FÖLDRENGÉSVIZSGÁLAT

földrengés

Az AxisVM szoftver több modullal is támogatja szerkezetek földrengéssel szembeni méretezését. Ezen modulok közé tartoznak a modális válaszspektrum analízis, a pushover analízis és a time-history analízis. Modális válaszspektrum analízis alkalmazása során használhatunk szabványos vagy felhasználói spektrumot, eltérő horizontális és vertikális spektrumokat a szeizmikus hatás leírására, illetve néhány egyszerű paraméter megadásával figyelembe vehető a csavaróhatás. Pushover és time-history analízis alkalmazásával követhető a szerkezet földrengésre adott nemlineáris válasza anyagi és geometriai nemlinearitás figyelembevételével.

MODULOK

A földrengésből származó terhek meghatározásához szükség van a szerkezetre jellemző rezgésalakokra, a hozzájuk tartozó sajátfrekvenciákra és modális tömegrészesedésekre. A program automatikusan önálló tehereseteket hoz létre az egyes rezgésalakokhoz rendelhető három egymásra merőleges irányú földrengési hatást közelítő erőrendszernek, kiszámítja a szerkezet válaszát minden teheresetre és elvégzi a modális válaszok összegzését minden irányban. A csavaróhatás figyelembevételéhez a program a beállított külpontosság mértéke alapján minden földrengés teheresethez egyedi csavarónyomaték-rendszert határoz meg.

Lineáris statikai számítás után az irányonként kapott válaszok összegzésével előállítja a mértékadó földrengés igénybevételeket. Az elmozdulások számításához külön elmozdulási viselkedési tényező adható meg. Egy modellben több, eltérő paraméterekkel rendelkező földrengés tehereset is definiálható.

Követelmények / ajánlások

  • az SE1 modul csak lineáris számításhoz alkalmas
  • amennyiben nemlineáris vizsgálat is szükséges a földrengés számításhoz, az SE2 vagy a DYN modulok használata javasolt

SZABVÁNYOK

Eurocode 8

EN 1998-1

Svájci szabvány

SIA 261

Olasz szabvány

NTC

JELLEMZŐK

  • szeizmikus hatás megadása szabványos vagy felhasználói spektrummal
  • csavaróhatás figyelembevétele minden szinten
  • megadható a földrengési hatás iránya, azaz tetszőleges irányú földrengésteher generálható
  • tetszőleges számú földrengés tehercsoport definiálható a szerkezethez
  • különböző spektrumok definiálhatók a szeizmikus hatás horizontális és vertikális összetevőjének leírására
  • szabványos spektrum esetén eltérő viselkedési tényezők használhatók X és Y irányokban
  • elmozdulási viselkedési tényező megadásának lehetősége
  • választható kombinációs szabály a modális válaszok és a szeizmikus hatás összetevőinek kombinációjára
  • NTC szabvány esetén szeizmikus izolátorok és csillapítók figyelembe vehetők
  • bizonyos elemeknél lehetőség van kapacitástervezés elvégzésére q>1.5 esetén (RC1 és RC2 modul)

RÉSZLETEK

EGYEDI SPEKTRUM

A programban szabványos válaszspektrum helyett egyedi spektrum is figyelembe vehető a számítás során. Ennek olyan esetekben lehet létjogosultsága, amikor a helyszínen várható szeizmikus aktivitásról pontosabb vizsgálat készül vagy egy várható rengés eredete nem a földkéregben lejátszódó események, hanem robbanás, omlás stb. következménye. Egyedi spektrumok alkalmazásához a tervezési spektrum alakját a Spektrum-szerkesztő ablakban T, Sd koordináták segítségével adhatjuk meg. Egyedi spektrum használatakor nem adható meg viselkedési tényező.

CSAVARÓHATÁS

A csavaróhatás figyelembevételéhez meg kell adni az épület szintjeit és a tömegek véletlen külpontosságának mértékét a szint méretének függvényében. A program a szintekhez tartozó helyettesítő terhek és a beállított külpontosság mértéke alapján minden földrengés teheresethez egyedi csavarónyomaték-rendszert határoz meg. A külpontosságokat a program automatikusan +/- előjellel is figyelembe veszi.

KOMBINÁCIÓS MÓDOK

A modális válaszok összegzéséhez két módszert kínál a program:

  • négyzetösszegek négyzetgyökének számítása (Square Root of Sum of Squares – SRSS)
  • a teljes kvadratikus kombináció (Complete Quadratic Combination – CQC).

Az utóbbi abban az esetben javasolt, ha a rezgésalakok nem tekinthetők jól szétválasztottnak, azaz akadnak köztük olyanok, melyek sajátfrekvenciái közel azonosak.

A két vízszintes és a függőleges irányhoz tartozó eredmények összegzésére választható az SRSS összegzés vagy az ún. 30%-os szabály.

