1. Методы расчета
1.1. Линейно-спектральный метод
Линейно-спектральный метод предусматривает использование внешнего воздействия в виде спектральной кривой (спектра ответа) зависимости ускорения от собственных частот . Задаваемый спектр ответа зависит от отметки расположения оборудования по высоте и от значения относительного демпфирования.
Спектр ответа получают на основе реакции простейшей динамической системы (линейного неконсервативного осциллятора) на сейсмическое возмущение. После расчета колебаний осцилляторов с разными значениями его динамических параметров (собственной частоты f и коэффициента диссипации энергии k) строится зависимость максимальных величин абсолютных ускорений от их собственных частот и коэффициентов k, которая называется спектром ускорений или спектром ответа.
Следует отметить, что спектр ответа может быть рассчитан путем наложения и вероятностной обработки спектров, полученных по многим акселерограммам. Тогда он будет отражать опыт различных внешних воздействий.
Параметры затухания колебаний (логарифмические декременты колебаний) рекомендуется принимать на основе специальных обоснований. В случае отсутствия экспериментальных данных значения логарифмических декрементов колебаний допускается принимать по таблице N 1.
Таблица N 1
Значения логарифмических декрементов для строительных
конструкций зданий и сооружений
Вид конструкции
|
Логарифмический декремент колебаний в долях от критического значения при значениях расчетных напряжений в зависимости от расчетных сопротивлений материала конструкции R
|
|
Железобетонные конструкции обычные
|
0,04
|
0,07
|
Железобетонные конструкции преднапряженные
|
0,02
|
0,05
|
Стальные конструкции сварные
|
0,02
|
0,04
|
Стальные конструкции на болтах
|
0,04
|
0,07
|
Оборудование и трубопроводные системы большого диаметра (> 300 мм)
|
0,02
|
0,03
|
Оборудование и трубопроводные системы малого диаметра (<= 300 мм)
|
0,01
|
0,02
|
В основе линейно-спектрального метода лежит метод разложения движения системы по формам ее собственных колебаний.
Для оценки сейсмостойкости СК обычно учитывают первые семь или восемь форм колебаний в низкочастотной области (до 33 Гц) вследствие низкочастотного характера сейсмических колебаний.
Для оценки стойкости СК при высокочастотных внешних воздействиях (падение самолета, воздушная ударная волна и др.) необходимо учитывать много более форм колебаний (до 30), что обусловлено возможным наличием большого числа собственных частот СК в высокочастотной области (33 - 400 Гц).
Линейно-спектральный метод, основываясь на ряде допущений, упрощает решение задачи о вынужденном внешнем воздействии и позволяет оценить напряженно-деформированное состояние конструкции с погрешностью, идущей, как правило, в сторону увеличения запаса прочности. Главным недостатком метода является невозможность проведения расчета нелинейных систем.
1.2. Метод динамического анализа
Метод динамического анализа предусматривает использование в качестве внешнего воздействия акселерограммы движения основания расчетной модели. Решение задачи проводится методами численного интегрирования систем дифференциальных уравнений движения. При этом расчетная модель конструкции может быть нелинейной. Современные достижения в области компьютерной техники и существующие программные комплексы позволяют эффективно использовать метод динамического анализа для оценки стойкости к внешним воздействиям энергетического оборудования любой сложности.