ნაგებობების გაანგარიშება სეისმომედეგობაზე არაწრფივი სტატიკური მეთოდის ანუ Pushover გამოყენებით: განსხვავება გადახედვებს შორის

 

სეისმურ ტერიტორიებზე განაშენიანების პირობებმა მოითხოვა სეისმომედეგი დაპროექტების განსაკუთრებული კრიტერიუმების შემუშავება, რომელთა ძირითადი პრინციპები იმაში მდგომარეობს, რომ ეკონომიკურად გაუმართლებელია სეისმურად აქტიურ ტერიტორიებზე ყველა კონსტრუქცია შესაძლო ძლიერი მიწისძვრის ზემოქმედებაზე ისე დაპროექტდეს, რომ რაიმე დაზიანების გარეშე შეინარჩუნოს მუშაობის უნარი.

* არაწრფივი დინამიკური მეთოდი - შენობა მოდელირებულია ცალკეული ელემენტის არაწრფივი მახასიათებლების გათვალისწინებით. გადაადგილებები განისაზღვრება არაწრფივი გაანგარიშებით დროის ფაქტორის გათვალისწინებით. ამ მეთოდის გამოყენება შეზღუდულია, რადგან დინამიკური რეაქცია ძალიან მგრძნობიარეა მოდელირებისა და გრუნტის მოძრაობის მახასიათებლების მიმართ. ის მოითხოვს ციკლური დატვირთვა-დეფორმაციის მახასიათებლების სათანადო მოდელირებას, ასევე გრუნტის მოძრაობის ჩანაწერების პაკეტს, რომელშიც გათვალისწინებული უნდა იყოს განსხვავებები მიწისძვრის ინტენსიურობასა, ხდომილების სიხშირესა და ხანგრძლივობის მახასიათებლებში. გარდა ამისა, დრო, რომელიც იხარჯება საწყისი მონაცემების მისაღებად და შესატანად, შემდეგ კი მიღებული შედეგების ინერპრეტაციისთვის, ამ მეთოდს ხდის არაპრაქტიკულს სეისმური ქცევის შესაფასებლად.

 

 

არაწრფივი სტატიკური მეთოდი წარმოადგენს ორი მეთოდის - არაწრფივი სტატიკური მეთოდისა და რეაქციის სპექტრის მეთოდის კომბინაციას. კონსტრუქციის უნარი განისაზღვრება არაწრფივ სტატიკური მეთოდის, Pushover-ის, გამოყენებით აგებულ გლობალურ ძალა-გადაადგილებას შორის დამოკიდებულების მრუდის, ე.წ. უნარის მრუდის მიხედვით, ხოლო სეისმური მოთხოვნა განისაზღვრება რეაქციის სპექტრის საფუძველზე.

# მაქსიმალურ არაწრფივ გადაადგილებაზე მოთხოვნის განსაზღვრა რეაქციის სპექტრის გამოყენებით

 

 

Pushover-ით უნარის მრუდის აგების მეთოდიკა გულისხმობს შენობაზე მოდებული მონოტონურად ზრდადი, გარკვეული სქემით განაწილებული ჰორიზონტალური ძალების ზემოქმედებას, რომელიც გრუნტის რხევის დროს ნაგებობაში განვითარებულ ინერციულ ძალებს ასახავს. კონსტრუქციის რეაქცია დამოკიდებულია ჰორიზონტალური ძალების განაწილების სქემაზე, ამიტომ სათანადო სქემის შერჩევა ამ მეთოდის მნიშვნელოვან ეტაპს წარმოადგენს.

რამდენადაც ჰორიზონტალური ძალების განაწილება განსაზღვრავს კონსტრუქციაში მოქმედი ძალვებისა და დეფორმაციების ფარდობით სიდიდეებს, ხოლო ინერციული ძალების ექსტრემალური განაწილება დამოკიდებულია მიწისძვრის ინტენსიურობასა და კონსტრუქციის არაწრფივი რეაქციის ხარისხზე, კონსტრუქციის დენადობით გამოწვეული სიხისტის ცვლილებასთან ერთად იცვლება კონსტრუქციის დინამიკური მახასიათებლები და შესაბამისად ინერციული ძალების განაწილებაც, ამიტომ განიხილება ერთზე მეტი განაწილების სქემა და მიღებული შედეგების მომვლების გამოყენება, რათა მოიცვას საანგარიშო ზემოქმედებების დიაპაზონი, რომელსაც შეიძლებოდა ადგილი ჰქონოდა რეალური დინამიკური რეაქციის დროს.

