Основы теории сейсмостойкости сооружений

4.4.2. Нормативный расчет

В основу нормативного расчета сейсмостойкости сооружений, реализованного в программе "RADIUS", заложены основные положения СНиП II-7-81, изложенные в предыдущих главах.

Рассмотрим основные разделы этой программы.

1. Подготовка расчетной схемы и исходных данных

Вначале, как и для статического расчета по МКЭ, вводится расчетная схема, включающая узлы, элементы, опоры. Вместо внешней нагрузки вводятся узловые массы.

Выбирается тип расчета - "динамика", а в ней - "сейсмика по СНиП". Эти названия отражены в пиктограммах меню программы.

Далее выбираются:

- направление действия землетрясения: по осям x, у или z;

К_И- максимальное число итераций, определяющих собственные векторы и числа (обычно не более 50);

К_Ч- число учитываемых форм колебаний (обычно 3);

С - балльность района застройки (7, 8 или 9 баллов);

К_Г- категория грунта (I, II или III);

K₁ ,К₂ ,К₃ - коэффициенты K₁, К₂, К₃(К_ψ).

g- скорение силы тяжести g принимается равным 9,81 м/с².

Обычно перед началом расчета на сейсмическое воздействие рекомендуется провести расчет на собственные частоты и формы с тем, чтобы определив потребное количество итераций (машина выдает это по каждой форме колебаний) и оценив порядок полученных частот (периодов), тут же устранить возможные ошибки в расчетной схеме.

2. Алгоритм расчета

Расчет осуществляется в следующей последовательности:

•  - определяются частоты и формы колебаний;
•  - по соответствующим формулам определяются параметры η_ik и β_i

76

•  - для каждой i-ой частоты определяются сейсмические силы S_ik, приложенные к K-ой массе; эти силы рассматриваются как внешние силы, соответствующие п вариантам загружений, где п - число учитываемых форм колебаний;
•  - производится статический расчет на п вариантов загружений от найденных сил S_ik
•  - определяются расчетные усилия (М, Q, N) по формуле (2.82):

3. Результаты расчета

После успешного завершения расчета можно посмотреть на экране монитора или вывести на печать следующие результаты:

•  - для каждой формы колебаний (вызывается номером варианта загружения) выводятся значения сейсмических сил и соответствующие им формы колебаний;
•  - выводятся расчетные усилия M, Q, N ( I вариант расчета);

Необходимо учесть следующее. Результат для всех усилий, определяемый по формуле (4.20) представляет собой положительное число. Вместе с тем, согласно принятому в программе правилу, положительные моменты вращают стержень по часовой стрелке.

Поэтому, к примеру, для консоли, нагруженной силами (рис. 4.16, а), эпюра моментов имеет вид представленный на рис. 4.16, б. Однако на экране монитора будет показана эпюра как на рис. 4.16, в.

Ниже на рис. 4.17 приведены результаты расчета по программе "RADIUS", выполненного для расчетной схемы, принятой в п.3.1.

На рис. 4.17, а-в показаны формы собственных колебаний и приведены значения узловых сейсмических сил.

На рис. 4.17, г приведена расчетная эпюра изгибающих моментов.

77

Рис. 4.16. Схема нагружения и вид эпюр изгибающих моментов:
а - схема нагружения; б - действительный; в - на экране монитора

Рис. 4.17. Формы собственных колебаний и сейсмические силы.
Расчетная эпюра изгибающих моментов:
а - первая форма собственных колебаний; б - вторая форма собственных
колебаний; в - третья форма собственных колебаний; г - расчетная эпюра

78

Сопоставляя эти данные с результатами ручного счета (п. 3.1), нетрудно убедиться, что расхождения не превышают величины порядка 1%. Кстати говоря, данный пример может служить в качестве примера тестирования программного комплекса "RADIUS".

79