[yarus.khv]

Друзья. Вопрос такой: Кто и как рассчитывает тоннели (трубы, микротоннели) мелкого и глубокого заложения на сейсмические нагрузки?

Задача, предположим, такая: посчитать микротоннель (D=2,5м) на сейсмику, глубина заложения 8м, проходит в гнейсах(см. примерно схему во вложении)
Что удалось найти:
1)Расчеты по ВСН 193-81 "Инструкция по учету сейсмических воздействий при проектировании горных транспортных тоннелей" (+ учебник Дормана)
2)Расчет в MIDAS GTS NX, где реализуется метод модальной суперпозиции и используются "отражающие" границы согласно статье
J. Lysmer and R. L. Kuhlemeyer, “Finite Dynamic Model for Infinite Media,” Journal of the Engineering Mechanics Division, Vol. 95, No. EM4, 1969, pp. 859-877.. Если вдруг у кого-то есть статья, поделитесь плз)
Ролик по модели Мидас GTS NX можно найти по запросу "Моделирование сейсмического воздействия на обделку тоннеля в программе midas GTS NX"
3)Крутые расчеты в АНСИС или АБАКУС с учетом нелинейностей как в "РУКОВОДСТВАХ ПО УЧЕТУ СЕЙСМИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ" (см. вложение)

Что получилось:
1) Попробовал расчеты для тоннелей глубокого и мелкого заложения кругового очертания по ВСН 193-81 (или еще есть книга Дормана "Сейсмостойкость транспортных сооружений", практически повторяет ВСН). По приложению 9 расчет для тоннеля мелкого заложения, видимо какие-то полуэмпирические формулы, в нескольких из них явные ляпы, которые собственно даже расчет не позволяют закончить. Муть какая-то.
Расчет для круглых тоннелей глубокого заложения (приложение 5) вроде попроще (можно подобрать по таблицам усилия), но смущает получающаяся "равномерная эпюра усилий" во всех сечениях обделки. Странно как-то.
Также есть пункт 4 ВСН (либо глава 2 Дормана), где говорится о плоской грунтовой модели и тоннеле в нем; задании волн сжатия, растяжения и сдвига, а также об их воздействии под различными углами. Однако непонятны границы этой модели, так то можно и в Мидасе замоделить и приложить эти силы от волн.
2) Расчет в GTS NX сделать можно при наличии акселерограмм (трехкомпонентных),но здесь вопросы:
1.что это за метод модальной суперпозиции (в Бирбраере и у других авторов как такового описания не нашел, о них буквально пару слов)?
В своих роликах поддержка Мидас говорит, что это прямой динамический метод. Однако это не прямое интегрирование уравнений движения, а описывается расчет примерно так:
-задание массива;
- нахождение 2 частот колебаний с максимальной модальной массой;
- учет демпфирования за счет "отражающих границ" согласно вышеприведенной статье;
- реализация полученных усилий в обделке;
2.Нелинейность грунта не учитывается, что собственно для прямого метода неверно, но можно ли этот метод назвать прямым?

3) В крутые расчеты не лезу, слишком уж круто

[gogaru]

Что мешает конструктивно порезать швами? Сейсмику сечением не возьмёшь, и от расчёта по деформация уходишь.

[yarus.khv]

Сообщение от gogaru Что мешает конструктивно порезать швами? Сейсмику сечением не возьмёшь, и от расчёта по деформация уходишь.

Порезать швами по длине тоннеля? не понял немного о чем вы.
А как же сейсмику еще брать, только плоской задачей.
Деформации в статике не проблема определить, объемная модель есть.

Особенно никто не отвечает..
тогда только один вопрос: что такое метод модальной суперпозиции?
можно ссылку на литературу..

[gogaru]

Да порезать А.С.Ш. по длине, что бы не треснул при сейсмике.
Деформации посчитать можно, но их придется воспринимать сечением тоннеля при неравномерной осадке по длине. А так швами разрезал, стенки посчитал и пусть он стоит.

[Сергей Юрьевич]

Сообщение от gogaru Да порезать А.С.Ш. по длине, что бы не треснул при сейсмике. Деформации посчитать можно, но их придется воспринимать сечением тоннеля при неравномерной осадке по длине. А так швами разрезал, стенки посчитал и пусть он стоит.

