Спектр ответа - Википедия - Response spectrum

Серия смешанных вертикальных осцилляторов
График пикового ускорения для смешанных вертикальных осцилляторов

А спектр реакции представляет собой график пиковой или установившейся реакции (смещения, скорости или ускорения) ряда генераторы различных собственная частота, которые приводятся в движение одной и той же базой вибрация или же шок. Полученный график затем можно использовать для получения ответа любого линейный система, учитывая ее собственную частоту колебаний. Одно из таких применений - оценка максимальной реакции зданий на землетрясения. Наука о сильное движение грунта могут использовать некоторые значения из спектра реакции грунта (рассчитанного на основе записей движения поверхности земли из сейсмографы ) для корреляции с сейсмическими повреждениями.

Если вход, используемый при вычислении спектра реакции, является периодическим в установившемся режиме, то регистрируется результат установившегося состояния. Должно присутствовать демпфирование, иначе отклик будет бесконечным. Для входных переходных процессов (например, сейсмических колебаний грунта) сообщается пиковая характеристика. Обычно предполагается некоторый уровень демпфирования, но значение будет получено даже без демпфирования.

Спектры отклика также могут быть использованы для оценки отклика линейных систем с несколькими режимами колебание (системы с несколькими степенями свободы), хотя они точны только для низких уровней демпфирования. Модальный анализ выполняется для идентификации режимов, и отклик в этом режиме может быть выбран из спектра отклика. Эти пиковые отклики затем объединяются для оценки общего отклика. Типичным методом комбинирования является квадратный корень из суммы квадратов (SRSS), если модальные частоты не близки. Результат обычно отличается от того, который был бы вычислен непосредственно на основе ввода, поскольку информация о фазе теряется в процессе генерации спектра отклика.

Основное ограничение спектров отклика состоит в том, что они универсально применимы только для линейный системы. Спектры отклика могут быть получены для нелинейный системы, но применимы только к системам с такой же нелинейностью, хотя были предприняты попытки разработать нелинейные сейсмические расчетные спектры с более широким структурным применением. Результаты этого нельзя напрямую объединить для многомодового ответа.

Спектры сейсмического отклика

Спектры отклика - очень полезные инструменты сейсмическая инженерия для анализа производительности структуры и оборудование при землетрясениях, поскольку многие ведут себя в основном как простые генераторы (также известный как единственная степень свободы системы). Таким образом, если вы можете узнать собственная частота конструкции, то пиковая характеристика здания может быть оценена путем считывания значения из спектра реакции земли для соответствующей частоты. В большинстве строительных норм и правил в сейсмических регионах это значение формирует основу для расчета сил, которым конструкция должна выдерживать (сейсмический анализ ).

Как упоминалось ранее, спектр отклика земли - это график отклика, построенный на свободной поверхности земли. Значительный сейсмический ущерб может возникнуть, если реакция здания «согласована» с компонентами движения грунта (резонанс ), который можно определить по спектру отклика. Это наблюдалось во время землетрясения в Мехико в 1985 году.[1] где колебания дна глубоководного озера были подобны собственной частоте бетонных зданий средней этажности, что привело к значительному ущербу. Более короткие (более жесткие) и более высокие (более гибкие) здания пострадали меньше.

В 1941 году в Калифорнийском технологическом институте Джордж У. Хауснер начали публиковать расчеты спектров отклика от акселерографы.[1] В 1982 г. EERI Монография «Дизайн и спектр землетрясений»,[2] Ньюмарк и Холл описывают, как они разработали «идеализированный» спектр сейсмического отклика, основанный на диапазоне спектров отклика, созданных для имеющихся записей землетрясений. Затем это было развито в проектный спектр отклика для использования в структурном проектировании, и эта базовая форма (с некоторыми изменениями) теперь является основой для структурного проектирования в сейсмических регионах по всему миру (обычно наносится на график в зависимости от структурного «периода», инверсии частота). Предполагается номинальный уровень демпфирования (5% критического демпфирования).

Для "обычных" малоэтажных зданий реакция конструкции на землетрясения характеризуется основным режимом ("колебание" вперед-назад), и большинство строительных норм и правил разрешают рассчитывать расчетные силы из расчетного спектра на основе эта частота, но для более сложных структур часто требуется объединение результатов для многих режимов (рассчитанных посредством модального анализа). В крайних случаях, когда конструкции либо слишком неправильные, либо слишком высокие, либо имеют значение для сообщества при реагировании на бедствия, подход спектра реагирования больше не подходит, и требуется более сложный анализ, такой как нелинейный статический или же динамический анализ как в анализ сейсмических характеристик техника.

Смотрите также

Рекомендации

  1. Отчет о землетрясении 1985 года в Мехико из "EQ Facts & Lists: Крупные исторические землетрясения", USGS.
  2. ^ «Исторические достижения в развитии сейсмостойкости», иллюстрированные эссе Роберта Райтермана, CUREE, 1997, p10.
  3. ^ Ньюмарк, Н. М., и Холл, В. Дж. 1982. «Спектры землетрясений и конструкция», Инженерные монографии по критериям землетрясений, конструктивному проектированию и отчетам о сильных движениях, Том 3, Институт инженерных исследований землетрясений, Окленд, Калифорния.
Специфический
  1. ^ "Программа по предотвращению землетрясений: Мичоакан, Мексика, 19 сентября 1985 г., 13:17:47 UTC, магнитуда 8,0". Архивировано из оригинал 6 февраля 2007 г.

внешняя ссылка