую обратил в свое время внимание О.А.Савинов , и активно использовали его ученики], является устойчивая корреляционная связь между амплитудой, преобладающим периодом и продолжительностью сейсмического воздействия. В соответствии с этим уровень расчетной амплитуды воздействия необходимо снижать при увеличении его преобладающего периода. В Рекомендациях эта связь представлена зависимостью, показанной на рисунке. При построении рассматриваемой зависимости были использованы данные примерно по 300 землетрясениям, и для распределения пиковых ускорений использован закон Вейбулла В настоящее время эти результаты получили подтверждение и достаточно корректно и полно представлены в исследованиях сейсмологов. Указанный факт позволяет обоснованно снижать уровень расчетного воздействия на длиннопериодные сооружения, например на сооружения с сейсмоизоляцией.

Содержание слайда: ЗАДАНИЕ УРОВНЯ РАСЧЕТНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ

Содержание слайда: ЗАДАНИЕ УРОВНЯ РАСЧЕТНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда: ЗАДАНИЕ УРОВНЯ РАСЧЕТНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ

Содержание слайда: ЗАДАНИЕ УРОВНЯ РАСЧЕТНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ

Содержание слайда: Модель расчетного воздействия Спектральный состав воздействия должен быть наиболее неблагоприятным для проектируемого сооружения. Для линейных систем это должен быть узкополосный резонансный процесс.

Содержание слайда: Модель расчетного воздействия ЧЕТЫРЕ ПРИНЦИПИАЛЬНЫХ ПОДХОДА К МОДЕЛЯМ ВОЗДЕЙСТВИЯ:

Содержание слайда: Модель расчетного воздействия Что же нужно проектировщику - одно расчетное воздействие или пакет расчетных акселерограмм?

Содержание слайда: Модель расчетного воздействия Хорошо ли использовать записи реальных акселерограмм?

Содержание слайда: Модель расчетного воздействия Можно ли использовать один широкополосный процесс, «обслуживающий» все сооружения во всех регионах ?

Содержание слайда: Модель расчетного воздействия Широкополостная синтетическая акселерограмма (в м/с2), велосиграмма (в м/с) и сейсмограмма (в м) Костарева – Ветошкина

Содержание слайда: Модель расчетного воздействия критерии опасности расчетной модели

Содержание слайда: Модель расчетного воздействия В случае, рассмотренном на рис. 4 воздействие с преобладающим периодом Td является опасным, однако увеличение затухания в системе (кривая 2) делает это воздействие совершенно безопасным. Имея АЧХ, можно подобрать опасное воздействие, однако при этом инженер должен помнить об устойчивости параметров АЧХ при изменении параметров системы.

Содержание слайда: Модель расчетного воздействия Еще более важной характеристикой сооружения, работающего за пределами упругости, является спектр его состояний. Понятие спектра состояний введено проф. Я.М.Айзенбергом и представляет собой зависимость несущей способности сооружения от периода его колебаний в процессе накопления повреждений. Если спектр реакции воздействия для нелинейно работающего осциллятора выше спектра состояний, то сооружение будет разрушено. Если же в процессе накопления повреждений спектры реакции и состояний пересекутся (Рис.5), то сооружение приспособиться к воздействию и дальнейшее накопление повреждений прекратится. С этой точки зрения опасность воздействия определяется близостью точек адоптации (Та) и разрушения (Тс), что проиллюстрировано на рис.5. 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).

Содержание слайда: Модель расчетного воздействия Моделирование воздействия коротким узкополостнымпроцессом

Содержание слайда: Короткий временной процесс Аннаева-Уздина

Содержание слайда: Короткий временной процесс с импульсом скорости где ϕ- сдвиг фаз от начала землетрясения до момента прихода импульса скорости к сооружению; - функция Хевисайда. Частоты I задаются резонансными для сооружения.

Содержание слайда: Модель расчетного воздействия Что надо инженеру-строителю от сейсмологов или энергетическая теория сейсмостойкости

Содержание слайда: РЕЗЮМЕ При проектировании инженер должен пользоваться наиболее надежными генеральными характеристиками сейсмического воздействия, направляя свои знания и энергию на создание высокоэффективных сейсмостойких конструкций. Если инженерная мысль не работает, сейсмологические прогнозы, вряд ли помогут.