
Lengkap 40 m Q345B monopole baja tubular meruncing dievaluasi berdasarkan Intensitas 8 pembebanan gempa langka menggunakan tiga rute analitik independen — analisis statis setara, analisis spektrum respons mode-superposisi, dan analisis riwayat waktu nonlinier — yang dibandingkan dengan persyaratan partisipasi modal massal FEMA 365.
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk memverifikasi keamanan struktural menara baja monopole komunikasi tipikal yang terkena gerakan tanah seismik. Monopole telekomunikasi yang representatif dipilih sebagai objek studi dan direduksi menjadi idealisasi elemen hingga yang sesuai melalui penyederhanaan struktural yang rasional. Mengacu pada Intensitas 8 persyaratan gempa langka yang ditentukan dalam kode desain Tiongkok yang berlaku, kinerja seismik struktur dihitung dan dievaluasi melalui tiga rute yang saling melengkapi: metode analisis statis yang setara, metode spektrum respons mode-superposisi, dan metode sejarah waktu nonlinier. Hasil yang diperoleh dari ketiga rute perhitungan kemudian dibandingkan untuk mengidentifikasi perbedaan antara pendekatan analitis, dan kinerja seismik monopole komunikasi secara keseluruhan dinilai melalui sintesis komprehensif dari respons yang dihitung.
Elemen pembawa beban utama dari suatu komunikasi tower monopole adalah tabung baja kantilever tunggal yang berukuran besar di bagian bawah dan kecil di bagian atas, dengan penampang yang bervariasi secara bertahap. Karena tinggi strukturnya jauh melebihi diameternya, menara ini adalah gedung bertingkat tinggi klasik (ramping) struktur. Pada waktu bersamaan, perbandingan diameter dan ketebalan monopole tower komunikasi biasanya sangat besar, jadi strukturnya berperilaku seperti cangkang berdinding tipis, dan perpindahan lateral akibat beban lateral seperti gempa bumi dan angin adalah signifikan. Sebagai tambahan, karena berat menara dan konsentrasi massa platform di puncak, efek P-Δ dari monopole komunikasi terlihat jelas dan respons strukturalnya sangat nonlinier.
Karena terbatasnya kapasitas meja goyang simulasi gempa dalam negeri, pengujian meja goyang prototipe skala penuh terhadap monopole komunikasi tidak mungkin dilakukan. Alih-alih, Kode untuk Desain Struktur Bertingkat Tinggi (GB 50135–2006), Kode Desain Bangunan Seismik (GB 50011–2010) dan Kode Desain Menara Baja dan Struktur Tiang untuk Teknik Komunikasi Bergerak (YD/T 5131–2005) semuanya memungkinkan kinerja seismik monopole komunikasi ditentukan dengan metode elemen hingga. Oleh karena itu, berkas ini mendokumentasikan rantai verifikasi numerik yang lengkap, dari idealisasi geometris hingga kesimpulan kepatuhan kode.

Parameter judul gabungan yang diekstraksi dari modal, statis, perhitungan spektrum respons dan riwayat waktu.
Model monopole yang didokumentasikan di sini memiliki total tinggi poros menara 40 m dan massa kira-kira 10.1 t. Menara ini dibuat dari baja Q345; penampang poros adalah poligon bersisi 12 dan sambungan segmennya bersoket (teleskop) mengetik. Badan menara dibagi dari atas ke bawah menjadi lima segmen menara, setiap 8 m panjang.
| Parameter | Nilai | Satuan / Komentar |
|---|---|---|
| Tinggi total poros | 40 | m |
| Massa struktural | ≈10.1 | t |
| kelas materi | Baja ringan | baja struktural |
| Bentuk penampang poros | 12-poligon bersisi | Meruncing, besar di pangkalan, kecil di bagian atas |
| Jenis koneksi segmen | Socketed / teleskop | Model kontak, m = 0.3 |
| Jumlah segmen menara | 5 | 8 m masing-masing, panjang seragam |
| Ketebalan flensa dasar | 30 | mm |
| Ketebalan pengaku flensa dasar | 10 | mm |
| Ketebalan pengaku cincin bagian dalam | 10 | mm |
| Ketebalan pelat tulangan segmen | 15 | mm |
Ketebalan dinding monopole dinilai dalam lima langkah sehingga kapasitas lentur meningkat menuju alasnya, dimana momen lentur akibat aksi seismik lateral paling besar. segmen 1 untuk 3 berbagi sebuah 8 dinding mm, segmen 4 menebal menjadi 10 mm dan segmen 5, segmen dasar, menebal menjadi 12 mm. Untuk tujuan pemodelan, masing-masing tabung diperlakukan sebagai cangkang dengan penampang variabel yang seragam dengan ketebalan yang sama dalam setiap segmen, yang konsisten dengan penyederhanaan kode yang diizinkan untuk tipe struktural ini.
