Aktywna ochrona dynamiczna konstrukcji poprzez redukcję amplitudy fali propagującej w podłożu gruntowym
Opis
Przyczyną nadmiernych drgań obiektów budowlanych i wynikających z tego zniszczeń mogą być nie tylko trzęsienia ziemi, ale również działalność człowieka, np. prace górnicze czy budowlane, ruch samochodowy czy kolejowy.
W monografii zaproponowana została metoda aktywnej redukcji drgań podłoża gruntowego, polegająca na wytworzeniu w ośrodku gruntowym fali o zbliżonej amplitudzie i częstotliwości, ale zwrocie przemieszczeń przeciwnym do fali, której amplituda ma zostać zmniejszona. Jej zastosowanie umożliwi ochronę budynków przed szkodliwym wpływem drgań krótkotrwałych, wywołanych działalnością człowieka.
Praca zawiera przegląd aktualnej literatury przedmiotu, ze szczególnym uwzględnieniem najnowszych osiągnięć w zakresie ochrony sejsmicznej oraz parasejsmicznej. W części stochastycznej do rozwiązania zagadnienia propagacji fali w ośrodku o losowych parametrach posłużyła metoda chaosu wielomianowego. Otrzymane wyniki zostały natomiast zweryfikowane za pomocą metody symulacji Monte Carlo. Wady i zalety obu podejść zostały przedstawione w kontekście omawianego zagadnienia.
SPIS TREŚCI:
1. Wstęp 5
2. Wzbudzenie parasejsmiczne i jego oddziaływanie na otoczenie 9
2.1. Propagacja fal sprężystych w ośrodku jednorodnym 9
2.1.1. Fale objętościowe w przestrzeni sprężystej 11
2.1.2. Fale powierzchniowe w półprzestrzeni sprężystej 13
2.2. Propagacja fal sprężystych w ośrodku gruntowym 16
2.3. Bezpieczeństwo budynków i ludzi w nich przebywających podczas oddziaływań dynamicznych w świetle norm polskich i zagranicznych 29
2.3.1. Bezpieczeństwo budynków poddanych oddziaływaniom dynamicznym w świetle norm polskich i zagranicznych 31
2.3.2. Komfort użytkowania budynków podczas wzbudzenia dynamicznego w świetle norm polskich i zagranicznych 40
2.4. Podsumowanie 47
3. Metody redukcji drgań podłoża gruntowego 49
3.1. Ochrona budynków przed wpływami dynamicznymi 49
3.2. Rozwiązania klasyczne 55
3.2.1. Przegrody pionowe, kształtowanie powierzchni terenu 55
3.2.2. Przegrody poziome 62
3.3. Rozwiązania innowacyjne (metamateriały/metabariery sejsmiczne) 63
3.3.1. Przesłona sejsmiczna/parasejsmiczna (ang. invisibility cloak) 65
3.3.2. Przegroda rozpraszająca (ang. Bragg scattering) 68
3.3.3. Przegroda rezonująca (ang. local resonances) 71
3.3.4. Zastosowanie metamateriałów jako elementów konstrukcyjnych 75
3.4. Podsumowanie 83
4. Generator fali jako metoda redukcji drgań podłoża gruntowego 87
4.1. Koncepcja aktywnej redukcji drgań podłoża gruntowego 87
4.2. Miary efektywności redukcji drgań podłoża gruntowego 89
4.2.1. Bezwymiarowy współczynnik redukcji amplitudy drgań (AMF) 90
4.2.2. Bezwymiarowy współczynnik uśrednionej redukcji drgań (AMFav) 91
4.2.3. Współczynnik tłumienia drgań (IL) 91
4.3. Weryfikacja numeryczna efektywności zastosowania generatora fali 92
4.3.1. Model matematyczny, równania ruchu ośrodka transwersalnie izotropowego 92
4.3.2. Obciążenie pionowe harmonicznie zmienne w czasie 96
4.3.3. Obciążenie pionowe impulsowe 111
4.3.4. Obciążenie poziome harmonicznie zmienne w czasie 127
4.3.5. Obciążenie poziome impulsowe 133
4.3.6. Obciążenie poziome impulsowe, działające poniżej poziomu terenu 139
4.4. Podsumowanie 141
5. Redukcja fali propagującej w podłożu w warunkach losowych 145
5.1. Metoda chaosu wielomianowego — wprowadzenie 145
5.2. Podstawy matematyczne metody chaosu wielomianowego 152
5.2.1. Jednowymiarowy gaussowski chaos wielomianowy 155
5.2.2. Wielowymiarowy gaussowski chaos wielomianowy 157
5.3. Propagacja fali w podłożu oraz ochrona sejsmiczna/parasejsmiczna w ujęciu stochastycznym 158
5.3.1. Chaos wielomianowy — stochastyczne równanie Naviera i jego przykładowe rozwiązanie 158
5.3.2. Układ warstw typu „słaba—mocna" 165
5.3.3. Układ warstw typu „mocna—słaba" 178
5.3.4. Aktywna redukcja drgań podłoża gruntowego w warunkach losowych 189
5.4. Podsumowanie 194
6. Zakończenie 197
Bibliografia 201
Dane techniczne
Autor | Aneta Herbut |
Wydanie | 2021 |
Liczba stron | 214 |
Okładka | miękka |
Format | B5 |