Seismiset analyysimenetelmät rakennesuunnittelussa
Tuori, Jyri (2015)
Tuori, Jyri
2015
Rakennustekniikan koulutusohjelma
Talouden ja rakentamisen tiedekunta - Faculty of Business and Built Environment
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2015-12-09
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201511231754
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201511231754
Tiivistelmä
Maanjäristyksiä ilmenee ympäri maapalloa, mutta merkittävimmät esiintyvät mannerlaattojen seismisesti aktiivisilla reuna-alueilla. Maanjäristys on vahvasti ajasta riippuvainen ilmiö. Dynaamisen luonteen vuoksi maanjäristystä ei voida mallintaa rakenteesta riippumattomana staattisena kuormana, kuten lumikuorma voidaan. Rakenneanalyysissä tulee ottaa huomioon rakenteen dynaamiset ominaisuudet: massa, jäykkyys ja vaimennus.
Maanjäristyksistä tallennetaan mittausasemilla usein kiihtyvyyttä ajan funktiona. Näiden avulla voidaan laskea eri ominaistaajuudella oleville värähtelijöille aiheutuvia rasituksia. Kun laskettava suure on kiihtyvyys, saadaan kiihtyvyysspektri, joka kuvaa värähtelijän aikahistorian aikana kokemaa suurinta kiihtyvyyttä ominaistaajuuden funktiona. Kiihtyvyysspektri riittää määrittämään maanjäristyksestä aiheutuvat rasitukset.
Korvausvoima-analyysissä rakenne yksinkertaistetaan värähtelijäksi, jolle lasketaan kiihtyvyysspektrin avulla aiheutuvat ulkoiset voimat. Vastespektrianalyysissä tehdään useampi korvausvoima-analyysi ja tulokset yhdistetään käyttäen tilastollisia menetelmiä. Nämä menetelmät ovat lineaarisia. PushOver-analyysissa rakenteelle määritetään yksinkertaistettu ideaaliplastinen malli, jolle lasketaan kiihtyvyysspektrin avulla aiheutuvat ulkoiset voimat. Aikahistoria-analyysissä rakenteen vastetta määritetään askeltamalla kiihtyvyyshistoriaa. Käytetyt aikahistoriat sovitetaan kiihtyvyysspektriin, jotta aikahistorian aiheuttama heräte on vaatimusten mukainen. Aikahistoria voi olla keinotekoinen tai todelliseen maanjäristykseen perustuva sovitettu heräte.
Kalmarin satamanosturi analysoitiin lineaarisilla analyyseillä Dlubal RFEM-ohjelmalla. Satamanosturin mahdollinen kaatuminen tarkastettiin epälineaarisella analyysillä ANSYS Mechanical-ohjelmalla. Symmetrinen ja epäsymmetrinen keskisillä siteillä jäykistetty esimerkkirakennus analysoitiin kaikilla neljällä esitetyllä analyysillä SeismoSoft SeismoStruct-ohjelmalla.
Maanjäristyksistä tallennetaan mittausasemilla usein kiihtyvyyttä ajan funktiona. Näiden avulla voidaan laskea eri ominaistaajuudella oleville värähtelijöille aiheutuvia rasituksia. Kun laskettava suure on kiihtyvyys, saadaan kiihtyvyysspektri, joka kuvaa värähtelijän aikahistorian aikana kokemaa suurinta kiihtyvyyttä ominaistaajuuden funktiona. Kiihtyvyysspektri riittää määrittämään maanjäristyksestä aiheutuvat rasitukset.
Korvausvoima-analyysissä rakenne yksinkertaistetaan värähtelijäksi, jolle lasketaan kiihtyvyysspektrin avulla aiheutuvat ulkoiset voimat. Vastespektrianalyysissä tehdään useampi korvausvoima-analyysi ja tulokset yhdistetään käyttäen tilastollisia menetelmiä. Nämä menetelmät ovat lineaarisia. PushOver-analyysissa rakenteelle määritetään yksinkertaistettu ideaaliplastinen malli, jolle lasketaan kiihtyvyysspektrin avulla aiheutuvat ulkoiset voimat. Aikahistoria-analyysissä rakenteen vastetta määritetään askeltamalla kiihtyvyyshistoriaa. Käytetyt aikahistoriat sovitetaan kiihtyvyysspektriin, jotta aikahistorian aiheuttama heräte on vaatimusten mukainen. Aikahistoria voi olla keinotekoinen tai todelliseen maanjäristykseen perustuva sovitettu heräte.
Kalmarin satamanosturi analysoitiin lineaarisilla analyyseillä Dlubal RFEM-ohjelmalla. Satamanosturin mahdollinen kaatuminen tarkastettiin epälineaarisella analyysillä ANSYS Mechanical-ohjelmalla. Symmetrinen ja epäsymmetrinen keskisillä siteillä jäykistetty esimerkkirakennus analysoitiin kaikilla neljällä esitetyllä analyysillä SeismoSoft SeismoStruct-ohjelmalla.