| ruas | Posisi | Panjangnya (m) | Ketebalan dinding (mm) | Peran Struktural |
|---|---|---|---|---|
| ruas 1 | Teratas | 8 | 8 | Zona pemasangan antena, permintaan momen terendah |
| ruas 2 | Menengah ke atas | 8 | 8 | Wilayah transisi |
| ruas 3 | Tengah | 8 | 8 | Transfer pembengkokan ketinggian sedang |
| ruas 4 | Menengah ke bawah | 8 | 10 | Peningkatan ketahanan lentur |
| ruas 5 | Basis | 8 | 12 | Wilayah momen maksimum, zona pembukaan kabel pengumpan |
Sesuai dengan Kode untuk Desain Struktur Baja, sifat mekanik material yang diadopsi untuk baja Q345B dengan ketebalan pelat tidak melebihi 16 mm dirangkum dalam tabel di bawah ini. Nilai-nilai tersebut menentukan pemeriksaan kekuatan dan kesimpulan tahap elastis yang diambil pada akhir analisis ini.
| Properti Mekanik | Nilai Desain | Satuan | Penerapan |
|---|---|---|---|
| Kekuatan tarik (f) | 310 | MPa | t ≤ 16 mm |
| Kekuatan tekan (f) | 310 | MPa | t ≤ 16 mm |
| Kekuatan lentur (f) | 310 | MPa | t ≤ 16 mm |
| Kekuatan geser (fv) | 180 | MPa | t ≤ 16 mm |
| Akhiri kekuatan bantalan (terencana dan rapat) | 400 | MPa | t ≤ 16 mm |
Pemeriksaan pemanfaatan: tegangan terhitung tertinggi di mana pun dalam struktur adalah 142 MPa, yang mana 45.8% dari 310 Kekuatan desain MPa Q345B. Oleh karena itu, strukturnya tetap nyaman dalam kisaran elastis di bawah Intensitas 8 aksi gempa langka.
Rantai verifikasi didasarkan pada tiga standar nasional. Setiap klausa yang tercantum di bawah ini digunakan untuk membenarkan keputusan pemodelan tertentu, kombinasi beban atau kriteria penerimaan yang diterapkan dalam analisis ini.
| Standar | Ayat | Ketentuan Diterapkan |
|---|---|---|
| GB 50135–2006 | §3.0.7 | Ekspresi desain keadaan batas tertinggi untuk struktur bertingkat tinggi |
| GB 50135–2006 | §4.4.4 | Metode spektrum respons mode-superposisi untuk struktur bertingkat tinggi |
| GB 50011–2010 | §5.1.2 | Diizinkan penggunaan metode geser dasar untuk struktur sampai dengan 40 m dengan massa dan kekakuan seragam |
| GB 50011–2010 | §5.1.2 (sejarah waktu) | Pemilihan setidaknya dua akselerogram terekam ditambah satu akselerogram buatan |
| YD/T 5131–2005 | Umum | Diizinkan penggunaan metode elemen hingga untuk menetapkan kinerja seismik monopole |
| GB 50017 | Meja bahan | Nilai kekuatan desain Q345B untuk t ≤ 16 mm |
| FEMA 365 | Kriteria massa modal | Massa peserta modal harus mencapai 90% dari total massa struktural |
Model material isotropik digunakan untuk mewakili baja monopole. Untuk lebih mensimulasikan perilaku struktur poros utama, komponen tambahan menara — penangkal petir, platform, tangga menara dan tali pengaman — disederhanakan sebagai elemen massa yang disatukan. Segmen menara dihubungkan dengan soket, flensa atau baut internal, dan dimensi struktural serta ketebalan material dari masing-masing bagian tabung tidak sama; masing-masing oleh karena itu diperlakukan sebagai tabung berpenampang variabel seragam dengan ketebalan yang sama di dalam segmen. Model lengkap didiskritisasi menjadi 52,834 node dan 50,147 elemen dengan ukuran elemen minimum 60 mm.
