ML19253C989: Difference between revisions

From kanterella
Jump to navigation Jump to search
(Created page by program invented by StriderTol)
 
(StriderTol Bot change)
 
(2 intermediate revisions by the same user not shown)
Line 17: Line 17:
=Text=
=Text=
{{#Wiki_filter:.*
{{#Wiki_filter:.*
,:
Gibbs S Hill. Inc.
Gibbs S Hill. Inc.
E NGIN E E RS DESIGNERS CONSTRUCTORS OtRECT DIAL EXTEN$lCN ai23 Teo- 5167 November 30, 1979 LGH-NRC-70 File:      5.1.4 U.S. Nuclear Regulatory Commission Standardization Branch-Washington, D.C.            20555
E NGIN E E RS DESIGNERS CONSTRUCTORS OtRECT DIAL EXTEN$lCN ai23 Teo- 5167 November 30, 1979 LGH-NRC-70 File:      5.1.4 U.S. Nuclear Regulatory Commission Standardization Branch-Washington, D.C.            20555
Line 32: Line 31:
RP:lm                                                Robert Prieto encs.                                                GIBBSSAR Assistant Project Manager cc: J. Conran U.S. Nuclear Regulatory Standardization Branch Commission Washington, D.C.
RP:lm                                                Robert Prieto encs.                                                GIBBSSAR Assistant Project Manager cc: J. Conran U.S. Nuclear Regulatory Standardization Branch Commission Washington, D.C.
                                                                                         \54\ 02\
                                                                                         \54\ 02\
                                                                                                  .
Do?
Do?
i  7912120 47I                          5
i  7912120 47I                          5
Line 38: Line 36:
[          /!/
[          /!/


  %
0 VERIFICATION OF SCONY COMPUTER PROGRAM 022 1541
0 VERIFICATION OF SCONY COMPUTER PROGRAM 022 1541
                        .


  '. .    ..          .
.
VERIFICATION OF COMPUTER PROGRAM SCONV I. PROGRAM FUNCTION SCONV    uses      modal    analysis    time  history    method  to determine the transient response. of            a    linear  elastic system  subjected      to  support    time history excitation.
VERIFICATION OF COMPUTER PROGRAM SCONV I. PROGRAM FUNCTION SCONV    uses      modal    analysis    time  history    method  to determine the transient response. of            a    linear  elastic system  subjected      to  support    time history excitation.
The  convolution integration is            used    to  obtain  the analytical    results.      The    input information      of SCONV program includes the support time history excitation and the  free    vibration characteristics of the system, such as  frequencies,      mode    shapes,  weighted      damping    and participation        factors,      obtained  by    program QUAKE.
The  convolution integration is            used    to  obtain  the analytical    results.      The    input information      of SCONV program includes the support time history excitation and the  free    vibration characteristics of the system, such as  frequencies,      mode    shapes,  weighted      damping    and participation        factors,      obtained  by    program QUAKE.
Line 49: Line 43:
II    METHOD OF VERIFICATION Continuous    System Modeling Program (CSMP) , which is an IBM program in the public domain and is              independent    of SCONV,  is used to verify GGH proprietary program SCONV.
II    METHOD OF VERIFICATION Continuous    System Modeling Program (CSMP) , which is an IBM program in the public domain and is              independent    of SCONV,  is used to verify GGH proprietary program SCONV.
CSMP  uses    the    fourth    order Runge-Kutta        integration method      with variable        integration interval        and  the Simpon's rule for error estimate.            The results from both programs compared to establish the validity of SCONV.
CSMP  uses    the    fourth    order Runge-Kutta        integration method      with variable        integration interval        and  the Simpon's rule for error estimate.            The results from both programs compared to establish the validity of SCONV.
                                                                                    .
                                           -1  -
                                           -1  -
                            ..


  '..__--  - . . . .          - - -    - - . ...---.. .-.            ..      . . . - .        .
III.          COMPARISON OF RESULTS The dynamic analysis model of an auxiliary building of a PWR nuclear power plant shown in Figure 1                                is    used  to verify SCONV.            This mcdel, which consists of five lumped masses or 30 dynamic degrees of freedom                              (Table 1) ,    was analyzed      by    using both SCONV                and          CSMP for the same ground excitation as shown in Figure 2.
* III.          COMPARISON OF RESULTS The dynamic analysis model of an auxiliary building of a PWR nuclear power plant shown in Figure 1                                is    used  to verify SCONV.            This mcdel, which consists of five lumped masses or 30 dynamic degrees of freedom                              (Table 1) ,    was analyzed      by    using both SCONV                and          CSMP for the same ground excitation as shown in Figure 2.
The  absolute          floor acceleration              time history and the corresponding            ficor respcnse. spectra                    for    the    mass number 1,        which            produced most      sensitive and critical respcnse,        are        used      for comparison.              These      results correspond        to acceleration component in X direction due to Safe Shutdown Earthquake . in                      X    direction          for  the dynamic model with upper bound soil spring.
The  absolute          floor acceleration              time history and the corresponding            ficor respcnse. spectra                    for    the    mass number 1,        which            produced most      sensitive and critical respcnse,        are        used      for comparison.              These      results correspond        to acceleration component in X direction due to Safe Shutdown Earthquake . in                      X    direction          for  the dynamic model with upper bound soil spring.
Figure 3        and            Figure 4    are. the          absolute      floor acceleration time histories obtained from SCONV and CSMP respectively.              These      time  histories derived from both programs are almost identical.                      The      equignent        damping for  the    floor            response Spectra        shown in Figure 5 is 1 percent of the critical damping.
Figure 3        and            Figure 4    are. the          absolute      floor acceleration time histories obtained from SCONV and CSMP respectively.              These      time  histories derived from both programs are almost identical.                      The      equignent        damping for  the    floor            response Spectra        shown in Figure 5 is 1 percent of the critical damping.
Line 61: Line 52:
1541    024
1541    024


  '
            . . - . -  .        ..                              .
,
T ABLE 1 DEGREE OF FREEDOM OF DYNAMIC MODEL MASS POINT                                DEGREE OF FREEDOM 1      Translation  X 2      Translation  Y 3      Translation  Z 1                                  4      Rotation      6x 5      Rotation      ey 6      Rotation      Oz 7      Translation  X 8      Translation  Y 9      Translation  Z 2                                  10    Rotation      ex 11    Rotation      ey 12    Rotation      Oz 13    Translation  X 14    Translation  Y 15    Translation  Z 3                                  16    Rotation      ex 17    Rotation      ey 18    Rotation      Oz
T ABLE 1 DEGREE OF FREEDOM OF DYNAMIC MODEL MASS POINT                                DEGREE OF FREEDOM 1      Translation  X 2      Translation  Y 3      Translation  Z 1                                  4      Rotation      6x 5      Rotation      ey 6      Rotation      Oz 7      Translation  X 8      Translation  Y 9      Translation  Z 2                                  10    Rotation      ex 11    Rotation      ey 12    Rotation      Oz 13    Translation  X 14    Translation  Y 15    Translation  Z 3                                  16    Rotation      ex 17    Rotation      ey 18    Rotation      Oz
                                       -3  -
                                       -3  -
1541  025
1541  025
      .  ..          .                      .


    '
  -  - - -  . . .  . - - . . . . . . _  -    . . - - - - . . . -      _ -  . - . . - . . . . . . .  .
4
4
                                         ?ABLE 1 DEGREE OF FREEDOM OF DYNAMIC MODEL (Continued)
                                         ?ABLE 1 DEGREE OF FREEDOM OF DYNAMIC MODEL (Continued)
MASS POINT                                                  DEGREE OF FREEDOM 19      Translation                  X 20      Translation                  Y 21      Translation                  Z 4                                                22      Rotation                      ex 23      Rotation                      Oy 24      Rotation                      Oz 25      Transla tion                  X 26      Translation                  Y 27      Translation                  Z 5                                                28      Rotation                      ex 29      Rotation                      ey 30      Rotation                      Oz 1541            026
MASS POINT                                                  DEGREE OF FREEDOM 19      Translation                  X 20      Translation                  Y 21      Translation                  Z 4                                                22      Rotation                      ex 23      Rotation                      Oy 24      Rotation                      Oz 25      Transla tion                  X 26      Translation                  Y 27      Translation                  Z 5                                                28      Rotation                      ex 29      Rotation                      ey 30      Rotation                      Oz 1541            026
                                                                                                              .
                                                               .g_.
                                                               .g_.


  .
    ---- --      - - _ - _ _ . . _ _ _ _ _ _ _ _ . . _ _ _              _ _ _ . ._
.~
.~
h Mi h    M.2 e    m3
h Mi h    M.2 e    m3
                                                                 &    Mr
                                                                 &    Mr 2
_
2
                                                                  %
L.
L.
Figure 1. Dynamic Analysis Model
Figure 1. Dynamic Analysis Model 1541 027
                                                                                              '
1541 027
_            ..        ..          . - -      ._


__-  .      . - - .        -                                                                        _
n 1-.-
                                                                                                                      - . . . -    . _ - .          . . - . - - . - . . . .
lE to-r e# _                                                                                  8 .
.
                                                       -m                                                                                    .o-A o
      -                                                      ,
O
_-
n
                                                                              -
1-.-
lE to-
                                                                $-
                                                                  .
r
                                              -
e# _                                                                                  8 .
                                                       -m                                                                                    .o-A
_
                                                                      ,-
o O
_
                                         ~M        -                                                                                        .s-
                                         ~M        -                                                                                        .s-
_
_                                                                                    e d                                                                                          8
_
_._
                                                    -
_                                                                                    e
                                                  -
d                                                                                          8
                                                                                                                                               ~                    C z
                                                                                                                                               ~                    C z
                                          -
                                                   - = _                                                                                                            zg i
                                                   - = _                                                                                                            zg i
                                    -.
m                a
m                a
                                                             -                                                                                    a                8 e                                                -
                                                             -                                                                                    a                8 e                                                -
c2 o-                  e
c2 o-                  e eu                    u
                                                                                                                                -                .-                ,
                                                                                                                                               ~u'                  O g                j z                -
                                                          ._
_
_
eu                    u
                                                          .
                                                                                                                                               ~u'                  O
                          .
                                                          - - - , .
g                j
_-                  .__                                                                                              _
_-
z                -
_ _ _
                                                                                      -
                                                                                                                                                   -                a
                                                                                                                                                   -                a
                                                         ~                                                                                    C                  .;=
                                                         ~                                                                                    C                  .;=
                                                                        --
                                                                                                                                             . a. u.;              e.,
                                                                                                                                             . a. u.;              e.,
er
er
                                                                                                  --
                                     ~__--  ._
                                     ~__--  ._
                                                                                                                                                  -
m
m
                                                                                                                                                                      ,
_ - - .
__
                                                                                                                                                   ~
                                                                                                                                                   ~
                                                                                                    - . - _
e o                    e o                    m o                  w 1
                                                                                                                            -
e
_-
o                    e o                    m
                                                                                              -
_.                    -
                                                                      -
_ _ _ _
_
o                  w
        ,
1
_
                                                               ~
                                                               ~
C C
C C
                                                                                                                                              ..
                                                                                                                                                 -r e
                                                                                                                                                 -r
O s
                                                                                          .
e O
                                                                                                                                              ..
s
                                                                                                                                               ~                              ,
                                                                                                                                               ~                              ,
l'a        go a
l'a        go a ca.o                        on.g 9
                                '
ca.o                        on.g 9
pg.a.                    gg.0_      7 , . 0 _e 1%)                O S,9 NI                        NOI168313]Je
pg.a.                    gg.0_      7 , . 0 _e 1%)                O S,9 NI                        NOI168313]Je
_e_
_e_
                          .


    .
      . . .      . - .            . _ . . . . . . _ - .                                                            .                  ..
.                                                                                                                                  .
o N
o N
O
O
                                                                                                                               =  .
                                                                                                                               =  .
_e_.
_e_.
_
ll ,
ll ,
a 1 ..                                        -5
a 1 ..                                        -5 e
                                                                            ..
e
_
                                                                                                                        .                  >
                                                                                           ~_                                  o            =
                                                                                           ~_                                  o            =
d-                                                            8
d-                                                            8
                                                                       ,                                                    _g              m e
                                                                       ,                                                    _g              m e
                                                                                 <~                                                            0 w
                                                                                 <~                                                            0 w
                                                                          -
_                                        %
s                                          o              -:
s                                          o              -:
O              O
O              O
                                                                                                 -                                            C
                                                                                                 -                                            C
_~              -
_~              -
                                                                                                                              -
                                                                               . -                                                          3 O
                                                                               . -                                                          3
m Ow a        e o
                                                              . _ . ,
                                                                                                                ,
O
                                          '
                                                      "
                                                                                                            ,
m
                                  -
Ow a        e o
                                                                                                    -
b      $
b      $
_a u            z o
_a u            z o
e
e O        u o
                                                                          --
z      3
O        u
                                                                                                                               ,-            a a              >,
                                                                        -
o z      3
                                                                                                                               ,-            a
                                                          ..
                                                                                                              -
a              >,
                                                                                                                             . . U.J          u j
                                                                                                                             . . U.J          u j
                                                                                                      . . . .
                                                                                                                               *E 1--    :
                                                                                                                               *E
C o              a C              w
                                ..
_.              e m
                                                                                              -
                                                                    %
                              '-
                                                  ..        .
                                                                                                          -
1--    :
                                                                                  .,
C o              a
_
C              w
_.              e
                                                                                      -
m
                                                                                                                                              .
m C
m C
u
u y'                                        a
                        '
y'                                        a
                                                                                                                              *
                                                                                                                                             =
                                                                                                                                             =
                                                                                 %                                          _.--            ?
                                                                                 %                                          _.--            ?
w C
w C
O
O
                                                                                                                                -
                                                                                                                             ~                    .
                                                                                                                             ~                    .
7 h                                        O
7 h                                        O LE*O 6l'O              ll o 50 0                      go.g-                  gg .a.  ;y.9_            \Sh\    0 L 9 NI NOILbW]l3))U
  '
LE*O
                '
6l'O              ll o
                                    '
50 0                      go.g-                  gg .a.  ;y.9_            \Sh\    0 L 9 NI NOILbW]l3]]U
                                                          .
                                                                                                                        .


  -.-  .              - -.                            - . - - .                    .                    ..      .-    ..          .
                                                               -                                                                _oN A -                    -
                                                                                                                                    -
.      .
                                                               -                                                                _oN
                                                                %
_
A -                    -
o o
o o
                                                                -
                                                                %
C..                                                          .e -
C..                                                          .e -
                                                                                                                                    .
__
E          -
E          -
_
L..                                                              e o
L..                                                              e o
3                                                                  -5
3                                                                  -5
_
                                                                                              %
                                                                                                                                             =
                                                                                                                                             =
                                                              -_
x a          x e                                                  O          O K                                                                          .a _
x
                                                                                                                          -
a          x e                                                  O          O
                                        .
K                                                                          .a _
e o
e o
_
                                                                                                                                             ~
                                                                                                                                             ~
_
                                                               <                                                                            c U
                                                               <                                                                            c U
C            C
C            C M                                                              o
_
M                                                              o
* 4
* 4
                                                                       -              '-                                      -S            S o
                                                                       -              '-                                      -S            S o
                                            ,,
g    g c    o cz
                              -'                                                              . .      .
g    g
_
                                                                                          -
c    o cz
                                                                                             -                                        .o    e
                                                                                             -                                        .o    e
                                                                                                                               .o V w      8
                                                                                                                               .o V w      8
          .
                                                             ~                                                                          f/)  C
                                                             ~                                                                          f/)  C
                                                                                                                                             ~.
                                                                                                                                             ~.
z    ~,
z    ~,
                                                                                                                                              >
O          k Q          O
O          k Q          O
                                           , - . -. ~ '                                                i r.
                                           , - . -. ~ '                                                i r.
                                                                                                                                 . . LL)      U a
                                                                                                                                 . . LL)      U a
                                                                                          ..-
                                                                                                    .--
er
er
                                                                                                                                             ;s
                                                                                                                                             ;s
_    _
                                                              -,
                      -
                                                                                              '
                  -
                                                                                                   --                                  I-
                                                                                                   --                                  I-
_                                                                        .
                                                                                                                -
                                                                          -
_ , .                                                    -e o        e-c
_ , .                                                    -e o        e-c
                                                                                                                                 ~
                                                                                                                                 ~
* e
* e g        ,
                                                                            -
g        ,
                                                                                                          -
a u
a u
                                                                                                                                              -
_
                                                                                                                                              -
w w~-
w w~-
                                                .
O        M o        s
O        M
                                                                    .
o        s
                                                                   ~5 ~~
                                                                   ~5 ~~
                                                               ~_-s;,                                                          . ,.
                                                               ~_-s;,                                                          . ,.
e o.
e o.
                                                                                                                                     ~
                                                                                                                                     ~
                                                                        ,
o
o
                                                                     <a                                                            e L2'O      61 o    uo                      so o                              so d_                            g;.f-    ig.0-              1541 030 S.9 NI N011dW313]]e
                                                                     <a                                                            e L2'O      61 o    uo                      so o                              so d_                            g;.f-    ig.0-              1541 030 S.9 NI N011dW313))e
                --  -        . _ . _
_a_
_a_


    .
o o
                  .. . _              __. .              . _ . _  ._              .                  . . . ..        _.
m 0
.
o o
o
_.
                                                                                          !      -
                                                                                        !
                                                                                      ,
o m
0 o
o
                                                                                               ~
                                                                                               ~
l
l I
                                                                                !          .
I                                                                                      c l
I I                                                                                      c
1 *                                                                                  "d                e k
* l 1 *                                                                                  "d                e k
I                                                                                                      u o
I                                                                                                      u o
I                                                                                                      o I  e.
I                                                                                                      o I  e.
              -
c.
c.
                                                                              '
N                                                                <                    o e                o E
N                                                                <                    o
      -                                                                      '
e                o E
m 6$
m 6$
o<
o<
                                  -
o r.n a
o r.n a
o  mo                                                                                          u          g
o  mo                                                                                          u          g
Line 398: Line 195:
* C on              o N
* C on              o N
7*
7*
                                                                                                     .-            W or              u a          e
                                                                                                     .-            W or              u a          e w
                  .
w
                                                                                                                    .
m o
m o
n                o
n                o
Line 408: Line 202:
                                                   -                                                              en
                                                   -                                                              en
(
(
                                              ,
                                                 ,a                                                                w
                                                 ,a                                                                w
                                            -
                                    ,-
                                 .'                                                                a N
                                 .'                                                                a N
                                                                                                ..
       ,-                                                                                        o
       ,-                                                                                        o
                                                      -
                                                          ,,
                                                                   -                              e_.
                                                                   -                              e_.
                                                                                                      .
o                    .
o                    .
                                                                                   "\              ,            \s4\ 05\
                                                                                   "\              ,            \s4\ 05\
i        o  .
i        o  .
  '                                                                                            '
00 0"
00 0"
             ~
             ~
Ch'Z    00 2            09 " t      02 t                as 0          05 0 5.9-33d 3SN0dS?d'XOW              _g_
Ch'Z    00 2            09 " t      02 t                as 0          05 0 5.9-33d 3SN0dS?d'XOW              _g_


    .
  .-  - - - .                      - - . - -            ..                                .. . - . . .                      . . .
.
hO    2 y APPENDIX A                                                          ' d Computer Progra= (SCONV)
hO    2 y APPENDIX A                                                          ' d Computer Progra= (SCONV)
This    program                uses    cenvolutien        int egration                to solve a general dynamic prcblem f or a, linear elastic system with the support,, time history excitation Esco where R is the scaling f actor and S ct) time dependent support                        a ccelera tion.        FDr any linear elastic system, its governing equation f or motiens in matrix f orm
This    program                uses    cenvolutien        int egration                to solve a general dynamic prcblem f or a, linear elastic system with the support,, time history excitation Esco where R is the scaling f actor and S ct) time dependent support                        a ccelera tion.        FDr any linear elastic system, its governing equation f or motiens in matrix f orm
                          ..                    .                                  ..
[ m] (u) + [ c ](u) + [k](u) = - [ m] (D} Rs (t)                                              (;)
[ m] (u) + [ c ](u) + [k](u) = - [ m] (D} Rs (t)                                              (;)
can be          decoupled              into      a equations :
can be          decoupled              into      a equations :
Line 450: Line 232:
                                                       -- e                  Rs      sin (C (; - t ) } d;                (4) 0 g                          (t)            n n
                                                       -- e                  Rs      sin (C (; - t ) } d;                (4) 0 g                          (t)            n n
n                                                      1541  032
n                                                      1541  032
                              .--


    .
d 2                2
  .  . _ .        .                ._              .                                          . __                . . _ _ _              _ _ _ .
.
d
              '
2                2
                                 =
                                 =
(T) n k) n 1-An qnte;        is and q, are the      the relative initial velocity displacement            of nth mode at time t and q, and displacement.
(T) n k) n 1-An qnte;        is and q, are the      the relative initial velocity displacement            of nth mode at time t and q, and displacement.
Differentiating Ege tion                                        (2} once and twice, the relative velocity and accel.eration are obtained.
Differentiating Ege tion                                        (2} once and twice, the relative velocity and accel.eration are obtained.
                                                                                                          .
                                                                                    ,                              ,
q          =-Aec                        +D            + T_n gmA
q          =-Aec                        +D            + T_n gmA
_,                      -3                              (5) n (t)        ^ n n n (t)                  n (t)      g2      n n n (t)              n (t) n  ,
_,                      -3                              (5) n (t)        ^ n n n (t)                  n (t)      g2      n n n (t)              n (t) n  ,
                                                                                                                  .
                  ..
(- 2          22) q          =.      u) - # W            C            -2pWD                +
(- 2          22) q          =.      u) - # W            C            -2pWD                +
n (t)          (n            n n/ n (t)                n n n (t)
n (t)          (n            n n/ n (t)                n n n (t)
                                                  ,                                                        ,
                                                     /2              22                                                        ..
                                                     /2              22                                                        ..
                                     + T_,,n        40    - 2% W)        A        +2pW3
                                     + T_,,n        40    - 2% W)        A        +2pW3
                                            ,,,
                                                                                                                 - 7 RS g2 n '
                                                                                                                 - 7 RS g2 n '
(n            n nj      n (t)        n n n(t)                    n        (t)
(n            n nj      n (t)        n n n(t)                    n        (t)
(6)
(6)
                                                                       -p 0) (t ~c) t      2..          ,  nn where          B          =            0,) RS        e
                                                                       -p 0) (t ~c) t      2..          ,  nn where          B          =            0,) RS        e cos[W (t - ?) ] d -
_
cos[W (t - ?) ] d -
n (t)                    n      (t)                            n                                      '(7)
n (t)                    n      (t)                            n                                      '(7)
O s
O s
                                    -
ot nn              .
ot nn              .
_,
and D            =e                                +gQq) cos e t -qe
and D            =e                                +gQq) cos e t -qe
_,            _
[ (q sin u.) t ]
[ (q sin u.) t ]
n (t)                                  0          nn0                n        0n                  n The      solution        proced ure              is      based upon the step-by-step method.
n (t)                                  0          nn0                n        0n                  n The      solution        proced ure              is      based upon the step-by-step method.
The    tctal time duration is divided into small time                                            int ervals              er steps.        Displacement and velocity frc: the previous step are used as initia1 condition for the next                                      step.      A        each step, the relative displacement, velocity, and acce.'. era .icn are calculated.
The    tctal time duration is divided into small time                                            int ervals              er steps.        Displacement and velocity frc: the previous step are used as initia1 condition for the next                                      step.      A        each step, the relative displacement, velocity, and acce.'. era .icn are calculated.
The.      absolute              acceleration                  is      then      combined              by              medal superposition.
The.      absolute              acceleration                  is      then      combined              by              medal superposition.
                    ..                  ..                      ..
                             =
                             =
(W }        [p] (q ] + (D) R3 (t) where          h ) ,= the column . atrix o f absolute                              a--a ' a-= -4 cn s.
(W }        [p] (q ] + (D) R3 (t) where          h ) ,= the column . atrix o f absolute                              a--a ' a-= -4 cn s.
                                                             ^
                                                             ^
1541      033
1541      033
                                          -_


    '
_ . ,    _._  . . _ . . _ . _ . . . _ .              . _. . _ ..
.
                                        .
The numerical methed used fer integratien of Equations        (4) and      ( 7 ) is Si=pson's rule.
The numerical methed used fer integratien of Equations        (4) and      ( 7 ) is Si=pson's rule.
                                                .
4 I
4 I
e
e
                                                 \54\ 03A
                                                 \54\ 03A 8
                                                  .
8
                                                      -    _                  _


.o .. --m- .m . m -~-        e- m . ~~  .~e- m a. -o-+  m. mm  eom      --  e--
.o .. --m- .m . m -~-        e- m . ~~  .~e- m a. -o-+  m. mm  eom      --  e--
VERIFICATION OF QUAKE COMPUTER PROGRAM 1541  035
VERIFICATION OF QUAKE COMPUTER PROGRAM 1541  035
                                                                    -
                                                                              .
                                                         -    e-      . .
                                                         -    e-      . .


