Херардо определение коэффициента редукции с учетом динамических характеристик сейсмических воздействий

Анализ диаграмм показывает, что при Amax/Vmax<0,8 (рис. 10) в диапазоне периодов от 0,2 до 0,5с., равенство энергий выполняется лишь при малых значениях коэффициента пластичности . В диапазоне периодов от 0,5 до 2с., равенство максимальных перемещений справедливо только при При Amax/Vmax>1,2 (рис. 11) в диапазоне периодов от 0,2 до 0,5с., равенство энергий выполняется для всех значений В диапазоне периодов от 0,5 до 2с., равенство максимальных перемещений справедливо при Таким образом, предлагаемые проф. Ньюмарком гипотезы выполняются лишь при малых значениях коэффициента пластичности и сильно зависят от частотного состава воздействия, характеризуемого параметром Amax/Vmax.

6. Установлена возможность использования критерия кумулятивной абсолютной скорости (CAV) при энергетическом подходе к анализу сейсмостойкости сооружения.

В настоящее время имеется ряд исследований, посвященных оценке входной сейсмической энергии. Данные исследования используют приближенные подходы для оценки входной сейсмической энергии, основанные на ряде допущений (предположение о линейности системы при оценке энергии по спектру скоростей и т.д.). Однако вследствие упругопластической работы несущих элементов системы при сейсмическом воздействии, данные оценки, на основе линейной системы с одной степенью свободы, неправомерны.

Профессором Ю. Л. Рутманом была получена формула, устанавливающая связь между возможным максимумом сейсмической энергии, поступившей в систему и критерием CAV. Формула носит общий характер и не зависит, как от числа степеней свободы, так и от наличия в ней нелинейностей. Данная оценка имеет вид:

(15)

где – импульсный критерий интенсивности сейсмического воздействия, – общая масса системы, – поступившая в систему сейсмическая энергия.

Применение вышеуказанной оценки эффективно только в случае возникновения в сооружении резонансных процессов. Даже в этих случаях необходимо установить разумный коэффициент ее редукции, чтобы приблизить теоретическую оценку к реальной верхней границе, поступившей в сооружение энергии. В данной работе приводятся результаты анализа упругопластической системы с одной степенью свободы, подверженной представительной выборке сейсмических воздействий при фиксированном значении CAV. В результате выполненного расчетного анализа получены коэффициенты редукции теоретической оценки возможной энергонагруженности сооружения.

С целью получения реальных соотношений между поступившей в систему энергией и величиной в данной работе были рассмотрены три вида воздействий: гармоническое, импульсное (полуволна синусоиды) и воздействие землетрясения, заданное в виде пяти акселерограмм (рис. 12).

Уровни пластического срабатывания системы были приняты как произведения (рис. 13а). Где - множитель равный 1,25; 1,00; 0,75; 0,50; 0,25; 0,125. принимался равным максимальному значению ускорения основания PGA (рис. 12). Рассматриваемый диапазон периодов был принят от 0 до 2с.

Рис. 12. Виды динамических воздействий: а) синусоидальное, б) импульсное, в) воздействие землетрясения, описанное акселерограммой

На рис. 13б приведены зависимости от отношения частот (где – частота первого тона системы, равная ) для упругой системы с одной степенью свободы при синусоидальном воздействии (рис. 12а) при разных значениях параметра затухания . На рис. 14а изображены зависимости от отношения (где ) при импульсном воздействии (рис. 12б) при разных уровнях пластического срабатывания и значении параметра затухания равном 5%.

Рис. 13. а) Уровни пластического срабатывания системы. б) Зависимость величины Eсист/A от отношения частот

На рис. 14б изображены зависимости от периода собственных колебаний упругопластической системы с одной степенью свободы при разных уровнях пластического срабатывания и значении параметра затухания равным 5% при сейсмическом воздействии (рис. 12в).

Анализ зависимостей показал, что при низкочастотных воздействиях для оценки поступившей в сооружение сейсмической энергии можно использовать величину , умноженную на коэффициент редукции , равный 0.2. Такой подход позволит провести оценку сейсмостойкости, основываясь только на критерии интенсивности воздействия и предельной энергоемкости сооружения.