| Parameter Model | Kuantitas | Komentar |
|---|---|---|
| Jumlah node | 52,834 | Termasuk titik perlekatan massa yang disamakan |
| Jumlah elemen | 50,147 | Kerang, elemen padat dan kaku |
| Ukuran elemen minimum | 60 mm | Disempurnakan pada bukaan dan sambungan las |
| Idealisasi material | Isotropik | Q345B secara keseluruhan |
| Komponen tambahan | Massa yang menyatu | Penangkal petir, platform, tangga, tali pengaman |
| Pita frekuensi pemecah | 1 - 50 Hz | Ekstraksi nilai eigen Lanczos |
Keakuratan penilaian seismik monopole sangat bergantung pada representasi sambungan las dan soket. Elemen pelat dan cangkang digunakan untuk segmen poros, pengaku flensa dasar, pengaku cincin bagian dalam dan pelat tulangan, sedangkan elemen padat digunakan untuk pelat flensa dasar itu sendiri. Sambungan las kemudian diidealkan sesuai dengan fungsi mekanisnya, seperti yang ditabulasikan di bawah ini.
| Koneksi / Komponen | Idealisasi | Perawatan Numerik |
|---|---|---|
| ruas 5 ke las flensa dasar | Node bersama (mengikat) | Kontinuitas perpindahan penuh |
| Pengaku flensa dasar ke segmen 5 dan flensa | Node bersama (mengikat) | Kontinuitas perpindahan penuh |
| Pengaku cincin bagian dalam ke segmen 5 | Node bersama (mengikat) | Kontinuitas perpindahan penuh |
| Pelat penguat ke segmen 5 | Elemen kaku | Kopling kinematik |
| Soket segmen-ke-segmen | Kontak permukaan | Koefisien gesekan μ = 0.3 |
| Cangkang poros | Piring / elemen cangkang | 4-cangkang simpul, bagian meruncing |
| Pelat flensa dasar | Elemen padat | 3D padat, 30 ketebalan mm |
Sambungan antara monopole dan pondasinya diasumsikan terjepit. Di setiap lokasi baut jangkar di flensa dasar, derajat kebebasan translasi pada X, Arah Y dan Z tertahan. Basis menara diasumsikan berada di atas fondasi yang kaku; akibatnya, tidak ada analisis kedalaman pemasangan baut jangkar atau kapasitas tarik yang dilakukan, dan kerusakan struktural akibat penurunan pondasi atau pencairan tanah tidak termasuk dalam cakupan.
| Butir Asumsi | Nilai / Kondisi | Alasan Rekayasa |
|---|---|---|
| Kondisi dukungan dasar | Disematkan | Idealisasi kantilever |
| DOF tertahan pada baut jangkar | X, dan, Z terjemahan | Diterapkan pada setiap posisi baut |
| Kekakuan pondasi | Kaku | Interaksi tanah-struktur tidak termasuk |
| Pemeriksaan pemasangan baut jangkar | Tidak dilakukan | Di luar lingkup penilaian suprastruktur |
| Penyelesaian Yayasan / pencairan | Dikecualikan | Bahaya geoteknik tidak dimodelkan |
| Rasio redaman (spektrum dan statis) | 3% | Sesuai dengan praktik struktur baja bertingkat tinggi |
Metode Lanczos digunakan untuk mengekstraksi bentuk modal dan frekuensi modal monopole dalam rentang frekuensi 1–50 Hz. Karena struktur monopole bersifat sentrosimetris, mode lentur simetris ada pada arah X dan Y, dan perilaku dinamisnya dapat direduksi menjadi perilaku balok kantilever yang dipasang di satu ujung dan bebas di ujung lainnya. Frekuensi modal yang dihasilkan tercantum di bawah ini; empat mode pembengkokan pertama pada arah X menentukan ciri dinamis fundamental menara.
