Beton v extrémn mních podmínk nkách Zemětřesen esení AP Photo/Itsuo Inouy ČVUT v Praze, Fakulta stavební katedra betonových a zděných konstrukcí
Úvod Přírodní frekvence 0,5-10 Hz, dosah v [km] - tektonická (90%) - sopečná (7%) - řítivá (3%) Umělá frekvence 2-100 Hz, dosah v [m] - práce strojů - doprava - trhací práce převzato z wikipedia.org - Zlom San Andreas v Kalifornii 2
Typy vln Objemové vlny - P-vlny (primární, longitudání) = kmitají shodně se směrem šíření vlny - S-vlny (sekundární, transverzální) = kmitají kolmo na směrem šíření vlny Povrchové vlny - Rayleigh vlny (R-vlny) = částice kmitají kolmo na směr vlnění v horizontální rovině 3 - Loweho vlny (Q-vlny) = částice kmitají kolmo na směr vlnění v horizontální rovině, Rychleji něž R-vlny převzato z wikipedia.org převzato z Wadsworth/ITP
Seismogram převzato z okgeosurvey1.gov 4
Zemětřesen esení 1. Mikro méně než 2,0 Mikrozemětřesení, nepocititelné. okolo 8000 denně Většinou nepocititelné, ale 2. Velmi malé 2,0 až 2,9 okolo 1000 denně zaznamenatelné. okolo 49000 3. Malé 3,0 až 3,9 Často pocititelné, nezpůsobující škody. ročně (odhad) 4. Slabé 4,0 až 4,9 Citelné třesení věcí uvnitř domů, drnčivé zvuky. Významné škody nepravděpodobné. okolo 6200 ročně (odhad) 5. Střední 5,0 až 5,9 Může způsobit velké škody špatně postaveným budovám v malé oblasti. Pouze drobné poničení dobře postaveným budovám. okolo 800 ročně 6. Silné 6,0 až 6,9 Může ničit až do vzdálenosti 100 km. okolo 120 ročně Může způsobit vážné škody na velkých 7. Velké 7,0 až 7,9 okolo 18 ročně oblastech. Může způsobit vážné škody i ve vzdálenosti 8. Velmi velké 8,0 až 8,9 1 zhruba za rok stovek kilometrů. Může způsobit ještě vážnější škody a 9. Velmi velké 9,0 až 9,9 1 zhruba za 20 let působí na tisíce kilometrů. 10. Masivní 10,0+ Nikdy nebylo zaznamenáno, možnost planetárních škod. (nezaznamenáno) 5
Zemětřesen esení 1. Chile 22. 5. 1960 9,5 2. Pronce William Sound (Aljaška) 28. 3. 1964 9,2 3. Andreanof Islands (Aljaška) 9. 3. 1957 9,1 4. Kamčatka 4. 11. 1952 9,0 5. Západní pobřeží severní Sumatry 26. 12. 2004 9,0 6. Pobřeží Ekvádoru 31. 1. 1906 8,8 7. Rat Islands (Aljaška) 4. 2. 1965 8,7 8. Assam (Tibet) 15. 8. 1950 8,6 9. Kamčatka 3. 2. 1923 8,5 10. Bandské moře (Indonésie) 1. 2. 1938 8,5 převzato z USGS 6
Ohniska zemětřesen esení Zemětřesení vznikají na kontaktu vzájemně se pohybujících horninových bloků. Vyskytují se hlavně na existujících zlomech (tzv. seismicky aktivní zóny), nejvíce podél rozhraní litosférických desek, která jsou "poseta" seismicky aktivními středisky. 7 převzato z FyzWeb
Normy ČSN EN 1998-1 Navrhování konstrukcí odolných proti zemětřesen esení Část 1: Obecná pravidla, seizmická zatížení a pravidla pro pozemní stavby Oblast použit ití 8 - návrh, posouzení, modelování konstrukce pozemních staveb, inženýrských staveb při zemětřesení - neplatí pro stavby se zvýšeným rizikem (jaderné elektrárny, přehrady, ) - slouží k ochraně lidských životů během zemětřesení, u důležitých staveb k navržené plné provozuschopnosti x u staveb běžných k omezení škod
