Seismický akční model "SA-482"

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 19. února 2016; kontroly vyžadují 5 úprav .

Seismický akční model "SA-482" je soubor univerzálních charakteristik určených pro výpočty seismické odolnosti pozemních objektů, sestávající ze zobecněných spekter dynamických koeficientů (SKD) a syntetizovaného akcelerogramu (SA-482).

Spektra dynamických koeficientů

Zobecněná SKD je výsledkem spojení velkého množství dat o spektrech odezvy akcelerogramů zemětřesení a byla získána na základě následujících podmínek.

Byla uvažována data NPO CKTI , zprůměrovaná spektra N. Newmarka [1] , E. H. Vanmarke (USA) [2] , T. Katoyamy (Japonsko) [3] , jakož i spektra z normativních dokumentů těchto zemí. Všechny tyto údaje byly publikovány a široce aplikovány v praxi v 80. letech 20. století.
Na základě zobecnění nejpočetnější skupiny spektrálních křivek získaných pro relativní tlumení k = 0,05 (částečná spektra odezvy) byly stanoveny hranice jejich maxima a minima ve frekvenčním rozsahu 0,2–50 Hz. V rámci těchto hranic byly stanoveny úrovně pravděpodobnosti nepřekročení, které se pohybovaly od 0 (mírně nad čárou spektrálního maxima) do 1 (blízko čáry minima).
Jako optimální standardní úroveň (základní ACS) byla brána spektrální křivka odpovídající pravděpodobnosti nepřekročení 0,2 a mírně zvýšená (narovnaná) v tvrdé frekvenční zóně spektra. Dále, vezmeme-li v úvahu zprůměrované poměry dílčích spekter při hodnotách tlumení seismického oscilátoru 0,02 a 0,05, vyšší spektrální úrovně ACS pro k = 0,02 v měkkém (0,1–1 Hz), rezonančním (1–10 Hz) ) a tvrdé (10–30 Hz) frekvenční zóny a poté byl vybrán syntetizovaný akcelerogram, který s dostatečnou přesností reprodukoval základní ACS pro k = 0,05 a přiřazené úrovně ACS pro k = 0,02.

Syntetizovaný akcelerogram

Tento akcelerogram byl vytvořen speciální technikou [4] . Byl uvažován kvazisinusový oscilační proces s plynule a určitým způsobem rostoucí frekvencí. Rychlost jeho změny, nastavená v různých frekvenčních intervalech, poskytla požadovanou hloubku rezonance oscilátoru pro zvolená frekvenční pásma. Zároveň se spektra odezvy v těchto zónách plynule a plynule zvyšovala (bez výrazných propadů a vrcholů), dosahovala konstantní úrovně a nakonec klesala. Na začátku procesu byla amplituda akcelerogramu (Am) maximální a poté se rychle snížila o polovinu na novou hodnotu. V konečné verzi byl tento syntetizovaný akcelerogram pojmenován SA-482 (verze 4, 1982). Jeho graf a skutečná spektra odezvy při Am = 0,4 g jsou uvedeny vpravo.

Na základě těchto spekter odezvy byly spektrální křivky doplněny na základní ACS ( k = 0,05) pro všechny ostatní základní hodnoty relativního tlumení k v rozsahu 0,005–0,15. Tak byl konečně vytvořen zobecněný ACS horizontálního seismického dopadu. Spolu s SA-482 byly zařazeny do průmyslového RTM 108.020.37-81 [5] jako doporučená data pro výpočet seismické odolnosti objektů jaderných elektráren. Naskenovaný fragment tohoto RTM ukazující zobecněné vyhlazené SKD (na logaritmické škále hodnot) je zobrazen níže. Vedle je fragment ze stejného dokumentu ilustrující srovnávací výpočet spekter odezvy patra po patře v budově reaktoru jaderné elektrárny, kde kromě SA-482 byly analogové akcelerogramy zemětřesení v El Centro normalizované na Am. = 0,2 g byly použity (USA, N-S, 1940) ..), Bukurešť (N-S, 1977) a Gazli (N-S, 1976).

Fragmenty z RTM 108.020.37-81
Zobecněný SKD syntetizovaného modelu seismické akce SA-482
ACS patro po patře na úrovni budovy reaktoru JE; f1, f2, … f6 jsou nejnižší vlastní frekvence objektového modelu

Vlastnosti SA-482

Výpočty akcelerogramů a spekter odezvy patro po patře potvrdily možnost použití SA-482 místo analogových akcelerogramů. Současně jsou zaznamenány jeho následující zřejmé výhody.