'
   . .  . - . . .  . . . . . .-. ~. ... .. - ..              ...._ _ _ _      . . . . _ . _ - . . . . . . - . . . . . . . . . _ _ _ _ _ . . .
   . .  . - . . .  . . . . . .-. ~. ... .. - ..              ...._ _ _ _      . . . . _ . _ - . . . . . . - . . . . . . . . . _ _ _ _ _ . . .
                .
PROGRAM VERIFICATION OF QU1KE I.                PROGRAM FUNCTION Program 'QU1KE' performs the dynamic analysis of a linear elastic lumped mass system using the response spectrum approach.                  First, the program determines the free vibration characteristics of the lumped                                                    mass system.                Then, using the ground response spectra as loading input, the program computes the seismic response of    the          system due-to base. excitation.                      The analytical formulation of the program is described in appendix 1.
PROGRAM VERIFICATION OF QU1KE I.                PROGRAM FUNCTION Program 'QU1KE' performs the dynamic analysis of a linear elastic lumped mass system using the response spectrum approach.                  First, the program determines the free vibration characteristics of the lumped                                                    mass system.                Then, using the ground response spectra as loading input, the program computes the seismic response of    the          system due-to base. excitation.                      The analytical formulation of the program is described in appendix 1.
The capabilities of tha program include:
The capabilities of tha program include:
Line 528: Line 279:
1541            036
1541            036
_1_
_1_
                                        .


  '
_.                                                                              --
.
MRI/STARDYNE structural analysis system, which is available at control Data corporation Cybernet centers, is  used to verify part of program 'QULKE'.                        Hand calculation is used to verify other capabilities which are exclusive to ' QUAKE'.
MRI/STARDYNE structural analysis system, which is available at control Data corporation Cybernet centers, is  used to verify part of program 'QULKE'.                        Hand calculation is used to verify other capabilities which are exclusive to ' QUAKE'.
Program ' STAR' of STARDYNE extracts eigenvalues and eigenvectors for all dynamic degrees of freedom of a structural      system. Program 'DYNRE 4' of STARDYNE analyzes the response of lumped mass system subjected to a given shock        spectra    input. The ground response spectra,    both horizontal and vertical,                are    input directly into the program in the form of user furnished spectra matrices. Hand calculations are used to verify the . modal forces, and shears and bending moments.
Program ' STAR' of STARDYNE extracts eigenvalues and eigenvectors for all dynamic degrees of freedom of a structural      system. Program 'DYNRE 4' of STARDYNE analyzes the response of lumped mass system subjected to a given shock        spectra    input. The ground response spectra,    both horizontal and vertical,                are    input directly into the program in the form of user furnished spectra matrices. Hand calculations are used to verify the . modal forces, and shears and bending moments.
Line 545: Line 292:
moments for the shield building through hand calculation      for    -Jie  two  major coupling compenents (Table 9) .
moments for the shield building through hand calculation      for    -Jie  two  major coupling compenents (Table 9) .
1541    037
1541    037
                  .                                        ..      ..      .      ....


-
  .. . ..        .__. .._._. .          ...    .._..._. ._ .__ _____._..._......              . . _ _  ..
The          ecmparison of modal participation factors computed from 'QU1KE' and 'STARDYNE' can not                                be made dd    My because              the mode shapes obtained from the nr . were: normalized with respect to mass matrix while the    L tter with respect to maximum modal displacement.
The          ecmparison of modal participation factors computed from 'QU1KE' and 'STARDYNE' can not                                be made dd    My because              the mode shapes obtained from the nr . were: normalized with respect to mass matrix while the    L tter with respect to maximum modal displacement.
Note that the absolute modal accelerations are equal to the product of participation f actors, modal shapes and spectral accelerations. Since both the absolute modal accelerations and spectral accelerations were shown to be correct, it can be concluded that the participation factors are also correct.
Note that the absolute modal accelerations are equal to the product of participation f actors, modal shapes and spectral accelerations. Since both the absolute modal accelerations and spectral accelerations were shown to be correct, it can be concluded that the participation factors are also correct.
Line 555: Line 299:
           ' QUAKE' can thus be              considered a valid and reliable program.
           ' QUAKE' can thus be              considered a valid and reliable program.
1541  038
1541  038
                                                                                                  ,


  . . - - - . _ _ . .  . . - . - - .          --              .-  ...  . -    - _ . . . . .      - .
.
                                                                         'Y Containment i@                                            "x 2'@                          Z 3h          Internal Structure 4@          @6l
                                                                         'Y Containment i@                                            "x 2'@                          Z 3h          Internal Structure 4@          @6l
                                                         @7 5@            ss l
                                                         @7 5@            ss l
eth  MAT    e9 1#
eth  MAT    e9 1#
1 Fig. 1              Dynamic Model Of A PWR Nuclear Power Plant
1 Fig. 1              Dynamic Model Of A PWR Nuclear Power Plant 1541              039
                                                                                                        .
1541              039
                                                                              .          _ _.


  ..
.
TABLE 1 NODAL COORDINATES Mass Point  X (ft)          Y (ft)  Z (ft) 1      0.            246.6    0.
TABLE 1 NODAL COORDINATES Mass Point  X (ft)          Y (ft)  Z (ft) 1      0.            246.6    0.
2      0.            197.0    0.
2      0.            197.0    0.
Line 576: Line 312:
6      9.45            89.83    4.44 7      -0.28            55.94    8.27 8      ~5.87            26.98    2.42 9      2.40          --7.75    0.38 Soil Spring    0.            -18.85    0.
6      9.45            89.83    4.44 7      -0.28            55.94    8.27 8      ~5.87            26.98    2.42 9      2.40          --7.75    0.38 Soil Spring    0.            -18.85    0.
1541    040
1541    040
                                            .
: 2. .._ .. . .  . . .  . _ _ _ _ _ . _ _ . . . . . . . . _ . . _ . . .      .. ..,_.____          .    . . ~ . _ _ . . . . . . . _ . . . . .
: 2. .._ .. . .  . . .  . _ _ _ _ _ . _ _ . . . . . . . . _ . . _ . . .      .. ..,_.____          .    . . ~ . _ _ . . . . . . . _ . . . . .
.
TABLE 2 COMP ARISON OF FREQUENCIES AND WEIGHTED DAMPINGS FREQUENCIES (HZ)                                          WEIGHTED DAMPINGS MODE          QU A KE                                STARDYNE              QUAKE            ST AR DYNE 1              3.289                                3.2894              0.04282          0.04282 2              3.290                                  3.2904              0.04280          0.04280 3              6.317                                  6.3165              0.04320          0.04320 4              7.002                                7.0019              0.04472          0.04472 5              7.462                                7.4616              0.04102          0.04102 6              9.019                                  9.0186              0.04106          0.04106 7              9.673                                  9.6730              0.06347          0.06347 8          10.238                                10.2380                0.04319          0.04319 9            10.252                                10.2517                0.04295          0.04295 10            14.684                                14.6841                0.05879          0.05879 11            15.220                                15.2198                0.05055          0.05055 12            16.665                                16.6648                0.05875          0.05875 13            18.524                                18.5237                0.04218          0.04218 14            18.765                                18.7656                0.04183'        O.04183 15            19.172                                19.1725                0.04177          0.04177 16            19.576                                19.5761              0.04328          0.04328 17            20.119                                20.1187                0.04211          0.04211 18            20.626                                20.6256                0.04018          0.04018 19            20.960                                20.9596                0.04094          0.04094 20            22.379                                22.3791                0.04582          0.04582 21            23.356                                23.3563                0.05377          0.05377 22          '23.820                                23.8203                0.05050          0.05050 23            24.903                                24.9027                0.04253          0.04253 24            26.171                                26.1711                0.04313          0.04313 25            26.250                                26.2502                0.04214          0.04214 26            27.499                                27.4987                0.04779          0.04779 27            27.618                                27.6179                0.04988          0.04988 28            28.317                                28.3166                0.04130          0.04130 29            28.706                                28.7060                0.04193          0.04193 30            28.817                                28.8167                0.04487          0.04487 31            29.251                                29.2507                0.05185          0.05185 32            30.477                                30.4768                0.04462          0.04462 33            31.293                                31.2935                0.04331          0.04331 34            33.302                                33.3019                0.04178          0.04178 35            33.645                                33.6448                0.~4705          0.04705 36            35.726                                35.7262                0    503        0.04503 37            37.197                                37.1965                0. 4029          0.04029 38            38.628                                38.6280                v.94065          0.04065 39            39.501                                39.53 b                0.c4048          0.04048 40            39.997                                39.9969                0.06059          0.04059 41            40.155                                40.1549                0.0L043          0.04043 42            41.576                                41.5756                0.08211          0.04211 43            42.259                                42.2596                0.Js056          0.04056 44            44.259                                44.2591                0.04030          0.04030 45            49.081                                49.0810                0.04034          0.04034 46            52.966                                52.9656                0.04028          0.04028 47            53.047                                53.0469                0.04028          0.04028 48            54.012                                54.0111                0.04034          0.04034 49            56.816                                56.8157                0.04010          0.04010
TABLE 2 COMP ARISON OF FREQUENCIES AND WEIGHTED DAMPINGS FREQUENCIES (HZ)                                          WEIGHTED DAMPINGS MODE          QU A KE                                STARDYNE              QUAKE            ST AR DYNE 1              3.289                                3.2894              0.04282          0.04282 2              3.290                                  3.2904              0.04280          0.04280 3              6.317                                  6.3165              0.04320          0.04320 4              7.002                                7.0019              0.04472          0.04472 5              7.462                                7.4616              0.04102          0.04102 6              9.019                                  9.0186              0.04106          0.04106 7              9.673                                  9.6730              0.06347          0.06347 8          10.238                                10.2380                0.04319          0.04319 9            10.252                                10.2517                0.04295          0.04295 10            14.684                                14.6841                0.05879          0.05879 11            15.220                                15.2198                0.05055          0.05055 12            16.665                                16.6648                0.05875          0.05875 13            18.524                                18.5237                0.04218          0.04218 14            18.765                                18.7656                0.04183'        O.04183 15            19.172                                19.1725                0.04177          0.04177 16            19.576                                19.5761              0.04328          0.04328 17            20.119                                20.1187                0.04211          0.04211 18            20.626                                20.6256                0.04018          0.04018 19            20.960                                20.9596                0.04094          0.04094 20            22.379                                22.3791                0.04582          0.04582 21            23.356                                23.3563                0.05377          0.05377 22          '23.820                                23.8203                0.05050          0.05050 23            24.903                                24.9027                0.04253          0.04253 24            26.171                                26.1711                0.04313          0.04313 25            26.250                                26.2502                0.04214          0.04214 26            27.499                                27.4987                0.04779          0.04779 27            27.618                                27.6179                0.04988          0.04988 28            28.317                                28.3166                0.04130          0.04130 29            28.706                                28.7060                0.04193          0.04193 30            28.817                                28.8167                0.04487          0.04487 31            29.251                                29.2507                0.05185          0.05185 32            30.477                                30.4768                0.04462          0.04462 33            31.293                                31.2935                0.04331          0.04331 34            33.302                                33.3019                0.04178          0.04178 35            33.645                                33.6448                0.~4705          0.04705 36            35.726                                35.7262                0    503        0.04503 37            37.197                                37.1965                0. 4029          0.04029 38            38.628                                38.6280                v.94065          0.04065 39            39.501                                39.53 b                0.c4048          0.04048 40            39.997                                39.9969                0.06059          0.04059 41            40.155                                40.1549                0.0L043          0.04043 42            41.576                                41.5756                0.08211          0.04211 43            42.259                                42.2596                0.Js056          0.04056 44            44.259                                44.2591                0.04030          0.04030 45            49.081                                49.0810                0.04034          0.04034 46            52.966                                52.9656                0.04028          0.04028 47            53.047                                53.0469                0.04028          0.04028 48            54.012                                54.0111                0.04034          0.04034 49            56.816                                56.8157                0.04010          0.04010
                                                                                 ~'-
                                                                                 ~'-
1541 04i
1541 04i


  .
4 TABLE 2 CCMP ARISON OF FREQUENCIES AND WEIGHIED DAMPINGS FREQUENCIES (HZ)          WEIGHTED DAMPINGS MODE      QUAKE          STARDYNE    QUAKE          STARDYNE 50      56.854        56.8545      0.04012        0.04012 51        59.112        59.1113      0.04011        0.04011 52        69.698        69.6981      0.04005        0.04005 53        73.706        73.7060      0.04004        0.04004 54        81.125        81.1249      0.04003        0.04003 1541    042
4 TABLE 2 CCMP ARISON OF FREQUENCIES AND WEIGHIED DAMPINGS FREQUENCIES (HZ)          WEIGHTED DAMPINGS MODE      QUAKE          STARDYNE    QUAKE          STARDYNE 50      56.854        56.8545      0.04012        0.04012 51        59.112        59.1113      0.04011        0.04011 52        69.698        69.6981      0.04005        0.04005 53        73.706        73.7060      0.04004        0.04004 54        81.125        81.1249      0.04003        0.04003
                                                        -
1541    042
                                                                    .
                                          .      .


  -
     . . . .    - . . . . . . . . -    . . . . . .  . . .      . . . .      . . ~ . . ~ . .      . . . . . . . . . . . . . .    . -
     . . . .    - . . . . . . . . -    . . . . . .  . . .      . . . .      . . ~ . . ~ . .      . . . . . . . . . . . . . .    . -
.
TABLE 3 SPECTRAL ACCELERATIONS (in G's)
TABLE 3 SPECTRAL ACCELERATIONS (in G's)
HORIZONTAL (X AND/OR Z)                    VERTICAL          (Y)
HORIZONTAL (X AND/OR Z)                    VERTICAL          (Y)
MODE                  QU1KE            STAFDYNE            QUAKE                  ST ARDYNE 1                  0.189770          .190220E+00          0.180343                .178495E+00 2                  0.189786          .190237E+00          0.180415                .178567E+00 3                  0.172822          .172880E+00          0.173567                .172803E+00 4                  0.168370          .168417E+00          0.168873                .168361E+00 5                  0.171861          .171773E+00          0.172133                .171735E+00 6                  0.167134          .166930E+00          0.166988                .166930E+00 7                  0.135579          .135232E+00          0.135669                .135232E+00 8                  0.148869          .148770E+00          0.148756                .148770E+00 9                  0.148972          .148865E+00          0.148859                .148865E+00 10                    0.104819          .1046 2 4E+00        0.104834                .104624E+00 11                  0. 105857        .105960E+00          0.105827              .105960E+00 12                    0.096080          .959297E-01          0.096092              .959297E-01 13                    0.094284          .942425E-01          0.094248                .9 4 2425 E-01 14                    0.093445          .934019E-01          0.093410                .934019E-01 15                    0.091904          .918623E-01          0.091370              .918623E-01 16                    0.089972          .899461E-01          0.089942              .899461E-01 17                    0.088400          .883667E-01          0.088371              .883667E-01 18                    0.087197          .871536E-01          0.087169              .871536E-01 19                    0.085899          . 85 8619E-01        0.085873              . 858619 E-01 20                    0.080621          .806233E-01          0.080603                806233E-01 21                    0.076845          .768246E-01          0.076840              .'s682462-01 22                    0.076217          .762488E-01          0.076208              .76 248 8E-01 23                    0.074744          .747296E-01          0.074730              . 747296E-01 24                    0.071841          .718310E-01          0.071830              .718310E-01 25                    0.071773          .717603E-01          0.071762              . 7176 03E-01 26                    0.068784          .687938E-01          0.068777              .687938E-01 27                    0.068417          . 6 843 73E- 01      0.068412              . 6 84373E-01 28                    0.067693          .676841E-01          0.067686              .676841E-01 29                    0.066931          .669240E-01          0.066925              . 6 6 9240 E-01 30                  0.066567          .665658E-01          0.066562              .665658E-01 31                    0.065494          .654967E-01          0.065492              . 6 54 96 7E-01 32                    0.063779          .637772E-01          0.063775              .637772E-01 33                    0.062523          .625210E-01          0.062521              . 6 25 210 E-01 34                    0.060000          .600000E-01          0.060000              .600000E-01 35                    0.060000          .600000E-01          0.060000              .600000E-01 36                  0.060000          .600000E-01          0.060000              .600000E-01 37                  0.060000          .600000E-01          0.060000              . 6 0000 0E-01 38                  0.060000          .600000E-01          0.060000              .600000E-01 39                  0.060000          .600000E-01          0.060000              . 6 0000 0E-01 40                  0.060000          .600000E-01          0.060000              . 6 0000 0E-01 41                  0.060000          .600000E-01          0.060000              . 6 0000 0 E-01 42                    0.060000          .600000E-01          0.060000              .600000E-01 43                  0.060000          .600000E-01          0.060000              .6 0000 0E-01 44                  0.060000          .600000E-01          0.060000              .600000E-01 45                  0.060000          .600000E-01          0.060000              .600000E-01                      -
MODE                  QU1KE            STAFDYNE            QUAKE                  ST ARDYNE 1                  0.189770          .190220E+00          0.180343                .178495E+00 2                  0.189786          .190237E+00          0.180415                .178567E+00 3                  0.172822          .172880E+00          0.173567                .172803E+00 4                  0.168370          .168417E+00          0.168873                .168361E+00 5                  0.171861          .171773E+00          0.172133                .171735E+00 6                  0.167134          .166930E+00          0.166988                .166930E+00 7                  0.135579          .135232E+00          0.135669                .135232E+00 8                  0.148869          .148770E+00          0.148756                .148770E+00 9                  0.148972          .148865E+00          0.148859                .148865E+00 10                    0.104819          .1046 2 4E+00        0.104834                .104624E+00 11                  0. 105857        .105960E+00          0.105827              .105960E+00 12                    0.096080          .959297E-01          0.096092              .959297E-01 13                    0.094284          .942425E-01          0.094248                .9 4 2425 E-01 14                    0.093445          .934019E-01          0.093410                .934019E-01 15                    0.091904          .918623E-01          0.091370              .918623E-01 16                    0.089972          .899461E-01          0.089942              .899461E-01 17                    0.088400          .883667E-01          0.088371              .883667E-01 18                    0.087197          .871536E-01          0.087169              .871536E-01 19                    0.085899          . 85 8619E-01        0.085873              . 858619 E-01 20                    0.080621          .806233E-01          0.080603                806233E-01 21                    0.076845          .768246E-01          0.076840              .'s682462-01 22                    0.076217          .762488E-01          0.076208              .76 248 8E-01 23                    0.074744          .747296E-01          0.074730              . 747296E-01 24                    0.071841          .718310E-01          0.071830              .718310E-01 25                    0.071773          .717603E-01          0.071762              . 7176 03E-01 26                    0.068784          .687938E-01          0.068777              .687938E-01 27                    0.068417          . 6 843 73E- 01      0.068412              . 6 84373E-01 28                    0.067693          .676841E-01          0.067686              .676841E-01 29                    0.066931          .669240E-01          0.066925              . 6 6 9240 E-01 30                  0.066567          .665658E-01          0.066562              .665658E-01 31                    0.065494          .654967E-01          0.065492              . 6 54 96 7E-01 32                    0.063779          .637772E-01          0.063775              .637772E-01 33                    0.062523          .625210E-01          0.062521              . 6 25 210 E-01 34                    0.060000          .600000E-01          0.060000              .600000E-01 35                    0.060000          .600000E-01          0.060000              .600000E-01 36                  0.060000          .600000E-01          0.060000              .600000E-01 37                  0.060000          .600000E-01          0.060000              . 6 0000 0E-01 38                  0.060000          .600000E-01          0.060000              .600000E-01 39                  0.060000          .600000E-01          0.060000              . 6 0000 0E-01 40                  0.060000          .600000E-01          0.060000              . 6 0000 0E-01 41                  0.060000          .600000E-01          0.060000              . 6 0000 0 E-01 42                    0.060000          .600000E-01          0.060000              .600000E-01 43                  0.060000          .600000E-01          0.060000              .6 0000 0E-01 44                  0.060000          .600000E-01          0.060000              .600000E-01 45                  0.060000          .600000E-01          0.060000              .600000E-01                      -
46                  0.060000          .600000E-01          0.060000              .600000E-01 47                  0.060000          .600000E-01          0.060000              . 6 0000 0E-01 48                  0.060000          .600000E-01          0.060000              .600000E-01 49                  0.060000          .600000E-01          0.060000              .6 0000 0E-01
46                  0.060000          .600000E-01          0.060000              .600000E-01 47                  0.060000          .600000E-01          0.060000              . 6 0000 0E-01 48                  0.060000          .600000E-01          0.060000              .600000E-01 49                  0.060000          .600000E-01          0.060000              .6 0000 0E-01 1541                  D43
                                                                                                                              -
 
1541                  D43
* _                  .      _                              . . .
.
TABLE 3 SPECTRAL ACCELERATIONS (in G's)
TABLE 3 SPECTRAL ACCELERATIONS (in G's)
HORIZONTAL (X AND/OR Z)      VERTICAL  Of)
HORIZONTAL (X AND/OR Z)      VERTICAL  Of)
MODE  QUAKE      STARDYNE      QUAKE        STARDYNE 50    0.050000    .600000E-01    0.060000      .6 0000 0 E-01 51    0.060000    .600000E-01    0.060000      .600000E-01 52    0.060000    .600000E-01    0.060000      .600000E-01 53    0.060000    .600000E-01    0.060000      .600000E-01 54    0.060000    .600000E-01    0.060000      .6 00 00 0E-01 1541      044
MODE  QUAKE      STARDYNE      QUAKE        STARDYNE 50    0.050000    .600000E-01    0.060000      .6 0000 0 E-01 51    0.060000    .600000E-01    0.060000      .600000E-01 52    0.060000    .600000E-01    0.060000      .600000E-01 53    0.060000    .600000E-01    0.060000      .600000E-01 54    0.060000    .600000E-01    0.060000      .6 00 00 0E-01 1541      044
                                                                                                          .