A Pushover analízis egy nemlineáris statikai vizsgálat, melynek segítségével meghatározható a szerkezet földrengésre adott nemlineáris szerkezeti válasza. A válasz általában az ún. kapacitásgörbével írható le, amely az eltoló erő mértékét mutatja egy kontroll csomópont elmozdulásának függvényében. A Pushover analízist elsősorban disszipatív szerkezetek tervezésekor alkalmazzák, melynek során disszipatív zónákat terveznek a szerkezetbe, ahol a képlékenyedés révén a szerkezet képes elnyelni a szeizmikus hatás energiájának egy részét. Továbbá Pushover analízis segítségével kiértékelhető egy meglévő szerkezet duktilitása is.

A szerkezet nemlineáris viselkedésének leírására a programban nemlineáris, képlékeny anyagok, nemlineáris elemek alkalmazhatók. A támaszok nemlineáris viselkedése és képlékeny csuklók révén idealizált koncentrált képlékeny viselkedés is figyelembe vehető a szerkezeti elemekben.
N2 módszer segítségével számítható az előirányzott elmozdulás, melyhez megadhatók a rugalmas spektrum paraméterei vagy előre definiált szabványos spektrum is használható.

Követelmények / ajánlások

  • nemlineáris vizsgálathoz legalább NL1-es konfiguráció szükséges

SZABVÁNYOK

Eurocode 8

EN 1998-1

Svájci szabvány

SIA 261

Olasz szabvány

NTC

JELLEMZŐK

  • egyenletes és modális erőeloszlás
  • eltérő paraméterek és erőeloszlás X és Y irányokban
  • szerkezeti nemlinearitás széleskörű modellezése
  • koncentrált képlékeny csuklók megadásának lehetősége
  • csavaróhatás figyelembevétele minden szinten
  • előirányzott elmozdulás meghatározása
  • ADRS spektrum
  • szinteltolódások számítása

RÉSZLETEK

ELŐIRÁNYZOTT ELMOZDULÁS

A Pushover analízis eredményeinek kiértékelése során a program N2 módszer segítségével a megadott rugalmas spektrum alapján meghatározza az ún. előirányzott elmozdulást. Ez lényegében a megadott szeizmikus hatás során a kontroll csomópont elmozdulása. Erre az elmozdulásra és a kapacitásgörbéről leolvasható erőre kell ellenőrizni a szerkezet disszipatív és rugalmas elemeit a szabványos biztonsági szint és az esetleges túltervezés figyelembevételével.
Vizsgálni kell a nem modellezett tönkremeneteli módokat. A szerkezet alakváltozási képességének el kell érnie az előirányzott elmozdulás 150%-át.

ADRS SPEKTRUM

A program kiszámolja és ábrázolja a rugalmas és inelasztikus Gyorsulás-Elmozdulás Válaszspektrum (Acceleration-Displacement Response Spectrum – ADRS) görbéket a kapacitásgörbével és az előirányzott elmozdulással együtt. Az ábráról szemléletesen meghatározható a szerkezet duktilitásának mértéke.

SZINTELTOLÓDÁSOK

A program kiszámítja és ábrázolja a szerkezet éppen aktuális előirányzott elmozdulásához tartozó abszolút szinteltolódásait és relatív szinteltolódási arányait. Az abszolút elmozdulási ábra az egyes szintek súlypontjainak vízszintes irányú elmozdulását mutatja a talajhoz képest. A szinteltolódási arányok ábráján a szintek közti elmozdulások láthatók a szintmagasság százalékában kifejezve. Ez utóbbi ábra elsősorban a korlátozott károkra vonatkozó követelmények vizsgálatához nyújt segítséget.

Az időfüggvény szerinti nemlineáris dinamikai számítás, más néven time-history analízis, a szabvány által javasolt számítási módszerek közül a legösszetettebb eljárás, ezért általában csak különleges esetekben alkalmazzák (pl. szeizmikusan szigetelt szerkezet, nagy fontosságú létesítmények, különleges szerkezeti rendszer). A számítás elvégzéséhez szükség van a szeizmikus hatás során a talaj mozgását leíró úgynevezett akcelerogrammokra, amelyek lényegében gyorsulási adatsorok.

A Pushover analízishez hasonlóan a szerkezet nemlineáris viselkedésének leírására a programban alkalmazhatók nemlineáris, képlékeny anyagok, nemlineáris elemeket, figyelembe vehető támaszok nemlineáris viselkedése. A modellnek reálisan tükröznie kell a szerkezeti elemek és anyagok duktilitási képességét. A számítás során geometriai nemlinearitás is alkalmazható.

A DYN modul részletes leírása a Dinamikai vizsgálatok oldalon található,fenti összefoglaló kizárólag a földrengésvizsgálattal kapcsolatos fontosabb részletekre tér ki.