Požadavky a kritéria ria Požadavek vyloučen ení zřícení konstrukce musí být navržena tak, aby vydržela návrhovou hodnotu seizmického zatížení bez zřícení celku nebo části ČSN EN 1998-1, 2.1 Požadavek omezeného poškozen kození konstrukce musí být navržena tak, aby vydržela seizmické zatížení o větší pravděpodobnosti výskytu, než je návrhová hodnota seizmického zatížení, bez škod a bez omezení provozu ČSN EN 1998-1, 2.1 Dále musí být splněny ny -MS únosnosti -MS omezeného poškození ČSN EN 1998-1, 2.2 9
Požadavky a kritéria ria K rozlišení spolehlivosti slouží rozdělení do tříd dle významu, každé třídě je přiřazen součinitel významu γ 1 ČSN EN 1998-1, 4.2.5, tab. 4.3 10
Zvláš áštní opatřen ení ČSN EN 1998-1, 2.2.4 Konstrukce co nejjednodušší, nejpravidelnější tvar(půdorysu i po výšce), rozdělení konstrukce na dynamicky nezávislé jednotky K zajištění dostatečné kapacity plastického přetvoření a disipace energie vyloučení křehkého lomu a předčasného vzniku nestabilních mechanizmů. 11
Požadavky a kritéria ria ČSN EN 1998-1, 3.1.2, tab. 3.1 ČSN EN 1998-1, 3.1 Ke klasifikaci základových podmínek průzkum v závislostech na typu podloží Staveništní půda nemá být v případě zemětřesení ohrožena poruchami podloží, nestabilními svahy 12
Seizmické oblasti ČSN EN 1998-1, 3.2.1 Pro účely EN 1998 je ČR rozdělena na oblasti dle stupně ohrožení 13
Navrhování pozemních staveb převzato od David Pelcyger jednoduchost konstrukce a její symetrie je největší výhoda při zemětřesení 14
Vliv rozložen ení tuhosti převzato od KACHCHHI: Earthquake Resistant Structures Engineering Tips Narušením plynulého přenosu zatížení z vyšších pater do základů budovy dochází ke snížení odolnosti vůči seismicitě. 15
Navrhování pozemních staveb ČSN EN 1998-1, 4 Základní pokyny: - jednoduchost konstrukce - jednotnost, symetrie a statická neurčitost - odolnost a tuhost v obou směrech - odolnost a tuhost v krutu - podlaží působící jako diafragma - přiměřené náklady 16
Početn etní metody při p účincích ch zemětřesen esení Při i modelování je nutné se řídit - modelováním dynamického zatížení - modelováním konstrukce Metody dynamického výpočtu - quasistatická (pseudostatická) - spektra odezvy - časového průběhu - frekvenčních oblastí - statisticko-pravděpodobnostní analýza 17
Porovnání metod Quasistatická metoda Metoda spektra odezvy Metoda postupu časového průběhu způsob výpočtu statický, lineární dynamický, lineární dynamický, nelineární účel použití návrh návrh/posouzení posouzení náklady relativně nízké střední vysoké oblast použití pravidelné a běžné stavby nepravidelné a/nebo významné budovy 18
Metoda spektra odezvy Základní myšlenka je rozdělen lení výpočtu do dvou kroků první krok = stanovení zatěžovacích účinků na jednoduchém dynamickém systému (oscilátor s jednou hmotou s různými vlastními frekvencemi a počty tlumičů) 19 druhý krok druhý krok = provedení přechodu od oscilátoru s jednou hmotou ke skutečné konstrukci + první pracovní krok se provede jen jednou MSO dává rychlé a pohodlné hodnoty jednotlivých vlastních tvarů - hodnoty jsou často převzaty a neexistují informace týkající se vztahu jejich fází
20
Připomínky a návrhy n k prezentaci zasílejte prosím m na radek.stefan@fsv.cvut.cz Materiál l slouží pouze pro studijní a výukové účely v rámcir předmětů vyučovaných na Fakultě stavební ČVUT v Praze! Materiál l vznikl za podpory z Fondu rozvoje vysokých škol v rámci r projektu 1283/2013/B1/b Tvorba předmp edmětu Betonové konstrukce v extrémn mních návrhových n situacích. Radek Štefan,, Jan VídenskýV 2013 21