  '
    . _ _      .        . - . .                    . . . . . . . . . . _ , .          .      . . . ..
.
TABLE 4 MODAL ACCELERATION COMPARISON --Mode 1 (in G's)
TABLE 4 MODAL ACCELERATION COMPARISON --Mode 1 (in G's)
DOF                          QU1KE                                  ST ARDYNE 1                      0.174543 E- 02                            0.17452SE-2 2                    -0.16006 6 E- 05                          -0.160235E-5 3                      0.233091E-01                              0.233358E-1 4                      0.786848E-04                              0.787749E-4 5                    -0. 24533 0 E- 07                          -0. 2 4 56 42E- 7 6                    -0. 589219E- 05                            -0. 5 89158 E- 5 7                      0.139659E-02                              0.139644E-2 8                    - 0.1573 66 E- 05                          -0.157529E-5 9                      0.186507E-01                              0.186720E-1 10                  -
DOF                          QU1KE                                  ST ARDYNE 1                      0.174543 E- 02                            0.17452SE-2 2                    -0.16006 6 E- 05                          -0.160235E-5 3                      0.233091E-01                              0.233358E-1 4                      0.786848E-04                              0.787749E-4 5                    -0. 24533 0 E- 07                          -0. 2 4 56 42E- 7 6                    -0. 589219E- 05                            -0. 5 89158 E- 5 7                      0.139659E-02                              0.139644E-2 8                    - 0.1573 66 E- 05                          -0.157529E-5 9                      0.186507E-01                              0.186720E-1 10                  -
Line 614: Line 334:
46                      0.15232 8E- 04                            0.152502E-u 47                    -0.402359E-06                              -0.402836E-6 48                    -0.126107E- 05                            -0.126109E-5 49                      0.302338E-04                              0.302308E-4 154i 045
46                      0.15232 8E- 04                            0.152502E-u 47                    -0.402359E-06                              -0.402836E-6 48                    -0.126107E- 05                            -0.126109E-5 49                      0.302338E-04                              0.302308E-4 154i 045


  '
      .                .. _ ...._                    ._                    -
.
TABLE 4 MODAL ACCELERATION COMPARISON - Mode 1 (in G's)
TABLE 4 MODAL ACCELERATION COMPARISON - Mode 1 (in G's)
DOF                          OUAKE                STARDYNE 50                    -0.903831 E-05          -0.904547E-5 51                      0.4 0426 6 E- 03        0.404729E-3 52                    0.136146E-04            0.1363 01E- 4 53                    -0.192120E- 07          -0.192366E-7 54                .  -0.101963E-05            -0.101952E-5 1541 046
DOF                          OUAKE                STARDYNE 50                    -0.903831 E-05          -0.904547E-5 51                      0.4 0426 6 E- 03        0.404729E-3 52                    0.136146E-04            0.1363 01E- 4 53                    -0.192120E- 07          -0.192366E-7 54                .  -0.101963E-05            -0.101952E-5 1541 046 e    a                                      ,
                                                                                                                        .
e    a                                      ,
 
i
    . . . - . . - . .  . . . . . . . . . . . . . .    . . - - - - . . . . . . . . . . - . .      .
                                                                                                        .        . . . .
.
TABLE 5 MODAL ACCELERATION COMPARISON                                  -Mode 2 (in G's)
DOF                        OUAKE                                      STARDYNE 1              0.310599E+00                                  0.311341E+0 2              - 0. 2144 6 5 E- 04                          -0.214999E-4 3              -0.232555E-01                                -0.232821E-1 4              -0.785024E-04                                -0.785921E-4 5              0.518279E-06                                  0.519490E-6 6            -0.104850E-02                                -0.105101E-2 7                0.248518E+00                                  0.249111E+0 8            -0.210783E-04                                -0.211302E-4 9              -0.186074E-01                                -0.186286E-1 10            -0.786416E-04                                -0.787314E-4 11              0.512989E-06                                  0. 514187E- 6 12            -0.105036E-02                                -0.105287E-2 13              0.181326E+00                                  0.181760E+0 14            -0.208448E-04                                -0.208966E-4 15            -0.135767E-01                                -0.135922E-1 16            -0.736966E-04                                -0.737808E-4 17              0.502269E-06                                  0.503441E-6 18            -0.984314E-03                                -0.986668E-3 19              0.103246E+00                                  0.103493E+0 20            -0.203102E-04                                -0.203606E-4 21            -0.773068E-02                                -0.7739523-2 22            -0.593087E-04                                -0.593764E-4 23              0.475478E-06                                  0.476586E-6 24            -0.792150E-03                                -0.794045E-3 25              0.332367E-01                                  0.333162E-1 26            -0.1950 4 9E- 04                              -0.195534E-4 27            -0.248893E-02                                -0.249178E-2 28            -0.320207E-04                                -0.320572E-4 29              0.433460E-06                                  0. 4344 67E- 6 30            -0.427695E-03                                -0.428718E-3 31              0.288000E-01                                  0.288689E-1 32            -0.228943E-02                                -0. 2295 00 E- 2 33            -0.224332E-02                                -0. 224577E- 2 34            -0.143306E-04                                -0.143438E-4 35              0.467390E-05                                  0.468269E-5 36            -0. 2213 83 E-03                              -0. 221913 E- 3 37              0.202740E-01                                  0.203225E-1 38            -0.590659E-04                                -0. 5 937 05E- 4 39            -0.153119E-02                                -0.153287E-2 40            -0.140853E-04                                -0.140985E-4 41              0.598524E-05                                  0.5997923-5 42            -0.212995E-03                                -0. 213505 E- 3 43              0.1320 20 E-01                                0.132336E-1 44              0.11029 7E-02
                                                                                                                            '
0.110556E-2 45            -0.984814E-03                                -0.985914E-3 46            -0.134569E-04                                -0.134702E-4 47              0.299470E-05                                  0.300134E-5 48            -0.202454E-03                                -0.202939E-3
                                                                                                                \54\    DAl


  .         -.            .
i TABLE 5 MODAL ACCELERATION COMPARISON                                  -Mode 2 (in G's)
.
DOF                        OUAKE                                      STARDYNE 1              0.310599E+00                                  0.311341E+0 2              - 0. 2144 6 5 E- 04                          -0.214999E-4 3              -0.232555E-01                                -0.232821E-1 4              -0.785024E-04                                -0.785921E-4 5              0.518279E-06                                  0.519490E-6 6            -0.104850E-02                                -0.105101E-2 7                0.248518E+00                                  0.249111E+0 8            -0.210783E-04                                -0.211302E-4 9              -0.186074E-01                                -0.186286E-1 10            -0.786416E-04                                -0.787314E-4 11              0.512989E-06                                  0. 514187E- 6 12            -0.105036E-02                                -0.105287E-2 13              0.181326E+00                                  0.181760E+0 14            -0.208448E-04                                -0.208966E-4 15            -0.135767E-01                                -0.135922E-1 16            -0.736966E-04                                -0.737808E-4 17              0.502269E-06                                  0.503441E-6 18            -0.984314E-03                                -0.986668E-3 19              0.103246E+00                                  0.103493E+0 20            -0.203102E-04                                -0.203606E-4 21            -0.773068E-02                                -0.7739523-2 22            -0.593087E-04                                -0.593764E-4 23              0.475478E-06                                  0.476586E-6 24            -0.792150E-03                                -0.794045E-3 25              0.332367E-01                                  0.333162E-1 26            -0.1950 4 9E- 04                              -0.195534E-4 27            -0.248893E-02                                -0.249178E-2 28            -0.320207E-04                                -0.320572E-4 29              0.433460E-06                                  0. 4344 67E- 6 30            -0.427695E-03                                -0.428718E-3 31              0.288000E-01                                  0.288689E-1 32            -0.228943E-02                                -0. 2295 00 E- 2 33            -0.224332E-02                                -0. 224577E- 2 34            -0.143306E-04                                -0.143438E-4 35              0.467390E-05                                  0.468269E-5 36            -0. 2213 83 E-03                              -0. 221913 E- 3 37              0.202740E-01                                  0.203225E-1 38            -0.590659E-04                                -0. 5 937 05E- 4 39            -0.153119E-02                                -0.153287E-2 40            -0.140853E-04                                -0.140985E-4 41              0.598524E-05                                  0.5997923-5 42            -0.212995E-03                                -0. 213505 E- 3 43              0.1320 20 E-01                                0.132336E-1 44              0.11029 7E-02 0.110556E-2 45            -0.984814E-03                                -0.985914E-3 46            -0.134569E-04                                -0.134702E-4 47              0.299470E-05                                  0.300134E-5 48             -0.202454E-03                                -0.202939E-3
TABLE 5 MODAL ACCELERATION COMPARISON - Mode 2 (in 3's)
                                                                                                                \54\    DAl TABLE 5 MODAL ACCELERATION COMPARISON - Mode 2 (in 3's)
DOF                QUAKE              STARDYNE 49            0.536445E-02        0.537728E-2 50          -0.448052E-03        -0.449131E-3 51          -0.403068E-03        -0.403528E-3 52          -0.135438E-04        -0.1355 92E- 4 53            0.405787E-06        0.406732E-6 54          -0.180921E-03        -0.181354E-3
DOF                QUAKE              STARDYNE 49            0.536445E-02        0.537728E-2 50          -0.448052E-03        -0.449131E-3 51          -0.403068E-03        -0.403528E-3 52          -0.135438E-04        -0.1355 92E- 4 53            0.405787E-06        0.406732E-6 54          -0.180921E-03        -0.181354E-3 1541    048
                                .
1541    048
                                                                .
                            .        .      ..                    ...


4 e
4 e
Line 654: Line 355:
W          .
W          .


                                                                                                                                .
                                                                                                                                    .
TABLE 6 50DAL C05 BIN ATION ConP& BISON (Check Accelegations for First Two D.O.F.'s)
TABLE 6 50DAL C05 BIN ATION ConP& BISON (Check Accelegations for First Two D.O.F.'s)
FSEQUENCE    G kOU P                FIkST D. O . F.                              SECOND 9.O.F.
FSEQUENCE    G kOU P                FIkST D. O . F.                              SECOND 9.O.F.
Line 663: Line 362:
Y  =                1.1543E-l                                  2.3389E-3 SSSS=p)l/2              3.3975E-l                                  4.8362E-2 SSSS Pkos              3.397475-1                                  4.83617E-2 QUAKE s
Y  =                1.1543E-l                                  2.3389E-3 SSSS=p)l/2              3.3975E-l                                  4.8362E-2 SSSS Pkos              3.397475-1                                  4.83617E-2 QUAKE s
W 4
W 4
    -
C:0                                                                                                                              -
C:0                                                                                                                              -
LD CD
LD CD
* Based es the grouping method, Section 1.2.1, NBC su9ulatory Guide 1.92, February 1976
* Based es the grouping method, Section 1.2.1, NBC su9ulatory Guide 1.92, February 1976


  '
    .      . . .  .            .              ._.  .                .. ..      __
.
TABLE  7 RELATIVE MODEL DISPLACEMENTS (IN FT AND RADIAN)
TABLE  7 RELATIVE MODEL DISPLACEMENTS (IN FT AND RADIAN)
MODE 1 DOF                  QUAKE                        STARDYNE 1              0.131459E-03                    0.131558E-03 2            -0.120556E-06                  -0.1207 86 E-06 3              0.175556E-02                    0.1759 07E-0 2 4              0. 592626E- 05                  0.593811E-05 5            -0.184774E-08                  -0.185167 E- 0 9 6            -0.443779E-06                  -0.444112E-06 7              0.105186E-03                    0.10 5265 E-0 3 8            - 0.1185 22E- 06              -0.118747E-06 9              0.140470E-02                    0.140751E-02 10              0. 593677E- 05                  0.5 94864 E-0 6 11            -0.182889E-08                  -0.1832 79 E-0 9 12            - 0. 4 44 56 5 E- 06          -0. 4 44 8 9 9E-0 6 13              0.767508E-04                    0.768084E-04 14            - 0.117212E- 06                -0.1 17434 E-06 15              0.102497E-02                    0.102702E-02 16              0.556369E-05                    0.557482E-05 17            -0.179069E-08                  -0.179452E-08 18            - 0. 416 629 E- 06            -0. 416 9 4 2E-0 6 19              0. 437 079 E-04                0.437407E-04 20            - 0.114206E- 06                -0.114424E-06 21              0.583711E-03                    0.584879E-03 22              0.447820E-05                    0.448716E-05 23            -0.169526Z-08                  -0.16 988 8 E-08 24            -0.335345E-06                  -0. 3 3 55 97 E- 06 25              0.140780E-04                    0.140885E-0 4 26            - 0.109682E- 06                -0.109891E-06 27              0.188027E-03                    0.188403E-0 3 28              0.241943E-05                    0.242427E-05 29            -0.154556E-08                  -0.1548 86 E-08 30            -0.1811822-06                  -0.181318 E- 0 6 31              0.131838E-04                    0.131949E- 0 4 32            - 0. 6 26 884E- 05            -0.628013E-05 33              0.176120E-03                    0.176472E-03 34              0.127658E-05                    0.127912E-0 5 35            -0.142254E-06                  -0.142540 E- 0 6 36            -0.111996E-06                  -0.112103E-06 37              0.864929E-05                    0.865587E-06 38            -0.993203E-05                  -0.995180E-05 39              0.1203093-03                    0.120549E-0 3 40              0.12392 8E-05                  0.124175E-05 41            -0.960515E-07                  -0.962461E-07 42            - 0.106117E- 06                -0.106 217 E-06 43              0. 576 03 8 E-05                0. 5 76492E-0 5 44            - 0. 218056 E- 05              -0.218549E-05 45                                              0. 7 61017E-0 4
MODE 1 DOF                  QUAKE                        STARDYNE 1              0.131459E-03                    0.131558E-03 2            -0.120556E-06                  -0.1207 86 E-06 3              0.175556E-02                    0.1759 07E-0 2 4              0. 592626E- 05                  0.593811E-05 5            -0.184774E-08                  -0.185167 E- 0 9 6            -0.443779E-06                  -0.444112E-06 7              0.105186E-03                    0.10 5265 E-0 3 8            - 0.1185 22E- 06              -0.118747E-06 9              0.140470E-02                    0.140751E-02 10              0. 593677E- 05                  0.5 94864 E-0 6 11            -0.182889E-08                  -0.1832 79 E-0 9 12            - 0. 4 44 56 5 E- 06          -0. 4 44 8 9 9E-0 6 13              0.767508E-04                    0.768084E-04 14            - 0.117212E- 06                -0.1 17434 E-06 15              0.102497E-02                    0.102702E-02 16              0.556369E-05                    0.557482E-05 17            -0.179069E-08                  -0.179452E-08 18            - 0. 416 629 E- 06            -0. 416 9 4 2E-0 6 19              0. 437 079 E-04                0.437407E-04 20            - 0.114206E- 06                -0.114424E-06 21              0.583711E-03                    0.584879E-03 22              0.447820E-05                    0.448716E-05 23            -0.169526Z-08                  -0.16 988 8 E-08 24            -0.335345E-06                  -0. 3 3 55 97 E- 06 25              0.140780E-04                    0.140885E-0 4 26            - 0.109682E- 06                -0.109891E-06 27              0.188027E-03                    0.188403E-0 3 28              0.241943E-05                    0.242427E-05 29            -0.154556E-08                  -0.1548 86 E-08 30            -0.1811822-06                  -0.181318 E- 0 6 31              0.131838E-04                    0.131949E- 0 4 32            - 0. 6 26 884E- 05            -0.628013E-05 33              0.176120E-03                    0.176472E-03 34              0.127658E-05                    0.127912E-0 5 35            -0.142254E-06                  -0.142540 E- 0 6 36            -0.111996E-06                  -0.112103E-06 37              0.864929E-05                    0.865587E-06 38            -0.993203E-05                  -0.995180E-05 39              0.1203093-03                    0.120549E-0 3 40              0.12392 8E-05                  0.124175E-05 41            -0.960515E-07                  -0.962461E-07 42            - 0.106117E- 06                -0.106 217 E-06 43              0. 576 03 8 E-05                0. 5 76492E-0 5 44            - 0. 218056 E- 05              -0.218549E-05 45                                              0. 7 61017E-0 4 0.759498E-04 46              0.114728E- 05                  0.1149575-05 47            -0.303042E-07                  -0.303661E-07 48            -0.949789E-07                    0.950618E-07 49              0.227710E-05                    0.227882E-05  '
                                                                                      '
0.759498E-04 46              0.114728E- 05                  0.1149575-05 47            -0.303042E-07                  -0.303661E-07 48            -0.949789E-07                    0.950618E-07 49              0.227710E-05                    0.227882E-05  '
                                                                             \54\    DS\
                                                                             \54\    DS\
_1,_
_1,_


  .
    .
.
TABLE 7 RELATIVE MODEL DISPLACEMENTS (IN FT AND RADIAN)
TABLE 7 RELATIVE MODEL DISPLACEMENTS (IN FT AND RADIAN)
                               - MODE 1 DOF              CUAKE                  STARDYNE 50          -0.680733E-06          -0. 6 81854 E- 06 51            0.304479E-04          0. 3 050 87E- 0 4 52            0.102540E-05          0.102745E-05 53          -0.144698E-08          -0.1450 07E- 0 8 54          -0.767945E-07          -0.768525E-07 1541      052
                               - MODE 1 DOF              CUAKE                  STARDYNE 50          -0.680733E-06          -0. 6 81854 E- 06 51            0.304479E-04          0. 3 050 87E- 0 4 52            0.102540E-05          0.102745E-05 53          -0.144698E-08          -0.1450 07E- 0 8 54          -0.767945E-07          -0.768525E-07 1541      052
                                                              ,
                                                                ..


  .__'_.._.._....__..____.___.      . . . _.      . . . . . . .            .    . . . _ . . _ . . .    ..  . . . . - _ . .
TABLE 8 MODEL FORCE COMPARISON (IN KIP AND KIP-FT)
.
MODE 1                                              MODE 2 DOF        OU1KE          CALCULATED                          QU1KE                CALCULATED 1    0.971477E+01        0.971478E+1                  0.172874E+04                  0.172874E+4 2  -0.890901E-02      -0.890902E-2                -0.1193 68 E+0 0              -0.119368E+0 3    0.129735E603        0.129735E+3              -0.129436E+03                -0.129436E+3 4    0.471869',+03      0.471869E+3              -0.470775E+03                - 0. 470 77 5E+ 3 5  -0.268753E+00      -0.268752E+0                    0.567761E+01                  0.56776 E+1 6  -0.353352E+02      -0.3 533 52E+ 2            -0.628781E+04                    0.628781E+4 7    0.168494E+02        0.168494E+2                  0.299829E+04                  0.299829E+4 8  ~0.189857E-01      -0.189857E-1                -0.254303E+00                -0.?54303E+0 9    0.225015E+03        0.225015E+3              -0.224492E+03                - 0. 7.24 4 9 2E+3 10    0.244975E+04        0.244975E+4              -0.244407E+04                -0.244407E+4 11  -0.135466E+01      -0.135466E+1                    0.286182E+02                  0.286182E+2 12  -0.183446E+03      -0.183446E+3                -0.326438E+05                -0.326437E+5 13    0.177696E+02        0.177695E+2                  0.316188E+04                  0.316187E+4 14  -0.277882E-01      -0.277882 E- 1              -0.372200E+00                -0.372199E+0 15    0.237305E+03        0.237305E+3              -0.236743E+03                -0.236743E+3 16    0.331537E+04        0.331537E+4              -0.330755E+04                -0.330755E+4 17  -0.1919 9 5E+ 01    -0.191995E+1                    0.405597E+02                  0.405597E+2 18  -0.248267E+03      -0.248267E+3                -0.441767E+05                -0.441766E+5 19    0.100447E+02        0.100447E+2                  0.178707E+04                  0.178706E+4 20  -0.2624622-01      -0. 2 624 6 2E- 1          -0.351545E+00                -0.351545E+0 21    0.13414 5E+ 03      0.134145E+3              -0.133809E+03                -0.133809E+3 22    0. 2798 62E+0 4    0.279861E+4              -0.279156E+04                -0.279156E+4 23  -0.189583E+01      -0.189583E+1                    0.400484E+02                  0.400484E+2 24  -0.209571E+03      -0.209571E+3                -0.372852E+05                -0.372852E+5 25    0.323532E+01        0.323532E+1                  0.575288E+03                0.575287E+3 26  -0.252065E-01      -0.252064E-1                -0.337607E+00                -0.337606E+0 27    0.432113E+02        0.432112E+2                  0.43 08 0SE+ 02              0.430804E+2 28    0.151200E+04        0.151200E+4              -0.150716E+04                -0.150716E+4 29  -0.172843E+01      -0.172843E+1                    0.365093E+02                  0.365093E+2 30  -0.113228E+03      -0.113228E+3                -0.201309E+05                -0.201309E+5 31    0.247792E+01        0.247792E+1                  0.407690E+03                  0.407690E+3 32  -0.117824E+01      -0.117824E+1                -0.324090E+02                -0.324089E+2 33    0.331022E+02        0.331022E+2              -0.317562E+02                -0.317562E+2 34    0.327076E+03        0.327075E+3              -0.276538E+03                -0.276538E+3 35  -0.597026E+02      - 0.5 970 27E+2                0.147739E+03                0.147739E+3 36  -0.205524E+02      -0.205524E+2                -0.305980E+04                - 0. 3 0 598 0E+ 4 37    0. 2615 8 3E+ 01    0.261582E+1                  0.461805E+03                0. 4 6180 4 E+3 38  -0.225283E+01      -0.225283E+1                -0.100906E+01                - 0.10 09 0 6E+ 1 39    0.364881E+02        0.364881E+2              -0.34 9763E+02                -0.349762E+2 40    0.432182E+03        0. 43 2182E+ 3            -0.369959E+03                -0.369959E+3 41  -0.456251E+02      -0.456252E+2                    0.214127E+03                0.214127E+3 42  -0.282675E+02      -0.282674E+2                -0.427327E+04                - 0. 4 273 2 7E+ 4 43    0.148130E+01        0.148130E+ 1                  0.255695E+03                0.255694E+3 34  -0.596134E+00      -0.596135E+0                    0.227106E+02                  0.227106E+2 45    0.195307E+02        0.19530 7E+ 2            -0.190737E+02                -0.1907372+2 46    0.216074E+03        0.216075E+3              -0.190884E+03                -0.190884E+3 47  -0.127481E+02      -0.127481E+2                    0.948826E+02                0.948825E+2 48  -0.238642E+02      -0.238643E+2                -0.383122E+04                -0.3 83121E+4 1541 053
* TABLE 8 MODEL FORCE COMPARISON (IN KIP AND KIP-FT)
MODE 1                                              MODE 2 DOF        OU1KE          CALCULATED                          QU1KE                CALCULATED 1    0.971477E+01        0.971478E+1                  0.172874E+04                  0.172874E+4 2  -0.890901E-02      -0.890902E-2                -0.1193 68 E+0 0              -0.119368E+0 3    0.129735E603        0.129735E+3              -0.129436E+03                -0.129436E+3 4    0.471869',+03      0.471869E+3              -0.470775E+03                - 0. 470 77 5E+ 3 5  -0.268753E+00      -0.268752E+0                    0.567761E+01                  0.56776 E+1 6  -0.353352E+02      -0.3 533 52E+ 2            -0.628781E+04                    0.628781E+4 7    0.168494E+02        0.168494E+2                  0.299829E+04                  0.299829E+4 8  ~0.189857E-01      -0.189857E-1                -0.254303E+00                -0.?54303E+0 9    0.225015E+03        0.225015E+3              -0.224492E+03                - 0. 7.24 4 9 2E+3 10    0.244975E+04        0.244975E+4              -0.244407E+04                -0.244407E+4 11  -0.135466E+01      -0.135466E+1                    0.286182E+02                  0.286182E+2 12  -0.183446E+03      -0.183446E+3                -0.326438E+05                -0.326437E+5 13    0.177696E+02        0.177695E+2                  0.316188E+04                  0.316187E+4 14  -0.277882E-01      -0.277882 E- 1              -0.372200E+00                -0.372199E+0 15    0.237305E+03        0.237305E+3              -0.236743E+03                -0.236743E+3 16    0.331537E+04        0.331537E+4              -0.330755E+04                -0.330755E+4 17  -0.1919 9 5E+ 01    -0.191995E+1                    0.405597E+02                  0.405597E+2 18  -0.248267E+03      -0.248267E+3                -0.441767E+05                -0.441766E+5 19    0.100447E+02        0.100447E+2                  0.178707E+04                  0.178706E+4 20  -0.2624622-01      -0. 2 624 6 2E- 1          -0.351545E+00                -0.351545E+0 21    0.13414 5E+ 03      0.134145E+3              -0.133809E+03                -0.133809E+3 22    0. 2798 62E+0 4    0.279861E+4              -0.279156E+04                -0.279156E+4 23  -0.189583E+01      -0.189583E+1                    0.400484E+02                  0.400484E+2 24  -0.209571E+03      -0.209571E+3                -0.372852E+05                -0.372852E+5 25    0.323532E+01        0.323532E+1                  0.575288E+03                0.575287E+3 26  -0.252065E-01      -0.252064E-1                -0.337607E+00                -0.337606E+0 27    0.432113E+02        0.432112E+2                  0.43 08 0SE+ 02              0.430804E+2 28    0.151200E+04        0.151200E+4              -0.150716E+04                -0.150716E+4 29  -0.172843E+01      -0.172843E+1                    0.365093E+02                  0.365093E+2 30  -0.113228E+03      -0.113228E+3                -0.201309E+05                -0.201309E+5 31    0.247792E+01        0.247792E+1                  0.407690E+03                  0.407690E+3 32  -0.117824E+01      -0.117824E+1                -0.324090E+02                -0.324089E+2 33    0.331022E+02        0.331022E+2              -0.317562E+02                -0.317562E+2 34    0.327076E+03        0.327075E+3              -0.276538E+03                -0.276538E+3 35  -0.597026E+02      - 0.5 970 27E+2                0.147739E+03                0.147739E+3 36  -0.205524E+02      -0.205524E+2                -0.305980E+04                - 0. 3 0 598 0E+ 4 37    0. 2615 8 3E+ 01    0.261582E+1                  0.461805E+03                0. 4 6180 4 E+3 38  -0.225283E+01      -0.225283E+1                -0.100906E+01                - 0.10 09 0 6E+ 1 39    0.364881E+02        0.364881E+2              -0.34 9763E+02                -0.349762E+2 40    0.432182E+03        0. 43 2182E+ 3            -0.369959E+03                -0.369959E+3 41  -0.456251E+02      -0.456252E+2                    0.214127E+03                0.214127E+3 42  -0.282675E+02      -0.282674E+2                -0.427327E+04                - 0. 4 273 2 7E+ 4 43    0.148130E+01        0.148130E+ 1                  0.255695E+03                0.255694E+3 34  -0.596134E+00      -0.596135E+0                    0.227106E+02                  0.227106E+2
                                                                                                                              '
45    0.195307E+02        0.19530 7E+ 2            -0.190737E+02                -0.1907372+2 46    0.216074E+03        0.216075E+3              -0.190884E+03                -0.190884E+3 47  -0.127481E+02      -0.127481E+2                    0.948826E+02                0.948825E+2 48  -0.238642E+02      -0.238643E+2                -0.383122E+04                -0.3 83121E+4 1541 053
                                                                                                                                .


