Prezentacja pracy

Częstości drgań własnych
i odpowiedź dynamiczna na wpływy
sejsmiczne i parasejsmiczne
budynków wysokich usztywnionych
konstrukcjami ścianowymi
z nadproŜami.
inŜ. Antoni Filipowicz
Praca Dyplomowa nr Z/33/2003/2004
Politechnika Poznańska, Poznań 2004-2006.
Cele pracy:
•
•
•
zapoznanie się i przegląd programów
umoŜliwiających dokładne oszacowanie częstości
drgań własnych, co jest kluczowym zagadnieniem
w trakcie projektowania budynków wysokich
wybór jak najlepszych oszacowań częstości drgań
własnych, z licznych proponowanych w literaturze
przedmiotu wzorów
dodatkowo oszacowanie odpowiedzi dynamicznej
opracowywanych budynków ścianowych na
wpływy sejsmiczne i/lub parasejsmiczne
System konstrukcyjny budynków wznoszonych techniką form
przestawnych [Bal04]
W pracy analizowano budynki o 16 róŜnych rzutach.
Dla kaŜdego rzutu liczono budynki o 2, 5, 10, 12 i 15 kondygnacjach.
Łącznie analizowano 80 budynków.
Obliczenia wykonywano programami:
• ETABS NONLINEAR v. 8.1.3 (University of California, Berkeley)
• BW dla Windows v. 2004 (Politechnika Poznańska).
Rzut budynku numer 2, pochodzący z artykułu [Bal03b], z zaznaczonym
miejscem niezgodności z modelem programu ETABS
Widok jednej kondygnacji budynku nr 1
Rzut budynku nr 1
Widok jednej kondygnacji budynku nr 11
Rzut budynku nr 11
Widok ogólny ekranu programu ETABS
Widok animacji drgań własnych w programie ETABS
Widok ogólny preprocesora POL-3
H
T=
= 0,02174 ⋅ H
46
[s]
H - wysokość budynku w metrach
Wzór na pierwszy okres drgań własnych budynków wysokich o
konstrukcji ścianowej zaczerpnięty z pracy [Jea86]
0 , 9174
H
T=
55,629
[s ]
H - wysokość budynku w metrach
Wzór na pierwszy okres drgań własnych budynków wysokich o
konstrukcji ścianowej zaczerpnięty z pracy [Kow03 ]
T = Ch β ρ ρ ρ
b1
b2
b3
as
b4
al
b5
min
J
b6
Wzór na pierwszy okres drgań własnych budynków wysokich o
konstrukcji ścianowej zaczerpnięty z pracy [Bal03a]
Typ rzutu
C
b1
b2
b3
b4
b5
b6
Kwadratowy
0.158
1.400
0.972
0.812
1.165
-0.719
0.130
Prostokątny
0.001
1.455
0.170
-0.485
-0.195
0.170
-0.094
Τ
h
β
ρas
: Okres [s]
: Całkowita wysokość budynku [m]
: współczynnik określający stosunek długości dłuŜszego boku do krótszego
: stosunek powierzchni ścian równoległych do krótszego boku do całkowitej powierzchni
stropu
ρal : stosunek powierzchni ścian równoległych do dłuŜszego boku do całkowitej powierzchni
stropu
ρmin : stosunek minimalnej powierzchni ścian do całkowitej powierzchni stropu
J
: biegunowy moment bezwładności rzutu
Współczynniki uŜyte we wzorze zaczerpniętym z pracy [Bal03]
T = C ⋅h⋅
Τ
(R
a
lenght
R
a
+ Rwidth
)
: Okres [s]
h
: Całkowita wysokość budynku [m]
R
: współczynnik określający stosunek długości dłuŜszego boku do krótszego
Rlenght: stosunek powierzchni ścian usztywniających wzdłuŜ kierunku podłuŜnego do
powierzchni całkowitej rzutu budynku
Rwidth : stosunek powierzchni ścian usztywniających wzdłuŜ kierunku poprzecznego do
powierzchni całkowitej rzutu budynku
C, a : parametry oszacowania otrzymane z analizy metodą regresji, równe odpowiednio:
0,138 i –0,4.
Wzór na pierwszy okres drgań własnych budynków wysokich o
konstrukcji ścianowej zaczerpnięty z pracy [Bal04]
T [s]:
Typ wzoru:
2 kond. 5 kond. 10 kond. 12 kond. 15 kond.
Kow03
-
-
0,387
0,458
0,561
Jea86
0,124
0,308
0,617
0,741
0,925
Bal03
0,030
0,114
0,313
0,408
0,565
Bal04
0,103
0,255
0,511
0,613
0,766
ET-Fil
0,048
0,134
0,312
0,393
0,523
ET-Bal
0,048
0,129
0,293
0,368
0,489
BW-8
0,022
0,094
0,263
0,344
0,479
Zestawienie wartości pierwszego okresu drgań własnych budynku nr 1
Kow03
J e a 86
Ba l03
Ba l04
E T -FIL
E T -BAL
15
13
11
9
7
5
BW-8
3
1
1,0
0,9
0,8
0,7
0,6
T [s ] 0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0,0
Ilo ś ć ko ndyg nac ji
Pierwszy okres drgań (budynek nr 1)
T [s]:
Typ wzoru:
2 kond.
5 kond. 10 kond. 12 kond. 15 kond.
Kow03
-
-
0,388
0,459
0,563
Jea86
0,124
0,310
0,619
0,743
0,929
Bal03
0,038
0,138
0,363
0,469
0,641
Bal04
0,086
0,214
0,428
0,513
0,641
ET-FIL
0,073
0,235
0,631
0,819
1,123
ET-BAL
0,073
0,231
0,630
0,819
0,830
BW-8
0,062
0,224
0,669
0,912
1,349
Zestawienie wartości pierwszego okresu drgań własnych budynku nr 11
1,6
1,4
Kow 03
1,2
Je a86
1,0
Bal03
T [s ] 0,8
Bal04
0,6
ET-FIL
0,4
ET-BAL
0,2
BW-8
15
13
11
9
7
5
3
1
0,0
Ilo ś ć ko ndyg nac ji
Pierwszy okres drgań (budynek nr 11)
Przykład wizualizacji napręŜeń dla budynku nr 14 (15 kondygnacji)
w programie BW
Przykład wizualizacji przemieszczeń dla budynku nr 14
(15 kondygnacji) w programie BW
Przykład wizualizacji zmienności sił w nadproŜach
dla budynku nr 14 (15 kondygnacji) w programie BW
Wnioski i uwagi końcowe :
•wzrasta znaczenie problematyki odpowiedzi budynków na wpływy
sejsmiczne w Polsce
•wraz z wzrostem ilości kondygnacji, maleje przewaga długości
okresu uzyskanego z ETABS nad długością okresu uzyskanego z BW
•najwygodniej jest prowadzić obliczenia za pomocą dedykowanych
programów obliczeniowych
•zaskakująco dobre i chyba wystarczające do wstępnego
projektowania Ŝelbetowych budynków ścianowych wyniki uzyskano
przy uŜyciu prostego wzoru z pracy [Kow03]:
0 , 9174
H
T=
55,629
Dziękuję za uwagę!