Tervezés földrengés hatásra: bevezetés az Eurocode 8 alapú tervezésbe

Átírás

1 artószerkezetek IV. 204/205 I. félév Előadás / október 3., péntek, , B- terem ervezés földrengés hatásra: bevezetés az Eurocode 8 alapú tervezésbe Alapvető fogalmak Földrengés hatás ervezési koncepciók Viselkedési tényező Papp Ferenc Ph.D. Dr.habil, egy. docens

2 artószerkezetek IV. 204/205 I. félév Földrengés ALAPVEŐ FOGALMAK A rengések kialakulásának típusai: varratok mentén keletkező belső lemezrégiókban keletkező A Föld kéreglemezei 2

3 artószerkezetek IV. 204/205 I. félév Nevezetes pontok Epicentrum Hipocentrum Föld-középpont 3

4 artószerkezetek IV. 204/205 I. félév Hullámok típusai A hipocentrumból kiinduló hullámmozgás két fő komponensből adódik össze: P (Primer) hullám ( ν ) E km v p = 7 3 ( ν 2ν ) ρ s 2 (ecunder) hullám G v s = 4 5 ρ km s 4

5 artószerkezetek IV. 204/205 I. félév Felszíni hullámok A felszíni hullámoknak két fajtája ismert: R (Rayleigh) hullám L (Love) hullám 5

6 artószerkezetek IV. 204/205 I. félév Az EC8 célkitűzései Az Eurocode 8 célja, hogy földrengés bekövetkezése esetén az emberélet védve legyen, az épületekben legfeljebb csak korlátozott károsodás történjen, a polgári védelem szempontjából fontos szerkezetek és berendezések működőképessége megmaradjon. peciális létesítményekre (atomerőmű, offshore szerkezetek) az EC8 nem vonatkozik. 6

7 artószerkezetek IV. 204/205 I. félév Az EC8 felépítése EN épületek és építőmérnöki létesítmények -2 - alapvető követelmények, azok teljesítésének kritériumai -3 - földrengés hatás figyelembe vételének szabályai -4 - épületek tervezésének általános szabályai -(5-9) - vasbeton szerkezetek - acélszerkezetek - acél-vasbeton szerkezetek - faszerkezetek - kőszerkezetek -0 - földrengéstől védett szerkezetek 7

8 artószerkezetek IV. 204/205 I. félév EN EN EN EN EN hídszerkezetek - felmérés és helyreállítás - silók, tartályok és csővezetékek - alapok, támaszszerkezetek - tornyok, kémények 8

9 artószerkezetek IV. 204/205 I. félév Követelmények Az építményeknek a földrengés hatásával szemben két követelménynek kell megfelelő valószínűséggel megfelelnie: az összeomlás elkerülésének követelménye - hatás túllépésének referencia valószínűsége: P NCR = 0% - visszatérési periódus: NCR = 475 év a korlátozott károsodás követelménye Differenciálás a fontossági osztály bevezetésével 9

10 artószerkezetek IV. 204/205 I. félév Követelmények teljesítése Ahhoz, hogy az előbbi két követelmény teljesüljön a szerkezeteket a következő határállapotokra kell ellenőrizni: eherbírási határállapotok (. eset) - állékonyság, duktilitás, Használhatósági határállapot (2. eset) - megfelelő biztonsággal el kell kerülni az elfogadhatatlan deformációk kialakulását 0

11 ahol: G G kj γ I A ed Ψ 2i Q ki kj + γ A + ψ Q I ed 2i ki - a j-edik állandó hatás jellemző értéke - fontossági tényező artószerkezetek IV. 204/205 I. félév zeizmikus hatáskombináció FÖLDRENGÉ HAÁA - a referencia visszatérési periódushoz tartozó szeizmikus hatás tervezési értéke - az i-edik esetleges hatás kvázi-állandó értékéhez tartozó kombinációs együttható - az i-edik esetleges hatás jellemző értéke

12 artószerkezetek IV. 204/205 I. félév zeizmikus hatás nemzeti szeizmikus zónák zónánként konstans jellemző: a gr (referencia gyorsulás) 2

13 artószerkezetek IV. 204/205 I. félév A szerkezet viselkedésének egyszerűsített leírása m m F = m e EI, L? dinamikai (sajátérték) feladat: e a g 3

14 4 Rugalmas válasz spektrum: e () e B C D e ( ) 2 D C g e D C g e D C g e C B B g e B 2,5 a () 2,5 a () 2,5 a () 2,5 a () 0 = = = + = η η η η A η csillapítási korrekciós tényező értékét az alábbi kifejezéssel lehet meghatározni: + = 55 ;0, 5 0 max ξ η ξ = 5% artószerkezetek IV. 204/205 I. félév