_  .              . . _ - . . , . . . _ .              . . . . . . _                -.
TABLE 8 MODEL FORCE COMPARISON (IN KIP AND KIP-FT) 49    0.177128E+01                        0.177128E+1              0.314282E+03  0.314282E+3 50  -0.569648E+00                      -0.569648E+0            -0.282389E+02  -0.282389E+2 51    0.236844E+02                      0.236844E+2            -0.236142E+02  -0.236142E+3 52    0.922021E+03                        0.922023E+3            -0.917229E+03  -0.917228E+3 53  -0.240378E+01                      -0.240378E+1                0.507716E+02  0.507716E+2 54  -0.711516E+02                      -0.711519E+2            -0.126251E+05  -0.126251E+5 1541    054
.
TABLE 8 MODEL FORCE COMPARISON (IN KIP AND KIP-FT) 49    0.177128E+01                        0.177128E+1              0.314282E+03  0.314282E+3 50  -0.569648E+00                      -0.569648E+0            -0.282389E+02  -0.282389E+2 51    0.236844E+02                      0.236844E+2            -0.236142E+02  -0.236142E+3 52    0.922021E+03                        0.922023E+3            -0.917229E+03  -0.917228E+3 53  -0.240378E+01                      -0.240378E+1                0.507716E+02  0.507716E+2 54  -0.711516E+02                      -0.711519E+2            -0.126251E+05  -0.126251E+5
      .
1541    054
                                                                                                    .
                                                     -I9-
                                                     -I9-
                                                                  '
            .-  _                                                                              ,


                                                                                                                                                .
                                                                                                                                                    .
TABLE 9 CusPakISou or SHEAk FokC ES AND BASE nosENTS (INTESM AL LOADS) sODE I Contalaamat  Calculated                                                                              QUAEE Elevation    sodal Force                  Calculated Bodal shear & Base soment                      Besult ffti        jK]P & KIP-ft)                                fKip & Eip-fti                          JKIP & KIP-ft) nass 1                246.60      Fz: 9.71478                  9.71478                                                    9.7148 sas -35.3352                - J 5. 3 3 52                                              -35.335 2                197.00      rz 16.84?S                  9.71478 e 16.8494 = 26.56418                              26.564 az  -183.446                -9.71478 x 49.6-35.3352-183.446=-700.634                  -700.63 3                145.00      Fx 17.7695                  26.56418e17.7695=44.33368                                  44.334 azz -248.267                - 70 0. 6 3 4- 2 6. 56 418: 52-2 4 8. 2 67 =- 23 30. 2 384 -2330.23 4(                87.75        Fz  10.0447                44.33368e10.0447=54.37838                                  54.379 L                                      aza -209.571                -2330.2384-44.33368:57.25-209.571=-5077.9126              -5077.9 O
TABLE 9 CusPakISou or SHEAk FokC ES AND BASE nosENTS (INTESM AL LOADS) sODE I Contalaamat  Calculated                                                                              QUAEE Elevation    sodal Force                  Calculated Bodal shear & Base soment                      Besult ffti        jK]P & KIP-ft)                                fKip & Eip-fti                          JKIP & KIP-ft) nass 1                246.60      Fz: 9.71478                  9.71478                                                    9.7148 sas -35.3352                - J 5. 3 3 52                                              -35.335 2                197.00      rz 16.84?S                  9.71478 e 16.8494 = 26.56418                              26.564 az  -183.446                -9.71478 x 49.6-35.3352-183.446=-700.634                  -700.63 3                145.00      Fx 17.7695                  26.56418e17.7695=44.33368                                  44.334 azz -248.267                - 70 0. 6 3 4- 2 6. 56 418: 52-2 4 8. 2 67 =- 23 30. 2 384 -2330.23 4(                87.75        Fz  10.0447                44.33368e10.0447=54.37838                                  54.379 L                                      aza -209.571                -2330.2384-44.33368:57.25-209.571=-5077.9126              -5077.9 O
s 5 (3)            29.25        Ps: 3.2352                  5 4. 3783 s e 3. 2 352= 57. 61358                          57.614 sa: -113.228                - 5077. 9126- 54. 378 3 8s 58. 5- 1 13. 228 =- 8372. 2758  -8372.3 f WVe      --~ }-]      0.0          Fza 57.61358                                                                            57.64 EP            (Top of nat) sa: 83 72. 2 758-5 7. 6 3 3 58: 29. 25=- 100057. 4731                                  -10057.0 S_
s 5 (3)            29.25        Ps: 3.2352                  5 4. 3783 s e 3. 2 352= 57. 61358                          57.614 sa: -113.228                - 5077. 9126- 54. 378 3 8s 58. 5- 1 13. 228 =- 8372. 2758  -8372.3 f WVe      --~ }-]      0.0          Fza 57.61358                                                                            57.64 EP            (Top of nat) sa: 83 72. 2 758-5 7. 6 3 3 58: 29. 25=- 100057. 4731                                  -10057.0 S_
                -
4 aY
4 aY
                     ,    >=
                     ,    >=
                   '        X r
                   '        X r
Z
Z LJ7
            -
                                                                                                                                                  -
LJ7
,            4=
,            4=
s W
s W
W
W
                        .


  .
            .
.                          .
APPENDIX A I. Comeute r Procram (OUAXE)
APPENDIX A I. Comeute r Procram (OUAXE)
This program performs the dynamic analysis of a lumped mass system. The input informacion includes mass da ta ,                    structural stiffness,      scil spring con sta nt s ,              structure    and soil damping values and other data related to the dynamic a nalysis. model.
This program performs the dynamic analysis of a lumped mass system. The input informacion includes mass da ta ,                    structural stiffness,      scil spring con sta nt s ,              structure    and soil damping values and other data related to the dynamic a nalysis. model.
Program " QUAKE" has the folicwing capabilities:
Program " QUAKE" has the folicwing capabilities:
(1) Extracting the eigenvalues and the corresponding eigenvectors from the following equation,
(1) Extracting the eigenvalues and the corresponding eigenvectors from the following equation, l_ (I] - [6][m]l (t)              =0                          (1)
                                                                    '
l_ (I] - [6][m]l (t)              =0                          (1)
CG)*                        /
CG)*                        /
where
where
               , [I] = the unit matrix Cd = the natural circular frequency (m) = the mass matrix (6 ) = the f1exibility matrix
               , [I] = the unit matrix Cd = the natural circular frequency (m) = the mass matrix (6 ) = the f1exibility matrix
($) = the column matrix of eigenvectors
($) = the column matrix of eigenvectors Equation          ( 1)    can      be    written in terms of the stiffness matrix [k] as follows:
                  ,
Equation          ( 1)    can      be    written in terms of the stiffness matrix [k] as follows:
(Ek ] - com (m])          (9)  =0                            (2)        ,
(Ek ] - com (m])          (9)  =0                            (2)        ,
                                                                             ~
                                                                             ~
Line 744: Line 406:
Substitutien- of (m] from equation                            (3)    and (#) from
Substitutien- of (m] from equation                            (3)    and (#) from
         . equation (9) = (U]-1(}} into equation                      ( 2) yields:  ,
         . equation (9) = (U]-1(}} into equation                      ( 2) yields:  ,
                                                                                                .
                                 -1        :      T        -1
                                 -1        :      T        -1
((k][ 0]      -
((k][ 0]      -
                                         &) ( U ] (U ][U )      (f)  =0                ' ( 4)
                                         &) ( U ] (U ][U )      (f)  =0                ' ( 4)
                                       -^2-
                                       -^2-1541      056
                                      -
1541      056
      .


    '
_.                                            .    .  - - - _ .                              ..                      .-.
                                                                                                              .
.
Premultiplication of Equation                                      '( 4) by [ U][ k ]- 1 yields the Equation:
Premultiplication of Equation                                      '( 4) by [ U][ k ]- 1 yields the Equation:
T3
T3
Line 766: Line 420:
       .            in the following manner:
       .            in the following manner:
                                                       -t          T (r)        = TM]      [9] (m][D}                                                      ( 7) '
                                                       -t          T (r)        = TM]      [9] (m][D}                                                      ( 7) '
d                                  j where
d                                  j where T                                                                      -
                                                                .
T                                                                      -
[M] = [p] (m][@]                                                                              (8) and (6) = the matrix of mode shapes
[M] = [p] (m][@]                                                                              (8) and (6) = the matrix of mode shapes
                                                                '
                               ..T (4)    =  the transpose of mode shape matrix (r)    =  the column matrix of participatien                                      factors for j    seismic motion in the jth direction (D)    =  the column matrix governed by the seismic motion j , in jth direction
                               ..T (4)    =  the transpose of mode shape matrix (r)    =  the column matrix of participatien                                      factors for j    seismic motion in the jth direction (D)    =  the column matrix governed by the seismic motion j , in jth direction
                           .[m]    =  the nass matrix The      normalization                    and      orthogonality'              con,ditions        are represented by the matrix equation                                          ( 8)
                           .[m]    =  the nass matrix The      normalization                    and      orthogonality'              con,ditions        are represented by the matrix equation                                          ( 8)
                                                                                                                                    .
                                                               - ^.2      -
                                                               - ^.2      -
1541          057
1541          057
_ . . - . . -                  __-                            .-        . . _ .. ..            --


      .
__      _ _ . _ _ _        . _ _ _      . __ . . .        _ _ _ _                _ _ _ _
.
(3) computing                equivalent modal damping                  (or composit e modal damping) according to the energy stored in each component and in each vibration mode.
(3) computing                equivalent modal damping                  (or composit e modal damping) according to the energy stored in each component and in each vibration mode.
Each component, such as concrete structures, steel structures and systems, and foundation materials,                              can have different damping prope rtie s .                      The effective damping in any vibration mode of the total system depends upon 'the degree                                        of participatien of these materials in the modal response.
Each component, such as concrete structures, steel structures and systems, and foundation materials,                              can have different damping prope rtie s .                      The effective damping in any vibration mode of the total system depends upon 'the degree                                        of participatien of these materials in the modal response.
The flexibility matrices [6 ): for each ccmponent r that have inherently different damping properties are formed.                                      The summation of these flexibility matrices yields the total flexibility matrix of the. composite system (6 ].
The flexibility matrices [6 ): for each ccmponent r that have inherently different damping properties are formed.                                      The summation of these flexibility matrices yields the total flexibility matrix of the. composite system (6 ].
  .
where,                        N
where,                        N
[b] = I C5)                                                          (9) 1        r After the free vibration characteristics are generated using flexibility                    ma trix (6 ],              obtained      according        to Equation                    ( 9),    the stif fnes s ma trix ( k ] of the entire system is cetained by the inversion of flexibility matrix as follows:
[b] = I C5)                                                          (9) 1        r After the free vibration characteristics are generated using flexibility                    ma trix (6 ],              obtained      according        to Equation                    ( 9),    the stif fnes s ma trix ( k ] of the entire system is cetained by the inversion of flexibility matrix as follows:
Line 799: Line 444:
                                                           -^3-1541      058
                                                           -^3-1541      058


. . - - .    - . - - - -            .                        . - . - - - . . . . . .      . .    ..    -.          . - . - .
Matrix            [ K ]r    which represents the energy stored in each mode of component : is calculated from the f olicwing                                              equation in matrix form:
Matrix            [ K ]r    which represents the energy stored in each mode of component : is calculated from the f olicwing                                              equation in matrix form:
T
T
Line 805: Line 449:
r          :      r    r Matrix [ 2E]                which represents the total                            energy s:cred in the entire system is obtained as fo11cws:
r          :      r    r Matrix [ 2E]                which represents the total                            energy s:cred in the entire system is obtained as fo11cws:
[ 2E] = [M ][a;z ]                                                                            (1S}
[ 2E] = [M ][a;z ]                                                                            (1S}
where
where T
                                                                                                                    -
T
[M] = [p] [m][p] = the generali::ed mass matrix (4)  = the circular natural f:equency
[M] = [p] [m][p] = the generali::ed mass matrix (4)  = the circular natural f:equency
[m] = the mass matrix
[m] = the mass matrix
Line 817: Line 459:
                                                           =1 Then          the      column matrix of weighted medal damping ratics (D}
                                                           =1 Then          the      column matrix of weighted medal damping ratics (D}
is calculated f rom the following equation:
is calculated f rom the following equation:
                                                        -                                ,
r=N
r=N
[K] (D)                                  ( 17)
[K] (D)                                  ( 17)
                                                                                                '
(D} = [ 2E]-1                                        r
(D} = [ 2E]-1                                        r
:
:=1 4                              s where (t}          = the column matrix o'f damping ratios for component r.                                              ,
:=1 4                              s where (t}          = the column matrix o'f damping ratios for component r.                                              ,
r
r
                                                         - x.4 -                                                1541 059
                                                         - x.4 -                                                1541 059
                                              - - . .                    _ __ .        .              _


  .
  -. ---        --- - - -                                          -    -. -    . - .            -
.
Fraction of modal energy components is generated as follows:
Fraction of modal energy components is generated as follows:
(MEC)    = [ 2 E ]-t ( K ] (1)                  (18)    .
(MEC)    = [ 2 E ]-t ( K ] (1)                  (18)    .
r                  r Then, as a check,                        total su=ma tien  of these fractions is obtained, which is equal unity:
r                  r Then, as a check,                        total su=ma tien  of these fractions is obtained, which is equal unity:
                                   ==N (MIC) = - (1)                          (19)
                                   ==N (MIC) = - (1)                          (19) r=1
                                                                                          .
r=1
( 4) Computing                  absolute          =edil    accelerations,      relative displacements and inertia loads                        using spectrum      approach.
( 4) Computing                  absolute          =edil    accelerations,      relative displacements and inertia loads                        using spectrum      approach.
The matrix cf maximum =odal absolute accelerations                              [Id] is obtained from the follcwing equatien in matrix ferr:
The matrix cf maximum =odal absolute accelerations                              [Id] is obtained from the follcwing equatien in matrix ferr:
                                    ..
[W] = [p][Sa][j"]                                (,20) where
[W] = [p][Sa][j"]                                (,20) where
[ p ] = the mode shape matrix
[ p ] = the mode shape matrix
[Sa] = the        diagonal      matrix  cf  maxi =um medal      spectral accelerations
[Sa] = the        diagonal      matrix  cf  maxi =um medal      spectral accelerations
[ p ] = the diagonal matrix of medal participatien factors The matrix                of  maxi =cm      modal relative displacements [d] is ccmputed by
[ p ] = the diagonal matrix of medal participatien factors The matrix                of  maxi =cm      modal relative displacements [d] is ccmputed by
                                                        '
                                               .. F                                  .
                                               .. F                                  .
[d] = (W]'L                                      ( 21) u)2
[d] = (W]'L                                      ( 21) u)2 s    ,
                                                -
where 1
s    ,
                                       = the diagenal matrix cf eigenvalues, if the flexibility g          matrix is used in the equaticn for the extraction of 4
where
                          ,    ,,
1
_
                                       = the diagenal matrix cf eigenvalues, if the flexibility
* g          matrix is used in the equaticn for the extraction of 4
eigenvalues and eigenvectors.
eigenvalues and eigenvectors.
The matrix cf maximum medal inertia forces ( 71 is -the prod,uct of mass matrix [m] and maximum modal acceleration matrix ;,W ].
The matrix cf maximum medal inertia forces ( 71 is -the prod,uct of mass matrix [m] and maximum modal acceleration matrix ;,W ].
                                                                                                      .
tr] = tm]tUI                                              (22)
tr] = tm]tUI                                              (22)
                                                           -A5-1541    060
                                                           -A5-1541    060


  -.  -    . . _ .    . . .    . . . . - -                            . . . - - .            . . - -          -.
.
                                                          .
The      maximum modal inertia forces [F]                                      are cc=bined by the square rect of the sum cf the squares (in accordance with NFC Regulatory Guide 1.92), 'cy absolute sum and by algebraic su=.
The      maximum modal inertia forces [F]                                      are cc=bined by the square rect of the sum cf the squares (in accordance with NFC Regulatory Guide 1.92), 'cy absolute sum and by algebraic su=.
(5) calculation                  of modal shears and mcments                            of statically
(5) calculation                  of modal shears and mcments                            of statically
Line 870: Line 491:
T                  T
T                  T
[Q)      = [?] [J)                                                              (23) where T
[Q)      = [?] [J)                                                              (23) where T
(F]      = the          transpose          of th e            matrix of  inertia forces and inertia m'ement (J] = summation = atrix 1541    061
(F]      = the          transpose          of th e            matrix of  inertia forces and inertia m'ement (J] = summation = atrix 1541    061 8
                                                              .
8
                                                 - A.6 -
                                                 - A.6 -
                                                      . . . _
4*-                                    se eh. . mm.                  @ 6w+Me equeM VERIFICATION OF SPECTRA COMPUTER PROGRAM
4*-                                    se eh. . mm.                  @ 6w+Me equeM VERIFICATION OF SPECTRA
_
COMPUTER PROGRAM
                                                               \SA\ Dt2
                                                               \SA\ Dt2
                                                                                        .
         . .    .- . . . - .      - - - - .              .. ..  --..----e- -
         . .    .- . . . - .      - - - - .              .. ..  --..----e- -


   . _ _ . _ _ . _ _    ______..__ _. __._~ .._ __                                _          _.            . _ . _ _ . . . . _ _ . . . . ~
   . _ _ . _ _ . _ _    ______..__ _. __._~ .._ __                                _          _.            . _ . _ _ . . . . _ _ . . . . ~
.
VERIFICATION OF COMPUTER PROGRAM SPECTRA I.      PROGRAM FUNCTION This            is      a    two part computer program which stores both the . horizontal and vertical ground (acceleration) design response spectra, as given by NRC Regulatory Guide 1.60, in the fcrm of polynomial functions.                          The    program    can also compute                    the  spectral    value    for a given pair of frequency and damping value.
VERIFICATION OF COMPUTER PROGRAM SPECTRA I.      PROGRAM FUNCTION This            is      a    two part computer program which stores both the . horizontal and vertical ground (acceleration) design response spectra, as given by NRC Regulatory Guide 1.60, in the fcrm of polynomial functions.                          The    program    can also compute                    the  spectral    value    for a given pair of frequency and damping value.
Basically,                  the  program    divides    into  two parts.      The first part of the program is to find, for                            each  cont'rol frequency,                  a  polynomial    expression      for    the spectral amplification curve                    which is      a    function of        damping values                as    determined from Regulatory Guide .1.60.            This is        done          by    using  the    least- square      fitting      method described in References 1 and 2.                        A total of six curves, with three each for horizontal and vertical                            directions, are          being        fitted    in  such    a  manner. The polynomial expressicn so established are then built into the second part              of      the    program    which      calculates      spectral accelerations between                    the  control    frequencies      for      a given damping value in acccrdance with linear variations with frequencies in the log field.                        Thus,      for  a  given pair            of frequency and damping the spectral acceleration
Basically,                  the  program    divides    into  two parts.      The first part of the program is to find, for                            each  cont'rol frequency,                  a  polynomial    expression      for    the spectral amplification curve                    which is      a    function of        damping values                as    determined from Regulatory Guide .1.60.            This is        done          by    using  the    least- square      fitting      method described in References 1 and 2.                        A total of six curves, with three each for horizontal and vertical                            directions, are          being        fitted    in  such    a  manner. The polynomial expressicn so established are then built into the second part              of      the    program    which      calculates      spectral accelerations between                    the  control    frequencies      for      a given damping value in acccrdance with linear variations with frequencies in the log field.                        Thus,      for  a  given pair            of frequency and damping the spectral acceleration can be computed from one.cf the polyncmial functions                                or from interpolaticn of the spectral values so computed.
* can be computed from one.cf the polyncmial functions                                or from interpolaticn of the spectral values so computed.
0
0
                    ..          ..                          .
                                                                                                     \b4\
                                                                                                     \b4\


  .    . . .          .-              ..            ......    . - . . . . . ,  .. ...                              ..        . . . - . . .        . . - . ..
.
II.                      METHOD OF VERIFICATION Six          polynomial functions are established to fit the six sets of the NRC design                                    response            spectral        acceleration values at six control points:                                      the: horizontal spectra at 0.25, 2.5 and 9 Hz, and the vertical spectra                                                            at    0.25, 3.5          and            9 Hz.            Using these functions, the program can compute and interpolate in log-field the : spectral                                                            value for          a given frequency and damping value.                                            These program calculated values are                                    then compared                  with    the          values obtained from Regulatory Guide 1.60.
II.                      METHOD OF VERIFICATION Six          polynomial functions are established to fit the six sets of the NRC design                                    response            spectral        acceleration values at six control points:                                      the: horizontal spectra at 0.25, 2.5 and 9 Hz, and the vertical spectra                                                            at    0.25, 3.5          and            9 Hz.            Using these functions, the program can compute and interpolate in log-field the : spectral                                                            value for          a given frequency and damping value.                                            These program calculated values are                                    then compared                  with    the          values obtained from Regulatory Guide 1.60.
III.                    COMPARISON OF RESULTS The          spectral accelerations                            for various frequency and damping pairs calculated by the program                                                    are      listed        in Tables                  1    and        2.        The    corresponding                  spectral values according to NRC Regulatory Guide 1.60 are                                                    also          listed for          comparison.                      Based on the closeness of the results, the program ' SPECTRA' can be considered satisfactory.
III.                    COMPARISON OF RESULTS The          spectral accelerations                            for various frequency and damping pairs calculated by the program                                                    are      listed        in Tables                  1    and        2.        The    corresponding                  spectral values according to NRC Regulatory Guide 1.60 are                                                    also          listed for          comparison.                      Based on the closeness of the results, the program ' SPECTRA' can be considered satisfactory.
Line 900: Line 510:
: 2.            Library                of        Mathematical            Subprograms,                Reference Manual, control Data company.
: 2.            Library                of        Mathematical            Subprograms,                Reference Manual, control Data company.
1541        064
1541        064
    .        . . .... _ . -. _ ._ - _ _ - .. . - - -                                            . . - - . . - _ . .                                - ...