 

 

უნარის მრუდი, ანუ კონსტრუქციის ჰორიზონტალური მზიდუნარიანობის მრუდი, წარმოადგენს დამოკიდებულებას კონსტრუქციის ჰორიზონტალურ გადაადგილებასა და ჰორიზონტალურ დატვირთვას შორის. ზოგადად, შეიძლება გამოყენებული იქნეს ნებისმიერ ძალასა და გადაადგილებას შორის დამოკიდებულება. ძირითადად გამოიყენება შენობის ფუძეში მოქმედ ძვრის ძალასა და სახურავის დონეზე მასების ცენტრის ე.წ. საკონტროლო წერტილის გადაადგილებას შორის დამოკიდებულება.

ნახ.3. კონსტრუქციის გლობალური უნარის (Pushover) მრუდი

 

 

არაწრფივ სტატიკურ მეთოდებში უნარის მრუდი/ან უნარის სპექტრი ორწრფივი დამოკიდებულების სახით გამოიყენება. უნარის მრუდის ორწრფივი დამოკიდებულების გრაფიკი შემდეგნაირად იგება: უნარის მრუდზე საძიებო გადაადგილების შესაბამის წერტილზე გაივლება პოსტ-დრეკადი სიხისტის საშუალო მნიშვნელობის შესაბამისი K_s სწორი ხაზი, შემდეგ მეორე-K_e, მკვეთი ეფექტური დრეკადი სიხისტის შესაბამისი ხაზი ისე, რომ უნარის მრუდი გადაკვეთოს ფუძეში მოქმედი ძვრის ძალის დენადობის შესაბამისი მნიშვნელობის 60%-ზე (ნახ.4), ისე, რომ რეალური და იდეალიზირებული-ორწრფივი ძალა-დეფორმაციის მრუდით შემოსაზღვრული ფართები ერთმანეთის ტოლი იყოს. K_s და K_e წრფეების გადაკვეთის წერტილი განსაზღვრავს ძვრის ძალის V_y დენადობის შესაბამის მნიშვნელობას. პროცესი იტერაციულია, რადგან V_y-ის მნიშვნელობა თავიდან უცნობია.

[[ფაილი:Ciala7.jpg]]

 

 

სეისმური მოთხოვნა შეიძლება განისაზღვროს მაღალი ჩაქრობის წრფივად-დრეკადი რეაქციის სპექტრის ან არადრეკადი რეაქციის სპეტრის გამოყენებით.

სადაც, S_ae და S_de არის T პერიოდისა და ფიქსირებული ბლანტი ჩააქრობის კოეფიციენტის შესაბამისი დრეკადი სპექტრული აჩქარება და გადაადგილება.

 

მთავარი განსხვავება Pushover-ის მეთოდებს შორის მდგომარეობს საძიებო-თარგეტ გადაადგილების გამოთვლაში, რომელსაც ATC-40-Si „performance point“ „ქცევის წერტილის“ გადაადგილება შეესაბამება.

 

ATC-40-ში არაწრფივი სისტემის პიკური გადაადგილება არის უნარის მრუდისა და “მოთხოვნის” მრუდის გადაკვეთის წერტილის შესაბამისი გადაადგილება, რომელიც განსაზღვრავს კონსტრუქციის მოსალოდნელ ქცევას. “მოთხოვნის” მრუდი წარმოადგენს დრეკადი რეაქციის სპექტრს, შემცირებულს ნაგებობის დენადობით გამოწვეული ენერგიის დისიპაციის შესაბამისად და მიღებული გადაადგილება არის განხილული როგორც კონსტრუქციის არაწრფივი საძიებო გადაადგილება. გადაკვეთის წერტილში სრულდება პირობა იმისა, რომ ნაგებობის სეისმური უნარი გრუნტის მოძრაობის შესაბამისი სეისმური მოთხოვნის ტოლია. ექვივალენტური გადაადგილების აპროქსიმაცია ეფუძნება იმ დაშვებას, რომ არაწრფივი სპექტრული გადაადგილება ტოლია ისეთი გადაადგილებისა, რომელიც აქვს ნაგებობას, თუ ის რჩება სრულიად წრფივი. (ნახ.^6)

 

ნახ. 10. ტოლი გადაადგილების მეთოდის გამოყენება საწყისი საცდელი ქცევის წერტილის დასადგენად

 

Target გადაადგილება შემდეგი გამოსახულებიდან განისაზღვრება:

 

სადაც R და T_e განმარტებულია ზემოთ. <br />

S_a არის შენობის ეფექტური ძირითადი პერიოდისა და ჩაქრობის კოეფიციენტის შესაბმისი სპექტრული აჩქარება განსახილველი მიმართულებით, გამოხატული სიმძიმის ძალის აჩქარებაში – g-ში.