Гениально

[yarus.khv]

Сообщение от gogaru Да порезать А.С.Ш. по длине, что бы не треснул при сейсмике. Деформации посчитать можно, но их придется воспринимать сечением тоннеля при неравномерной осадке по длине. А так швами разрезал, стенки посчитал и пусть он стоит.

Да швы там есть между секциями, не жесткие.
Но сейсмика то, особенно перпендикулярная оси тоннеля, никуда не денется. Чего изменится от того что "попилишь" тоннель?

[gogaru]

Сообщение от Сергей Юрьевич Гениально

Польщен. Я так понял мы не про водоводный тоннель говорили.

СП14 разделы 7.7,7.8,7.9 Раздел 8 моя гениальность пока не осилила.

Да швы там есть между секциями, не жесткие. Но сейсмика то, особенно перпендикулярная оси тоннеля, никуда не денется. Чего изменится от того что "попилишь" тоннель?

Пересчитай характеристики грунта с условием сейсмических воздействий. Что должно произойти при сейсмике поперек тоннеля? Самое главное на разлом не посадить.

[Сергей Юрьевич]

Сообщение от gogaru Польщен. Я так понял мы не про водоводный тоннель говорили.

вы внимательно читали вопрос автора?

Сообщение от yarus.khv Вопрос такой: Кто и как рассчитывает тоннели (трубы, микротоннели) мелкого и глубокого заложения на сейсмические нагрузки? Задача, предположим, такая: посчитать микротоннель (D=2,5м) на сейсмику, глубина заложения 8м, проходит в гнейсах

как это вяжется с

Сообщение от gogaru Да порезать А.С.Ш. по длине, что бы не треснул при сейсмике.

?



P.S. Я вообще тоннельщик (и туннельщик тоже) по образованию, так что ссылки на СП можете не давать, я с ними весьма неплохо знаком.

[gogaru]

Сообщение от Сергей Юрьевич вы внимательно читали вопрос автора?

Да, я даже на него почти ответил, а Вы нет.
Я так думаю если по трубе бегут радиоактивные отходы, то стоит поискать площадку без сейсмики. В любых других случаях надо резать, т.к. обеспечить непроницаемость бетона при сейсмике затруднительно или дорого.

Можно поставить гидрошпонки в швах.

[Ал-й]

Сообщение от yarus.khv "РУКОВОДСТВАХ ПО УЧЕТУ СЕЙСМИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ" (см. вложение)

Что то не видно вложения...

Сообщение от yarus.khv 1.что это за метод модальной суперпозиции (в Бирбраере и у других авторов как такового описания не нашел, о них буквально пару слов)? В своих роликах поддержка Мидас говорит, что это прямой динамический метод. Однако это не прямое интегрирование уравнений движения, а описывается расчет примерно так: -задание массива; - нахождение 2 частот колебаний с максимальной модальной массой; - учет демпфирования за счет "отражающих границ" согласно вышеприведенной статье; - реализация полученных усилий в обделке;

Есть такой метод - обычно прилагается как более шустрый и упрощенный по сравнению с прямым интегрированием. Иногда описывается как "расчет во временной области при помощи метода разложения по собственным формам". Из программ в РФ применен в MicroFe и Stark ES. Как правило, позволяет учесть ограниченное количество нелинейностей (типа односторонне работающих элементов). В западных программах есть во всех, называется как в midas. В справке МикроФе вроде есть описание, но она не под рукой...
Можно вкратце отсюда начать - https://wiki.csiamerica.com/display/...story+analysis а далее по источникам.
Странно, я думал в GTS есть прямое интегрирование (нужно будет глянуть)... в Gen/Civil/FEA точно есть и в т.ч. с возможностью задания армирования элементов и т.д.

[yarus.khv]

Сообщение от Ал-й Что то не видно вложения...

и правда, извиняюсь. Вложил к этому посту.

Сообщение от Ал-й Есть такой метод - обычно прилагается как более шустрый и упрощенный по сравнению с прямым интегрированием. Иногда описывается как "расчет во временной области при помощи метода разложения по собственным формам". Из программ в РФ применен в MicroFe и Stark ES. Как правило, позволяет учесть ограниченное количество нелинейностей (типа односторонне работающих элементов). В западных программах есть во всех, называется как в midas. В справке МикроФе вроде есть описание, но она не под рукой...