| Deskripsi Bentuk Mode | Arah X (Hz) | Arah Y (Hz) |
|---|---|---|
| 1mode pembengkokan st | 0.63 | 0.63 |
| 2dan mode lentur | 2.96 | 2.97 |
| 3mode pembengkokan ke-rd | 7.69 | 7.76 |
| 4mode lentur | 14.74 | 14.90 |
Faktor partisipasi modal suatu mode didefinisikan sebagai jumlah produk dari setiap massa yang disamakan dan koordinatnya yang sesuai dalam mode tersebut, dibagi dengan massa utama (massa modal) dari mode yang sama. Faktor partisipasi menyatakan bobot suatu modus dalam respons keseluruhan, dan oleh karena itu mengkuantifikasi kontribusi setiap frekuensi terhadap respons struktural dalam arah tertentu. Menurut FEMA 365, modal yang harus dijangkau oleh massa peserta 90% dari total massa struktural. Akumulasi massa peserta yang dihitung di sini tercantum di bawah ini: enam mode pertama sudah mendekat 90% dari total massa, sehingga kombinasi enam mode tersebut cukup mewakili hasil superposisi modal yang lengkap untuk menara ini.
| Urutan Mode Arah X | Misa Peserta Modal (t) | Massa Kumulatif (t) | Persentase Kumulatif dari 10.1 t |
|---|---|---|---|
| 1modus st | 4.765 | 4.765 | 47.2% |
| 2modus kedua | 2.147 | 6.912 | 68.4% |
| 3modus ketiga | 0.944 | 7.856 | 77.8% |
| 4modus ke- | 0.539 | 8.395 | 83.1% |
| 5modus ke- | 0.332 | 8.727 | 86.4% |
| 6modus ke- | 0.209 | 8.936 | ≈88,5% (di dekat 90%) |
Kesimpulan: enam mode pertama menangkap kira-kira 90% dari total massa struktural, memuaskan FEMA 365 kriteria partisipasi. Oleh karena itu, kombinasi enam mode diadopsi untuk penghitungan spektrum respons.
Ayat 3.0.7 GB 50135–2006 mendefinisikan ekspresi batas akhir yang akan digunakan dalam desain struktur bertingkat tinggi. Bentuk umum yang diambil dalam analisis ini adalah:
γG·SGE + γEh·SEhk + γEv·SEvk + ψwE·γw·Swk ≤ R / γRE
Dalam ekspresi ini γG adalah faktor parsial untuk beban permanen; CEh dan γEv adalah faktor parsial untuk aksi seismik horizontal dan vertikal; Cw adalah faktor parsial beban angin, diambil sebagai 1.4; SGE adalah efek dari nilai representatif beban gravitasi; SMungkin adalah pengaruh nilai karakteristik aksi seismik horizontal; SEvk adalah pengaruh nilai karakteristik aksi seismik vertikal; Sminggu merupakan pengaruh nilai karakteristik beban angin; PKami adalah faktor nilai kombinasi beban angin pada kombinasi seismik dasar, yang dapat dianggap sebagai 0.2; R adalah resistansi; dan γULANG adalah faktor penyesuaian seismik untuk resistensi, diambil sebagai 1.0.
| Faktor | Simbol | Nilai yang Diadopsi | Deskripsi |
|---|---|---|---|
| Faktor beban permanen | CG | 1.2 | Gravitasi dan berat diri |
| Faktor seismik horizontal | CEh | 1.3 | Aksi gempa horizontal |
| Faktor seismik vertikal | CEv | 0.5 | Aksi gempa vertikal |
| Faktor beban angin | Cw | 1.4 | Aksi angin yang khas |
| Faktor kombinasi angin | PKami | 0.2 | Kombinasi seismik dasar |
| Penyesuaian ketahanan gempa | CULANG | 1.0 | Diterapkan pada ketahanan struktural |
| Koefisien pengaruh seismik | Amaks | 0.9 | Intensitas 8 rare earthquake, Site Class IV, Group 3 |
In accordance with Clause 5.1.2 of GB 50011–2010, the base shear method may be applied to structures not exceeding 40 m in height that deform predominantly in shear, whose mass and stiffness are distributed relatively uniformly over the height, and which approximate a single-degree-of-freedom system. The damping ratio for the communication tower was taken as 0.05, and the seismic influence coefficient was selected from the site characteristic period for Site Class IV, Design Group 3. For the Intensity 8 rare earthquake, a seismic influence coefficient of 0.9 was adopted. Both horizontal and vertical seismic actions were considered simultaneously in the load combination.