CA-482 není selektivní vůči vlastním frekvencím objektu (f1, f2, ...); pokud se jejich hodnoty odchylují jedním nebo druhým směrem, kvůli změnám v návrhu nebo chybám modelování, úrovně odezvy objektu (včetně akcelerogramů patra a spekter odezvy) na tento efekt nebudou mít prudké změny. Analogové akcelerogramy jsou naopak frekvenčně selektivní. Odezva objektu pod takovými vlivy se může značně lišit v závislosti na jeho vlastních frekvencích.
SA-482 má krátkou dobu trvání (4,3 s) ve srovnání s většinou analogových akcelerogramů (15–30 s), což výrazně snižuje složitost výpočtů a čas.
SA-482 zobecňuje vlastnosti všech typů akcelerogramů: nízkofrekvenční (Bukurešť), vysokofrekvenční (Gazli) a středofrekvenční (El Centro). Lze jej použít místo skupiny analogových akcelerogramů regulovaných [Předpisy] (obvykle 4-10 kusů).
V syntetizovaném akcelerogramu CA-482 se parciální SKD při k = 0 blíží hodnotám částečnému SKD při k = 0,005. Proto může být použit pro dynamickou analýzu systémů bez zohlednění disipace energie (relativního tlumení) v nich, když je to velmi problematické. Konzervativnost takových výpočtů nebude přehnaná, na rozdíl od případů většiny skutečných akcelerogramů .
Pomocí tří ortogonálních akcelerogramů SA-482 můžete simulovat synchronní třísložkovou seismickou akci pro konzervativní výpočty složitých prostorových objektů. Použití analogových akcelerogramů v této kapacitě je spojeno se značnými nejistotami ve výběru komponent podle jejich frekvenčních charakteristik, trvání, intenzit, fázových kombinací a časů projevu největšího vlivu. Použití skupiny společných třísložkových záznamů akcelerogramů odstraňuje výše uvedené nejistoty. Takové záznamy jsou však extrémně vzácné a také neřeší problém dostatečné konzervativnosti (spolehlivosti) výpočtu.

Derivační seismogram

Graf vlevo ukazuje odvozený seismogram získaný z CA-482 (Am = 0,4g). Maximální odchylka (posun od nulové čáry) seismogramu je asi 60 cm a je dosažena v čase 2,5 s. Je vidět, že seismogram z kvazisinusoidy SA-482 nemá nic společného s grafem sinusových posunů, který by byl získán z akcelerogramu-sinusoidy. Odchylka seismogramu SA-482 je zcela úměrná odchylkám odvozených seismogramů získaných z analogových akcelerogramů stejné intenzity zrychlení. Současně je doba k dosažení maximální odchylky i doba trvání 2–4krát kratší. To potvrzuje oprávněnost použití SA-482 pro výpočty zejména nízkofrekvenčních systémů, u kterých je nutné korigovat nárazový akcelerogram jeho obnovením z odvozeného seismogramu. Původní (primární) a rekonstruované akcelerogramy by měly mít prakticky stejná odezvová spektra v hlavním frekvenčním rozsahu (0,5–30 Hz). To je hlavním ukazatelem správnosti dvojité numerické integrace akcelerogramu a následné diferenciace derivačního seismogramu.

Digitalizace SA-482

Níže je uvedena digitalizace SA-482, kterou lze v této podobě použít pro dynamickou analýzu seismické odolnosti objektu pomocí různých metod numerické integrace. Digitalizace je uvedena ve speciálním textovém formátu MS DOS pro záznam hodnot normalizovaných na maximální absolutní hodnotu 999. Každý řádek počínaje 11. pozicí obsahuje 15 hodnot (pět pozic na číslo). Na začátku řádku je kvůli čitelnosti uvedeno obecné pořadové číslo jeho první hodnoty. Digitalizace je dána s konstantním časovým krokem (0,005 s), využívá dva měřítkové faktory: první (násobitel) - převádí jej na původní fyzikální normu zrychlení (ve zlomcích g); druhý přizpůsobí akcelerogram na vypočítanou úroveň.