Вы говорите про учет демпферов, каких-то локальных нелинейностей, например демпфирующих опорных частей. При чем подход реализуется в принципе в рамках ЛСТ.
Но здесь я говорю про грунтовый массив, к которому прикладывается акселерограмма ну и далее процесс идет, который я описал. Можете сами посмотреть видео, оно короткое

Нажмите для просмотра

https://www.youtube.com/watch?v=NMA2xq-DJOsЭто какой-то упрощенный метод в ламках ЛСТ для грунтовых моделей (насыпи, тоннели, трубы), но вопрос насколько он вообще корректен и где есть его точное описание?
Насколько я изучил литературу и все темы форума по сейсмике, грунтовые модели обязательно должны учитывать нелинейность грунтов, а это прямое интегрирование (см. РЕКОМЕНДАЦИИ во вложении)

Сообщение от Ал-й Странно, я думал в GTS есть прямое интегрирование (нужно будет глянуть)... в Gen/Civil/FEA точно есть и в т.ч. с возможностью задания армирования элементов и т.д.

у MIDAS есть модуль FEA, который позволяет интегрировать, но у меня его нет. А так это АНСИС, АБАКУС. По-моему уровень данных расчетов не для рядового инженера...да и машины должны быть очень мощные

[Ал-й]

Сообщение от yarus.khv Но здесь я говорю про грунтовый массив, к которому прикладывается акселерограмма ну и далее процесс идет, который я описал. Можете сами посмотреть видео, оно короткое

Я смотрел это видео онлайн когда оно выходило, а таким способом расчета во временной области (модальная суперпозиция) пользовался еще лет 8 назад, собственно, в MicroFe. А позже, уже в ETABS и midas Gen. Повторюсь, это не ЛСТ, собственные формы колебаний используются как исходные данные для последующего расчета во временной области (а не для поиска спектральных ускорений и, далее, инерционных сил).

Сообщение от yarus.khv каких-то локальных нелинейностей

В первую очередь - односторонне работающих элементов, а также геометрической нелинейности. Собственно, не все программы (по крайней мере в СНГ) в состоянии определять формы колебаний с этими эффектами (и строго, это не совсем собственные колебания - в мире они называются что то вроде "деформированные колебания").

Сообщение от yarus.khv Это какой-то упрощенный метод в ламках ЛСТ для грунтовых моделей

Это, повторюсь, не ЛСТ.

Сообщение от yarus.khv где есть его точное описание

Повторюсь, нужно найти мануалы CSI и там почитать - у них точно есть, можно просто гуглить как time history modal superposition

Сообщение от yarus.khv у MIDAS есть модуль FEA, который позволяет интегрировать, но у меня его нет. А так это АНСИС, АБАКУС.

FEA нет, а Ansys c Abaqus есть? Завидую... Abaqus тут гораздо предпочтительнее, т.к. имеется Explicit решатель=существенный рост производительности.
На форумах в РФ такие задачи обсуждались, вот пример видео: http://жбк.рф/video/gwall.php

И к слову, такие задачи решаются и в бесплатных программах: http://opensees.berkeley.edu/OpenSee...lStructure.pdf

Сообщение от yarus.khv По-моему уровень данных расчетов не для рядового инженера...да и машины должны быть очень мощные

В идеальном мире это так, а по факту кому дадут считать - тот и считает.

p.s. за руководство спасибо

----- добавлено через ~13 мин. -----
Нашел хороший пример, имхо - http://alum.sharif.edu/~tazarv/downl...lysis-V1.1.pdf

[yarus.khv]

Сообщение от Ал-й Повторюсь, нужно найти мануалы CSI и там почитать - у них точно есть, можно просто гуглить как time history modal superposition

на русском есть по данному методу что-то? (технический английский не очень хорош)
находил по грунтам работы Тяпина, но там интегрирование.

Сообщение от Ал-й FEA нет, а Ansys c Abaqus есть? Завидую...