  , . _ . .  . .    . . . _ _ _ . _ _ _ . . _ _ . . . _ _ .      . . _ _ . _ . _ .  . _ _  _ . _ . - _ _ _ _ _ . - . - . . -        - . - - - . . . -
,
                                                              ,
                                                            .
TABLE 1 HORIZONTAL GROUND (ACCELERATION) DESIGN RESPONSE SPECTRA Percent                                        Program Percent of                                              Calcu- - of                                                      Program Critical Freq.                NRC              lated          Critical.Freq.                  NRC            Calculated Damoing      (cos)          Values values                    Damoing      (cps)              Values Values 0.25          0.74              0.73                          0.25              0.43          0.43
TABLE 1 HORIZONTAL GROUND (ACCELERATION) DESIGN RESPONSE SPECTRA Percent                                        Program Percent of                                              Calcu- - of                                                      Program Critical Freq.                NRC              lated          Critical.Freq.                  NRC            Calculated Damoing      (cos)          Values values                    Damoing      (cps)              Values Values 0.25          0.74              0.73                          0.25              0.43          0.43
: 1. 0          2.59              2.58                          1.0                1.31          1.31 0.5            2.5            5.95              5.93            7.0            2.5                2.72          2.72 5.0          5.39              5.37                          5.0                2.47          2.46 9.0          4.96              4.94                          9.0              2.27            2.26 20.0              1.85            1.85                          20.0                1.37          1.37 33.0            1.00              1.00                          33.0                1.00          1.00 0.25          0.65              0.66                          0.25              0.41          0.41
: 1. 0          2.59              2.58                          1.0                1.31          1.31 0.5            2.5            5.95              5.93            7.0            2.5                2.72          2.72 5.0          5.39              5.37                          5.0                2.47          2.46 9.0          4.96              4.94                          9.0              2.27            2.26 20.0              1.85            1.85                          20.0                1.37          1.37 33.0            1.00              1.00                          33.0                1.00          1.00 0.25          0.65              0.66                          0.25              0.41          0.41
Line 913: Line 518:
: 1. 0          1.47            1.48 5.0            2.5            3.13              3.14 5.0          2.84              2.85                                                                                      -
: 1. 0          1.47            1.48 5.0            2.5            3.13              3.14 5.0          2.84              2.85                                                                                      -
9.0          2.61              2.62                                                                                  065 20.0              1.45            1.45                                                                  1541 33.0            1.00              1.00
9.0          2.61              2.62                                                                                  065 20.0              1.45            1.45                                                                  1541 33.0            1.00              1.00
   .                                                                                      ~ . .
   .                                                                                      ~ . .
.
TABLE 2 VERTICAL GRCUND (ACCELERATION) DESIGN RESPONSE SPECTRA Percent                  Program  Percent of                      Calcu -  of                                    Program Critical Freq. NRC    lated    Critical Freq. NRC                  Calculated Damping  (cos)  Values Values  Damoing    (cps) Values Values 0.25  0.49  0.49                0.25 0.29                  0.29 1.0    1.77  1.77                1.0  0.91                  0.91 0.5        3. 5  5.67  5.65    7.0        3.5  2.59                  2.58 5.0    5.39  5.37                5.0  2.46                  2.46 9.0    4.96  4.94                9.0  2.27                2.26 20.0    1.85  1.85              20.0  1.37                  1.37 33.0    1.00    1.00              33.0  1.00                  1.00 0.25  0.43  0.44                0.25 0.28                  0.28 1.0    1.54  1.57                1.0  0.87                  0.86 3.5    4.86  4.94                3.5  2.43                  2.42 1.0        5.0    4.62  4.69    8.0        5.0  2.31                2.30 9.0    4.25  4.31                9.0  2.13                  2.12 20.0    1.75  1.76              20.0  1.34                  1.34 33.0    1.00    1.00              33.0  1.00                  1.00 0.25  0.38    0.38                0.25 0.26                  0.26 1.0    1.33  1.32                1.0  0.79                0.79 2.0        3.5    4.05  4.05                3.5  2.17                  2.18 5.0    3.85  3.85    10.0        5.0  2.06                  2.07 9.0    3.54  3.54                9.0  1.90                  1.91 20.0    1.63  1.63              20.0  1.28                  1.28 33.0    1.00    1.00              33.0  1.00                  1.00 0.25  0.35  0.35 1.0    1.20  1.19 3.5    3.60  3.56 3.0        5.0    3.42  3.39 9.0    3.15  3.12 20.0    1.56  1.55 33.0    1.00    1.00 0.25  0.31  0.32 1.0    1.02  1.03 5.0        3. 5  2.98  2.99                                                              .
TABLE 2 VERTICAL GRCUND (ACCELERATION) DESIGN RESPONSE SPECTRA Percent                  Program  Percent of                      Calcu -  of                                    Program Critical Freq. NRC    lated    Critical Freq. NRC                  Calculated Damping  (cos)  Values Values  Damoing    (cps) Values Values 0.25  0.49  0.49                0.25 0.29                  0.29 1.0    1.77  1.77                1.0  0.91                  0.91 0.5        3. 5  5.67  5.65    7.0        3.5  2.59                  2.58 5.0    5.39  5.37                5.0  2.46                  2.46 9.0    4.96  4.94                9.0  2.27                2.26 20.0    1.85  1.85              20.0  1.37                  1.37 33.0    1.00    1.00              33.0  1.00                  1.00 0.25  0.43  0.44                0.25 0.28                  0.28 1.0    1.54  1.57                1.0  0.87                  0.86 3.5    4.86  4.94                3.5  2.43                  2.42 1.0        5.0    4.62  4.69    8.0        5.0  2.31                2.30 9.0    4.25  4.31                9.0  2.13                  2.12 20.0    1.75  1.76              20.0  1.34                  1.34 33.0    1.00    1.00              33.0  1.00                  1.00 0.25  0.38    0.38                0.25 0.26                  0.26 1.0    1.33  1.32                1.0  0.79                0.79 2.0        3.5    4.05  4.05                3.5  2.17                  2.18 5.0    3.85  3.85    10.0        5.0  2.06                  2.07 9.0    3.54  3.54                9.0  1.90                  1.91 20.0    1.63  1.63              20.0  1.28                  1.28 33.0    1.00    1.00              33.0  1.00                  1.00 0.25  0.35  0.35 1.0    1.20  1.19 3.5    3.60  3.56 3.0        5.0    3.42  3.39 9.0    3.15  3.12 20.0    1.56  1.55 33.0    1.00    1.00 0.25  0.31  0.32 1.0    1.02  1.03 5.0        3. 5  2.98  2.99                                                              .
                                                                                                            -
5.0    2.83  2.85 9.0    2.61  2.62                                              15      066 20.0    1.45  1.45 33.0    1.00    1.00
5.0    2.83  2.85 9.0    2.61  2.62                                              15      066 20.0    1.45  1.45 33.0    1.00    1.00
_4
_4
        ...                                  ..          - . . . - . . . . . -                  . . . . . .


4 - . ._. . . . . - .        . . . . .    .. _          ._.            . . . .
4 - . ._. . . . . - .        . . . . .    .. _          ._.            . . . .
.
VERIFICATION OF TIME COMPUTER PROGRAM 1541 067
                                                                                    .
VERIFICATION OF TIME COMPUTER PROGRAM
_
1541 067
                                                                                  .
               - - - -                    - . - - . - - - -              g
               - - - -                    - . - - . - - - -              g


  . . ..      . - - - . - . - - - - - - . - - . . . - .            . . -    - - - - . . - - .  -.... -.    . . . . . . . . - . . .
.
VERIFICATION OF COMPUTER PROGHA5 TIME I.                  PROGRAM FUNCTION The program TIME is a routine used to develop floor response spectra for various equipment damping values' from the floor time histories of a building under either ground excitation or force vibration. The program can also develop floor response spectra for soft floor condition by assuming the floor being a single degree of freedom system itself.
VERIFICATION OF COMPUTER PROGHA5 TIME I.                  PROGRAM FUNCTION The program TIME is a routine used to develop floor response spectra for various equipment damping values' from the floor time histories of a building under either ground excitation or force vibration. The program can also develop floor response spectra for soft floor condition by assuming the floor being a single degree of freedom system itself.
The program solves the uncoupled equations of motion using the me chod of Laplace transforms. Exact solutions are              obtained      for these second order differential equations by assuming the forcing f unction (i. e . , floor time histor y) to be linear between each time step. The analytical formulation of the problem is given in Reference 1.
The program solves the uncoupled equations of motion using the me chod of Laplace transforms. Exact solutions are              obtained      for these second order differential equations by assuming the forcing f unction (i. e . , floor time histor y) to be linear between each time step. The analytical formulation of the problem is given in Reference 1.
Line 938: Line 532:
III.                COMP ARISON OF RESULTS The            floor response spectra obtained for node 47 of the reactor vessel from programs TI5E and DYNHES are shown in Table 1 for 2 and 3 percent equipment damping values.
III.                COMP ARISON OF RESULTS The            floor response spectra obtained for node 47 of the reactor vessel from programs TI5E and DYNHES are shown in Table 1 for 2 and 3 percent equipment damping values.
As can be seen from the comparison, the results from both programs agree exactly for periods above 0.10 ;
As can be seen from the comparison, the results from both programs agree exactly for periods above 0.10 ;
however, the discrepencies, which range from 1 to 6 percent, are observed for the spectral values below that period.                  It is to be noted that the spectral values
however, the discrepencies, which range from 1 to 6 percent, are observed for the spectral values below that period.                  It is to be noted that the spectral values obtained from TI5E are exact as mentioned previously, while the results obtained from DYNHES,                          though exact theoretically, are amenable to round-off approximation due to the integration technique used, particularly in
                                                                                                                                      '
obtained from TI5E are exact as mentioned previously, while the results obtained from DYNHES,                          though exact theoretically, are amenable to round-off approximation due to the integration technique used, particularly in
                                                                                                     }hkk 0b
                                                                                                     }hkk 0b


  . . . .                  ..                                        .
.
the  higher  frequency range. For the spectral values which are  obtained by TIME and differ from those obtained by DYNRES over 2 percent, are further verified by the program DYNRE1 of STARDYNE. The results from TIME and DYNRE1 are exactly che same as shown in Table
the  higher  frequency range. For the spectral values which are  obtained by TIME and differ from those obtained by DYNRES over 2 percent, are further verified by the program DYNRE1 of STARDYNE. The results from TIME and DYNRE1 are exactly che same as shown in Table
: 1. It can, therefore, be concluded that the program TIME is correct and dependable.
: 1. It can, therefore, be concluded that the program TIME is correct and dependable.
Line 950: Line 540:
==References:==
==References:==
: 1. D. Vanccuvering, DYNRE1 Technical Description, Theoretical Manual of MRI/STARDYNE, pp. C-400-C-480.
: 1. D. Vanccuvering, DYNRE1 Technical Description, Theoretical Manual of MRI/STARDYNE, pp. C-400-C-480.
                      .
          .
1541    069
1541    069
                                                                    ,
                                                            ._.
_


                                                                                                        --
  . . . - - - .  . - . . - - - - - - - -        _                . . . . - -
.
TABLE 1 COMPARISCN OF FLOCR RESPONSE SPECTRA Period                            Spectral Acceleration (c)
TABLE 1 COMPARISCN OF FLOCR RESPONSE SPECTRA Period                            Spectral Acceleration (c)
(sec)          2% equipment damoina                31 equipment damping TIME                  DYNRES  DYNRE1    TIME            DYNRES  DYNRE1 0.0100  0.7669                0.7777              0.7670          0.7812 0.0143  0.7560                0.7756  0.7560    0.7564          0.7752  0.7564 0.0200  0.7668                0.7765              0.7668          0.7766 0.0222  0.7701                0.7796              0.7701          0.7796 0.0250  0.7755                0.7842              0.7752          0.7840            -
(sec)          2% equipment damoina                31 equipment damping TIME                  DYNRES  DYNRE1    TIME            DYNRES  DYNRE1 0.0100  0.7669                0.7777              0.7670          0.7812 0.0143  0.7560                0.7756  0.7560    0.7564          0.7752  0.7564 0.0200  0.7668                0.7765              0.7668          0.7766 0.0222  0.7701                0.7796              0.7701          0.7796 0.0250  0.7755                0.7842              0.7752          0.7840            -
0.0263  0.7766                0.7859              0.7766          0.7858 0.0278  0.7783                0.7872              0.7785          0.7874 -
0.0263  0.7766                0.7859              0.7766          0.7858 0.0278  0.7783                0.7872              0.7785          0.7874 -
0.0303  0.7865                0.7945              0.7862          0.7944 0.0333  0.7932                0.8058              0.7928          0.8052 0.0364  0.7976                0.8110  0.7976    0.7975          0.8110  0.7975 0.0385  0.8057                0.8184              0.8048          0.8178 0.0400  0.8108                0.8230              0.8108          0.8238 0.0435  0.9272                0.9330              0.9089          0.9105 0.0455    0.9847              0.9847              0.9577          0.9577 0.0476  0.9560                0.9678              0.9316          0.9544 0.0500  1.0170                1.0631    1.0170    1.C009          1.0270  1.0009 0.0526    1.2583              1.2583              1.1383          1.1883 0.0556  1.3943                1.3943              1.3021          1.3021 0.0588    1.5135              1.5135              1.3488          1.3488 0.0606    1.5037              1.5903    1.5037    1.3556          1.4380  1.3556 0.0625    1.5162              1.5163              1.3862          1.3862 0.0667  1.3885                1.4437  1.3885    1.1978          1.2497  1.1979
0.0303  0.7865                0.7945              0.7862          0.7944 0.0333  0.7932                0.8058              0.7928          0.8052 0.0364  0.7976                0.8110  0.7976    0.7975          0.8110  0.7975 0.0385  0.8057                0.8184              0.8048          0.8178 0.0400  0.8108                0.8230              0.8108          0.8238 0.0435  0.9272                0.9330              0.9089          0.9105 0.0455    0.9847              0.9847              0.9577          0.9577 0.0476  0.9560                0.9678              0.9316          0.9544 0.0500  1.0170                1.0631    1.0170    1.C009          1.0270  1.0009 0.0526    1.2583              1.2583              1.1383          1.1883 0.0556  1.3943                1.3943              1.3021          1.3021 0.0588    1.5135              1.5135              1.3488          1.3488 0.0606    1.5037              1.5903    1.5037    1.3556          1.4380  1.3556 0.0625    1.5162              1.5163              1.3862          1.3862 0.0667  1.3885                1.4437  1.3885    1.1978          1.2497  1.1979 0.0f90    1.4080              1.4080              1.3037          1.3114 0.0714    1.5321              1.5569    1.5321    1.4084          1.4291  1.4084 1541  070
                                                                                                      .
0.0f90    1.4080              1.4080              1.3037          1.3114 0.0714    1.5321              1.5569    1.5321    1.4084          1.4291  1.4084
                                                          --
1541  070
                                                                                                    .


    .  .            .                          - ..              ...          . . . - . ..
  ,
.
                                            -
Period                  Spectral acceleration (a)
Period                  Spectral acceleration (a)
(sec)      2% equicment damoino                31 equipment damping TIME      DYNRES      DYNRE1        TIME      DYNRES    DYNRE1 0.0741    1.5607    1.5695                    1.4546    1.4546 0.0769    1.4678    1.5567      1.4678        1.3889    1.4192    1.3889 0.0800    1.5216    1.5216                    1.4334    1.4334 0.0833    2.1793    2.1793                    1.8582    1.8608 0.0870    1.9997    2.0243                    1.8192    1.8337 0.0909    1.8859    1.8859                    1.5661    1.5858 0.0952    1.7714    1.8091      1.7714        1.6160    1.6338    1.6160 0.1000    1.8304    1.8304                    1.7602    1.7602 0.1042    2.1360    2.1360                    1.9823    1.9823 0.1075    2.3906    2.3906                    2.1645    2.1645 0.1111    2.4647    2.4647                    2.1469    2.1469 0.1176    1.9994    1.9994                    1.7935    1.7935 0.1250    2.57u2    2.5742                    2.2998    2.2998 0.1290    3.2954    3.2954                    2.7776    2.7776 0.1333    3.7542    3.7542                    2.9873    -2.9873 0.1379    3.5311    3.5311                    2.8838    2.8838 0.1429    3.2579    3.2579                    2.9290    2.9290
(sec)      2% equicment damoino                31 equipment damping TIME      DYNRES      DYNRE1        TIME      DYNRES    DYNRE1 0.0741    1.5607    1.5695                    1.4546    1.4546 0.0769    1.4678    1.5567      1.4678        1.3889    1.4192    1.3889 0.0800    1.5216    1.5216                    1.4334    1.4334 0.0833    2.1793    2.1793                    1.8582    1.8608 0.0870    1.9997    2.0243                    1.8192    1.8337 0.0909    1.8859    1.8859                    1.5661    1.5858 0.0952    1.7714    1.8091      1.7714        1.6160    1.6338    1.6160 0.1000    1.8304    1.8304                    1.7602    1.7602 0.1042    2.1360    2.1360                    1.9823    1.9823 0.1075    2.3906    2.3906                    2.1645    2.1645 0.1111    2.4647    2.4647                    2.1469    2.1469 0.1176    1.9994    1.9994                    1.7935    1.7935 0.1250    2.57u2    2.5742                    2.2998    2.2998 0.1290    3.2954    3.2954                    2.7776    2.7776 0.1333    3.7542    3.7542                    2.9873    -2.9873 0.1379    3.5311    3.5311                    2.8838    2.8838 0.1429    3.2579    3.2579                    2.9290    2.9290
: 0. 1481  4.8062    4.8063                    4.0953    4.0953 0.1515    5.6867    5.6867                    4.6958    4.6958 0.1538    5.6070    5.6070                    4.7719    4.7720 0.1613    6.5735    6.5734                    5.7952    5.7951 0.1667    8.7033    8.7034                    6.6873    6.6873 0.1695    6.8596    6.8596    '
: 0. 1481  4.8062    4.8063                    4.0953    4.0953 0.1515    5.6867    5.6867                    4.6958    4.6958 0.1538    5.6070    5.6070                    4.7719    4.7720 0.1613    6.5735    6.5734                    5.7952    5.7951 0.1667    8.7033    8.7034                    6.6873    6.6873 0.1695    6.8596    6.8596    '
5.8582    5.8582
5.8582    5.8582 0.1818    4.0481    4.0481                    3.5149    3.5149 0.1905    4.1172    4.1172                    3.4990    3.4990 1541    071
                                                                                                  .
0.1818    4.0481    4.0481                    3.5149    3.5149 0.1905    4.1172    4.1172                    3.4990    3.4990 1541    071
                                                          .                .  .                                --.      . . - .    .


