Випадковий характер сейсмічного впливу, місцева геологія, специфічні особливості конкретних споруд і т.д. визначають складність розрахунків будівель і споруд на сейсмічні навантаження. При вирішенні проблем динамічного розрахунку конструкцій використовують два основні методи: розкладання за власними формами і пряме інтегрування рівнянь руху. Для розглядуваного класу задач перший з них не застосовується, другий же носить більш загальний характер. Про особливості методів прямого інтегрування рівнянь руху для нелінійного розрахунку, розроблених старшими науковими співробітниками компанії «Ліра-Софт» Юрієм Гераймовичем, Ісааком Євзеровим, Дмитром Марченком та реалізованих в ПК ЛІРА 10, розповідає доктор технічних наук Ісаак Євзеров
Згідно з рекомендаціями будівельних норм задача розрахунку на сейсмічні впливи в лінійній постановці вирішується методом розкладання за формами власних коливань. Форми і частоти власних коливань конструкції визначаються в ПК ЛІРА методом ітерацій підпросторів. При цьому використовується як діагональна, так і узгоджена матриця мас.
Застосування узгодженої матриці мас дозволяє більш точно визначити форми і частоти власних коливань і, отже, точніше вирішити динамічну задачу. Обчислення сейсмічних сил для кожної форми і підсумовування за формами проводиться згідно основним будівельним вимогам. У ПК ЛІРА 10 реалізовані рекомендації будівельних норм України, Росії, країн СНД, США, EUROCODE та багатьох інших.
Більшість з цих стандартів рекомендує проводити розрахунки особливо відповідальних споруд в нелінійній постановці. Метод розкладання по формам власних коливань без додаткових модифікацій не застосовують для вирішення нелінійних динамічних задач, оскільки не дотримується принцип суперпозиції і не визначені поняття форм і частот власних коливань.
Тому в ПК ЛІРА для нелінійного розрахунку на сейсмічні впливи (фізична і геометрична нелінійності, односторонні зв'язки, грунти) розроблені і використовуються інші методи розв'язання динамічних задач, зокрема - засновані на безумовно стійких неявних звичайно різницевих схемах методи прямого інтегрування рівнянні руху, які можуть також застосовуватися і для лінійних сейсмічних розрахунків. Вони дають більш точні, ніж розкладання за формами власних коливань, результати.
Вектор зовнішнього навантаження при розв'язанні нелінійної сейсмічної задачі отримуэться множенням матриці мас на залежний від часу вектор прискорень - акселерограму, задану у вихідних даних. Прискорення в кожен момент часу вважаються однаковими для всіх точок конструкції.
Таке припущення вірне, якщо час проходження сейсмічної хвилі в межах розрахункової схеми малий. Для протяжних споруд це не так, і в ПК ЛІРА розроблений метод, що дозволяє враховувати швидкість поширення сейсмічної хвилі - розрахунок за сейсмограмами.
У вихідних даних задається сейсмограма або акселерограма, яка легко перетворюється в сейсмограму. За сейсмограмою і швидкості поширення хвилі в кожен момент часу визначається вектор переміщень точок основи конструкції. Вектор зовнішнього навантаження отримується множенням матриці жорсткості на обчислений вектор переміщень.
Результати розрахунку протяжних конструкцій за сейсмограмами навіть у лінійній постановці істотно відрізняються від результатів розрахунку за акселерограмами.
У попередніх версіях ПК ЛІРА розрахунок за акселерограмами та сейсмограмами не був реалізований для геометрично нелінійних задач. У версії ЛІРА 10, що готується до виходу найближчим часом, є можливість розв'язувати геометрично нелінійні сейсмічні завдання і за сейсмограмами, і за акселерограмами землетрусів. Найбільш характерними прикладами таких задач є сейсмічні розрахунки мачт на розтяжках і мембранних покриттів.
Методи розрахунку на сейсмічні впливи ПК ЛІРА 10 дають достовірну оцінку міцності будівельних конструкцій в сейсмічно небезпечних районах.
Рис.1 Розрахунок щогли на розтяжках за сейсмограмою в ПК ЛІРА 10
