Сейсмическая вращательная нагрузка
Сейсмическая вращательная нагрузка свидетельствует о возбуждении сооружений за счет крутильной и качательной составляющих сейсмических воздействий. Натан М. Ньюмарк был первым исследователем, который показал, что этот тип нагрузки может привести к неожиданному разрушению конструкций, и его влияние следует учитывать в нормах проектирования . [ 1 ] Существуют различные явления, которые могут привести к сейсмической вращательной нагрузке на конструкции, такие как распространение объемной волны , поверхностной волны блоков , специальной вращательной волны, вращения , топографического эффекта и взаимодействия структур грунта . [ 2 ]
Одной из задач строительного проектирования является определение надежных и точных схем нагружения для проектирования сейсмостойких конструкций на основе всех компонентов сейсмических движений, т.е. трех поступательных и трех вращательных составляющих. С точки зрения сейсмической инженерии обычно предполагается, что вращательные компоненты сильных движений грунта возникают из-за пространственных изменений сейсмических волн и, следовательно, эти компоненты оцениваются через соответствующие поступательные компоненты. [ 3 ] Когда землетрясение может быть задано в одной точке, вращательное нагружение конструкций может осуществляться поворотом точки , что соответствует уклону точки на поверхности земли. Большинство исследований вращательной нагрузки при землетрясении, рассматривая влияние вращения точки на поведение конструкций, показали, что компоненты вращения, основанные на их частотном составе, могут серьезно изменить динамическое поведение конструкций, которые чувствительны к высокочастотным движениям, таким как вторичные системы, исторические памятники , ядерные реакторы , высокие асимметричные здания или неправильные каркасы, тонкие конструкции башенной формы, мосты , вертикально неправильные конструкции и даже обычные многоэтажные здания. [ 4 ] Вклад вращательных компонентов в сейсмическую реакцию конструкций, опирающихся на жесткое матовое основание эффекты кинематического и динамического взаимодействия грунтовых конструкций . , можно даже усилить, если при структурном нагружении и моделировании учитывать [ 5 ] В недавнем исследовании было исследовано совместное воздействие вращательной нагрузки и многоопорного возбуждения на сейсмическое поведение мостов с короткими пролетами. Численные результаты показали, что в зависимости от свойств конструкции и характеристик возбуждения вращательные компоненты уменьшают положительное влияние многоопорного возбуждения на реакцию конструкции. [ 6 ]
Несмотря на то, что вращательные компоненты могут существенно влиять на сейсмическое поведение конструкций, их влияние в настоящее время не учитывается в большинстве современных норм проектирования . [ 7 ] основные причины этого незнания можно объяснить: (1) отсутствием достаточных зарегистрированных данных об ускорениях вращения ; 2) сложность количественной оценки компонент вращательного ускорения для заданных поступательных компонент; (3) сложность построения упрощенных моделей сейсмического нагружения конструкций, подвергающихся вращательным возбуждениям; [ 8 ] и (4) отсутствие коммерческих вычислительных программ для структурного анализа. Чтобы лучше понять влияние ротационных составляющих на сейсмическое поведение конструкций, недавно были предложены новые параметры сейсмической интенсивности для оценки вклада ротационных составляющих в реакцию конструкции. [ 9 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Н. М. Ньюмарк, Кручение в симметричном здании, Proc. 4-я мировая конф. землетрясение англ. Сантьяго, Чили 2, А.3 (1969) 19–32.
- ^ М. Р. Фаламарз-Шейхабади, М. Гафори-Аштиани, Приблизительные формулы для вращательных эффектов в сейсмотехнике, Журнал сейсмологии, Том 16 (2012) 815-827.
- ^ М.Р. Фаламарз-Шейхабади, Упрощенные соотношения для применения компонентов вращения в нормах сейсмического проектирования, Инженерные конструкции, Том 59 (2014) 141-152.
- ^ М. Д. Трифунак, Роль сильного движения вращения в реакции сооружений вблизи сейсмических разломов, Динамика грунта и сейсмическая инженерия, Том 29 (2009) 382-393.
- ^ Дж. Э. Луко, Х. Л. Вонг, Реакция жесткого фундамента на пространственно случайное движение грунта, Землетрясение и структурная динамика, Том 14 (1986) 891–908.
- ^ М. Р. Фаламарц-Шейхабади, А. Зерва, М. Гафори-Аштиани, Средняя абсолютная входная энергия для плоских вибраций многоопорных конструкций, подверженных горизонтальным и качающимся компонентам, Журнал вероятностной инженерной механики, 45 (2016) 87-101 .
- ^ З. Зембати., Определение вращательной сейсмической нагрузки в Еврокоде 8, часть 6, для тонких башнеобразных конструкций, Бюллетень Сейсмологического общества Америки, Vol. 99 (2009) 1483-1485.
- ^ М. Р. Фаламарц-Шейхабади, М. Гафори-Аштиани, Вращательные компоненты структурной нагрузки, Динамика грунтов и сейсмостойкая инженерия, Vol. 75 (2015) 220-233.
- ^ М. Р. Фаламарз-Шейхабади, А. Зерва, М. Гафори-Аштиани, Пересмотренные параметры сейсмической интенсивности для горизонтальных и качивающихся сильных движений грунта в среднем поле, Журнал структурного проектирования (2016), DOI 10.1061/(ASCE) ST.1943-541X .0001646.