    . ._    . . _ _ . . . _ . _ . . . . _      _ _ _ . _ _ _      ___    _ _ _ _ _        -
                                                                                                  . . . . . _ _ _ _ .
  ,
a Period                              Spectral Acceleration (a)
a Period                              Spectral Acceleration (a)
(Sec)                  2% equipment damping            3% equioment damoing TIME        DYNRES              TIME                DYNRE5 0.2000                  5.7318      5.7318              4.6577              4.6577 0.2083                  5.0152      5.0151              4.0309              4.0309 0.2174                  3.1199      3.1199              2.7205              2.7206 0.2222                  2.6946      2.6947              2.4514              2.4514 0.2273                  2.4151      2.4151              2.2294              2.2294 0.2381                  2.4698      2.4698              2.1699              2.1699 0.2500                  1.5553      1.5553              1.4919              1.4919 0.2632                  1.6646      1.6646              1.4922              1.4922 0.2778                  2.4781      2.4780              2.0004              2.0004 0.2941                  2.0811      2.0811              1.8997              1.8997 0.3125                  2.2204      2.2204              1.8821              1.8821 0.3333                  1.7806      1.7805              1.4784              1.4784                            '
(Sec)                  2% equipment damping            3% equioment damoing TIME        DYNRES              TIME                DYNRE5 0.2000                  5.7318      5.7318              4.6577              4.6577 0.2083                  5.0152      5.0151              4.0309              4.0309 0.2174                  3.1199      3.1199              2.7205              2.7206 0.2222                  2.6946      2.6947              2.4514              2.4514 0.2273                  2.4151      2.4151              2.2294              2.2294 0.2381                  2.4698      2.4698              2.1699              2.1699 0.2500                  1.5553      1.5553              1.4919              1.4919 0.2632                  1.6646      1.6646              1.4922              1.4922 0.2778                  2.4781      2.4780              2.0004              2.0004 0.2941                  2.0811      2.0811              1.8997              1.8997 0.3125                  2.2204      2.2204              1.8821              1.8821 0.3333                  1.7806      1.7805              1.4784              1.4784                            '
                                                                                                                      ,
0.3704                  1.6777      1.6777              1.4821              1.4821 0.4000                  1.7672      1.7672              1.5651              1.5652 0.4444                  1.2379      1.2379              1.1917              1.1917 0.5000                  0. 9.557    0.9557              0.9143              0.9144 0.5714                  0.7112      0.7112              0.6834              0.6834 0.6667                  0.6126      0.6126              0.5609              0.5609 1.0000                  0.3689      0.3690              0.3262              0.3262
0.3704                  1.6777      1.6777              1.4821              1.4821 0.4000                  1.7672      1.7672              1.5651              1.5652 0.4444                  1.2379      1.2379              1.1917              1.1917 0.5000                  0. 9.557    0.9557              0.9143              0.9144 0.5714                  0.7112      0.7112              0.6834              0.6834 0.6667                  0.6126      0.6126              0.5609              0.5609 1.0000                  0.3689      0.3690              0.3262              0.3262
_S                            1541 072
_S                            1541 072


                          . _ . - - -              . - - .              .        . .-                ...      ..      . _ . . . .            .-
3 -
3 -
..                                                                                                                          .
                                                                                                                                                                ...
                                                             .            -            _N        ,...~                    .    . e_        N,        _
                                                             .            -            _N        ,...~                    .    . e_        N,        _
          ,                                    .,
n n    n            n            N N N N N N N                      N      N nn nn              to
n
                                                      .,
n    n            n            N N N N N N N                      N      N nn nn              to
       .                                        c      -    -            ,            - x-
       .                                        c      -    -            ,            - x-
       #                                                                                e I
       #                                                                                e I
                                                                                                                                                        .
z                                                                                ?,                          sr
z                                                                                ?,                          sr
       =                                                                                r w
       =                                                                                r w
O
O
      *
       =
       =
      -                                                                        .
                                                                                         .I, e,
                                                                                         .I, e,
                                                                                         , -      c, ,-        M N, ,
                                                                                         , -      c, ,-        M N, ,
8 i
8 i
                                                                                                                     -  .,O,      Q
                                                                                                                     -  .,O,      Q a
                                                                                                                                  ,            -
s~    se o N
a
o o
      *
o o
      ,
s~    se o
                                  -
                                        -
N o
                                                -
                                                -
o
                                                      .
o
                                                            .
o
:
_;
_.C-- -:--
_.C-- -:--
                                                                          . -
o o
o o
                                                                                         . + .-
                                                                                         . + .-
                                                                                        ...
o o o
o o o
_C+
_C+
                                                                                                       .Nw.
                                                                                                       .Nw.
                                                                                                              .
                                                                                                              ,
:- -:_," f
:- -:_," f
                                                                                                                       -:- W . ,. ,
                                                                                                                       -:- W . ,. ,
                                                                                                                      . . ,
o o        o...
o o        o...
                                                                                                                                   .N                      ,N.
                                                                                                                                   .N                      ,N.
Line 1,049: Line 587:
: e.
: e.
* h4            w
* h4            w
                                                                                                                                        .
                                                                                                                                           =        .
                                                                                                                                           =        .
                                                                                                                                                          .
                                                                                                                                          %
                                                          -      <-            .
_              _.          -
_
                                                                                                                                          -
4_
4_
                                                                                                                                                          .
_      _
                                                                  -            -              -          -                              -    .
                                                                                                                                                          -
                                             .. .~ c              .            .              .          .                              .,
                                             .. .~ c              .            .              .          .                              .,
5              S s e                                                                        =              c
5              S s e                                                                        =              c n,me m3
                                                                                                                                                          -
n,me m3
                                                        -
                                                                                                  , *
                                                                                                                                           =
                                                                                                                                           =
4 DNM34NI CNT 7333A 3hngg3bd W:1:V3M                                                                                                3 n w          c              o
4 DNM34NI CNT 7333A 3hngg3bd W:1:V3M                                                                                                3 n w          c              o
                                                                                                   ] LN - -                                                x
                                                                                                   ] LN - -                                                x c-:-c-7vis3:3d a
                                                                                                                                                              .
                                                                                                                                          -
                                                                                                                            -
c-:-c-7vis3:3d a
e
e
:a
:a
Line 1,081: Line 600:
                                                                                               ~                                            =                =
                                                                                               ~                                            =                =
ga ;
ga ;
_          _
                                         - s : 3ies ,,i i.ie::s c--c-                                                                                        a W                Q
                                         - s : 3ies ,,i i.ie::s c--c-                                                                                        a
                                                                                                                                      -    -
W                Q
                                                                                                                                             =-              -
                                                                                                                                             =-              -
                                                                                                                                             .    =          z
                                                                                                                                             .    =          z
Line 1,092: Line 608:
                     '331S c
                     '331S c
                                           ^
                                           ^
                                          *
                                                           ^
                                                           ^
                                                          *
                                                                       ^
                                                                       ^
                                                                      *
                                                                                             ^
                                                                                             ^
                                                                                            *
                                                                                                               ^
                                                                                                               ^
                                                                                                               *            :2              88 W C.
                                                                                                               *            :2              88 W C.
                                                                                                                                                              -
E c N_
E
                                                                              -
c N_
_                -
                                                                                                                                             =      .
                                                                                                                                             =      .
                                                                                                                                          .                    .
                                                                                                                                          -
sa                u,
sa                u,
_              ~            .                                      .                  .
_              ~            .                                      .                  .
Line 1,114: Line 620:
                                                                                                                                                                 =
                                                                                                                                                                 =
a,:3 ins in, c                                                                                                                    uC
a,:3 ins in, c                                                                                                                    uC
                                                                    -                      -                  -                                              --
                                      -            -
                                                                                                                                                              "
                                                                                                                                                            -
                                                                                                                                             =
                                                                                                                                             =
                                                                                                                                <
f_.
f_.
1541 073}}
1541 073}}

Latest revision as of 15:46, 16 March 2020

Forwards Verification Documents for in-house Computer Programs Sconv,Spectra,Quake & Time,In Support of Response to NRC Question 131.63
ML19253C989
Person / Time
Site: 05000584
Issue date: 11/30/1979
From: Prieto R
GIBBS & HILL, INC. (SUBS. OF DRAVO CORP.)
To:
NRC OFFICE OF STANDARDS DEVELOPMENT
References
LGH-NRC-70, NUDOCS 7912120474
Download: ML19253C989 (53)


Text

.*

Gibbs S Hill. Inc.

E NGIN E E RS DESIGNERS CONSTRUCTORS OtRECT DIAL EXTEN$lCN ai23 Teo- 5167 November 30, 1979 LGH-NRC-70 File: 5.1.4 U.S. Nuclear Regulatory Commission Standardization Branch-Washington, D.C. 20555

Subject:

GIBBSSAR (STN-50-584),

Computer Verification Documents Gentlemen:

Enclosed are the verification documents for Gibbs & Hill, Inc.,

in-house computer programs SCONV, SPECTA, QUAKE, and TIME for your review. This additional information supports our response to NRC Question 131.63.

If you have any questions or comments concerning this letter, we will be pleased to meet with you at your convenience.

Sincerely yours, GIBBS & HILL, INC.

/

/

RP:lm Robert Prieto encs. GIBBSSAR Assistant Project Manager cc: J. Conran U.S. Nuclear Regulatory Standardization Branch Commission Washington, D.C.

\54\ 02\

Do?

i 7912120 47I 5

,,,.. .~T- -.~o. ~..oR. ~ . . ...., C .a: G,... ,u.~.w ve

[ /!/

0 VERIFICATION OF SCONY COMPUTER PROGRAM 022 1541

VERIFICATION OF COMPUTER PROGRAM SCONV I. PROGRAM FUNCTION SCONV uses modal analysis time history method to determine the transient response. of a linear elastic system subjected to support time history excitation.

The convolution integration is used to obtain the analytical results. The input information of SCONV program includes the support time history excitation and the free vibration characteristics of the system, such as frequencies, mode shapes, weighted damping and participation factors, obtained by program QUAKE.

Step-by-step integration by Simpson's rule :is used. The theoretical part of this program is presented in Appendix A. .

II METHOD OF VERIFICATION Continuous System Modeling Program (CSMP) , which is an IBM program in the public domain and is independent of SCONV, is used to verify GGH proprietary program SCONV.

CSMP uses the fourth order Runge-Kutta integration method with variable integration interval and the Simpon's rule for error estimate. The results from both programs compared to establish the validity of SCONV.

-1 -

III. COMPARISON OF RESULTS The dynamic analysis model of an auxiliary building of a PWR nuclear power plant shown in Figure 1 is used to verify SCONV. This mcdel, which consists of five lumped masses or 30 dynamic degrees of freedom (Table 1) , was analyzed by using both SCONV and CSMP for the same ground excitation as shown in Figure 2.

The absolute floor acceleration time history and the corresponding ficor respcnse. spectra for the mass number 1, which produced most sensitive and critical respcnse, are used for comparison. These results correspond to acceleration component in X direction due to Safe Shutdown Earthquake . in X direction for the dynamic model with upper bound soil spring.

Figure 3 and Figure 4 are. the absolute floor acceleration time histories obtained from SCONV and CSMP respectively. These time histories derived from both programs are almost identical. The equignent damping for the floor response Spectra shown in Figure 5 is 1 percent of the critical damping.

Plotted in Figure 5 are the : floor response spectra case considered. It is obvious that the difference between two floor response spectra developed from SCONV and CSMP is negligibly small.

-2 -

1541 024

T ABLE 1 DEGREE OF FREEDOM OF DYNAMIC MODEL MASS POINT DEGREE OF FREEDOM 1 Translation X 2 Translation Y 3 Translation Z 1 4 Rotation 6x 5 Rotation ey 6 Rotation Oz 7 Translation X 8 Translation Y 9 Translation Z 2 10 Rotation ex 11 Rotation ey 12 Rotation Oz 13 Translation X 14 Translation Y 15 Translation Z 3 16 Rotation ex 17 Rotation ey 18 Rotation Oz

-3 -

1541 025

4

?ABLE 1 DEGREE OF FREEDOM OF DYNAMIC MODEL (Continued)

MASS POINT DEGREE OF FREEDOM 19 Translation X 20 Translation Y 21 Translation Z 4 22 Rotation ex 23 Rotation Oy 24 Rotation Oz 25 Transla tion X 26 Translation Y 27 Translation Z 5 28 Rotation ex 29 Rotation ey 30 Rotation Oz 1541 026

.g_.

.~

h Mi h M.2 e m3

& Mr 2

L.

Figure 1. Dynamic Analysis Model 1541 027

n 1-.-

lE to-r e# _ 8 .

-m .o-A o

O

~M - .s-

_ e d 8

~ C z

- = _ zg i

m a

- a 8 e -

c2 o- e eu u

~u' O g j z -

- a

~ C .;=

. a. u.; e.,

er

~__-- ._

m

~

e o e o m o w 1

~

C C

-r e

O s

~ ,

l'a go a ca.o on.g 9

pg.a. gg.0_ 7 , . 0 _e 1%) O S,9 NI NOI168313]Je

_e_

o N

O

= .

_e_.

ll ,

a 1 .. -5 e

~_ o =

d- 8

, _g m e

<~ 0 w

s o -:

O O

- C

_~ -

. - 3 O

m Ow a e o

b $

_a u z o

e O u o

z 3

,- a a >,

. . U.J u j

  • E 1--  :

C o a C w

_. e m

m C

u y' a

=

% _.--  ?

w C

O

~ .

7 h O LE*O 6l'O ll o 50 0 go.g- gg .a. ;y.9_ \Sh\ 0 L 9 NI NOILbW]l3))U

- _oN A - -

o o

C.. .e -

E -

L.. e o

3 -5

=

x a x e O O K .a _

e o

~

< c U

C C M o

  • 4

- '- -S S o

g g c o cz

- .o e

.o V w 8

~ f/) C

~.

z ~,

O k Q O

, - . -. ~ ' i r.

. . LL) U a

er

s

-- I-

_ , . -e o e-c

~

  • e g ,

a u

w w~-

O M o s

~5 ~~

~_-s;, . ,.

e o.

~

o

<a e L2'O 61 o uo so o so d_ g;.f- ig.0- 1541 030 S.9 NI N011dW313))e

_a_

o o

m 0

o o

~

l I

I c l

1 * "d e k

I u o

I o I e.

c.

N < o e o E

m 6$

o<

o r.n a

o mo u g

J c.

m n I

k I $

oc u V1 C 0

) .*= 0

/ QC [

l' t.LJ CL ~

m a

  • C on o N

7*

.- W or u a e w

m o

n o

_. u

) o 3

- en

(

,a w

.' a N

,- o

- e_.

o .

"\ , \s4\ 05\

i o .

00 0"

~

Ch'Z 00 2 09 " t 02 t as 0 05 0 5.9-33d 3SN0dS?d'XOW _g_

hO 2 y APPENDIX A ' d Computer Progra= (SCONV)

This program uses cenvolutien int egration to solve a general dynamic prcblem f or a, linear elastic system with the support,, time history excitation Esco where R is the scaling f actor and S ct) time dependent support a ccelera tion. FDr any linear elastic system, its governing equation f or motiens in matrix f orm

[ m] (u) + [ c ](u) + [k](u) = - [ m] (D} Rs (t) (;)

can be decoupled into a equations :

system of second crder differential

.. . 2 ..

(q ] + 2[p][w](q} + [u] ](q) = - (T) Rs (2) where (q) is in nor .al coordinate, that is:

(u) = [$] (q) and [p ], [w], (T} , (D) and [@] = the matrixes of ecefficients of critical da . ping, circular frequencies, participation factors, direc-icn vec or, and eigenvecters , re spec .ively.

The general solution of Iguatica (2) for any system is:

q =C Tn A n (t) n (t) g 2 n (t) (3) n p c) t[q +pyq nn 0 nno where C =e _ _

sin W t + q cos W t n(t)

( y n

n 0 n 2

(t q) -p 4) (t - ?)

D nn ..

A =

n (t) -

-- e Rs sin (C (; - t ) } d; (4) 0 g (t) n n

n 1541 032

d 2 2

=

(T) n k) n 1-An qnte; is and q, are the the relative initial velocity displacement of nth mode at time t and q, and displacement.

Differentiating Ege tion (2} once and twice, the relative velocity and accel.eration are obtained.

q =-Aec +D + T_n gmA

_, -3 (5) n (t) ^ n n n (t) n (t) g2 n n n (t) n (t) n ,

(- 2 22) q =. u) - # W C -2pWD +

n (t) (n n n/ n (t) n n n (t)

/2 22 ..

+ T_,,n 40 - 2% W) A +2pW3

- 7 RS g2 n '

(n n nj n (t) n n n(t) n (t)

(6)

-p 0) (t ~c) t 2.. , nn where B = 0,) RS e cos[W (t - ?) ] d -

n (t) n (t) n '(7)

O s

ot nn .

and D =e +gQq) cos e t -qe

[ (q sin u.) t ]

n (t) 0 nn0 n 0n n The solution proced ure is based upon the step-by-step method.

The tctal time duration is divided into small time int ervals er steps. Displacement and velocity frc: the previous step are used as initia1 condition for the next step. A each step, the relative displacement, velocity, and acce.'. era .icn are calculated.

The. absolute acceleration is then combined by medal superposition.

=

(W } [p] (q ] + (D) R3 (t) where h ) ,= the column . atrix o f absolute a--a ' a-= -4 cn s.

^

1541 033

The numerical methed used fer integratien of Equations (4) and ( 7 ) is Si=pson's rule.

4 I

e

\54\ 03A 8

.o .. --m- .m . m -~- e- m . ~~ .~e- m a. -o-+ m. mm eom -- e--

VERIFICATION OF QUAKE COMPUTER PROGRAM 1541 035

- e- . .

. . . - . . . . . . . . .-. ~. ... .. - .. ...._ _ _ _ . . . . _ . _ - . . . . . . - . . . . . . . . . _ _ _ _ _ . . .

PROGRAM VERIFICATION OF QU1KE I. PROGRAM FUNCTION Program 'QU1KE' performs the dynamic analysis of a linear elastic lumped mass system using the response spectrum approach. First, the program determines the free vibration characteristics of the lumped mass system. Then, using the ground response spectra as loading input, the program computes the seismic response of the system due-to base. excitation. The analytical formulation of the program is described in appendix 1.

The capabilities of tha program include:

(1) Extracting the eigenvalues (frequencies) and the corresponding eigenvectors (mode shapes) from the general equation of motion of the lumped mass system, (2) Computing participation factors for three orthogonal directions of earthquake motion, (3) Computing equivalent modal damping (or weighted damping, compoclte damping) according to the energy stored in each material component and in each vibraticn mode, (4) Computing spectral accelerations, absolute modal accelerations, relative modal displacements and modal forces (or internal loads) using spectrum approach, (5) Calculating modal shears and mcments of statically determinate structures, and combining them by the square rcot of the sum of squares (SRSS).

II. METHOD OF VERIFICATION The reactor building of a PWR nuclear power plant is used as a model to verify the program. Ihe dynamic model consists of two components; one represents the containment and the other represents the internal structure (see Fig. 1) . The nodal coordinates of the model are shown in Table 1. Each mass point has 6 degrees-of-freedom (3 translations and 3 rotations) ;

the entire model has a total of 54 degrees-of-freedcm.

The eff ects of soil-structure interacticn are simulated '

by soil springs attached to the f oundation mat of the reactor building.

1541 036

_1_

MRI/STARDYNE structural analysis system, which is available at control Data corporation Cybernet centers, is used to verify part of program 'QULKE'. Hand calculation is used to verify other capabilities which are exclusive to ' QUAKE'.

Program ' STAR' of STARDYNE extracts eigenvalues and eigenvectors for all dynamic degrees of freedom of a structural system. Program 'DYNRE 4' of STARDYNE analyzes the response of lumped mass system subjected to a given shock spectra input. The ground response spectra, both horizontal and vertical, are input directly into the program in the form of user furnished spectra matrices. Hand calculations are used to verify the . modal forces, and shears and bending moments.

IV. COMPARISON OF RESULTS Very gcod agreement is found between analysis results from ' QUAKE' and ' ST ARD YNE ' . It is also true for results from ' QUAKE' and hand calculations. The comparisons of results from computer runs and verification by hand calculations are presented in Tables 2 through 9 listed below. For comparison of results due to base excitation, the case .of 1/2 SSE in X-direction is selected for demonstration. However, the conclusion frem these selected comparisons holds true for the earthquakes in the other two orthogonal directions.

(a) Frequencies and weighted dampings (Table 2) ,

(b) Spectral accelerations (Table 3) ,

(c) Absolute modal accelerations for the .first and second modes (Tables 4 and 5) ,

(d) Comparison of modal combination of accelerations, based on Regulatory Guide 1.92, frcm ' QUAKE' and hand calculations for the first and second degrees-of-f reedom (Table 6) ,

(e) Relative modal displacements for the first mode (TM31e 7) ,

(f) Modal forces for the.first and second modes (Table 8) ,

(g) Comparison of modal sheex forces and base '

moments for the shield building through hand calculation for -Jie two major coupling compenents (Table 9) .

1541 037

The ecmparison of modal participation factors computed from 'QU1KE' and 'STARDYNE' can not be made dd My because the mode shapes obtained from the nr . were: normalized with respect to mass matrix while the L tter with respect to maximum modal displacement.

Note that the absolute modal accelerations are equal to the product of participation f actors, modal shapes and spectral accelerations. Since both the absolute modal accelerations and spectral accelerations were shown to be correct, it can be concluded that the participation factors are also correct.

SRSS combination of modal shear forces and base moments are computed through the same routine used in the : combinaticn of the absolute acceleration as shown in Table 6, the validity of the procedure is thus established without additional demonstration necessary.

With all the comparisons shown above, program

' QUAKE' can thus be considered a valid and reliable program.

1541 038

'Y Containment i@ "x 2'@ Z 3h Internal Structure 4@ @6l

@7 5@ ss l

eth MAT e9 1#

1 Fig. 1 Dynamic Model Of A PWR Nuclear Power Plant 1541 039

TABLE 1 NODAL COORDINATES Mass Point X (ft) Y (ft) Z (ft) 1 0. 246.6 0.

2 0. 197.0 0.

3 0. 145.0 0.

4 0. 87.75 0.

5 0.. 29.25 0.

6 9.45 89.83 4.44 7 -0.28 55.94 8.27 8 ~5.87 26.98 2.42 9 2.40 --7.75 0.38 Soil Spring 0. -18.85 0.

1541 040

2. .._ .. . . . . . . _ _ _ _ _ . _ _ . . . . . . . . _ . . _ . . . .. ..,_.____ . . . ~ . _ _ . . . . . . . _ . . . . .

TABLE 2 COMP ARISON OF FREQUENCIES AND WEIGHTED DAMPINGS FREQUENCIES (HZ) WEIGHTED DAMPINGS MODE QU A KE STARDYNE QUAKE ST AR DYNE 1 3.289 3.2894 0.04282 0.04282 2 3.290 3.2904 0.04280 0.04280 3 6.317 6.3165 0.04320 0.04320 4 7.002 7.0019 0.04472 0.04472 5 7.462 7.4616 0.04102 0.04102 6 9.019 9.0186 0.04106 0.04106 7 9.673 9.6730 0.06347 0.06347 8 10.238 10.2380 0.04319 0.04319 9 10.252 10.2517 0.04295 0.04295 10 14.684 14.6841 0.05879 0.05879 11 15.220 15.2198 0.05055 0.05055 12 16.665 16.6648 0.05875 0.05875 13 18.524 18.5237 0.04218 0.04218 14 18.765 18.7656 0.04183' O.04183 15 19.172 19.1725 0.04177 0.04177 16 19.576 19.5761 0.04328 0.04328 17 20.119 20.1187 0.04211 0.04211 18 20.626 20.6256 0.04018 0.04018 19 20.960 20.9596 0.04094 0.04094 20 22.379 22.3791 0.04582 0.04582 21 23.356 23.3563 0.05377 0.05377 22 '23.820 23.8203 0.05050 0.05050 23 24.903 24.9027 0.04253 0.04253 24 26.171 26.1711 0.04313 0.04313 25 26.250 26.2502 0.04214 0.04214 26 27.499 27.4987 0.04779 0.04779 27 27.618 27.6179 0.04988 0.04988 28 28.317 28.3166 0.04130 0.04130 29 28.706 28.7060 0.04193 0.04193 30 28.817 28.8167 0.04487 0.04487 31 29.251 29.2507 0.05185 0.05185 32 30.477 30.4768 0.04462 0.04462 33 31.293 31.2935 0.04331 0.04331 34 33.302 33.3019 0.04178 0.04178 35 33.645 33.6448 0.~4705 0.04705 36 35.726 35.7262 0 503 0.04503 37 37.197 37.1965 0. 4029 0.04029 38 38.628 38.6280 v.94065 0.04065 39 39.501 39.53 b 0.c4048 0.04048 40 39.997 39.9969 0.06059 0.04059 41 40.155 40.1549 0.0L043 0.04043 42 41.576 41.5756 0.08211 0.04211 43 42.259 42.2596 0.Js056 0.04056 44 44.259 44.2591 0.04030 0.04030 45 49.081 49.0810 0.04034 0.04034 46 52.966 52.9656 0.04028 0.04028 47 53.047 53.0469 0.04028 0.04028 48 54.012 54.0111 0.04034 0.04034 49 56.816 56.8157 0.04010 0.04010

~'-

1541 04i

4 TABLE 2 CCMP ARISON OF FREQUENCIES AND WEIGHIED DAMPINGS FREQUENCIES (HZ) WEIGHTED DAMPINGS MODE QUAKE STARDYNE QUAKE STARDYNE 50 56.854 56.8545 0.04012 0.04012 51 59.112 59.1113 0.04011 0.04011 52 69.698 69.6981 0.04005 0.04005 53 73.706 73.7060 0.04004 0.04004 54 81.125 81.1249 0.04003 0.04003 1541 042

. . . . - . . . . . . . . - . . . . . . . . . . . . . . . ~ . . ~ . . . . . . . . . . . . . . . . . -

TABLE 3 SPECTRAL ACCELERATIONS (in G's)

HORIZONTAL (X AND/OR Z) VERTICAL (Y)

