Responsspektrum (eng. Response spectrum , I normerne for det tidligere USSR og Den Russiske Føderation blev begrebet spektral dynamisk faktor [1] brugt og bliver fortsat brugt til at vurdere seismiske effekter ) er hylsteret af spidsresponser for mange systemer med én frihedsgrad (SDOF) med forskellige perioder. [2] Det resulterende plot kan bruges til at plotte responsen af ethvert lineært system givet dets naturlige frekvens. En sådan anvendelse er at vurdere bygningers maksimale respons på et jordskælv. Videnskaben kan bruge nogle værdier fra jordresponsspektret (beregnet ud fra jordbevægelsesregistreringer fra en seismograf) til at korrelere med seismisk skade.
Hvis det input, der anvendes ved beregningen af responsspektret, er stationært, er det stationære resultat fast. Dæmpning skal være til stede , ellers vil svaret være uendeligt. For ikke-stationære input (såsom bevægelse i seismisk jord) rapporteres en toprespons. En vis grad af dæmpning antages normalt, men en værdi kan opnås selv uden dæmpning.
Responsspektre kan også bruges til at evaluere responsen af lineære systemer med flere oscillationstilstande (systemer med flere frihedsgrader), selvom de kun er nøjagtige for lave dæmpningsniveauer. Modal analyse udføres for at identificere tilstande, og responsen i denne tilstand kan vælges fra responsspektret. Disse spidsresponser kombineres derefter for at estimere den samlede respons. En typisk kombinationsmetode er root sum of squares (SRSS), hvis de modale frekvenser ikke er tæt på. Resultatet er typisk forskelligt fra det resultat, der ville blive beregnet direkte fra inputsignalet, fordi faseinformation går tabt under genereringen af responsspektret.
Den største begrænsning ved brug af responsspektre er, at de er universelt anvendelige til lineære systemer. Responsspektre kan genereres for ikke-lineære systemer, men er kun anvendelige til systemer med samme ikke-linearitet, selvom der er blevet gjort forsøg på at udvikle ikke-lineære seismiske designspektre med bredere strukturelle anvendelser. Resultaterne af dette kan ikke kombineres direkte til en multimode-respons.
Responsspektre er meget nyttige tekniske værktøjer til at analysere ydeevnen af strukturer og udstyr under jordskælv, da mange opfører sig mest som simple oscillatorer (én grad af frihed). Hvis man således kan kende konstruktionens frekvens, så kan bygningens spidsrespons estimeres ved at beregne værdien ud fra jordresponsspektret for den tilsvarende frekvens. I de fleste statsbygningsreglementer i seismiske områder tjener denne værdi som grundlag for beregning af de kræfter, som bygningen skal modstå.
I 1941 i Californien begyndte George W. Hausner at udgive beregninger af responsspektre fra en accelerograf. I deres monografi Earthquake Design and Spectra fra 1982 beskrev Newmark og Hall, hvordan de havde udviklet et "idealiseret" seismisk responsspektrum baseret på responsspektret genereret fra tilgængelige jordskælvsregistreringer. Dette blev derefter udviklet til et designresponsspektrum til brug i strukturelt design, og denne grundlæggende form (med nogle modifikationer) er nu grundlaget for strukturelt design i seismiske områder rundt om i verden (normalt bygget med hensyn til den strukturelle "periode", den gensidig af frekvens). Der forudsættes nominel dæmpning (5 % af kritisk dæmpning).
For "almindelige" lave bygninger er den strukturelle reaktion på jordskælv karakteriseret ved en fundamental tilstand ("bølgende" frem og tilbage), og de fleste bygningsreglementer tillader, at kræfter designes baseret på responsspektret og denne frekvens, men mere komplekse strukturer kræver ofte en kombination af resultater for mange tilstande (beregnet ved hjælp af modal analyse). I ekstreme tilfælde, hvor strukturer er for uregelmæssige, for høje eller af værdi for samfundet i katastrofeberedskab, er reaktionsspektrumtilgangen ikke længere passende, og der kræves mere kompleks analyse, såsom ikke-lineær seismisk toleranceanalyse .
Teorien om responsspektret blev udviklet mellem 1932 og 1942 af Maurice Biot [3] .
| geoteknik | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| |||||||
| Grunding |
| ||||||
| Bæredygtighed | |||||||
| jordskælv |
| ||||||
| Geosyntetik | |||||||
| Software |
| ||||||