Рис. 14. а) Зависимость величины Eсист/A от отношения tимп/Т. б) Зависимость величины Eсист/A от периода собственных колебаний системы Т

ОСНОВНЫЕ НАУЧНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Разработана методика расчета уровня пластических деформаций в элементах строительных конструкций в зависимости от максимальных перемещений сооружения, описанного упругопластической моделью с одной степенью свободы.
2. Разработана методика определения пластического ресурса элементов строительных конструкций, учитывающая цикличность воздействий.
3. Установлена область применимости нелинейной модели с одной степенью свободы.
4. Получены численные результаты, позволяющие связать величину коэффициента редукции с коэффициентом пластичности .
5. Разработаны рекомендации по выбору коэффициента редукции, сформулированные в виде положений, которых могут быть использованы при разработке нормативных документов.
6. Выполнен численный анализ возможности применения CAV для оценки сейсмостойкости сооружений на системах с одной степенью свободы.
7. Получено обоснование, что коэффициент редукции сейсмических нагрузок должен приниматься не только в зависимости от типа здания или сооружения, но и с учетом характера воздействия, динамических характеристик системы и малоцикловой усталости.

4. ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

Статьи, опубликованные в рекомендованных ВАК изданиях:

1. Симборт Э. Выбор коэффициента редукции сейсмических нагрузок на основе анализа пластического ресурса конструкции / Э. Симборт, Ю. Л. Рутман // Вестник гражданских инженеров.2011. №(2) 27. С.78-81.
2. Симборт Э. Сравнение динамических упругопластических расчетов, выполненных по одностепенной модели и по модели со многими степенями свободы / Э. Симборт // Инженерно-строительный журнал.2011.№ 6 (24). С. 23-27.
3. Симборт Э. Анализ коэффициента пластичности с целью рационального выбора коэффициента редукции нагрузок К1 / Э. Симборт, Ю. Л. Рутман // Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений. 2011.№ 4. С. 21 - 25.
4. Симборт Э. Выбор коэффициента редукции сейсмических нагрузок на основе анализа пластического ресурса конструкции с учетом малоцикловой усталости / Э. Симборт, Ю. Л. Рутман // Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений. 2011. № 5. С. 23 - 26.
5. Симборт Э. Методика выбора коэффициента редукции сейсмических нагрузок К1 при заданном уровне коэффициента пластичности / Э. Симборт // Инженерно-строительный журнал.2012. № 1 (27). С. 44-52.

Статьи, опубликованные в прочих изданиях:

1. Симборт Э. О коэффициенте, учитывающем неупругую работу и допускаемые повреждения конструкций при расчете на сейсмические воздействия / Э. Симборт, Ю. Л. Рутман // Актуальные проблемы современного строительства: Сборник докладов 63-й междунар. научно-технич. конф. молодых ученых / СПбГАСУ.СПб., 2010.В 3ч. Ч.II.С. 142 - 145.
2. Симборт Э. Пластичность при сейсмостойком проектировании зданий и сооружений / Э. Симборт, Ю. Л. Рутман // Доклады 68-я научной конференции профессоров, преподавателей, научных работников, инженеров и аспирантов университета / СПбГАСУ. СПб., 2011. В 5ч. Ч.I. С. 125 - 131.
3. Симборт Э. Роль коэффициента пластичности при выборе коэффициента редукции нагрузок К1 / Э. Симборт, Ю. Л. Рутман // Актуальные проблемы современного строительства: Сборник докладов 64-я междунар. научно-технич. конф. молодых ученых, посвященная 300-летию со дня рождения М. В. Ломоносова / СПбГАСУ. СПб., 2011.В 3ч. Ч.II.С. 201 - 204.
4. Симборт Э. Анализ возможностей применения энергетического критерия CAV для расчета сейсмостойкости сооружения / Э. Симборт, Ю. Л. Рутман. IX Всеукраинская научно-техническая конференция «Строительство в сейсмических районах Украины». Будівельні конструкції: зб. Наук. Пр. – К.: ДП НДIБК. 2012. – Вип. 76. – С. 618-625.
5. Simbort E. The Choice of the Seismic-Load Reduction Coefficient Based on the Analysis of the Plastic Resource of Structure taking into account the Low-Cycle fatigue. 15th World Conference on Earthquake Engineering / E. Simbort, Y. L. Rutman.–Portugal.–2012. Reference paper 1392.

Подписано к печати __.__.____. Формат 60 x 84 1/16. Бумага офсетная.

Усл. Печ. Л. 1. Тир. 120 экз. Заказ __.

Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет.

190005, Санкт-Петербург, 2-я Красноармейская, 4

Отпечатано на ризографе. 190005, Санкт-Петербург, 2-я Красноармейская, 5