MODE QU1KE STAFDYNE QUAKE ST ARDYNE 1 0.189770 .190220E+00 0.180343 .178495E+00 2 0.189786 .190237E+00 0.180415 .178567E+00 3 0.172822 .172880E+00 0.173567 .172803E+00 4 0.168370 .168417E+00 0.168873 .168361E+00 5 0.171861 .171773E+00 0.172133 .171735E+00 6 0.167134 .166930E+00 0.166988 .166930E+00 7 0.135579 .135232E+00 0.135669 .135232E+00 8 0.148869 .148770E+00 0.148756 .148770E+00 9 0.148972 .148865E+00 0.148859 .148865E+00 10 0.104819 .1046 2 4E+00 0.104834 .104624E+00 11 0. 105857 .105960E+00 0.105827 .105960E+00 12 0.096080 .959297E-01 0.096092 .959297E-01 13 0.094284 .942425E-01 0.094248 .9 4 2425 E-01 14 0.093445 .934019E-01 0.093410 .934019E-01 15 0.091904 .918623E-01 0.091370 .918623E-01 16 0.089972 .899461E-01 0.089942 .899461E-01 17 0.088400 .883667E-01 0.088371 .883667E-01 18 0.087197 .871536E-01 0.087169 .871536E-01 19 0.085899 . 85 8619E-01 0.085873 . 858619 E-01 20 0.080621 .806233E-01 0.080603 806233E-01 21 0.076845 .768246E-01 0.076840 .'s682462-01 22 0.076217 .762488E-01 0.076208 .76 248 8E-01 23 0.074744 .747296E-01 0.074730 . 747296E-01 24 0.071841 .718310E-01 0.071830 .718310E-01 25 0.071773 .717603E-01 0.071762 . 7176 03E-01 26 0.068784 .687938E-01 0.068777 .687938E-01 27 0.068417 . 6 843 73E- 01 0.068412 . 6 84373E-01 28 0.067693 .676841E-01 0.067686 .676841E-01 29 0.066931 .669240E-01 0.066925 . 6 6 9240 E-01 30 0.066567 .665658E-01 0.066562 .665658E-01 31 0.065494 .654967E-01 0.065492 . 6 54 96 7E-01 32 0.063779 .637772E-01 0.063775 .637772E-01 33 0.062523 .625210E-01 0.062521 . 6 25 210 E-01 34 0.060000 .600000E-01 0.060000 .600000E-01 35 0.060000 .600000E-01 0.060000 .600000E-01 36 0.060000 .600000E-01 0.060000 .600000E-01 37 0.060000 .600000E-01 0.060000 . 6 0000 0E-01 38 0.060000 .600000E-01 0.060000 .600000E-01 39 0.060000 .600000E-01 0.060000 . 6 0000 0E-01 40 0.060000 .600000E-01 0.060000 . 6 0000 0E-01 41 0.060000 .600000E-01 0.060000 . 6 0000 0 E-01 42 0.060000 .600000E-01 0.060000 .600000E-01 43 0.060000 .600000E-01 0.060000 .6 0000 0E-01 44 0.060000 .600000E-01 0.060000 .600000E-01 45 0.060000 .600000E-01 0.060000 .600000E-01 -

46 0.060000 .600000E-01 0.060000 .600000E-01 47 0.060000 .600000E-01 0.060000 . 6 0000 0E-01 48 0.060000 .600000E-01 0.060000 .600000E-01 49 0.060000 .600000E-01 0.060000 .6 0000 0E-01 1541 D43

TABLE 3 SPECTRAL ACCELERATIONS (in G's)

HORIZONTAL (X AND/OR Z) VERTICAL Of)

MODE QUAKE STARDYNE QUAKE STARDYNE 50 0.050000 .600000E-01 0.060000 .6 0000 0 E-01 51 0.060000 .600000E-01 0.060000 .600000E-01 52 0.060000 .600000E-01 0.060000 .600000E-01 53 0.060000 .600000E-01 0.060000 .600000E-01 54 0.060000 .600000E-01 0.060000 .6 00 00 0E-01 1541 044

TABLE 4 MODAL ACCELERATION COMPARISON --Mode 1 (in G's)

DOF QU1KE ST ARDYNE 1 0.174543 E- 02 0.17452SE-2 2 -0.16006 6 E- 05 -0.160235E-5 3 0.233091E-01 0.233358E-1 4 0.786848E-04 0.787749E-4 5 -0. 24533 0 E- 07 -0. 2 4 56 42E- 7 6 -0. 589219E- 05 -0. 5 89158 E- 5 7 0.139659E-02 0.139644E-2 8 - 0.1573 66 E- 05 -0.157529E-5 9 0.186507E-01 0.186720E-1 10 -

0.7882432-04 0.789145E-4 11 -0.242828E-07 -0.243138E-7 12 - 0. 5 9 026 4 E- 05 -0.5902025-5 13 0.10190 4 E-02 0.101894E-2 14 -0.15 5626 E- 05 -0.1557 8 9 E- 5 15 0.136089E-01 0.136244E-1 16 . 0. 73 8709E- 04 0.739555E-4 17 -0. 23775 6 E- 07 -0. 2 3 80 61 E- 7 18 -0. 5 53172E- 05 -0.553114E-5 19 0.580324E-03 0.580264E-3 20 - 0.15163 5E- 05 -0.1517 95 E- 5 21 0.775012 E-02 0.775899E-2 22 0. 5945 8 5 E- 04 0.595266E-4 23 -0. 22508 5E- 07 -0.225373E-7 24 -0. 4 4 52 4 9 E- 05 0.445203E-5 25 0.186918 E-03 0.186899E-3 26 - 0.14562 8 E- 05 -0.145781E-5 27 0.249649E-02 0. 2499 3 5E- 2 28 0. 32123 6 E- 04 0.3 216 04E- 4 29 -0.205209E-07 -0.205471E-7 30 -0. 240561 E- 05 -0.240536E-5 31 0.17 504 5 E-03 0.175043E-3 32 -0. 83233 4 E- 04 -0. 8 33121E- 4 33 0. 23384 0 E- 02 0. 234108E- 2 34 0.16 9495E- 04 0.169689E-4 35 -0.188876E-05 -0.189094E--5 36 -0.148701 E- 05 -0.148716 E- 5 37 0.114839 E-03 0.114829E-3 38 - 0.131871 E- 03 -0.1320 20E- 3 39 0.159738E-02 0.159921E-2 40 0.164543 E- 04 0.164731E-4 41 -0.127531 E- 05 -0.1276 80 E- 5 42 - 0.14089 5 E- 05 -0.140907E-5 43 0.764824E-04 0. 7647 73 E- 4 44 -0. 28 9521 E- 04 -0.289927E-4 45 0.1008n1E-02 0.100956E-2 -

46 0.15232 8E- 04 0.152502E-u 47 -0.402359E-06 -0.402836E-6 48 -0.126107E- 05 -0.126109E-5 49 0.302338E-04 0.302308E-4 154i 045

TABLE 4 MODAL ACCELERATION COMPARISON - Mode 1 (in G's)

DOF OUAKE STARDYNE 50 -0.903831 E-05 -0.904547E-5 51 0.4 0426 6 E- 03 0.404729E-3 52 0.136146E-04 0.1363 01E- 4 53 -0.192120E- 07 -0.192366E-7 54 . -0.101963E-05 -0.101952E-5 1541 046 e a ,

i TABLE 5 MODAL ACCELERATION COMPARISON -Mode 2 (in G's)

DOF OUAKE STARDYNE 1 0.310599E+00 0.311341E+0 2 - 0. 2144 6 5 E- 04 -0.214999E-4 3 -0.232555E-01 -0.232821E-1 4 -0.785024E-04 -0.785921E-4 5 0.518279E-06 0.519490E-6 6 -0.104850E-02 -0.105101E-2 7 0.248518E+00 0.249111E+0 8 -0.210783E-04 -0.211302E-4 9 -0.186074E-01 -0.186286E-1 10 -0.786416E-04 -0.787314E-4 11 0.512989E-06 0. 514187E- 6 12 -0.105036E-02 -0.105287E-2 13 0.181326E+00 0.181760E+0 14 -0.208448E-04 -0.208966E-4 15 -0.135767E-01 -0.135922E-1 16 -0.736966E-04 -0.737808E-4 17 0.502269E-06 0.503441E-6 18 -0.984314E-03 -0.986668E-3 19 0.103246E+00 0.103493E+0 20 -0.203102E-04 -0.203606E-4 21 -0.773068E-02 -0.7739523-2 22 -0.593087E-04 -0.593764E-4 23 0.475478E-06 0.476586E-6 24 -0.792150E-03 -0.794045E-3 25 0.332367E-01 0.333162E-1 26 -0.1950 4 9E- 04 -0.195534E-4 27 -0.248893E-02 -0.249178E-2 28 -0.320207E-04 -0.320572E-4 29 0.433460E-06 0. 4344 67E- 6 30 -0.427695E-03 -0.428718E-3 31 0.288000E-01 0.288689E-1 32 -0.228943E-02 -0. 2295 00 E- 2 33 -0.224332E-02 -0. 224577E- 2 34 -0.143306E-04 -0.143438E-4 35 0.467390E-05 0.468269E-5 36 -0. 2213 83 E-03 -0. 221913 E- 3 37 0.202740E-01 0.203225E-1 38 -0.590659E-04 -0. 5 937 05E- 4 39 -0.153119E-02 -0.153287E-2 40 -0.140853E-04 -0.140985E-4 41 0.598524E-05 0.5997923-5 42 -0.212995E-03 -0. 213505 E- 3 43 0.1320 20 E-01 0.132336E-1 44 0.11029 7E-02 0.110556E-2 45 -0.984814E-03 -0.985914E-3 46 -0.134569E-04 -0.134702E-4 47 0.299470E-05 0.300134E-5 48 -0.202454E-03 -0.202939E-3

\54\ DAl TABLE 5 MODAL ACCELERATION COMPARISON - Mode 2 (in 3's)

DOF QUAKE STARDYNE 49 0.536445E-02 0.537728E-2 50 -0.448052E-03 -0.449131E-3 51 -0.403068E-03 -0.403528E-3 52 -0.135438E-04 -0.1355 92E- 4 53 0.405787E-06 0.406732E-6 54 -0.180921E-03 -0.181354E-3 1541 048

4 e

TABLE 6 BOD &L ConBINATION COMPARISON (Check Accelerations f or First Two D.O.F. 's)

FdEQUENCY GkOUP FIkST D.O.F. SECOND D.O.{.

noos 01:1 No. sopat acc. (at caoue sun suu&eE. ___nooat Acc. Ici choue son souasE.

I 3.289 .374543E-2 -

.160066E-5 2 3.290 1 .3105998 0 9.75598-2 .2284465E-4 5.3117E-10 3 6.357 2 .329tJbE-4 1.0833E-9 .802472E-4 I.0501E-10 4 7.002 .4678848-1 .174962E-2 5 7.462 3 .2943898-J 2.2361E-3 .3062455-4 J.0985E-6 6 9.089 .J13862E-3 .458347E-4 7 9.673 4 .3327678-3 4.1881E-7 .933138E-2 8. 7 9 32 E- 5 8 10.238 .10622 5-1 .5935468-3 9 10.252 5 .9873988-1 1.1960E-2 .329356E-2 1.5108E-5 10 14.684 .3492625-2 .248648E-1 18 15.220 6 .639873E-4 1. 2650 E-5 .687655E-3 .. 5289E-4 72 16.665 7 .Ju9821E-I 8.3996E-4 .295999E-1 8.7615E-4 13 18.524 .193434E-3 .1431068-3 14 18.765 .536154E-2 .158420E-2 lb 19.172 .5815458-3 .542822E-4

[. 16 19.5)o .708787E-3 .201251E-3 f 17 20.119 8 .2820335-1 1.22848-3 .742782E-3 7.4290E-6 18 20.626 .376743E-3 . 73 4 0 6 8 E-4 19 20.960 .3019798-4 .204669E-4 20 22.379 9 .2786788-2 9.7572a-6 .108796E-3 1.2042E-4 21 23.356 .143886E-4 . 364 7 42 E-4 22 23.820 .3368238-1 .2764385-2 23 24.903 10 .725653E-3 3.1850E-3 .939570E-2 e.4880E-4 24 J6.171 .9dO660E-3 . 9847 09 E-2 25 26.250 .1693918-4 .469699E-3 26 17.499 .4057368-I .695947E-2 27 27.618 .716228E-2 .106847E-2 28 28.387 .129457E-4 .160J36E-4 29 28.706 11 .561036E-3 3.7278E-4 .491361E-3 3.5540E-4

,,, 30 28.887 .182691E-2 .504823E-3 ,

31 29.251 .433380E-2 .7748J3E-2 L3 32 30.477 .202638E-3 .440079E-5 4" 33 31.293 12 .2182778-3 4.3309E-5 .880205E-3 7.1070E-5 s

C

.p=

W .

TABLE 6 50DAL C05 BIN ATION ConP& BISON (Check Accelegations for First Two D.O.F.'s)

FSEQUENCE G kOU P FIkST D. O . F. SECOND 9.O.F.

MODE IHz) NO. 50DAL ACC. (GL GBOUP sus $O0&BE* HODAL ACC. (G) GROUP SUN SQUABE*

34 33.302 .6444888-5 .7763788-5 35 33.645 .391534E-4 .745290E-4 36 35.726 13 .391881E-J 1.9133E-7 .2954038-3 1.4265E-7 37 37.197 .1210?28-4 .6859408-4 38 38.628 .1924b48-4 .386540E-3 39 39.501 6731808-3 .162576E-3 40 39.997 .959826E-4 .609032E-4 41 40.155 14 .300691E-6 6.3810E-7 .359994E-6 3.7060E-7 42 41.576 .413844E-6 .I'42499E-6 43 42.259 .688781E-5 .356304E-6 44 44.259 15 .5090588-5 7.0430E-Il .271022E-5 1.0298E-11 45 49.081 .747342E-5 .219735E-4 46 52.966 .354846E-4 .3344768-4

, 47 53.047 16 .125383E-3 2.83398-8 .610u84F-4 9.35415-9 48 54.012 .113180E-4 .83016SE-4 49 56.816 .4596575-5 .692842E-6 50 56.854 .6410948-4 .929218E-5 51 59.112 17 .145388E-6 6.4271E-9 .536767E-4 1.2472E-8 52 69.698 .2211ubE-7 .7662615-7 L3 73.706 18 .6042368-9 5.1633E-16 .458925E-8 6.59595-15 54 81.125 19 .8674588-9 7.5248E-19 .324068E-8 1.0502E-l?

Y = 1.1543E-l 2.3389E-3 SSSS=p)l/2 3.3975E-l 4.8362E-2 SSSS Pkos 3.397475-1 4.83617E-2 QUAKE s

W 4

C:0 -

LD CD

  • Based es the grouping method, Section 1.2.1, NBC su9ulatory Guide 1.92, February 1976

TABLE 7 RELATIVE MODEL DISPLACEMENTS (IN FT AND RADIAN)

MODE 1 DOF QUAKE STARDYNE 1 0.131459E-03 0.131558E-03 2 -0.120556E-06 -0.1207 86 E-06 3 0.175556E-02 0.1759 07E-0 2 4 0. 592626E- 05 0.593811E-05 5 -0.184774E-08 -0.185167 E- 0 9 6 -0.443779E-06 -0.444112E-06 7 0.105186E-03 0.10 5265 E-0 3 8 - 0.1185 22E- 06 -0.118747E-06 9 0.140470E-02 0.140751E-02 10 0. 593677E- 05 0.5 94864 E-0 6 11 -0.182889E-08 -0.1832 79 E-0 9 12 - 0. 4 44 56 5 E- 06 -0. 4 44 8 9 9E-0 6 13 0.767508E-04 0.768084E-04 14 - 0.117212E- 06 -0.1 17434 E-06 15 0.102497E-02 0.102702E-02 16 0.556369E-05 0.557482E-05 17 -0.179069E-08 -0.179452E-08 18 - 0. 416 629 E- 06 -0. 416 9 4 2E-0 6 19 0. 437 079 E-04 0.437407E-04 20 - 0.114206E- 06 -0.114424E-06 21 0.583711E-03 0.584879E-03 22 0.447820E-05 0.448716E-05 23 -0.169526Z-08 -0.16 988 8 E-08 24 -0.335345E-06 -0. 3 3 55 97 E- 06 25 0.140780E-04 0.140885E-0 4 26 - 0.109682E- 06 -0.109891E-06 27 0.188027E-03 0.188403E-0 3 28 0.241943E-05 0.242427E-05 29 -0.154556E-08 -0.1548 86 E-08 30 -0.1811822-06 -0.181318 E- 0 6 31 0.131838E-04 0.131949E- 0 4 32 - 0. 6 26 884E- 05 -0.628013E-05 33 0.176120E-03 0.176472E-03 34 0.127658E-05 0.127912E-0 5 35 -0.142254E-06 -0.142540 E- 0 6 36 -0.111996E-06 -0.112103E-06 37 0.864929E-05 0.865587E-06 38 -0.993203E-05 -0.995180E-05 39 0.1203093-03 0.120549E-0 3 40 0.12392 8E-05 0.124175E-05 41 -0.960515E-07 -0.962461E-07 42 - 0.106117E- 06 -0.106 217 E-06 43 0. 576 03 8 E-05 0. 5 76492E-0 5 44 - 0. 218056 E- 05 -0.218549E-05 45 0. 7 61017E-0 4 0.759498E-04 46 0.114728E- 05 0.1149575-05 47 -0.303042E-07 -0.303661E-07 48 -0.949789E-07 0.950618E-07 49 0.227710E-05 0.227882E-05 '

\54\ DS\

_1,_

TABLE 7 RELATIVE MODEL DISPLACEMENTS (IN FT AND RADIAN)

- MODE 1 DOF CUAKE STARDYNE 50 -0.680733E-06 -0. 6 81854 E- 06 51 0.304479E-04 0. 3 050 87E- 0 4 52 0.102540E-05 0.102745E-05 53 -0.144698E-08 -0.1450 07E- 0 8 54 -0.767945E-07 -0.768525E-07 1541 052

TABLE 8 MODEL FORCE COMPARISON (IN KIP AND KIP-FT)

MODE 1 MODE 2 DOF OU1KE CALCULATED QU1KE CALCULATED 1 0.971477E+01 0.971478E+1 0.172874E+04 0.172874E+4 2 -0.890901E-02 -0.890902E-2 -0.1193 68 E+0 0 -0.119368E+0 3 0.129735E603 0.129735E+3 -0.129436E+03 -0.129436E+3 4 0.471869',+03 0.471869E+3 -0.470775E+03 - 0. 470 77 5E+ 3 5 -0.268753E+00 -0.268752E+0 0.567761E+01 0.56776 E+1 6 -0.353352E+02 -0.3 533 52E+ 2 -0.628781E+04 0.628781E+4 7 0.168494E+02 0.168494E+2 0.299829E+04 0.299829E+4 8 ~0.189857E-01 -0.189857E-1 -0.254303E+00 -0.?54303E+0 9 0.225015E+03 0.225015E+3 -0.224492E+03 - 0. 7.24 4 9 2E+3 10 0.244975E+04 0.244975E+4 -0.244407E+04 -0.244407E+4 11 -0.135466E+01 -0.135466E+1 0.286182E+02 0.286182E+2 12 -0.183446E+03 -0.183446E+3 -0.326438E+05 -0.326437E+5 13 0.177696E+02 0.177695E+2 0.316188E+04 0.316187E+4 14 -0.277882E-01 -0.277882 E- 1 -0.372200E+00 -0.372199E+0 15 0.237305E+03 0.237305E+3 -0.236743E+03 -0.236743E+3 16 0.331537E+04 0.331537E+4 -0.330755E+04 -0.330755E+4 17 -0.1919 9 5E+ 01 -0.191995E+1 0.405597E+02 0.405597E+2 18 -0.248267E+03 -0.248267E+3 -0.441767E+05 -0.441766E+5 19 0.100447E+02 0.100447E+2 0.178707E+04 0.178706E+4 20 -0.2624622-01 -0. 2 624 6 2E- 1 -0.351545E+00 -0.351545E+0 21 0.13414 5E+ 03 0.134145E+3 -0.133809E+03 -0.133809E+3 22 0. 2798 62E+0 4 0.279861E+4 -0.279156E+04 -0.279156E+4 23 -0.189583E+01 -0.189583E+1 0.400484E+02 0.400484E+2 24 -0.209571E+03 -0.209571E+3 -0.372852E+05 -0.372852E+5 25 0.323532E+01 0.323532E+1 0.575288E+03 0.575287E+3 26 -0.252065E-01 -0.252064E-1 -0.337607E+00 -0.337606E+0 27 0.432113E+02 0.432112E+2 0.43 08 0SE+ 02 0.430804E+2 28 0.151200E+04 0.151200E+4 -0.150716E+04 -0.150716E+4 29 -0.172843E+01 -0.172843E+1 0.365093E+02 0.365093E+2 30 -0.113228E+03 -0.113228E+3 -0.201309E+05 -0.201309E+5 31 0.247792E+01 0.247792E+1 0.407690E+03 0.407690E+3 32 -0.117824E+01 -0.117824E+1 -0.324090E+02 -0.324089E+2 33 0.331022E+02 0.331022E+2 -0.317562E+02 -0.317562E+2 34 0.327076E+03 0.327075E+3 -0.276538E+03 -0.276538E+3 35 -0.597026E+02 - 0.5 970 27E+2 0.147739E+03 0.147739E+3 36 -0.205524E+02 -0.205524E+2 -0.305980E+04 - 0. 3 0 598 0E+ 4 37 0. 2615 8 3E+ 01 0.261582E+1 0.461805E+03 0. 4 6180 4 E+3 38 -0.225283E+01 -0.225283E+1 -0.100906E+01 - 0.10 09 0 6E+ 1 39 0.364881E+02 0.364881E+2 -0.34 9763E+02 -0.349762E+2 40 0.432182E+03 0. 43 2182E+ 3 -0.369959E+03 -0.369959E+3 41 -0.456251E+02 -0.456252E+2 0.214127E+03 0.214127E+3 42 -0.282675E+02 -0.282674E+2 -0.427327E+04 - 0. 4 273 2 7E+ 4 43 0.148130E+01 0.148130E+ 1 0.255695E+03 0.255694E+3 34 -0.596134E+00 -0.596135E+0 0.227106E+02 0.227106E+2 45 0.195307E+02 0.19530 7E+ 2 -0.190737E+02 -0.1907372+2 46 0.216074E+03 0.216075E+3 -0.190884E+03 -0.190884E+3 47 -0.127481E+02 -0.127481E+2 0.948826E+02 0.948825E+2 48 -0.238642E+02 -0.238643E+2 -0.383122E+04 -0.3 83121E+4 1541 053

TABLE 8 MODEL FORCE COMPARISON (IN KIP AND KIP-FT) 49 0.177128E+01 0.177128E+1 0.314282E+03 0.314282E+3 50 -0.569648E+00 -0.569648E+0 -0.282389E+02 -0.282389E+2 51 0.236844E+02 0.236844E+2 -0.236142E+02 -0.236142E+3 52 0.922021E+03 0.922023E+3 -0.917229E+03 -0.917228E+3 53 -0.240378E+01 -0.240378E+1 0.507716E+02 0.507716E+2 54 -0.711516E+02 -0.711519E+2 -0.126251E+05 -0.126251E+5 1541 054

-I9-

TABLE 9 CusPakISou or SHEAk FokC ES AND BASE nosENTS (INTESM AL LOADS) sODE I Contalaamat Calculated QUAEE Elevation sodal Force Calculated Bodal shear & Base soment Besult ffti jK]P & KIP-ft) fKip & Eip-fti JKIP & KIP-ft) nass 1 246.60 Fz: 9.71478 9.71478 9.7148 sas -35.3352 - J 5. 3 3 52 -35.335 2 197.00 rz 16.84?S 9.71478 e 16.8494 = 26.56418 26.564 az -183.446 -9.71478 x 49.6-35.3352-183.446=-700.634 -700.63 3 145.00 Fx 17.7695 26.56418e17.7695=44.33368 44.334 azz -248.267 - 70 0. 6 3 4- 2 6. 56 418: 52-2 4 8. 2 67 =- 23 30. 2 384 -2330.23 4( 87.75 Fz 10.0447 44.33368e10.0447=54.37838 54.379 L aza -209.571 -2330.2384-44.33368:57.25-209.571=-5077.9126 -5077.9 O

s 5 (3) 29.25 Ps: 3.2352 5 4. 3783 s e 3. 2 352= 57. 61358 57.614 sa: -113.228 - 5077. 9126- 54. 378 3 8s 58. 5- 1 13. 228 =- 8372. 2758 -8372.3 f WVe --~ }-] 0.0 Fza 57.61358 57.64 EP (Top of nat) sa: 83 72. 2 758-5 7. 6 3 3 58: 29. 25=- 100057. 4731 -10057.0 S_

4 aY

, >=

' X r

Z LJ7

, 4=

s W

W

APPENDIX A I. Comeute r Procram (OUAXE)

This program performs the dynamic analysis of a lumped mass system. The input informacion includes mass da ta , structural stiffness, scil spring con sta nt s , structure and soil damping values and other data related to the dynamic a nalysis. model.