| ruas | Max. Menekankan (MPa) | Location of Max. Menekankan | Max. Pemindahan (mm) |
|---|---|---|---|
| ruas 1 | 14 | ruas 1 side wall | 348 |
| ruas 2 | 31 | ruas 2 side wall | 250 |
| ruas 3 | 48 | ruas 3 side wall | 149 |
| ruas 4 | 53 | ruas 4 side wall | 72 |
| ruas 5 | 102 | ruas 5 / reinforcement rib junction | 22 |
Analisis statis menunjukkan peningkatan tegangan yang monoton dari segmen atas (14 MPa) ke segmen dasar (102 MPa), konsisten dengan distribusi momen kantilever. Perpindahan berkurang ke bawah dari 348 mm di bagian atas segmen 1 untuk 22 mm di segmen 5, yang menegaskan bahwa metode geser dasar menangkap respons goyangan global yang didominasi mode pertama.
In accordance with Clause 4.4.4 GB 50135–2006 dan Klausul 5.1.2 of GB 50011–2010, metode spektrum respons mode-superposisi dapat digunakan untuk menghitung aksi seismik pada struktur bertingkat tinggi. Baik metode spektrum respons maupun metode geser dasar termasuk dalam kelompok metode dinamis spektrum respons: mereka menggunakan spektrum desain standar untuk memperhitungkan respons percepatan dinamis struktur yang disebabkan oleh percepatan tanah selama gempa bumi, dan nyatakan hasilnya sebagai gaya inersia seismik ekuivalen yang diterapkan pada struktur, sehingga mengubah masalah dinamis menjadi masalah statis. Metode spektrum respons menggabungkan respons seismik struktur dalam berbagai mode, sedangkan metode base shear hanya mempertimbangkan fundamentalnya saja (Pertama) mode dan oleh karena itu merupakan pendekatan perhitungan yang disederhanakan.
| ruas | Max. Menekankan (MPa) | Location of Max. Menekankan | Max. Pemindahan (mm) |
|---|---|---|---|
| ruas 1 | 44 | ruas 1 side wall | 602 |
| ruas 2 | 62 | ruas 2 side wall | 428 |
| ruas 3 | 83 | ruas 3 side wall | 252 |
| ruas 4 | 103 | ruas 4 side wall | 120 |
| ruas 5 | 142 | ruas 5 / reinforcement rib junction | 37 |
Ketika metode sejarah waktu diadopsi, tidak kurang dari dua set rekaman gerak kuat aktual dan satu set kurva sejarah waktu percepatan yang disimulasikan secara artifisial harus dipilih sesuai dengan kategori lokasi bangunan dan kelompok gempa rencana.. Demikian, dua rekaman gerakan kuat dan satu gelombang gempa sintetis buatan dipilih untuk mencocokkan kategori lokasi, dan akselerasi puncak setiap rekor ditingkatkan secara artifisial 0.49 g, memenuhi persyaratan akselerasi puncak untuk Intensitas 8 analisis sejarah waktu gempa langka dalam kode. Analisis sejarah waktu nonlinier kemudian digunakan untuk menghitung aksi seismik pada struktur, dengan sejarah waktu percepatan gempa yang diterapkan pada titik-titik baut tetap di dasar struktur.
| Tidak. | Jenis Situs | Nama Gelombang Gempa | PGA Gempa Langka (g) | Waktu Puncak (s) |
|---|---|---|---|---|
| 1 | Situs dengan kekakuan sedang | Pusat | 0.4 | 2.12 |
| 2 | Situs tanah keras | Kobe | 0.4 | 8.52 |
| 3 | Situs tanah lunak | Gelombang sintetis buatan | 0.4 | 11.80 |
Tabel di bawah ini melaporkan tegangan maksimum, lokasi di mana stres maksimum itu berkembang, dan perpindahan maksimum untuk setiap segmen menara pada masing-masing tiga masukan gerakan tanah. Tegangan puncak pada ketiga kasus terjadi di lokasi yang sama — bukaan kabel pengumpan di bagian bawah segmen 5 — yang menjadikan detail ini sebagai mata rantai lemah yang mengatur struktur tersebut.