я имел в виду вообще какие ПК используются для решения этих нелинейностей

На форумах в РФ такие задачи обсуждались, вот пример видео: http://жбк.рф/video/gwall.php

не получается посмотреть, пишет "загрузка плеера" и усе.


Ал-й, а коротко пояснить не получится?)
Я понимаю суть ЛСТ, понимаю примерно прямое интегрирование. Начитавшись литературы по сейсмике грунтов сложилось четкое убеждение что задачи с грунтами решать только с нелинейностями во всяких Абакусах.
Здесь же берут массив грунта, определяют формы колебаний для массива грунта (??), элементы линейные ествественно.
Затем берут две формы и учитывают только их при задании акселерограммы. При этом акселлерограмма задается всем точкам модели (почему не по коренным породам). Почему учитывается затухание на границах, а нелинейность самого грунта игнорируется. Короче каша в голове.

Еще хотел узнать, если вы пользуетесь данным методом, то на какую нормативку ссылаться с такими моделями?

http://alum.sharif.edu/~tazarv/downl...lysis-V1.1.pdf

попробую поразбираться, спасибо

[Ал-й]

Сообщение от yarus.khv я имел в виду вообще какие ПК используются для решения этих нелинейностей

Ansys, Abaqus, LS-Dyna, MSC.MARC, TNO Diana, midas FEA, OpenSees...
возможо - Flac 3d
Тяпин вроде в SASSI считал - https://energy.gov/em/system-analysi...vv-problem-set

Сообщение от yarus.khv на русском есть по данному методу что-то?

Кроме справки МикроФе не упомню, честно...

Сообщение от yarus.khv не получается посмотреть, пишет "загрузка плеера" и усе.

Эх, жаль... у меня дома открывается а на работе нет... форум умирает видать, работает через раз...

Сообщение от yarus.khv Ал-й, а коротко пояснить не получится?) Я понимаю суть ЛСТ, понимаю примерно прямое интегрирование. Начитавшись литературы по сейсмике грунтов сложилось четкое убеждение что задачи с грунтами решать только с нелинейностями во всяких Абакусах. Здесь же берут массив грунта, определяют формы колебаний для массива грунта (??), элементы линейные ествественно. Затем берут две формы и учитывают только их при задании акселерограммы. При этом акселлерограмма задается всем точкам модели (почему не по коренным породам). Почему учитывается затухание на границах, а нелинейность самого грунта игнорируется. Короче каша в голове.

Если кратко совсем - Ваши сомнения обоснованы
Вам дали метод, не сильно превосходящий ЛСТ по точности - по сути только что результаты можете смотреть в любой момент времени, вот и плюс... а точность - какая есть.
GTS развивается, однажды в него перенесут все фишки из FEA - даже нелинейный ЖБ, гидратацию бетона и т.п.

Сообщение от yarus.khv Еще хотел узнать, если вы пользуетесь данным методом, то на какую нормативку ссылаться с такими моделями?

Я считаю надземные сооружения - высотки в основном. Там такие методы в основном в СТУ прописываются. Геотхеникой я не занимаюсь, но мне просто любопытно - вот я и посматриваю.

[yarus.khv]

Сообщение от Ал-й Кроме справки МикроФе не упомню, честно...

учет демпферов, хоть убейте меня, но это не тот метод)

Если кратко совсем - Ваши сомнения обоснованы Вам дали метод, не сильно превосходящий ЛСТ по точности - по сути только что результаты можете смотреть в любой момент времени, вот и плюс... а точность - какая есть. GTS развивается, однажды в него перенесут все фишки из FEA - даже нелинейный ЖБ, гидратацию бетона и т.п.

ну с другой стороны литература иностранная есть, плюс метод в мидасе очень хорошо прописал, корейцы то тоже не дураки всякую ерунду пихать))

Меня просто интересует сама суть метода, втупую применять не хочется..

Хотя просчитав по ВСН 193-81, чувствую, что и там нечисто. Прежде всего, ляпов очень много и результаты какие-то.. странные, но так действующий нормативный документ.

