Yhteenveto japanilaisen seismisen eristyksen suunnittelukoodin ja ulkomaisten koodien vertailusta

Lokakuussa 2022 ISO 23618:2022 (Rakenteiden suunnittelun perusteet - Yleiset periaatteetseismisesti eristettyjä rakenteita) julkaistiin. Tämä asiakirja vertailee yksityiskohtaistaseisminen eristyssuunnitteluneljän alueen/maan menettelyt-Japani (MLIT Notification No. 2009), Kiina (GB/T 51408-2021), USA (ASCE 7-16) ja Eurocode (EC8) – ehdottaakseen yhteistä suunnittelutyönkulkua insinöörikäytännöille. Keskeisiä vertailumittoja ovat seismiset kuormat, analyysimenetelmät, suuret kuormitusyhdistelmät jaeristyslaitetestausmenetelmiä. Suunnittelumenettelyjen havainnollistamiseen käytetään 7-kerroksista teräsbetonista (RC) rakennusmallia, jossa on yhteenveto vastaavan lineaarisen menetelmän (ELM) ja vastehistoriaanalyysin (THA) tuloksista.

Keskeiset erot seismisessä kuormituksessa, analyysimenetelmissä, kuormitusyhdistelmissä ja laitetestauksessa neljän koodin välillä on esitetty taulukoissa 1 (yleiset määräykset) ja taulukossa 2 (äärirajatila, ULS, vaatimukset).
Taulukko 1: Tärkeimmät määräyksetSeismisen eristyksen suunnittelukoodit

Taulukko 2: ULS-seisminen kuormitus ja super{1}}rakenteen vastevaatimukset

Avainkoodi-erityiset huomautukset:

1. Suunnittelufilosofia: Japani käyttää sallittua jännityssuunnittelumenetelmää; Kiina, Yhdysvallat ja EC8 käyttävät rajatilasuunnittelumenetelmää.
2. Vetokuormitukset: Kiinassa ja Yhdysvalloissa on kriittisiä vetokuormitusmalleja (joissa käytetään enemmän jännitystä{1}}kestäviä laitteita) Japaniin verrattuna.
3. Laitteen laadunvalvonta: Kaikki koodit edellyttävät tiukkaa prototyyppitestausta; Japani ja USA testaavat 100 % tuotantolaitteista, kun taas Kiina ja EC8 sallivat näytteenoton.

3.1 Analyysimalli
Käytössä on muutettu 7-kerroksinen RC-rakennus (perustuu Saito 2011:een ja Feng 2022:een). Tärkeimmät parametrit:
1. Kiinteät-perusjaksot: kehyksen suunta (Tx): 0,564, 0,190, 0,107 s; Leikkausseinän suunta (Ty): 0,238, 0,105, 0,087 s.
2. Eristyslaite: Lyijykumilaakerit (LRB)(valittu voiman ja vaimennuksen palauttamiseen).
Halkaisija: 650–750 mm (Japani, Kiina, EC8); 900 mm (USA, suurten MCER-seismisten kuormituksen vuoksi).
Taulukko 3: Eristysjärjestelmän nimelliset suunnitteluominaisuudet

3.2 Seisminen kuormitus
1. Kohdekohteet: Tokio (Japani), Peking (Kiina), San Francisco (USA), Reggio Calabria (EC8).
2. Maaperän kunto: Kiinteä profiili; keskimääräinen leikkausaallon nopeus (ylä 30m): 209 m/s.
3. Spektriominaisuudet:
1) 5 % vaimennus: USA:lla on suurin kiihtyvyys/pseudonopeusspektri (≈1,5x Japanin).
2) Pseudonopeusspektrit: Lisääntyy jakson myötä (Kiina); vakio/lasku (Japani, USA, EC8).
3) ULS-vaimennus eristyksissä rakennuksissa: ~20%.
3.3 Vastausanalyysin tulokset
Verrataan kahta päämenetelmää: ELM (ekvivalentti lineaarinen menetelmä) ja THA (vastehistorian analyysi).
3.3.1 Vastaava lineaarinen menetelmä (ELM)
Kaikki koodit määrittelevät ELM:n yhden-aste-of-vapauden (SDOF) järjestelmille, mutta soveltuvuus vaihtelee. Kiina käyttää 85 %:n ekvivalenttimassaa ja laskee vasteet 475 vuoden ja 2475 vuoden kuormituksille (rajaominaisuuksia ei oteta huomioon).
Taulukko 4: Keskeiset ELM- ja THA-vastaustulokset

3.3.2 Vastaushistorian analyysi (THA)
1. Maaliikkeet:6 paria (Japani, maksimiarvot); 10 paria (Kiina, USA, EC8, keskiarvot); kaikki vastaavat 5 % suunnitteluspektrejä.
2. Mallintaminen:
a) 3D-kehys;LRBidealisoitu bilineaariseksi.
b) Vaaka-analyysi: Rayleigh-vaimennus (eristysjärjestelmän vaimennus=0; super-rakenteen 1./2. jakson vaimennus=3%).
c) Super{0}}rakenne: ei-lineaarinen (Japani, Kiina); elastinen (USA, EC8).
3. Ohjelmisto:SERA3D Ver10.8 (THA); PKPM (Kiina, RSA); ETABS V18 (pysty RSA).
4. Pystyanalyysi:RSA ja Rayleigh-vaimennus (1./2. pystyvaihevaimennus=3%); säteen värähtelytilat ovat näkyvät (suuren eristyksen pystyjäykkyyden vuoksi).
3.3.3 Tärkeimmät havainnot
1. Japani:ULS isolation drift > SLS drift; ELM ja THA valitaan itsenäisesti (käytännössä 20 % ELM, 80 % THA); Kobe NS:n lähellä-kentän maaliike tuottaa suurimman leikkausvoiman (ylittää ELM); ELM ennustaa suurempaa eristyksen muodonmuutosta.
2. Kiina:475-year load (RSA) suunnittelee päällirakenteen; 2475-vuoden kuorma (THA) tarkistaa ajautumisen; suunnittelukuorma käyttää maksimissaan RSA/THA-tuloksia.
3. USA:THA-tuloksia rajoittaa ELM; ELM-leikkaus on hieman suurempi kuin seisminen rakenne (johtuen Rᵢ=1.875:sta eristykseen verrattuna R=5:iin normaalissa seismisessä suunnittelussa).

Tämä asiakirja vertaaseisminen eristyssuunnitteluJapanin, Kiinan, USA:n ja EC8:n menetelmiä, jotka keskittyvät seismiseen kuormitukseen, analyysimenetelmiin ja laitetestaukseen. 7-kerroksinen RC-rakennusmalli esittelee suunnittelutyönkulkuja ELM- ja THA-tuloksia verraten. Tavoitteena on ehdottaa yhteistä suunnittelumenettelyä insinööritoiminnalle, jossa huomioidaan koodikohtaiset suunnittelufilosofian erot, kuormitusyhdistelmät ja analyysivaatimukset.

Kaikki yllä oleva sisältö on peräisin "Japanin kielen vertailustaSeismisen eristyksen suunnittelukoodiOverseas Codes" JSSI huhtikuu 2024.