შენობების სეისმურ ზემოქმედებაზე გაანგარიშებისა და აღდგენა-გაძლიერების სხვადასხვა სახელმძღვანელოებს შორის რკინაბეტონის არსებული კონსტრუქციების სეისმური ქცევის შესაფასებლად ATC-40-ში (Capacity Spectrum Method) მოცემულია უფრო მარტივი ანგარიშის მეთოდი - უნარის სპექტრის მეთოდი, რომელიც დაფუძნებულია ექვივალენტური გაწრფივების კონცეფციაზე და იტერაციული გზით საზღვრავს არაწრფივი ერთი თავისუფლების ხარისხის მქონე სისტემის მაქსიმალურ დეფორმაციას ექვივალენტური წრფივი სისტემის საშუალებით, რომლის პერიოდი და ჩაქრობის კოეფიციენტი მეტია არაწრფივი სისტემის საწყის მნიშვნელობებზე.

 

სხვადასხვა მკვლევარების მხრიდან შემოთავაზებულია ბაზისური ATC-40-ში განხილული მეთოდის გაუმჯობესება და მოდიფიკაცია. მაგ. შესაძლებელია სხვადასხვა ჩაქრობის რეაქციის სპექტრის გამოყენება, რომელშიც ჩაქრობის დონე იზრდება სისტემის დამყოლობის გაზრდასთან ერთად. მეთოდის პოტენციური გაუმჯობესება შესაძლებელია დამყოლობა/ჩაქრობის რედუქციის კოეფიციენტის დამოკიდებულების ხელახალი მასშტაბირებით, ან, უფრო ზუსტად, დამყოლობა-სპექტრული რედუქციის კოეფიციენტის დამოკიდებულებით.

 

'''აღწერა:'''

 

ნაგებობების უმეტესობა არ ამჟღავნებს სრულ ჰისტერეზისულ მარყუჟს, რომელსაც ხშირად იყენებენ ანალიზურ კვლევებში. როცა არსებობს სიხისტის დეგრადაცია, შეკლება, სიმტკიცის გაუარესება, მათ შეუძლიათ გავლენა მოახდინონ პიკური გადაადგილების განსაზღვრაზე. ზოგადი შეთანხმებაა, რომ სიხისტის დეგრადაციის და შეკლების საშუალო დონე გამოიწვევს მოკლე პერიოდიანი სისტემებისათვის (0.3-დან 0.5წმ-მდე) პიკურ გადაადგილებების ცოტათი ზრდას ორწრფივი სისტემებისათვის გამოთვლილ გადაადგილებასთან შედარებით. პოსტ-დენადობის სიხისტის უარყოფით მნიშვნელობას, რომელიც იზრდება ელემენტის ან დატვირთვა-დეფორმაციის ქცევით ან P-Δ ეფექტის არსებობით, შეუძლია როგორც პიკური გადაადგილების გაზრდა, ასევე პირდაპირ სიმტკიცის გაუარესება. გამოკვლეულია, რომ მნიშვნელოვანი დეგრადაცია ხდება მხოლოდ ისეთ ნაგებობებში, რომელთა პერიოდი ნაკლებია 0.5წმ-ზე და რომელთა საშუალო გადაადგილება რეალურად მეტია დრეკად მნიშვნელობაზე.

 

# Cosmin G.Chiorean. Application of Pushover Analysis on Reinforced Concrete Bridge Model. Part 1. Numerical Models. Project POCTY/36019/99.July,2003.

# Korkmaz Armagan., Duzgun Mustafa. Evalution of Different Types of Pushover Analysis for R/C Frame Structures. Joint International Conference on Computing and Decision Making in Civil and Building Engineering. June,14-16,2006-Montreal, Canada.