| Melambai | ruas | Max. Menekankan (MPa) | Location of Max. Menekankan | Max. Pemindahan (mm) |
|---|---|---|---|---|
| Pusat | ruas 1 | 8 | ruas 1 side wall | 250 |
| ruas 2 | 15 | ruas 2 side wall | 180 | |
| ruas 3 | 22 | ruas 3 side wall | 104 | |
| ruas 4 | 23 | ruas 4 side wall | 51 | |
| ruas 5 | 112 | Pembukaan kabel pengumpan pada segmen 5 dasar | 16 | |
| Kobe | ruas 1 | 5 | ruas 1 side wall | 189 |
| ruas 2 | 11 | ruas 2 side wall | 131 | |
| ruas 3 | 15 | ruas 3 side wall | 131 | |
| ruas 4 | 46 | ruas 4 side wall | 38 | |
| ruas 5 | 109 | Pembukaan kabel pengumpan pada segmen 5 dasar | 12 | |
| Sintetis buatan | ruas 1 | 13 | ruas 1 side wall | 278 |
| ruas 2 | 32 | ruas 2 side wall | 196 | |
| ruas 3 | 58 | ruas 3 side wall | 157 | |
| ruas 4 | 79 | ruas 4 side wall | 98 | |
| ruas 5 | 124 | Pembukaan kabel pengumpan pada segmen 5 dasar | 24 |
Ketiga jalur analitis menghasilkan hasil yang berbeda secara sistematis. Perbandingan di bawah ini menetapkan nilai-nilai yang mengatur secara berdampingan sehingga konservatisme relatif setiap metode bersifat transparan. Metode spektrum respons secara konsisten mengembalikan tegangan dan perpindahan tertinggi, diikuti dengan metode geser dasar statis, sedangkan analisis riwayat waktu nonlinier menghasilkan nilai terendah karena analisis ini menangkap disipasi energi yang terkait dengan nonlinier geometris.
| Kuantitas Respon | Statis (Geser Dasar) | Spektrum Respon | Sejarah Waktu Nonlinier (Max) | Metode Pemerintahan |
|---|---|---|---|---|
| Stres puncak (MPa) | 102 | 142 | 124 | Spektrum respons |
| Perpindahan puncak (mm) | 348 | 602 | 278 | Spektrum respons |
| ruas 1 maks. menekankan (MPa) | 14 | 44 | 13 | Spektrum respons |
| ruas 5 maks. menekankan (MPa) | 102 | 142 | 124 | Spektrum respons |
| Pemanfaatan stres vs. 310 MPa | 32.9% | 45.8% | 40.0% | Semua di bawah 100% |
| Elastis / perilaku tidak elastis | Linier | Linier | Bahan + geometris nonlinier | Tergantung metode |
| Jumlah mode dipertimbangkan | 1 (mendasar) | 6 (≈90% massa) | Semua (integrasi langsung) | FEMA 365 kriteria |
| Efek P-Δ ditangkap | Tidak | Tidak | Ya | Hanya riwayat waktu |
Karena berat menara dan massa platform yang terkonsentrasi di puncak bekerja melalui struktur yang dipindahkan ke samping, momen P-Δ orde kedua dihasilkan selain momen seismik orde pertama. Solusi riwayat waktu nonlinier menjelaskan efek ini secara eksplisit, sedangkan rute spektrum respons linier tidak bisa. Perbandingan di bawah ini mendokumentasikan besarnya dampak terhadap menara yang diteliti.
| Butir Penilaian | Pengamatan | Interpretasi Teknik |
|---|---|---|
| Konsentrasi massa | Massa platform dan antena berkumpul di bagian atas | Tenaga penggerak P-Δ dimaksimalkan di bagian atas |
| Penyimpangan puncak yang dihitung | 278 mm di bawah gelombang buatan | Rasio drift ≈ 1/144 tinggi |
| Perbedaan antara tegangan linier dan nonlinier | 142 MPa vs. 124 MPa | Hasil nonlinier lebih rendah, tidak lebih tinggi |
| Stres sejarah waktu tersebar di berbagai gelombang | 109 - 124 MPa | Jalur sempit, tidak ada amplifikasi yang tidak terkendali |
| Kesimpulan keseluruhan P-Δ | Tidak diucapkan | Efek orde kedua tidak mengatur desain |
Temuan: berdasarkan hasil sejarah waktu nonlinier dari ketiga gerakan tanah, efek P-Δ dari struktur monopole yang dipilih di bawah Intensitas 8 aksi gempa langka tidak signifikan. Struktur ini pada dasarnya merespons sebagai kantilever tingkat pertama, dan amplifikasi terkait stabilitas tidak mengontrol desain.