15 artószerkezetek IV. 204/205 I. félév ervezési válasz spektrum (rugalmas analízishez): d () d d B C D 0 B C D B C D d d d d () = a () = a g g () = max a () = max a Vízszintes komponens alajtípus B ,5 q g g B 2,5 q 2,5 q C 2,5 C 2 q C D ; β a D 2 3 g ; β a g q viselkedési si tényezt nyező A B,00,20 0,5 0,5 0,4 0,5 2,0 2,0 β alsó korlát (0,2a gr ) C D,5,35 0,20 0,20 0,6 0,8 2,0 2,0 E,40 0,5 0,5 2,0 5

16 artószerkezetek IV. 204/205 I. félév ERVEZÉI KONCEPCIÓK Földrengésnek ellenálló acélszerkezetű épületet az alábbi két koncepció alapján lehet megtervezni: a) koncepció: alacsony energiaelnyelő szerkezeti viselkedés b) koncepció: energiaelnyelő (dissipative) szerkezeti viselkedés tervezési koncepció A koncepció (alacsony energiaelnyelő képesség) B koncepció (energiaelnyelő viselkedés) DCL DCM DCH duktilitási osztály alacsony (DCL) közepes (DCM) magas (DCH) Ductility Class Low Ductility Class Medium Ductility Class High viselkedési tényező referencia értéke (q),5-2,0 4,0 a 2. táblázat szerint 6

17 artószerkezetek IV. 204/205 I. félév A koncepció elsősorban alacsony szeizmikus zónában (0,08g-ig) javasolt; alkalmazható a rugalmas globális analízis módszere; a tervezési spektrum alkalmazása esetén a q viselkedési tényező nem lehet nagyobb, mint,5-2,0; magassági értelemben vett irregularitás esetén sem kell,5 értéknél kisebb viselkedési tényezőt feltételezni; amennyiben,5-nél nagyobb viselkedési tényezőt alkalmazunk, akkor a szerkezet elsődleges szeizmikus elemei nem tartozhatnak 4. keresztmetszeti osztályba. 7

18 artószerkezetek IV. 204/205 I. félév Rugalmas számítási elv (modál analízis). gyorsulási válaszspektrumok számítása 2. modális amplitúdók számítása 3. maximális elmozdulások, majd a szeizmikus teher számítása 4. számítás pontosságának ellenőrzése 5. teherbírás vizsgálata az EC3 szerint a szeizmikus teherkombinációra 8

19 artószerkezetek IV. 204/205 I. félév zámpélda: Fordított inga a) zámítás (pdf) b) Gépi eljárás 9

20 artószerkezetek IV. 204/205 I. félév B koncepció zerkezet típusok a) nyomatékbíró keretszerkezet (a vízszintes erőket a szerkezet alapvetően hajlítással veszi fel); b) központosan merevített keretszerkezet (a vízszintes erőket alapvetően a szerkezet húzott-nyomott merevítő elemei veszik fel); c) külpontosan merevített keretszerkezet (a vízszintes erőket alapvetően a szerkezet húzott-nyomott merevítő elemei veszik fel, azonban olyan külpontos kialakítást alkalmazunk, amely biztosítja, hogy az energia a szeizmikus kapcsolatokban vagy ciklikus hajlítás, vagy ciklikus nyírás révén elnyelődjön); d) fordított inga szerkezet (ahol az energiaelnyelő zónák az oszlopok alapjainál helyezkednek el); e) betonfallal vagy betonmaggal merevített szerkezet (a vízszintes erőket betonfalak vagy betonmag veszi fel); f) nyomatékbíró keretszerkezet központos merevítő rendszerrel; g) nyomatékbíró keretszerkezet kitöltő falakkal. 20

21 Merevítő rendszerek (b-c típusok esetén) b) Központosan merevített keret artószerkezetek IV. 204/205 I. félév A K merevítő rendszer - ahol a metszéspont oszlopra esik - kerülendő: c) Külpontosan merevített keret 2

22 VIELKEDÉI ÉNYEZŐ ( q ) artószerkezetek IV. 204/205 I. félév d) fordított inga szerkezet típusa a) nyomatékbíró keretszerkezet b) központosan merevített keretszerkezet - átlós merevítés - V merevítés c) külpontosan merevített keretszerkezet e) betonfallal vagy betonmaggal merevített szerkezet f) nyomatékbíró keretszerkezet központos merevítéssel g) nyomatékbíró keretszerkezet kitöltő falazattal - kerettel érintkező, de kapcsolat nélküli betonvagy téglafalazat - kapcsolt vasbeton falazat - kerettel nem érintkező falazattal duktilitási osztály DCM lásd a betonszerkezetekre vonatkozó speciális szabályokat 4 2 lásd az acél és beton kompozit szerkezetekre vonatkozó speciális szabályokat 4 DCH 5 u 4 2,5 5 u 2 2 u 4 u 5 u 22

23 artószerkezetek IV. 204/205 I. félév a) nyomatékbíró keretszerkezetek u =, u u =,2 =, 3 23

24 artószerkezetek IV. 204/205 I. félév c) fordított inga u u =,0 =, 24

25 artószerkezetek IV. 204/205 I. félév (d) központosan merevített keretszerkezet u =,2 25