Podsumowanie porównania japońskiego kodeksu projektowania izolacji sejsmicznej z przepisami zagranicznymi

W październiku 2022 r. ISO 23618:2022 (Podstawy projektowania konstrukcji - Ogólne zasady dot.konstrukcje izolowane sejsmicznie) został opublikowany. W tym dokumencie porównano szczegółoweprojekt izolacji sejsmicznejprocedury czterech regionów/krajów-Japoni (nr powiadomienia MLIT. 2009), Chin (GB/T 51408-2021), USA (ASCE 7-16) i Eurokodu (EC8) – aby zaproponować wspólny proces projektowania dla praktyki inżynierskiej. Kluczowe wymiary porównawcze obejmują obciążenia sejsmiczne, metody analizy, główne kombinacje obciążeń iurządzenie izolującemetody testowania. Do zademonstrowania procedur projektowych wykorzystano model 7-piętrowego budynku żelbetowego (RC), wraz z podsumowaniem wyników uzyskanych z równoważnej metody liniowej (ELM) i analizy historii reakcji (THA).

Podstawowe różnice w obciążeniach sejsmicznych, metodach analizy, kombinacjach obciążeń i testowaniu urządzeń w ramach czterech norm podsumowano w Tabeli 1 (przepisy ogólne) i Tabeli 2 (stan graniczny ostateczny, SGN, wymagania).
Tabela 1: Kluczowe postanowieniaKodeksy projektowe izolacji sejsmicznej

Tabela 2: Wymagania dotyczące obciążenia sejsmicznego SGN i super-reakcji konstrukcji

Uwagi dotyczące kodu klucza-:

1. Filozofia projektowania: Japonia stosuje metodę projektowania naprężeń dopuszczalnych; Chiny, USA i EC8 stosują metodę projektowania stanu granicznego.
2. Obciążenia rozciągające: w porównaniu z Japonią Chiny i USA mają krytyczne projekty obciążeń rozciągających (z użyciem urządzeń-odporniejszych na rozciąganie).
3. Kontrola jakości urządzenia: Wszystkie przepisy wymagają rygorystycznych testów prototypów; Japonia i USA testują 100% urządzeń produkcyjnych, natomiast Chiny i EC8 umożliwiają pobieranie próbek.

3.1 Model analityczny
Wykorzystano zmodyfikowany 7-piętrowy budynek RC (oparty na Saito 2011 i Feng 2022). Kluczowe parametry:
1. Stałe-okresy podstawowe: kierunek ramki (Tx): 0,564, 0,190, 0,107 s; Kierunek ściany ścinającej (Ty): 0,238, 0,105, 0,087 s.
2. Urządzenie izolujące: Łożyska gumowe ołowiane (LRB)(wybrany do przywracania siły i tłumienia).
Średnica: 650–750 mm (Japonia, Chiny, EC8); 900mm (USA, ze względu na duże obciążenia sejsmiczne MCER).
Tabela 3: Nominalne właściwości projektowe systemu izolacji

3.2 Obciążenie sejsmiczne
1. Miejsca docelowe: Tokio (Japonia), Pekin (Chiny), San Francisco (USA), Reggio Calabria (EC8).
2. Stan gleby: Stały profil; średnia prędkość fali poprzecznej (górne 30m): 209 m/s.
3. Charakterystyka widm:
1) Tłumienie 5%: USA mają największe widma przyspieszenia/pseudoprędkości (≈1,5x w Japonii).
2) Widma prędkości pseudo: rosną wraz z okresem (Chiny); stała/spadek (Japonia, USA, EC8).
3) Tłumienie SGN dla budynków izolowanych: ~20%.
3.3 Wyniki analizy reakcji
Porównywane są dwie główne metody: ELM (równoważna metoda liniowa) i THA (analiza historii odpowiedzi).
3.3.1 Równoważna metoda liniowa (ELM)
Wszystkie kodeksy definiują ELM dla systemów o pojedynczym-stopniu--swobody (SDOF), ale z różnym zastosowaniem. Chiny wykorzystują 85% masy równoważnej i obliczają reakcje dla obciążeń 475-letnich i 2475-letnich (nie uwzględnia się właściwości brzegowych).
Tabela 4: Kluczowe wyniki odpowiedzi ELM i THA

3.3.2 Analiza historii odpowiedzi (THA)
1. Ruchy naziemne:6 par (Japonia, wartości maksymalne); 10 par (Chiny, USA, EC8, wartości średnie); wszystkie pasują do 5% widm projektowych.
2. Modelowanie:
a) ramka 3D;LRBwyidealizowany jako dwuliniowy.
b) Analiza pozioma: tłumienie Rayleigha (tłumienie systemu izolacji=0; tłumienie-nadbudowy w pierwszym i drugim okresie=3%).
c) Super-struktura: nie-liniowa (Japonia, Chiny); elastyczny (USA, EC8).
3. Oprogramowanie:SERA3D wersja 10.8 (THA); PKPM (Chiny, RPA); ETABS V18 (pionowy RSA).
4. Analiza pionowa:RSA z tłumieniem Rayleigha (tłumienie 1./2. okresu pionowego=3%); dominują tryby drgań belki (ze względu na wysoką sztywność pionową izolacji).
3.3.3 Główne ustalenia
1. Japonia:Dryft izolacji ULS > dryft SLS; ELM i THA dobierane są niezależnie (w praktyce 20% ELM, 80% THA); Ruch gruntu w pobliżu-pola Kobe NS powoduje największe ścinanie (przekraczające ELM); ELM przewiduje większe odkształcenia izolacji.
2. Chiny:Nadbudowę projektuje obciążenie 475-lat (RSA); 2475-letnie obciążenie (THA) sprawdza dryft; obciążenie projektowe wykorzystuje maksimum wyników RSA/THA.
3. Stany Zjednoczone:Wyniki THA są ograniczone przez ELM; Ścinanie ELM jest nieco większe niż w przypadku obliczeń sejsmicznych (ze względu na Rᵢ=1.875 dla izolacji w porównaniu z R=5 dla normalnego projektu sejsmicznego).

Ten dokument porównujeprojekt izolacji sejsmicznejprocedury Japonii, Chin, USA i EC8, skupiające się na obciążeniach sejsmicznych, metodach analizy i testowaniu urządzeń. Model 7-kondygnacyjnego budynku RC przedstawia przebieg prac projektowych oraz porównanie wyników ELM i THA. Celem jest zaproponowanie wspólnej procedury projektowej dla praktyki inżynierskiej, uwzględniającej specyficzne dla norm różnice w filozofii projektowania, kombinacjach obciążeń i wymaganiach analitycznych.

Cała powyższa treść pochodzi z „Porównania języka japońskiegoKodeks projektowania izolacji sejsmicznejz kodami zagranicznymi” JSSI, kwiecień 2024 r.