[Ал-й]

Сообщение от yarus.khv учет демпферов, хоть убейте меня, но это не тот метод)

Вот я хоть убейте, не понимаю - причем тут учет демпферов
метод один и тот же.
Более того, дает те же результаты, что и прямое интегрирование (если выполнить последнее с густым шагом по времени, а в методе модальной суперпозиции учесть достаточное количество форм - их в общем можно "друг об друга" проверять).
Можете попробовать на простой консоли, сравнить MicroFe и GTS NX - результаты будут один в один (можно тупо графики, скажем, перемещений узла консоли наложить). Это именно что тот же самый метод. который при линейно-упругих задачах, в общем то и не уступает прямому интегрированию ни в чем (+ результаты один в один).
Какие именно подробности нужны? Прямое интегрирование - тоже разные методы есть. В лире метод центральных разностей - одна из схем неявного интегрирования.
Метод модальной суперпозиции - решение того же самого уравнения - m*u два штриах + с*U штрих + ... (лень искать и вставлять, а шрифта я тут не нахожу).
Только с помощью предварительного разложения на формы. Со своими погрешностями и т.д.

----- добавлено через ~4 мин. -----

Сообщение от yarus.khv Меня просто интересует сама суть метода, втупую применять не хочется..

возможно я не так понимаю, и Вы не о методе решения динамической задачи во временной области, а именно о ее применении к грунтовым массивам..?

[yarus.khv]

Сообщение от Ал-й Вот я хоть убейте, не понимаю - причем тут учет демпферов

в этой теме https://forum.dwg.ru/showthread.php?t=44125 СергейД вещал, что нельзя в ЛСМ считать никакие нелинейности, там речь и была о демпферах. Да и не только в этой теме в принципе писалось, что любая нелинейность - только в рамках прямого интегрирования.
Хотя где то в Мидасе сейсмоизоляторы в рамках ЛСТ решаются, вроде встречал такое где-то в статьях

Метод модальной суперпозиции - решение того же самого уравнения - m*u два штриах + с*U штрих + ... (лень искать и вставлять, а шрифта я тут не нахожу). Только с помощью предварительного разложения на формы. Со своими погрешностями и т.д.

Нет, ну понятно, что ЛСТ и прямое интегрирование даст одинаковый результат для консоли, только вопрос в нелинейности, ее только во втором случае применишь

возможно я не так понимаю, и Вы не о методе решения динамической задачи во временной области, а именно о ее применении к грунтовым массивам..?

Вот, если метод модальной суперпозиции - это тоже разложение по формам, то есть опять таки линейность, то как ее к грунтовым массивам можно применять?
для консоли или здания - вопросов нет, но здесь массив грунта.

приложу к посту раздел из учебника Уздина А.М. про грунтовый "ящик", что-то похожее, но мозгов не хватает разобраться то это или не то.

[Ал-й]

Сообщение от yarus.khv что нельзя в ЛСМ считать никакие нелинейности

Для начала нужно определиться - про что мы говорим - про ЛСМ в частотной области (т.е. spectrum analysis) или все же про расчет во временной области (т.е. time-history analysis).
Вы постоянно упоминаете по несколько раз ЛСТ/ЛСМ, хотя в случае с GTS NX интересуетесь расчетом именно во временной области (одной из простых разновидностей этого расчета)...

Сообщение от yarus.khv что нельзя в ЛСМ считать никакие нелинейности, там речь и была о демпферах. Да и не только в этой теме в принципе писалось, что любая нелинейность

На самом деле не любая, а с использованием тех самых "деформированных форм" - отдельные ограниченные виды учесть можно, о чем выше я писал - но понятное дело, не физическую с нагрузкой/разгрузкой.

Сообщение от yarus.khv Хотя где то в Мидасе сейсмоизоляторы в рамках ЛСТ решаются

В midas Gen можно (и нужно =) сейсмоизоляцию считать методом прямого интегрирования. Ниже приложил фрагмент диалогового окна, где подтверждаю что это возможно (могу видео с какими-нибудь результатами записать и приложить - с образованием пластических шарниров и т.п.)

Сообщение от yarus.khv Вот, если метод модальной суперпозиции - это тоже разложение по формам, то есть опять таки линейность, то как ее к грунтовым массивам можно применять?

