Семибалльная шкала интенсивности землетрясений

Ускорения	Интенсивность землетрясений, баллы
Нижняя граница максимальных зарегистрированных ускорений, см/с2
Ускорение, доли от g	1/64	1/32	1/16	1/8	1/4	1/2

Для оценки сейсмостойкости сооружений (сопротивления сооружений сейсмическим воздействиям) необходимо построить математическую модель внешних сил. Впервые такую модель предложил в 1900 г. японский ученый Ф. Омори. Его модель была названа статической и по своей сути заменяла динамическое взаимодействие статическим с учетом коэффициентов динамичности:

(3.37)

где F – сила, действующая на сооружение; М – масса сооружения; а_max – максимальное ускорение при землетрясении соответствующей шкалы балльности; k_d - коэффициент динамичности (k_d = 1, 2 - 1, 5).

Второй способ оценки сейсмического воздействия сводится к решению общего уравнения динамики сооружения. Обобщенное уравнение движения в матричной форме можно записать в следующем виде:

(3.38)

 

Рис. 3.15. Аселограммы длительных землетрясений

 

Рис. 3.15. Аселограммы кратковременных землетрясений

 

где М - матрица масс; С - матрица демпфирования; К - матрица жесткости системы; X – вектор обобщенных перемещений; – вектор обобщенных скоростей; - вектор обобщенных ускорений; P(t)- вектор обобщенных внешних сил, зависящих от времени.

Правую часть этого уравнения можно получить из детерминированного закона движения грунта (кинематическое возбуждение механической системы):

(3.39)

где х₀– перемещение (вертикальное или горизонтальное) основания; а₀- начальная амплитуда; e₀ - параметр затухания перемещения; w – преобладающая частота в сейсмограмме. Общее уравнение динамики решается численными методами (например, методом Рунге–Кутта) с соответствующим выбором шага по времени.

Третий способ оценки сейсмического воздействия носит название спектрального и близок к методу оценки волнового воздействия на линейную систему. Спектральный метод может быть описан следующими этапами:

1. По результатам обработки натурных сейсмограмм строится

спектральная плотность G(w) и (или) корреляционная функция К(t)ускорений грунта, например, в виде:

(3.40)

где a, b - параметры; т² = a² + b². w - частота процесса.

Графики функций G(w) и К(t)показаны на рис. 3.17 и 3.18. Параметры a, b и w во многом зависят от типа грунта. Для плотных, скальных грунтов характерны высокочастотные сейсмические колебания, что сдвигает экстремум нормированной спектральной плотности (см. рис. 3.18) влево. Для морских донных осадочных грунтов характерны низкочастотные сейсмические колебания за счет их большой демпфирующей способности. Оценочные значения для aиb лежат

Рис. 3.17. Нормированные корреляционные функции сейсмического воздействия: 1 - построенные по результатам измерений; 2 – теоретические

 

Рис. 3.18. Нормированные спектральные плотности сейсмического воздействия

в следующих пределах aÎ [6, 0; 8, 5] 1/с, bÎ [l4, 0; 20, 0] 1/с. Рекомендуемые расчетные значения a = 7, 0 1/с, b = 18, 0 1/с.

2. Строится амплитудно-частотная характеристика максимальных напряжений в элементах конструкции МБУ s(w)при кинематическом возбуждении грунта на ряде частот w.

3. По теореме статистической динамики находится спектральная
плотность напряжений от сейсмического воздействия

(3.41)

4. Вычисляется дисперсия напряжений от сейсмического воздействия

(3.42)

по которой может быть вычислена вероятность превышения напряжениями заданного уровня – предела текучести материала.

С точки зрения опасности эксплуатации (вероятности отказа) сейсмические внешние силы особенно актуальны для СПБУ. Жесткость опорных колонн на растяжение–сжатие достаточна для восприятия вертикальных колебаний. Наибольшую опасность для СПБУ представляют горизонтальные колебания донного грунта, так как при значительной высоте подъема понтона изгибная жесткость опор падает примерно пропорционально квадрату высоты подъема понтона.

Применение спектрального метода оценки сейсмостойкости шельфового сооружения можно продемонстрировать на примере точечного терминала, закрепленного на донном грунте с помощью свайного основания (рис. 3.19, а). Для расчета аплитудно-частотных характеристик максимальных напряжений в конструкции терминала при воздействии горизонтального ускорения грунта разработана конечно-элементная модель терминала, учитывающая присоединенные массы воды в элементах ниже ватерлинии (рис. 3.19, б). Амплитудно-частотная характеристика представлена на рис. 3.20. Спектральная плотность мак-

Рис. 3.19. Точечный терминал (а)и его конечно-элементная модель (б)

Рис. 3.20. Амплитудно-частотная характеристика максимальных напряжений в конструкции терминала при воздействии горизонтальных ускорений грунта

симальных напряжений при известной плотности ускорений сейсмического воздействия позволяет вычислить вероятность превышения напряжений заданного уровня во время землетрясения, что определяет надежность конструкции при рассматриваемом типе нагрузок (рис. 3.21).

Рис. 3.21. Вероятность превышения Q напряжений уровня sв точечном терминале при сейсмическом воздействии

 

⇐ Предыдущая12345678Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. Восприятие звука это субъективная оценка силы (интенсивности) звука.
2. Геохронологическая шкала эволюции Земли
3. Глава 13 АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ И ИНТЕНСИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ КАПИТАЛА ПРЕДПРИЯТИЯ
4. Граница интенсивности нагрузок
5. Грузовые марки и грузовая шкала судна.
6. Изменения интенсивности восприятия.
7. Интенсивности набора зенитного угла в составных профилях
8. Количественная шкала оценки кадровых рисков
9. Медико-санитарное обеспечение при ликвидации последствий землетрясений
10. МЕТОД РАСЧЕТА ИНТЕНСИВНОСТИ ТЕПЛОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ПРИ ПОЖАРАХ ПРОЛИВОВ ЛВЖ И ГЖ
11. Нарушения интенсивности (выраженности) эмоций.
12. Нормативные интенсивности подачи воды на охлаждение