Program " QUAKE" has the folicwing capabilities:

(1) Extracting the eigenvalues and the corresponding eigenvectors from the following equation, l_ (I] - [6][m]l (t) =0 (1)

CG)* /

where

, [I] = the unit matrix Cd = the natural circular frequency (m) = the mass matrix (6 ) = the f1exibility matrix

($) = the column matrix of eigenvectors Equation ( 1) can be written in terms of the stiffness matrix [k] as follows:

(Ek ] - com (m]) (9) =0 (2) ,

~

In order to e xtract eigenvalues, and . eigenve ct ors ,

equation (1) is converted into the f ollowing f orm:

T (m) = (U] (U) (3)

In general, matrix [U] consists of diagonal and upper-diagonal elements only.

Substitutien- of (m] from equation (3) and (#) from

. equation (9) = (U]-1( into equation ( 2) yields: ,

                               -1        :      T         -1

((k][ 0] -

                                        &) ( U ] (U ][U )      (f)  =0                 ' ( 4)
                                     -^2-1541       056

Premultiplication of Equation '( 4) by [ U][ k ]- 1 yields the Equation: T3 [,1, [I] - [ U][ $ ][ U] ) (j) =0 ( 5) (W2 The matrix product [ U ][c3 ][U ]T is a symmetric matrix. The eigenvalue s and eigenvectors are extracted from Equation ( 5) using a subroutin e called IIGni of 2SM. This subroutine uses an algorithm known as the paccbi Diagenalization method. The mode shapes ($) as ccrresponding eige nvectors of Equation (1) are cbtained from the following equation: (@] = ( U]-1[h] ( 6) (2) Ccmputing participation f actors ]" using matrix mani;;ulation

      .            in the following manner:
                                                      -t           T (r)        = TM]       [9] (m][D}                                                      ( 7) '

d j where T - [M] = [p] (m][@] (8) and (6) = the matrix of mode shapes

                             ..T (4)     =  the transpose of mode shape matrix (r)     =  the column matrix of participatien                                       factors for j     seismic motion in the jth direction (D)    =  the column matrix governed by the seismic motion j , in jth direction
                          .[m]     =  the nass matrix The       normalization                     and       orthogonality'               con,ditions         are represented by the matrix equation                                          ( 8)
                                                              - ^.2      -

1541 057

(3) computing equivalent modal damping (or composit e modal damping) according to the energy stored in each component and in each vibration mode. Each component, such as concrete structures, steel structures and systems, and foundation materials, can have different damping prope rtie s . The effective damping in any vibration mode of the total system depends upon 'the degree of participatien of these materials in the modal response. The flexibility matrices [6 ): for each ccmponent r that have inherently different damping properties are formed. The summation of these flexibility matrices yields the total flexibility matrix of the. composite system (6 ]. where, N [b] = I C5) (9) 1 r After the free vibration characteristics are generated using flexibility ma trix (6 ], obtained according to Equation ( 9), the stif fnes s ma trix ( k ] of the entire system is cetained by the inversion of flexibility matrix as follows: [ k ] = [61- 1 (10) Then the fictitious f orce matrix ( f] is obtained as a product of the stiffness =aurix and mode shape matrix [4] as fo11cws: [f] = [k][4] (11) The mode shape matrix [9]r for each component is generated as follcus: [p] r

                          = [8]r (f)                                                          (12)

The stiffness matrix for each ccmpenent r is cbtained by inverting the correspending flexibility matrix as shown by equation, [k] = [6]-L (13)

r For foundation compon ents, that is, for each foundation spring constant, the stif fness matrix ( k]r ha s a single ialue on the diagonal.
                                                         -^3-1541       058

Matrix [ K ]r which represents the energy stored in each mode of component : is calculated from the f olicwing equation in matrix form: T [K] = [$) [k ] [p] (14} r  : r r Matrix [ 2E] which represents the total energy s:cred in the entire system is obtained as fo11cws: [ 2E] = [M ][a;z ] (1S} where T [M] = [p] [m][p] = the generali::ed mass matrix (4) = the circular natural f:equency [m] = the mass matrix [p] = the mode shape matrix T [p] = the transpo s e o f mo de shape matrix Inergy matrix corre sponding to the last cc=penent N is generated as presente?. 'in the fellcwing equaticn in matrix fcrm: r= N-1

                              -[K]      = [2I] -                 [K]                                     (16)

N  :

                                                          =1 Then           the      column matrix of weighted medal damping ratics (D}

is calculated f rom the following equation: r=N [K] (D) ( 17) (D} = [ 2E]-1 r

=1 4 s where (t} = the column matrix o'f damping ratios for component r. ,

r

                                                       - x.4 -                                                1541 059

Fraction of modal energy components is generated as follows: (MEC) = [ 2 E ]-t ( K ] (1) (18) . r r Then, as a check, total su=ma tien of these fractions is obtained, which is equal unity:

                                  ==N (MIC) = - (1)                           (19) r=1

( 4) Computing absolute =edil accelerations, relative displacements and inertia loads using spectrum approach. The matrix cf maximum =odal absolute accelerations [Id] is obtained from the follcwing equatien in matrix ferr: [W] = [p][Sa][j"] (,20) where [ p ] = the mode shape matrix [Sa] = the diagonal matrix cf maxi =um medal spectral accelerations [ p ] = the diagonal matrix of medal participatien factors The matrix of maxi =cm modal relative displacements [d] is ccmputed by

                                             .. F                                   .

[d] = (W]'L ( 21) u)2 s , where 1

                                     = the diagenal matrix cf eigenvalues, if the flexibility g          matrix is used in the equaticn for the extraction of 4

eigenvalues and eigenvectors. The matrix cf maximum medal inertia forces ( 71 is -the prod,uct of mass matrix [m] and maximum modal acceleration matrix ;,W ]. tr] = tm]tUI (22)

                                                         -A5-1541     060

The maximum modal inertia forces [F] are cc=bined by the square rect of the sum cf the squares (in accordance with NFC Regulatory Guide 1.92), 'cy absolute sum and by algebraic su=. (5) calculation of modal shears and mcments of statically

       . determinate structures, and ccmbining them by the square rect of the sum of the squares of medal values, by absolute st=1 and by algebraic sum.

The matrix of =odal s hears and bending =cments (Q] is ccmputed f cm: T T [Q) = [?] [J) (23) where T (F] = the transpose of th e matrix of inertia forces and inertia m'ement (J] = summation = atrix 1541 061 8

                                                - A.6 -

4*- se eh. . mm. @ 6w+Me equeM VERIFICATION OF SPECTRA COMPUTER PROGRAM

                                                              \SA\ Dt2
       . .    .- . . . - .       - - - - .              .. ..  --..----e- -
 . _ _ . _ _ . _ _     ______..__ _. __._~ .._ __                                _           _.            . _ . _ _ . . . . _ _ . . . . ~

VERIFICATION OF COMPUTER PROGRAM SPECTRA I. PROGRAM FUNCTION This is a two part computer program which stores both the . horizontal and vertical ground (acceleration) design response spectra, as given by NRC Regulatory Guide 1.60, in the fcrm of polynomial functions. The program can also compute the spectral value for a given pair of frequency and damping value. Basically, the program divides into two parts. The first part of the program is to find, for each cont'rol frequency, a polynomial expression for the spectral amplification curve which is a function of damping values as determined from Regulatory Guide .1.60. This is done by using the least- square fitting method described in References 1 and 2. A total of six curves, with three each for horizontal and vertical directions, are being fitted in such a manner. The polynomial expressicn so established are then built into the second part of the program which calculates spectral accelerations between the control frequencies for a given damping value in acccrdance with linear variations with frequencies in the log field. Thus, for a given pair of frequency and damping the spectral acceleration can be computed from one.cf the polyncmial functions or from interpolaticn of the spectral values so computed. 0

                                                                                                    \b4\

II. METHOD OF VERIFICATION Six polynomial functions are established to fit the six sets of the NRC design response spectral acceleration values at six control points: the: horizontal spectra at 0.25, 2.5 and 9 Hz, and the vertical spectra at 0.25, 3.5 and 9 Hz. Using these functions, the program can compute and interpolate in log-field the : spectral value for a given frequency and damping value. These program calculated values are then compared with the values obtained from Regulatory Guide 1.60. III. COMPARISON OF RESULTS The spectral accelerations for various frequency and damping pairs calculated by the program are listed in Tables 1 and 2. The corresponding spectral values according to NRC Regulatory Guide 1.60 are also listed for comparison. Based on the closeness of the results, the program ' SPECTRA' can be considered satisfactory.

References:

1. Kelly, L.G. , Handbook of Numerical Methods and loolication, Addison --Wesley.
2. Library of Mathematical Subprograms, Reference Manual, control Data company.

1541 064

TABLE 1 HORIZONTAL GROUND (ACCELERATION) DESIGN RESPONSE SPECTRA Percent Program Percent of Calcu- - of Program Critical Freq. NRC lated Critical.Freq. NRC Calculated Damoing (cos) Values values Damoing (cps) Values Values 0.25 0.74 0.73 0.25 0.43 0.43

1. 0 2.59 2.58 1.0 1.31 1.31 0.5 2.5 5.95 5.93 7.0 2.5 2.72 2.72 5.0 5.39 5.37 5.0 2.47 2.46 9.0 4.96 4.94 9.0 2.27 2.26 20.0 1.85 1.85 20.0 1.37 1.37 33.0 1.00 1.00 33.0 1.00 1.00 0.25 0.65 0.66 0.25 0.41 0.41
1. 0 2.25 2.28 1.0 1.24 1.24 2.5 5.10 5.18 2.5 2.55 2.54 1.0 5.0 4.62 4.69 8.0 5.0 2.31 2.30 9.0 4.25 4.31 9.0 2.13 2.12 20.0 1.75 1.76 20.0 1.34 1.34 33.0 1.00 1.00 33.0 1.00 1.00 0.25 0.58 0.58 0.25 0.39 0.39 1.0 1.89 1.92 1.0 1.13 1.13 2.0 2.5 4.25 4.25 10.0 2.5 2.28 2.28 5.0 3.85 3.85 5.0 2.07 2.07 9.0 3.54 3.54 9.0 1.90 1.91 20.0 1.63 1.63 20.0 1.28 1.28 33.0 1.00 1.00 33.0 1.00 1.00 0.25 0.53 0.53
1. 0 1.72 1.71 2.5 3.75 3.73 3.0 5.0 3.41 3.39 9.0 3.15 3.12
20. 0 1.56 1.55 33.0 1.00 1.00 0.25 0.47 0.47
1. 0 1.47 1.48 5.0 2.5 3.13 3.14 5.0 2.84 2.85 -

9.0 2.61 2.62 065 20.0 1.45 1.45 1541 33.0 1.00 1.00

 .                                                                                      ~ . .

TABLE 2 VERTICAL GRCUND (ACCELERATION) DESIGN RESPONSE SPECTRA Percent Program Percent of Calcu - of Program Critical Freq. NRC lated Critical Freq. NRC Calculated Damping (cos) Values Values Damoing (cps) Values Values 0.25 0.49 0.49 0.25 0.29 0.29 1.0 1.77 1.77 1.0 0.91 0.91 0.5 3. 5 5.67 5.65 7.0 3.5 2.59 2.58 5.0 5.39 5.37 5.0 2.46 2.46 9.0 4.96 4.94 9.0 2.27 2.26 20.0 1.85 1.85 20.0 1.37 1.37 33.0 1.00 1.00 33.0 1.00 1.00 0.25 0.43 0.44 0.25 0.28 0.28 1.0 1.54 1.57 1.0 0.87 0.86 3.5 4.86 4.94 3.5 2.43 2.42 1.0 5.0 4.62 4.69 8.0 5.0 2.31 2.30 9.0 4.25 4.31 9.0 2.13 2.12 20.0 1.75 1.76 20.0 1.34 1.34 33.0 1.00 1.00 33.0 1.00 1.00 0.25 0.38 0.38 0.25 0.26 0.26 1.0 1.33 1.32 1.0 0.79 0.79 2.0 3.5 4.05 4.05 3.5 2.17 2.18 5.0 3.85 3.85 10.0 5.0 2.06 2.07 9.0 3.54 3.54 9.0 1.90 1.91 20.0 1.63 1.63 20.0 1.28 1.28 33.0 1.00 1.00 33.0 1.00 1.00 0.25 0.35 0.35 1.0 1.20 1.19 3.5 3.60 3.56 3.0 5.0 3.42 3.39 9.0 3.15 3.12 20.0 1.56 1.55 33.0 1.00 1.00 0.25 0.31 0.32 1.0 1.02 1.03 5.0 3. 5 2.98 2.99 . 5.0 2.83 2.85 9.0 2.61 2.62 15 066 20.0 1.45 1.45 33.0 1.00 1.00 _4

4 - . ._. . . . . - . . . . . . .. _ ._. . . . . VERIFICATION OF TIME COMPUTER PROGRAM 1541 067

             - - - -                     - . - - . - - - -              g

VERIFICATION OF COMPUTER PROGHA5 TIME I. PROGRAM FUNCTION The program TIME is a routine used to develop floor response spectra for various equipment damping values' from the floor time histories of a building under either ground excitation or force vibration. The program can also develop floor response spectra for soft floor condition by assuming the floor being a single degree of freedom system itself. The program solves the uncoupled equations of motion using the me chod of Laplace transforms. Exact solutions are obtained for these second order differential equations by assuming the forcing f unction (i. e . , floor time histor y) to be linear between each time step. The analytical formulation of the problem is given in Reference 1. II. METHOD OF VERIPICATION The analysis results of a BWa nuclear power plant are chosen for the verifica tion of this program. The dynamic model shown in Figure 1 is associated with a cracked concrete condition, unflooded case and upper bound soil springs. The model was subjected to a Safe Shutdown Earthquake in I-direction. The floor response spectra in I-direction at the top node (node 47) of reactor vessel for 2 and 3 percent equipment damping are obtained by using two different approaches. First , the floor response spectra are developed by TIME, then they are again developed by DINHE5 of STARDYNE which is an established and well known prog ram in public domain developed by sechanics Research Incorporated (MRI). The results obtained by the latter approach, therefore, is used as the benchmark for verification of the program TIME. III. COMP ARISON OF RESULTS The floor response spectra obtained for node 47 of the reactor vessel from programs TI5E and DYNHES are shown in Table 1 for 2 and 3 percent equipment damping values. As can be seen from the comparison, the results from both programs agree exactly for periods above 0.10 ; however, the discrepencies, which range from 1 to 6 percent, are observed for the spectral values below that period. It is to be noted that the spectral values obtained from TI5E are exact as mentioned previously, while the results obtained from DYNHES, though exact theoretically, are amenable to round-off approximation due to the integration technique used, particularly in

                                                                                                    }hkk 0b

the higher frequency range. For the spectral values which are obtained by TIME and differ from those obtained by DYNRES over 2 percent, are further verified by the program DYNRE1 of STARDYNE. The results from TIME and DYNRE1 are exactly che same as shown in Table

1. It can, therefore, be concluded that the program TIME is correct and dependable.

References:

1. D. Vanccuvering, DYNRE1 Technical Description, Theoretical Manual of MRI/STARDYNE, pp. C-400-C-480.

1541 069

TABLE 1 COMPARISCN OF FLOCR RESPONSE SPECTRA Period Spectral Acceleration (c) (sec) 2% equipment damoina 31 equipment damping TIME DYNRES DYNRE1 TIME DYNRES DYNRE1 0.0100 0.7669 0.7777 0.7670 0.7812 0.0143 0.7560 0.7756 0.7560 0.7564 0.7752 0.7564 0.0200 0.7668 0.7765 0.7668 0.7766 0.0222 0.7701 0.7796 0.7701 0.7796 0.0250 0.7755 0.7842 0.7752 0.7840 - 0.0263 0.7766 0.7859 0.7766 0.7858 0.0278 0.7783 0.7872 0.7785 0.7874 - 0.0303 0.7865 0.7945 0.7862 0.7944 0.0333 0.7932 0.8058 0.7928 0.8052 0.0364 0.7976 0.8110 0.7976 0.7975 0.8110 0.7975 0.0385 0.8057 0.8184 0.8048 0.8178 0.0400 0.8108 0.8230 0.8108 0.8238 0.0435 0.9272 0.9330 0.9089 0.9105 0.0455 0.9847 0.9847 0.9577 0.9577 0.0476 0.9560 0.9678 0.9316 0.9544 0.0500 1.0170 1.0631 1.0170 1.C009 1.0270 1.0009 0.0526 1.2583 1.2583 1.1383 1.1883 0.0556 1.3943 1.3943 1.3021 1.3021 0.0588 1.5135 1.5135 1.3488 1.3488 0.0606 1.5037 1.5903 1.5037 1.3556 1.4380 1.3556 0.0625 1.5162 1.5163 1.3862 1.3862 0.0667 1.3885 1.4437 1.3885 1.1978 1.2497 1.1979 0.0f90 1.4080 1.4080 1.3037 1.3114 0.0714 1.5321 1.5569 1.5321 1.4084 1.4291 1.4084 1541 070

Period Spectral acceleration (a) (sec) 2% equicment damoino 31 equipment damping TIME DYNRES DYNRE1 TIME DYNRES DYNRE1 0.0741 1.5607 1.5695 1.4546 1.4546 0.0769 1.4678 1.5567 1.4678 1.3889 1.4192 1.3889 0.0800 1.5216 1.5216 1.4334 1.4334 0.0833 2.1793 2.1793 1.8582 1.8608 0.0870 1.9997 2.0243 1.8192 1.8337 0.0909 1.8859 1.8859 1.5661 1.5858 0.0952 1.7714 1.8091 1.7714 1.6160 1.6338 1.6160 0.1000 1.8304 1.8304 1.7602 1.7602 0.1042 2.1360 2.1360 1.9823 1.9823 0.1075 2.3906 2.3906 2.1645 2.1645 0.1111 2.4647 2.4647 2.1469 2.1469 0.1176 1.9994 1.9994 1.7935 1.7935 0.1250 2.57u2 2.5742 2.2998 2.2998 0.1290 3.2954 3.2954 2.7776 2.7776 0.1333 3.7542 3.7542 2.9873 -2.9873 0.1379 3.5311 3.5311 2.8838 2.8838 0.1429 3.2579 3.2579 2.9290 2.9290

0. 1481 4.8062 4.8063 4.0953 4.0953 0.1515 5.6867 5.6867 4.6958 4.6958 0.1538 5.6070 5.6070 4.7719 4.7720 0.1613 6.5735 6.5734 5.7952 5.7951 0.1667 8.7033 8.7034 6.6873 6.6873 0.1695 6.8596 6.8596 '

5.8582 5.8582 0.1818 4.0481 4.0481 3.5149 3.5149 0.1905 4.1172 4.1172 3.4990 3.4990 1541 071

a Period Spectral Acceleration (a) (Sec) 2% equipment damping 3% equioment damoing TIME DYNRES TIME DYNRE5 0.2000 5.7318 5.7318 4.6577 4.6577 0.2083 5.0152 5.0151 4.0309 4.0309 0.2174 3.1199 3.1199 2.7205 2.7206 0.2222 2.6946 2.6947 2.4514 2.4514 0.2273 2.4151 2.4151 2.2294 2.2294 0.2381 2.4698 2.4698 2.1699 2.1699 0.2500 1.5553 1.5553 1.4919 1.4919 0.2632 1.6646 1.6646 1.4922 1.4922 0.2778 2.4781 2.4780 2.0004 2.0004 0.2941 2.0811 2.0811 1.8997 1.8997 0.3125 2.2204 2.2204 1.8821 1.8821 0.3333 1.7806 1.7805 1.4784 1.4784 ' 0.3704 1.6777 1.6777 1.4821 1.4821 0.4000 1.7672 1.7672 1.5651 1.5652 0.4444 1.2379 1.2379 1.1917 1.1917 0.5000 0. 9.557 0.9557 0.9143 0.9144 0.5714 0.7112 0.7112 0.6834 0.6834 0.6667 0.6126 0.6126 0.5609 0.5609 1.0000 0.3689 0.3690 0.3262 0.3262 _S 1541 072

3 -

                                                            .             -            _N        ,...~                    .    . e_        N,         _

n n n n N N N N N N N N N nn nn to

      .                                        c      -     -             ,            - x-
      #                                                                                e I

z  ?, sr

      =                                                                                r w

O

      =
                                                                                       .I, e,
                                                                                       , -       c, ,-        M N, ,

8 i

                                                                                                                    -  .,O,      Q a

s~ se o N o o o o _.C-- -:-- o o

                                                                                       . + .-

o o o _C+

                                                                                                     .Nw.
- -:_," f
                                                                                                                      -:- W . ,. ,

o o o...

                                                                                                                                 .N                       ,N.

m C to

e.
  • h4 w
                                                                                                                                          =         .

4_

                                           .. .~ c               .             .               .           .                              .,

5 S s e = c n,me m3

                                                                                                                                          =

4 DNM34NI CNT 7333A 3hngg3bd W:1:V3M 3 n w c o

                                                                                                 ] LN - -                                                 x c-:-c-7vis3:3d a

e

a
                                                                                                                                                            ~
                                                                       ,           ,         a
                                                                                             ~                                             =                =

ga ;

                                       - s : 3ies ,,i i.ie::s c--c-                                                                                         a W                Q
                                                                                                                                           =-               -
                                                                                                                                           .     =          z
                                                                                                              ~                            -x               <
                         -                .               .          a                     =                                               =                =
           ="*~a=
                   '331S c
                                         ^
                                                         ^
                                                                     ^
                                                                                           ^
                                                                                                              ^
                                                                                                              *            :2              88 W C.

E c N_

                                                                                                                                           =      .

sa u, _ ~ . . .

                                     -             ^               -                      -                   -                             -
                                                                                                                                                               =

a,:3 ins in, c uC

                                                                                                                                            =

f_. 1541 073}}