Ну так об этом я тоже выше писал. Судя по всему в случае с грунтами методика от midas выглядит так - во временной области (не в частотной - это не ЛСТ!) решается линейно-упругая задача, а потом для любого момента времени с учетом полученных инерционных сил уже выполняется нелинейный прочностной расчет (возможно даже метод снижения прочности - так далеко не копал). Думаю, методика именно такая. Само собою, накопление пластических деформаций в таком случае не учитывается. Просто проверяется равновесие системы (и определяется НДС) в любой момент времени - это уже с учетом физической нелинейности.

Сообщение от yarus.khv для консоли или здания - вопросов нет, но здесь массив грунта

Здание с бетоном и арматурой, демпферами, узлами и пр. - куда более сложный объект, имхо. Собственно, поэтому там применяются, как я посмотрю, более сложные методы расчета. Возможности midas Gen по части того же прямого интегрирования на фоне GTS NX подтверждают такое мое мнение... пока что...

[Бахил]

yarus.khv, считайи по ВСН. Остальное - хлам.

[yarus.khv]

еще раз Бирбраера перечитал, нашел вот что - см. вложение. Плюс можно весь п. 4.3 дочитать до конца.

Сообщение от Ал-й Для начала нужно определиться - про что мы говорим - про ЛСМ в частотной области (т.е. spectrum analysis) или все же про расчет во временной области (т.е. time-history analysis). Вы постоянно упоминаете по несколько раз ЛСТ/ЛСМ, хотя в случае с GTS NX интересуетесь расчетом именно во временной области (одной из простых разновидностей этого расчета)...

Да, теперь ясно, метод модальных суперпозиций - это расчет во временной области, но с разложением по собственным формам, а значит все равно линейный расчет, так как в конце п. 4.3 Бирбраер пишет "нелинейные системы не имеют собственных частот форм....".

На самом деле не любая, а с использованием тех самых "деформированных форм" - отдельные ограниченные виды учесть можно, о чем выше я писал - но понятное дело, не физическую с нагрузкой/разгрузкой.

см. файл "Бирбраер 2", может здесь как раз и есть эти ограничения (по условию 1.38).

В midas Gen можно (и нужно =) сейсмоизоляцию считать методом прямого интегрирования. Ниже приложил фрагмент диалогового окна, где подтверждаю что это возможно (могу видео с какими-нибудь результатами записать и приложить - с образованием пластических шарниров и т.п.)

Прямым интегрированием считать можно любые нелинейности, это уже дошло)

Ну так об этом я тоже выше писал. Судя по всему в случае с грунтами методика от midas выглядит так - во временной области (не в частотной - это не ЛСТ!) решается линейно-упругая задача, а потом для любого момента времени с учетом полученных инерционных сил уже выполняется нелинейный прочностной расчет (возможно даже метод снижения прочности - так далеко не копал). Думаю, методика именно такая. Само собою, накопление пластических деформаций в таком случае не учитывается. Просто проверяется равновесие системы (и определяется НДС) в любой момент времени - это уже с учетом физической нелинейности.

Да, получается по временной, методом модальных суперпозиций. Определяются частоты и формы. Затем ведется учет демпфирования по границам по вышеприведенной статье. Затем задаются акселерограммы (видео 8:35), задается "Time history Analisis (Direct)", то есть уже расчет во временной области. Там же в Анализе задается "Damping method" куда вписываются периоды колебаний двух мод(max) из предыдущего расчета.
Судя по полученным результатам, можно получить НДС в любой момент времени.
Но мне почему-то кажется что расчет массива в этом случае - линейный. Если сравнить "картинки" с вышеприведенными "РУКОВОДСТВАМИ..", картина то разная, у них там и пластические деформации, разрывы всякие. Почему вы думаете, что физ. нелинейность грунта учитывается?
Кстати на видео при задании "Damping method" прописывается коэффициент Damping Ratio=0,05 - эта штука тоже вроде для линейных систем..
Кстати можно проверить это, думаю, посчитать две модели: одну с линейным грунтом, другую с нелинейными свойствами.

yarus.khv, считайи по ВСН. Остальное - хлам.

ну я написал, что чушь какая-то получается..
Бахил, посмотрите вложение "из ВСН", как эпюра моментов для кольца (тоннеля) может быть равномерной вообще?