Aktywna ochrona dynamiczna konstrukcji poprzez redukcję amplitudy fali propagującej w podłożu gruntowym

Aktywna ochrona dynamiczna konstrukcji poprzez redukcję amplitudy fali propagującej w podłożu gruntowym

rok wydania: 2021
ISBN: 978-83-7493-177-9
ilość stron: 214
format: 17x24 cm
oprawa: miękka

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