Wpływ Szybkości Utraty Słupa Na Dynamiczną Odpowiedź Konstrukcji Żelbetowej

Abstract

W konstrukcjach ramowych, nagła utrata słupa spowodowana na przykład eksplozją ładunku wybuchowego czy uderzeniem pojazdu powoduje dynamiczną odpowiedź, która w przypadku niewystarczającej odporności konstrukcji może prowadzić do częściowej lub całkowitej katastrofy. Pojęcie "nagłości" jest nieprecyzyjne i dlatego warto zbadać jak szybkość utraty słupa wpływa na maksymalne przemieszczenie i jak to przemieszczenie odnosi się do przemieszczenia statycznej utraty słupa. W tym celu przeprowadzono symulacje numeryczne odpowiedzi żel-betowego budynku słupowo-belkowego, który wcześniej został poddany eksperymentalnej quasi-statycznej utracie słupów. Symulacje polegają na stopniowym wydłużeniu czasu trwania utraty słupa od zera do wartości, która asymptotycznie zbliża się do odpowiedzi statycznej. Ze względu na różne rozpiętości przęseł, rozważono trzy scenariusze utraty słupa. Stwierdzono, że wpływ szybkości utraty słu-pa zależy od możliwości przeniesienia obciążeń przez pozostałą część konstrukcji, a to przejawia się w wartościach okresu drgań własnych dla postaci w kierunku pionowym konstrukcji bez danego słupa. Podano także czasy trwania utraty słupa, dla których odpowiedź jest na umownym poziomie 95% maksymalnej odpowiedzi dynamicznej oraz wartości znormalizowanego czasu w stosunku do odpowiedniego okresu drgań własnych, co może posłużyć jako wskazówka przy dobieraniu kroku czasowego całkowania równań ruchu w obliczeń dynamicznych przy użyciu metody elementów skończonych.Słowa kluczowe: postępująca katastrofa, obciążenie wyjątkowe, modelowanie konstrukcji żelbetowej, współczynnik dynamiczny WprowadzenieNagła utrata elementu nośnego, jakim jest słup, belka lub fragment ściany, może prowadzić do zjawiska częściowej lub całkowitej katastrofy postępującej. Przyczyną utraty elementu nośnego konstrukcji może być eksplozja ładunku wybuchowego, wybuch gazu, czy uderzenie pojazdu. Analizowanie szczegóło- we konkretnego przypadku obciążenia wyjątkowego działającego na daną konstrukcję wymaga dużego nakładu pracy na etapie modelowania konstrukcji i obciążenia, dlatego istotne jest przyjęcie założeń, które pozwolą na uproszczenie całego procesu analizy z zachowaniem żądanego poziomu dokładności rozwią-zania. W ostatnich latach pojawiło się wiele wytycznych i przepisów w dokumentach normowych [1,2,3] dotyczących projektowania nowych obiektów, jak rów-nież sprawdzenia i wzmacniania istniejących budynków na możliwość wystą-pienia obciążenia wyjątkowego prowadzącego do postępującej katastrofy [4]. Oprócz ogólnych wymagać spełnienia integralności konstrukcji poprzez układ stężeń pionowych i poziomych, bardziej dokładne analizy wymagają przeprowadzenia obliczeń dynamicznych za pomocą metody elementów skończonych z uwzględnieniem nieliniowości materiałowych i geometrycznych.W wielu dokumentach [1,2,3] zalecana jest analiza dynamiczna modelu konstrukcji ze względu na nagłą utratę słupa lub belki. W konstrukcjach ramowych, nagła utrata słupa wywołuje drgania, które w przypadku niewystarczają-cej odporności konstrukcji może prowadzić do...