WPŁYW SZYBKOŚCI UTRATY SŁUPA NA DYNAMICZNĄ ODPOWIEDŹ KONSTRUKCJI ŻELBETOWEJ

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 żelbetowego 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 słupa 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.

Pełny tekst (pdf)

[1]  DoD UFC Guidelines., Design of Buildings to Resist Progressive Collapse, Unified Facilities Criteria (UFC) 4-023-03. Department of Defence (DoD), 2005.

[2]  PN-EN 1991-1-7, Eurokod 1 - PN-EN 1991-1-7: Oddziaływania na konstrukcje - Część 1-7: Oddziaływania ogólne - Oddziaływania wyjątkowe, 2006.

[3]  GSA Guidelines., GSA Progressive Collapse Analysis and Design Guidelines for New Federal Office Buildings and Major Modernizations Projects. General Services Administration (GSA), 2003.

[4]  Kokot S.: Literature survey on current methodologies of assessment of building robustness and avoidance of progressive collapse. JRC Scientific and Technical Reports JRC 5598, European Commission, Joint Research Centre, 2009.

[5]  Kokot S., Anthoine A., Negro P., Solomos G.: Static and dynamic analysis of a reinforced concrete flat slab frame building for progressive collapse. Engineering Structures, vol. 40, 2012, pp. 205-217.

[6]  Kokot, S., Analiza ramy żelbetowej na obciążenia wyjątkowe według metody zastępczej ścieżki obciążenia, Inżynieria i Budownictwo, 8, 2012, pp. 444-446.

[7]  Neuenhofer A., Filippou, F. C., Evaluation of nonlinear frame finite element models, Journal of Structural Engineering, vol. 123, 7, 1997, pp. 958-966.

[8]  Scott B. D., Park R., Priestley M. J. N., Stress-strain behavior of concrete confined by overlapping hoops at low and high strain rates, ACI Journal, 1982, vol = 79, 1, pp. 13-27.

[9]  Filippou F. C., Popov E. P., Bertero V. V., Effects of bond deterioration on hysteretic behavior of reinforced concrete joints, University of California, Berkeley, 1983.

[10]  Crisfield M., Nonlinear finite element analysis of solids and structures, Wiley, 1991, New York.

[11]  McKenna F.,Fenves G. L., Scott M. H., OpenSees - Open system for earthquake engineering simulation, Pacific Earthquake Engineering Research Center, University of California, Berkeley, CA., http://opensees.berkeley.edu.