Будівлі та споруди об'єктів критичної інфраструктури: чисельне моделювання та аналіз спектрів реакції перекритть
DOI:
https://doi.org/10.32347/2522-4182.16.2025.33-44Ключові слова:
спектр реакції перекриттів, динамічні навантаження, землетрус, сейсмограми, демпфування, максимальне розрахункове землетрусне навантаження, будівлі та споруди атомних електростанцій, метод скінченних елементівАнотація
У статті наведено методику та приклад визначення спектра відгуку перекриття будівельних конструкцій атомних електростанцій при сейсмічних навантаженнях.
Оскільки розглядаються об'єкти критичної енергетичної інфраструктури, питання регулювання та наукового забезпечення сейсмобезпеки є досить складними. Для цього класу споруд необхідний комплексний підхід до дослідження системи "ґрунт-фундамент-конструкція". Тип фундаменту та його зв'язок із основою відіграють важливу роль.
Існуючі нормативні документи не завжди враховують специфічні особливості фундаменту, при цьому сейсмоміцність надземної конструкції залежить від поведінки фундаменту. Для аналізу об'єктів критичної інфраструктури надзвичайно важливо враховувати властивості ґрунту та оцінювати сейсмічність території. У статті представлені особливості динамічного аналізу об'єктів енергетичної інфраструк-тури та основні етапи аналізу спектрів відгуку перекриттів.
У статті наведені приклади розрахун-кових моделей будівель і споруд критичної інфраструктури, зокрема конструктивні рішення для створення моделі реактора. Представлено математичну модель для динамічного аналізу, яка враховує як матеріальне демпфування, так і взаємодію "ґрунт-фундамент" [5]. У аналізах викори-стовується прямий метод інтегрування рівнянь руху, включаючи математичні рівняння, з яких визначається мінімальне значення коефіцієнта демпфування [6]. Як метод моделювання взаємодії між основою та конструкцією прийнято метод еквівалентних динамічних характеристик, згідно з яким запропоновано чотири незалежні етапи для визначення розрахункового сейсмічного впливу; визначення коефіцієнтів пропорційності маси α та жорсткості β; розв'язання задачі вимушених коливань, отриманих від лінійних неконсервативних осциляторів, з подальшим отриманням спектрів відгуку перекриттів.
Посилання
Minregion of Ukraine, (2014) DBN B.1.1-12-2014 Construction in seismic areas of Ukraine. Kyiv. Ministry of Regional Development, [Будівництво в сейсмічних районах України] [Effective from 01.10.2014] -K.: -110 p. [in Ukrainian]
NP 306.2.208-2016 Requirements for Seismic Design and Seismic Safety Assessment of NPP Units", approved by the order of the State Nuclear Regulatory Inspectorate of Ukraine dated 17.10.2016 No. 175, registered with the Ministry of Justice of Ukraine on 07.11.2016 under No. 1449/29579.
URL:https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/z1449-16#Text
DITI 300/376-RU/R.2 Methodology for Assessing the Seismic Resistance of Equipment for Seismic Load Qualification Purposes, agreed by the letter of the State Nuclear Regulatory Inspectorate of Ukraine dated 23.12.2009 No. 15-31/5-7281, 118 p.
MT-T.0.41.326-22 Methodology for Analyzing the Seismic Resistance of Elements of Operating NPPs within the Framework of the Ultimate Seismic Resistance Method, agreed by the letter of the State Nuclear Regulatory Inspectorate of Ukraine dated 07.06.2023 No. 15-23/05/7379-7139, 44 p.
"Design and certification of earthquake resistant structures for nuclear power plants. IAEA Guide NS-G-1.6. Vienna, 2008, 67 p.
"Seismic safety evaluation for nuclear installations" Safety standards series NS-G-2.13. IAEA, Vienna 2009, 99 p.
Gorodetsky, A.S. (2017) Some aspects in dynamic analysis of structures together with a soil. Natural and technogenic risks. Safety of structures. 4 (30). p. 55-56. [in Ukrainian]
R.G.1.122. Development of floor design response spectrum for Seismic Design of Floor-supported equipment or Components, U.S. Nuclear Regulatory Commission, Washington DC, Revision 1, February, 1978, 4 p.
Nonlinear Dynamic Analysis of a Reinforced Concrete Frame by the Boundary Element Method/ V. Fomin, M. Bekirova, M. Surianinov, I. Fomina// Materials Science Forum 6th International Conference "Actual Problems of Engineering Mechanics" (APEM 2019), ISSN:1662-9752. – 2019. – Vol.968. – P. 383-395.
ASCE/SEI 41-13 Seismic Evaluation and Retrofit of Existing Buildings. American Society of Civil Engineers (ASCE), Reston, Virginia, 2013, 518 p.
ASCE 4-16 Seismic Analysis of Safety-Related Nuclear Structures. American Society of Civil Engineers (ASCE), Reston, Virginia, 2017, 171 p.
Barabash M.S., Pisarevsky B.Y., Pikul A.V. (2019) Numerical and analytical methodological approach to modelling material damping. Kyiv. Science and Construction, pp. 42-48.
Barabash M.S., Pikul A.V. (2017) Material damping in the dynamic analysis of structures. International Journal for Computational Civil and Structural Engineering, 13(3)-P.13-18.
Genzersky Y.V., Barabash M.S., Trusov I.O., Pervushova L.F. (2023) Methodology for evaluating the earthquake resistance of building structures and structures of nuclear power plants in LIRA-FEM program. [Методика оцінки сейсмостійкості будівельних конструкцій та споруд АЕС у програмі LIRA-FEM.] Resistance of Materials and Theory of Structures No. 11, , pp. 125-139. [in Ukrainian]
FEMA 356. Prestandard and commentary for the seismic rehabilitation of buildings. American Society of Civil Engineers (ASCE), Washington, D.C. November 2000. (Standard and remarks on restoration of earthquake resistance of buildings. American Society of Civil Engineers, USA), 518 р.
Nemchinov Y.I. Method for analysis of free vibrations of the dynamic system 'soil-foundation-structure' / Building construc-tions - K., 2008, 480 p.
Minregion of Ukraine, (2009) DBN B.1.2-14-2018 General principles of ensuring the reliability and structural safety of buildings, building structures and foundations. System of security and safety assurance of objects of building structures: [Effective from 02.08.2018] -K.: Minregion of Ukraine, 2009 -30 pp. [in Ukrainian]
John P. Wolf. The Scaled Boundary Finite Element Method. John Wiley and Sons, Chichester, England, 2003, 364 p.
