Samenvatting van de vergelijking van de Japanse ontwerpcode voor seismische isolatie met buitenlandse codes

In oktober 2022 zijn ISO 23618:2022 (Bases voor het ontwerp van constructies - Algemene principes voorseismisch geïsoleerde structuren) werd gepubliceerd. Dit document vergelijkt de gedetailleerdeseismisch isolatieontwerpprocedures van vier regio's/landen-Japan (MLIT Notification No. 2009), China (GB/T 51408-2021), de VS (ASCE 7-16) en de Eurocode (EC8) - om een ​​gemeenschappelijke ontwerpworkflow voor de technische praktijk voor te stellen. Belangrijke vergelijkingsdimensies omvatten seismische belastingen, analysemethoden, belangrijke belastingscombinaties enisolatie apparaattestmethoden. Een zeven verdiepingen tellend gebouwmodel van gewapend beton (RC) wordt gebruikt om ontwerpprocedures te demonstreren, waarbij de resultaten van de equivalente lineaire methode (ELM) en responsgeschiedenisanalyse (THA) worden samengevat.

De kernverschillen in seismische belastingen, analysemethoden, belastingscombinaties en apparaattests voor de vier codes zijn samengevat in Tabel 1 (algemene bepalingen) en Tabel 2 (ultieme grenstoestand, UGT, vereisten).
Tabel 1: Belangrijkste bepalingen vanOntwerpcodes voor seismische isolatie

Tabel 2: Vereisten voor seismische belasting en super{1}}respons van de superstructuur

Sleutelcode-specifieke opmerkingen:

1. Ontwerpfilosofie: Japan gebruikt de ontwerpmethode voor toegestane spanningen; China, de VS en EC8 gebruiken de grenstoestandontwerpmethode.
2. Trekbelastingen: China en de VS hebben kritische trekbelastingontwerpen (waarbij meer spanningsbestendige apparaten- worden gebruikt) vergeleken met Japan.
3. Kwaliteitscontrole van het apparaat: Alle codes vereisen strikte prototypetests; Japan en de VS testen 100% van de productieapparatuur, terwijl China en EC8 bemonstering toestaan.

3.1 Analysemodel
Er wordt gebruik gemaakt van een aangepast RC-gebouw van 7 verdiepingen (gebaseerd op Saito 2011 en Feng 2022). Belangrijkste parameters:
1. Vaste-fundamentele basisperioden: Framerichting (Tx): 0,564, 0,190, 0,107s; Afschuifwandrichting (Ty): 0,238, 0,105, 0,087s.
2. Isolatie apparaat: Loodrubberlagers (LRB)(geselecteerd voor herstel van kracht en demping).
Diameter: 650–750 mm (Japan, China, EC8); 900 mm (VS, vanwege grote seismische MCER-belastingen).
Tabel 3: Nominale ontwerpeigenschappen van isolatiesysteem

3.2 Seismische belasting
1. Doellocaties: Tokio (Japan), Peking (China), San Francisco (VS), Reggio Calabria (EC8).
2. Bodemgesteldheid: Vast profiel; gemiddelde schuifgolfsnelheid (bovenste 30 m): 209 m/s.
3. Spectra-kenmerken:
1) 5% demping: de VS hebben de grootste versnellings-/pseudosnelheidsspectra (≈1,5x die van Japan).
2) Pseudosnelheidsspectra: neemt toe met de periode (China); constant/afnemend (Japan, VS, EC8).
3) UGT-demping voor geïsoleerde gebouwen: ~20%.
3.3 Resultaten van responsanalyse
Er worden twee hoofdmethoden vergeleken: ELM (equivalente lineaire methode) en THA (analyse van de responsgeschiedenis).
3.3.1 Equivalente lineaire methode (ELM)
Alle codes definiëren ELM voor systemen met één-graad-vrijheid-vrijheid (SDOF), maar met verschillende toepasbaarheid. China gebruikt een equivalente massa van 85% en berekent de respons voor belastingen over een periode van 475 jaar en 2475 jaar (er worden geen grenseigenschappen in aanmerking genomen).
Tabel 4: Belangrijkste ELM- en THA-responsresultaten

3.3.2 Analyse van de responsgeschiedenis (THA)
1. Grondbewegingen:6 paar (Japan, maximale waarden); 10 paar (China, VS, EC8, gemiddelde waarden); ze komen allemaal overeen met 5% ontwerpspectra.
2. Modellering:
a) 3D-frame;LRBgeïdealiseerd als bilineair.
b) Horizontale analyse: Rayleigh-demping (demping van het isolatiesysteem=0; super-structuurdemping van de 1e/2e periode=3%).
c) Super-structuur: niet-lineair (Japan, China); elastisch (VS, EC8).
3. Software:SERA3D Ver10.8 (THA); PKPM (China, RSA); ETABS V18 (verticale RSA).
4. Verticale analyse:RSA met Rayleigh-demping (1e/2e verticale periodedemping=3%); straaltrillingsmodi zijn prominent aanwezig (vanwege de hoge verticale stijfheid van de isolatie).
3.3.3 Belangrijkste bevindingen
1. Japan:ULS-isolatiedrift > SLS-drift; ELM en THA worden onafhankelijk geselecteerd (20% ELM, 80% THA in de praktijk); Kobe NS nabij-veldbeweging op de grond produceert de grootste afschuiving (groter dan ELM); ELM voorspelt grotere isolatievervorming.
2. China:475-jaarlijkse belasting (RSA) ontwerpt de bovenbouw; 2475-jarige belasting (THA) controleert drift; ontwerpbelasting gebruikt het maximum aan RSA/THA-resultaten.
3. VS:THA-resultaten worden beperkt door ELM; ELM-afschuiving is iets groter dan het seismische ontwerp (vanwege Rᵢ=1.875 voor isolatie versus R=5 voor normaal seismisch ontwerp).

Dit document vergelijktseismisch isolatieontwerpprocedures van Japan, China, de VS en EC8, gericht op seismische belastingen, analysemethoden en het testen van apparaten. Een RC-bouwmodel met zeven- verdiepingen demonstreert ontwerpworkflows, waarbij ELM- en THA-resultaten worden vergeleken. Het doel is om een ​​gemeenschappelijke ontwerpprocedure voor de ingenieurspraktijk voor te stellen, waarbij codespecifieke verschillen in ontwerpfilosofie, belastingscombinaties en analysevereisten worden aangepakt.

Alle bovenstaande inhoud is afkomstig van "Vergelijking van JapansOntwerpcode voor seismische isolatiemet overzeese codes" JSSI april 2024.