Топорков А.С.
Топорков А.С.

Топорков А.С.
Ведущий инженер АО «Атомэнергопроект», г. Москва


Публикации

Применение комбинированного асимптотического метода для расчета высотного здания на сейсмическое воздействие: результаты
Журнал: №4 2018
Подробнее

Комбинированный асимптотический метод (КАМ), разработанный для учета динамического взаимодействия сооружений с основанием при сейсмических воздействиях (SSI), традиционно применяется при расчете тяжелых и сравнительно жестких сооружений АЭС. Однако некоторые современные гражданские сооружения по своим параметрам (прежде всего, по размерам и массам) уже приближаются к сооружениям АЭС. Возникает вопрос о степени влияния и о необходимости учета эффектов SSI в расчетах подобных сооружений. В статье приводятся результаты применения КАМ к расчету высотного сооружения на модельном однородном основании. Главной особенностью рассматриваемого сооружения по сравнению с сооружениями АЭС оказываются очень низкие значения (около 0,1 Гц) первых собственных частот на защемленном фундаменте, относящихся к горизонтально-качательным формам, а также интенсивное накопление модальных масс (особенно качательных) при частотах, значительно меньших несущих частот сейсмического воздействия. В результате на частотах воздействия эффективные массы в горизонтальных и качательных направлениях резко уменьшаются, и влияние эффектов SSI в этих направлениях оказывается неожиданно малым. В вертикальном направлении первые собственные частоты сооружения на защемленном фундаменте на порядок больше, чем в горизонтально-качательных формах 
(низшая частота составила около 1,5 Гц), что делает вертикальную реакцию более похожей на реакцию сооружений АЭС: влияние эффектов SSI здесь намного заметнее. В связи с большим объемом материала в настоящей статье представлены только результаты расчета с минимальными комментариями. Приведены спектры ускорений на подошве фундамента при трехкомпонентном сейсмическом воздействии, и максимальные усилия под подошвой фундамента для варианта расчета сооружения на защемленном фундаменте, а также для трех вариантов податливого грунтового основания. Анализ полученных результатов авторы надеются представить в следующих публикациях.

Максимальные интегральные усилия под подошвой: разные методы оценки устойчивости на сдвиг и потенциала отрыва по подошве фундамента
Журнал: №3 2018
Подробнее

В статье обсуждаются вопросы проверки устойчивости фундаментов ответственных сооружений на сдвиг по подошве при сейсмических воздействиях и оценки потенциала отрыва от грунта при качании. Результаты вычислений с использованием шестикомпонентных реализаций интегральных сил под подошвой во времени сравниваются с приближенными подходами, в которых используются только максимальные модули этих сил за время реакции. Проверяется правомерность применения обобщенного правила Ньюмарка (иногда его называют правилом 100-40-40), согласно которому в тот момент, когда одна компонента силы достигает своего максимального модуля, остальные компоненты (статистически не зависимые от первой) достигают примерно 40% своих максимальных модулей. Вторая неявная часть этого же правила состоит в допущении, что путем перебора сочетаний максимумов каждой по очереди компоненты силы и 40% максимумов остальных компонент можно оценить максимальные значения целевой функции. В статье рассмотрено 12 расчетных случаев: четыре варианта воздействий по три грунтовых профиля для каждого. Оказывается, что для сдвига по подошве и целевой функции в виде максимального по времени отношения модуля вектора сдвигающей силы к прижимающей силе приближенный подход с использованием обобщенного правила Ньюмарка дает неплохие результаты. Однако для качания и целевой функции в виде максимальной по времени доли площади подошвы, по которой при полном контакте вертикальные напряжения 
оказались растягивающими, ситуация не такая: результаты приближенного подхода оказываются неконсервативными. Из двух допущений, как оказалось, не выполняется второе: максимум целевой функции достигается в момент, не совпадающий с моментами достижения максимумов отдельных компонент сил, и максимальное по времени значение целевой функции заметно больше всех значений в моменты достижения максимумов отдельных компонент. Для восстановления консерватизма приближенного подхода предлагается применять правило Ньюмарка только к качательным моментам, а максимум вертикальной силы при этом учитывать полностью.