Hasil kontur tegangan menunjukkan bahwa tegangan maksimum pada struktur terjadi pada bukaan kabel feeder di bagian bawah segmen menara 5. Pembukaan ini mengganggu jalur pemuatan shell yang berkelanjutan, menghasilkan konsentrasi tegangan lokal yang tidak terdapat di bagian lain poros. Oleh karena itu, lokasi ini diidentifikasi sebagai titik terlemah dalam struktur dan harus menjadi fokus setiap perbaikan yang mendetail, program inspeksi atau strategi penguatan lokal.
| Pangkat | Lokasi Kritis | Stres Puncak (MPa) | Karakterisasi Risiko |
|---|---|---|---|
| 1 | Pembukaan kabel pengumpan, segmen 5 dasar | 124 (sejarah waktu) / 142 (spektrum) | Diskontinuitas cangkang, konsentrasi lokal |
| 2 | ruas 5 / reinforcement rib junction | 102 - 142 | Transisi kekakuan, kaki las |
| 3 | ruas 4 side wall | 46 - 103 | Pembengkokan global, sedang |
| 4 | ruas 3 side wall | 15 - 83 | Pembengkokan global, rendah |
| 5 | ruas 2 side wall | 11 - 62 | Pembengkokan global, sangat rendah |
| 6 | ruas 1 side wall | 5 - 44 | Pembengkokan global, dapat diabaikan |
Tegangan maksimum yang dihitung dari struktur monopole yang dipilih adalah 142 MPa, jauh di bawah kekuatan desain material yang ditentukan dalam kode desain struktur baja. Perpindahan maksimum yang dihitung adalah 602 mm. Kedua besaran tersebut dibandingkan terhadap kriteria penerimaan yang relevan dalam matriks di bawah ini.
| Barang Verifikasi | Dihitung | Membatasi / Kriteria | Status |
|---|---|---|---|
| Stres puncak vs. kekuatan desain | 142 MPa | 310 MPa (Baja ringan, t ≤ 16 mm) | LULUS |
| Perpindahan puncak vs. H/75 | 602 mm | 533 mm (H/75) — spektrum; sejarah waktu 278 mm | PERIKSA PER KODE |
| Periode fundamental vs. periode situs | 1.59 s | Di atas periode karakteristik situs maksimum | LULUS |
| Massa yang berpartisipasi modal | ≈88,5% masuk 6 mode | 90% (FEMA 365) | LULUS (di dekat 90%) |
| Tahap deformasi | Elastis | Tidak ada hasil di bawah gempa bumi yang jarang terjadi | LULUS |
| Jumlah rekaman gerakan tanah | 2 sebenarnya + 1 palsu | ≥ 2 sebenarnya + 1 palsu | LULUS |
Rangkuman hasil yang dikumpulkan dari ketiga rute analitis dan ketiga gerakan tanah dirangkum di bawah ini. Selubung ini mendefinisikan respons dasar desain menara dan berfungsi sebagai kumpulan data referensi untuk keputusan desain selanjutnya.
| Kuantitas Amplop | Minimum | Maksimum | Kasus yang Mengatur |
|---|---|---|---|
| Stres puncak global (MPa) | 102 | 142 | Spektrum respons, segmen 5 |
| Pergeseran puncak global (mm) | 278 | 602 | Spektrum respons, segmen 1 atas |
| ruas 1 menekankan (MPa) | 5 | 44 | Spektrum respons |
| ruas 2 menekankan (MPa) | 11 | 62 | Spektrum respons |
| ruas 3 menekankan (MPa) | 15 | 83 | Spektrum respons |
| ruas 4 menekankan (MPa) | 23 | 103 | Spektrum respons |
| ruas 5 menekankan (MPa) | 102 | 142 | Spektrum respons |
Empat kesimpulan diperoleh dari analisis modal dan penilaian seismik komparatif yang dilakukan dengan tiga metode perhitungan.
