Seismisen analyysin laitosverhokäyrä
Toivanen, Aleksi (2022)
2022
All rights reserved. This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-202201311888
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-202201311888
Tiivistelmä
Ydinlaitoksen seismisen analyysin tarkoituksena on selvittää, kuinka tarkasteltavan laitoksen turvallisuudelle tärkeät rakennukset ja laitteet kestävät alueella todennäköisesti esiintyvän maanjäristyksen. Tässä insinöörityössä kuvataan todennäköisyysperusteisen seismisen analyysin työvaiheita maanjäristyksen esiintymisen ennustamisesta laitteiden kestävyysanalyyseihin saakka. Työssä esitetään myös menettely rakennuksiin liittyvien suunnittelutietojen yhdistämisestä. Menettelyn tarkoituksena on yksinkertaistaa suunnittelutietojen esittämistä ja helpottaa tietojen vertailua.
Tarkasteltavalla alueella todennäköisesti esiintyvän maanjäristyksen voimakkuutta ja järistyksen aiheuttamaa maanliikettä arvioidaan todennäköisyysperusteisella seismisellä hasardianalyysilla. Analyysin tuloksia esitetään kahdessa muodossa: hasardikäyrinä ja maavastespektrinä. Hasardikäyrät esittävät maanjäristysten toistuvuuden ja maanliikkeen kiihtyvyyden suhdetta eri luottamustasoilla. Maavastespektrin kuvaajalla esitetään maanpinnan liikettä tutkittavan maanjäristyksen aikana.
Maavastespektrin mukainen maanjäristys voidaan kohdistaa rakennuksien FEM-laskentamalleihin laskentaohjelmien avulla. Erilaisilla simulaatioilla selvitetään rakennusten maanjäristyskestävyyttä ja rakennuksissa esiintyvää liikettä laitteiden analysointia varten. Rakennusten maanjäristyskestävyyttä arvioitaessa laskentaohjelma ilmoittaa rakennukselta vaadittavia rakenteellisia ominaisuuksia, jotka rakennus vähintään tarvitsee kestääkseen maanjäristyksen aiheuttamat rasitukset. Laitteiden analysoimisessa tarvittavia rakennuksessa esiintyviä maanjäristyskiihtyvyyksiä esitetään kerrosvastespektreillä. Ne muodostetaan maanjäristysanalyyseissa tavanomaisesti kerroskohtaisista kiihtyvyysarvoista. Kerrosvastespektrejä käytetään laitteiden kestävyysanalyysien lähtötietoina.
Rakennusten kestävyyden selvityksen lisäksi toinen keskeinen seismisten analyysien tehtävistä on laitteiden kestävyysanalyysi. Kerrosvastespektrit esittävät laitteiden alustojen liikettä, vastaavasti kuten maavastespektri esittää rakennusten alustan eli maan liikettä. Rakennusten värähtely välittyy siihen ankkuroituihin laitteisiin, joiden kestävyyttä tarkastellessa rakennuksen liikkeestä aiheutuvat rasitukset huomioidaan muiden rasitusten mukana. Rakennuksen kaikkien eri korkeusasemien ja suuntien kerrosvastespektrien korkeimmat arvot voidaan yhdistää yhteen kuvaajaan, joka esittää koko rakennuksen kerrosten korkeimpia kiihtyvyyksiä.
Tarkasteltavalla alueella todennäköisesti esiintyvän maanjäristyksen voimakkuutta ja järistyksen aiheuttamaa maanliikettä arvioidaan todennäköisyysperusteisella seismisellä hasardianalyysilla. Analyysin tuloksia esitetään kahdessa muodossa: hasardikäyrinä ja maavastespektrinä. Hasardikäyrät esittävät maanjäristysten toistuvuuden ja maanliikkeen kiihtyvyyden suhdetta eri luottamustasoilla. Maavastespektrin kuvaajalla esitetään maanpinnan liikettä tutkittavan maanjäristyksen aikana.
Maavastespektrin mukainen maanjäristys voidaan kohdistaa rakennuksien FEM-laskentamalleihin laskentaohjelmien avulla. Erilaisilla simulaatioilla selvitetään rakennusten maanjäristyskestävyyttä ja rakennuksissa esiintyvää liikettä laitteiden analysointia varten. Rakennusten maanjäristyskestävyyttä arvioitaessa laskentaohjelma ilmoittaa rakennukselta vaadittavia rakenteellisia ominaisuuksia, jotka rakennus vähintään tarvitsee kestääkseen maanjäristyksen aiheuttamat rasitukset. Laitteiden analysoimisessa tarvittavia rakennuksessa esiintyviä maanjäristyskiihtyvyyksiä esitetään kerrosvastespektreillä. Ne muodostetaan maanjäristysanalyyseissa tavanomaisesti kerroskohtaisista kiihtyvyysarvoista. Kerrosvastespektrejä käytetään laitteiden kestävyysanalyysien lähtötietoina.
Rakennusten kestävyyden selvityksen lisäksi toinen keskeinen seismisten analyysien tehtävistä on laitteiden kestävyysanalyysi. Kerrosvastespektrit esittävät laitteiden alustojen liikettä, vastaavasti kuten maavastespektri esittää rakennusten alustan eli maan liikettä. Rakennusten värähtely välittyy siihen ankkuroituihin laitteisiin, joiden kestävyyttä tarkastellessa rakennuksen liikkeestä aiheutuvat rasitukset huomioidaan muiden rasitusten mukana. Rakennuksen kaikkien eri korkeusasemien ja suuntien kerrosvastespektrien korkeimmat arvot voidaan yhdistää yhteen kuvaajaan, joka esittää koko rakennuksen kerrosten korkeimpia kiihtyvyyksiä.