872/- hodnoty ...................................; Měřítko mn.__RM= .400500E-03 1) 0 16 32 47 63 79 95 111 127 143 159 174 190 206 222 16) 238 254 270 286 301 317 333 348 364 379 395 410 426 441 456 31) 471 486 501 516 530 545 559 573 588 602 615 629 643 656 669 46) 682 695 708 720 733 745 757 768 780 791 802 813 823 834 844 61) 854 863 872 881 890 898 906 914 922 929 936 942 949 954 960 76) 965 970 974 979 982 986 989 991 994 996 997 998 999 999 999 91) 998 997 996 994 991 989 985 982 977 973 968 962 956 949 942 106) 934 926 917 908 898 888 877 866 854 841 828 815 800 785 770 121) 754 737 720 702 684 664 645 624 603 581 558 535 511 486 460 136) 434 407 378 349 319 288 256 223 189 153 117 80 42 2 -38 151) -80-122-165-209-254-299-344-389-434-478-521-563-604-643-682 166)-718-753-786-817-846-873-897-919-939-956-970-982-990-996-999 181)-999-995-989-979-967-951-932-911-886-858-827-793-757-718-676 196)-632-585-536-485-432-377-320-262-203-142 -81 -19 43 105 168 211) 230 291 352 411 470 526 581 633 683 730 774 815 852 886 915 226) 941 962 978 990 997 999 996 987 974 955 931 902 868 828 784 241) 735 682 624 562 497 428 356 279 199 120 44 -30-101-169-233 256)-293-349-400-447-489-526-558-585-607-623-634-639-639-635-625 271)-610-591-567-539-508-472-441-406-367-325-281-234-185-135-84 286) -33 19 70 120 169 216 261 303 343 378 410 438 462 482 496 301) 506 512 512 507 498 484 465 442 415 384 349 311 271 228 182 316) 136 88 40 -9 -57-105-151-196-239-280-318-353-384-411-435 331)-454-468-477-482-482-476-466-451-431-406-378-345-309-269-226 346)-181-134 -86 -36 14 64 113 161 208 252 294 332 367 398 424 361) 446 463 475 481 482 478 468 453 433 408 379 345 307 265 220 376) 173 124 73 21 -31 -83-134-183-231-275-317-354-388-417-441 391)-460-473-481-482-478-468-453-431-405-373-337-296-252-205-155 406)-103 -49 5 59 113 165 215 262 307 347 383 414 439 459 473 421) 481 482 477 466 449 425 396 362 322 279 231 180 127 72 16 436) -41 -97-151-204-254-301-343-381-413-440-460-474-481-482-475 451)-462-442-416-383-345-302-254-203-148-92-33 25 84 141 197 466) 249 298 342 381 415 442 463 476 482 481 472 456 432 402 366 481) 323 276 224 168 110 50 -11 -73-133-190-245-296-343-383-418 496)-445-465-478-482-479-467-448-420-386-345-298-246-189-129-67 511) -4 60 123 183 241 294 343 385 420 448 468 480 482 476 462 526) 438 407 368 322 271 214 152 88 23 -44-109-173-234-290-340 541)-385-421-450-470-481-482-474-456-429-394-350-300-243-182-116 556) -48 21 89 157 220 280 334 380 419 450 470 481 481 472 452 571) 422 383 335 281 220 154 84 13 -59-130-198-262-320-370-413 586)-446-468-481-482-471-450-418-377-326-268-203-133 -60 15 90 601) 162 231 294 351 398 436 463 479 482 474 453 421 378 326 265 616) 197 123 47 -31-109-183-253-316-372-417-451-473-482-478-461 631)-432-390-338-276-206-130 -50 31 111 189 261 326 382 426 458 646) 477 482 473 450 413 363 303 233 157 75 -10 -94-175-252-320 661)-379-426-459-478-482-470-443-402-348-282-207-124 -38 50 137 676) 219 294 359 412 451 475 482 473 447 405 349 281 202 116 25 691) -66-156-240-315-379-429-464-481-480-461-424-371-304-225-137 706) -43 52 146 234 313 380 431 466 482 478 454 412 353 278 192 721) 98 -1-100-195-281-356-416-458-479-480-459-418-358-282-193 736) -94 9 111 209 298 372 430 467 482 474 443 391 319 232 133 751) 27 -81-185-279-360-423-465-482-474-442-387-310-217-113 -1 766) 110 216 310 388 444 476 481 459 411 339 248 142 27 -89-201 781)-301-384-443-476-481-455-402-324-225-112 9 129 242 339 415 796) 464 482 469 425 352 255 140 14-113-234-338-418-468-482-460 811)-402-311-195 -61 78 212 329 418 471 481 446 369 256 117 -36 826)-187-319-419-474-477-425-323-181 -15 155 307 420 478 469 393 841) 257 79-113-290-421-481-454-342-160 57 267 422 482 427 262 856) 22-230-420-481-381-138 168 413 476 300 -52-389-467-167 311 871) 460-35 Digitalizační krok DTA=,0050s. Digitalizační měřítko RMA= 1,00

Poznámky

↑ Newmark N., Rosenblueet E. Základy konstrukce odolné vůči zemětřesení. Překlad z angličtiny, ed. Ano, M. Aizenberg. - M .: Stroyizdat 1980, 844 s.
↑ Lomnitz Ts., Rosenblueet E. Seismická rizika a inženýrská řešení. Za. S. Angličtina — M.: Nedra, 1981, s. 256-298.
↑ Polyakov S.V., Medveděv S.V. a kol.Struktury odolné proti zemětřesení a teorie seismické odolnosti / Na základě materiálů V. mezinárodní konference o seismicky odolné konstrukci / .- M .: Stroyizdat, 1978, 272 s.
↑ Vetoshkin V. A. Syntetizovaný model seismického dopadu. - L .: Sborník TsKTI, 1984, no. 212, str. 41-52.
↑ RTM 108.020.37-81 (reedice s dodatkem č. 1 1985). Zařízení pro jaderné elektrárny. Výpočet pevnosti při seismickém nárazu - L .: NPO TsKTI, 1986, 35 s.