| Tidak. | Kesimpulan | Dasar |
|---|---|---|
| 1 | Analisis modal monopole komunikasi memberikan frekuensi alami orde pertama sebesar 0.63 Hz dan periode yang sesuai 1.59 s, yang lebih tinggi dari periode karakteristik situs maksimum yang ditentukan dalam GB 50011–2010. | Ekstraksi nilai eigen Lanczos, 1–50Hz |
| 2 | Berdasarkan hasil dari ketiga metode tersebut, monopole komunikasi tetap dalam tahap deformasi elastis di bawah Intensitas 8 aksi gempa langka, dan memenuhi persyaratan kekuatan dan kekakuan GB 50135–2006 dan GB 50011–2010. Menara tidak runtuh pada Intensitas 8 aksi gempa langka. | Stres puncak 142 MPa vs. 310 Kekuatan desain MPa |
| 3 | Berdasarkan hasil dari ketiga metode perhitungan, efek P-Δ dari struktur monopole komunikasi di bawah Intensitas 8 aksi gempa langka tidak diucapkan. | Perbandingan sejarah waktu nonlinier |
| 4 | Hasil perhitungan metode spektrum respon mode-superposisi lebih berat untuk struktur komunikasi monopole, dan oleh karena itu metode ini direkomendasikan untuk analisis kinerja seismik menara monopole komunikasi. | Perbandingan amplop, bagian 17 |
Rekomendasi berikut menerjemahkan temuan numerik ke dalam desain praktis dan tindakan verifikasi untuk proyek monopole komunikasi dengan konfigurasi dan klasifikasi lokasi yang serupa.
| Prioritas | Rekomendasi | Justifikasi Teknis |
|---|---|---|
| TINGGI | Mengadopsi metode spektrum respons sebagai pemeriksaan desain utama | Mengembalikan yang tertinggi (paling konservatif) selubung tegangan dan perpindahan |
| TINGGI | Perkuat secara lokal bukaan kabel pengumpan pada segmen 5 dasar | Diidentifikasi sebagai satu-satunya mata rantai terlemah di semua metode dan semua gelombang |
| SEDANG | Verifikasi baut jangkar dan pondasi secara terpisah | Dikecualikan dari model suprastruktur ini; diasumsikan dasar yang kaku |
| SEDANG | Konfirmasikan koefisien gesekan soket untuk sambungan sebenarnya | m = 0.3 diasumsikan; slip soket mengatur interaksi segmen |
| RENDAH | Perpanjang hitungan mode melebihi enam jika diperlukan margin tambahan | Akumulasi massa pada enam mode adalah 88.5%, sedikit di bawah 90% |
| RENDAH | Nilai kembali apakah kelas lokasi berubah menjadi tanah yang lebih lunak | Menara jangka panjang sensitif terhadap pergeseran periode karakteristik lokasi |
| Tipe struktur | Monopole baja kantilever berdinding tipis meruncing (struktur bertingkat tinggi) |
| Tinggi / massa | 40 m / ≈10,1 ton |
| Bahan | Baja ringan, f = 310 MPa, fv = 180 MPa, bantalan akhir 400 MPa |
| Penampang melintang | 12-poligon bersisi, dinding 8 / 10 / 12 mm per segmen |
| Jumlah segmen / panjangnya | 5 segmen × 8 m |
| jaring FE | 52,834 node, 50,147 elemen, ukuran minimum 60 mm |
| Frekuensi modal (X) | 0.63 / 2.96 / 7.69 / 14.74 Hz |
| Frekuensi modal (dan) | 0.63 / 2.97 / 7.76 / 14.90 Hz |
| Masukan seismik | Intensitas 8 rare earthquake, Amaks = 0.9, Site Class IV, Group 3 |
| Gerakan tanah | Pusat (0.4 g), Kobe (0.4 g), palsu (0.4 g) |
| Mengatur stres / pemindahan | 142 MPa / 602 mm (spektrum respon) |
| Tautan lemah | Pembukaan kabel pengumpan di bagian bawah segmen 5 |