Опыт использования комбинированного асимптотического метода для вычисления внутренних усилий в строительных конструкциях: линейно-спектральный расчет
Журнал: Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений. 2017 - №6
Подробнее

В статье обсуждаются результаты тестирования новых возможностей программы СКАД по линейно-спектральному расчету усилий в соответствии с требованиями норм атомной отрасли. Для сравнения используются результаты модельного расчета по программе АБАКУС и результаты расчета в частотном диапазоне с использованием Быстрого Преобразования Фурье. Проверяются одномодальные реакции на однокомпонентное воздействие (включая вращательные компоненты воздействия), суммирование одномодальных сейсмических реакций на однокомпонентные воздействия (включая использование остаточного члена), а также суммирование «однокомпонентных» реакций при оценке реакции на шестикомпонентное воздействие, заданное на жестком фундаменте. Это воздействие вычислено комбинированным асимптотическим методом с учетом взаимодействия сооружения с грунтовым основанием. Результаты сравнения показывают недопустимое занижение вертикальных усилий при использовании в расчете правил суммирования из гражданских норм (в отличие от атомных норм).

Максимальные интегральные усилия под подошвой: разные методы оценки устойчивости на сдвиг и потенциала отрыва по подошве фундамента

Подробнее

В статье обсуждаются вопросы проверки устойчивости фундаментов ответственных сооружений на сдвиг по подошве при сейсмических воздействиях и оценки потенциала отрыва от грунта при качании. Результаты вычислений с использованием шестикомпонентных реализаций интегральных сил под подошвой во времени сравниваются с приближенными подходами, в которых используются только максимальные модули этих сил за время реакции. Проверяется правомерность применения обобщенного правила Ньюмарка (иногда его называют правилом 100-40-40), согласно которому в тот момент, когда одна компонента силы достигает своего максимального модуля, остальные компоненты (статистически не зависимые от первой) достигают примерно 40% своих максимальных модулей. Вторая неявная часть этого же правила состоит в допущении, что путем перебора сочетаний максимумов каждой по очереди компоненты силы и 40% максимумов остальных компонент можно оценить максимальные значения целевой функции. В статье рассмотрено 12 расчетных случаев: четыре варианта воздействий по три грунтовых профиля для каждого. Оказывается, что для сдвига по подошве и целевой функции в виде максимального по времени отношения модуля вектора сдвигающей силы к прижимающей силе приближенный подход с использованием обобщенного правила Ньюмарка дает неплохие результаты. Однако для качания и целевой функции в виде максимальной по времени доли площади подошвы, по которой при полном контакте вертикальные напряжения оказались растягивающими, ситуация не такая: результаты приближенного подхода оказываются неконсервативными. Из двух допущений, как оказалось, не выполняется второе: максимум целевой функции достигается в момент, не совпадающий с моментами достижения максимумов отдельных компонент сил, и максимальное по времени значение целевой функции заметно больше всех значений в моменты достижения максимумов отдельных компонент. Для восстановления консерватизма приближенного подхода предлагается применять правило Ньюмарка только к качательным моментам, а максимум вертикальной силы при этом учитывать полностью.

Применение комбинированного асимптотического метода для расчета высотного здания на сейсмическое воздействие: результаты

Подробнее

Комбинированный асимптотический метод (КАМ), разработанный для учета динамического взаимодействия сооружений с основанием при сейсмических воздействиях (SSI), традиционно применяется при расчете тяжелых и сравнительно жестких сооружений АЭС. Однако некоторые современные гражданские сооружения по своим параметрам (прежде всего, по размерам и массам) уже приближаются к сооружениям АЭС. Возникает вопрос о степени влияния и о необходимости учета эффектов SSI в расчетах подобных сооружений. В статье приводятся результаты применения КАМ к расчету высотного сооружения на модельном однородном основании. Главной особенностью рассматриваемого сооружения по сравнению с сооружениями АЭС оказываются очень низкие значения (около 0,1 Гц) первых собственных частот на защемленном фундаменте, относящихся к горизонтально-качательным формам, а также интенсивное накопление модальных масс (особенно качательных) при частотах, значительно меньших несущих частот сейсмического воздействия. В результате на частотах воздействия эффективные массы в горизонтальных и качательных направлениях резко уменьшаются, и влияние эффектов SSI в этих направлениях оказывается неожиданно малым. В вертикальном направлении первые собственные частоты сооружения на защемленном фундаменте на порядок больше, чем в горизонтально-качательных формах (низшая частота составила около 1,5 Гц), что делает вертикальную реакцию более похожей на реакцию сооружений АЭС: влияние эффектов SSI здесь намного заметнее. В связи с большим объемом материала в настоящей статье представлены только результаты расчета с минимальными комментариями. Приведены спектры ускорений на подошве
фундамента при трехкомпонентном сейсмическом воздействии, и максимальные усилия под подошвой фундамента для варианта расчета сооружения на защемленном фундаменте, а также для трех вариантов податливого грунтового основания. Анализ полученных результатов авторы надеются представить в следующих публикациях.