Ένας οδηγός για την εφαρμογή σεισμικών φορτίων και την εκτέλεση ανάλυσης φάσματος απόκρισης στο S3D
Τι είναι η Ανάλυση Φάσματος Απόκρισης?
Η ανάλυση φάσματος απόκρισης δίνει στους χρήστες τη δυνατότητα να πραγματοποιήσουν σεισμική ανάλυση με βάση τις ιδιότητες του κτιρίου: φυσικές περιόδους, ιδιοί τρόποι, σύστημα μάζας, και εισόδους χρήστη: λειτουργία φορτίου και κατεύθυνση φορτίου.
Η μέθοδος ανάλυσης φάσματος απόκρισης της ανάλυσης σεισμών χρησιμοποιείται κυρίως στην πρακτική του δομικού σχεδιασμού και έχει καθιερωθεί σε διαφορετικούς κωδικούς σχεδιασμού όπως ο ευρωκώδικας, AASHTO, και ASCE. Η βασική έννοια της μεθόδου προέρχεται από τον τύπο, στο οποίο οι δυνάμεις αδράνειας προσδιορίζονται ως το άθροισμα του πολλαπλασιασμού μάζας στην τιμή επιτάχυνσης και τους συντελεστές ρύθμισης.
Η γενική μεθοδολογία της ανάλυσης φάσματος απόκρισης περιλαμβάνει τα κοινά βήματα (φαίνεται στο σχήμα 1):
- Δημιουργία ενός πεπερασμένου στοιχείου (ΠΕΝΤΕ) μοντέλο της δομής με ιδιότητες στοιχείου (υλικά και τμήματα που έχουν ανατεθεί) και οριακές συνθήκες
- Προσθήκη μαζών σε κόμβους στοιχείων (βάρος / g)
- Καθορισμός ρυθμίσεων φορτίου φάσματος και κατεύθυνσης σεισμικής δράσης
- Εκτέλεση ανάλυσης συχνότητας; γίνεται με την εφαρμογή σεισμικών φορτίων σύμφωνα με τους ιδιογενείς τρόπους και τον προσδιορισμό των καταστάσεων παραμόρφωσης της τάσης της δομής σε κάθε κατεύθυνση όπου εφαρμόστηκε το φορτίο.
Φιγούρα 1: Η γενική ακολουθία της ανάλυσης φάσματος απόκρισης
Μετά την ανάλυση του φάσματος απόκρισης, θα δημιουργηθούν σεισμικά φορτία. Ακολουθεί η περιγραφή του τύπου για τον υπολογισμό του σεισμικού φορτίου στον κόμβο του στοιχείου \({μικρό}_{Εγώ}\)
\({μικρό}_{Εγώ}= m φορές g φορές παράγοντες φορές beta φορές eta )
Οπου:
\(m=\) βάρος μέλους που σχετίζεται με τον κόμβο μέλους,
\(g=\) επιτάχυνση λόγω βαρύτητας (9.806 m / δευτ. 2)
\(factors=\) σύνολο συντελεστών που προσαρμόζουν την επιτάχυνση του σεισμού, περιβάλλοντες συνθήκες όπου είναι δομημένη η δομή, συνθήκες εδάφους, και τα λοιπά.
\(\beta = ) δυναμικός παράγοντας που εξαρτάται από την περίοδο μιας συχνότητας δομής,
\(\eta=\) συντελεστής που εξαρτάται από τον σχετικό οικολογικό τρόπο της δομής.
Εφαρμογή Σεισμικών Φορτίων (Δυναμικά Φορτία)
Για να εκτελέσετε ανάλυση φάσματος απόκρισης, οι χρήστες πρέπει να λειτουργούν στο SkyCiv Structural 3D (S3D). Να ξεκινήσω, οι χρήστες πρέπει να εφαρμόσουν δυναμικά φορτία στη δομή τους. Αυτό μπορεί να γίνει μεταβαίνοντας στο αριστερό μενού και εντοπίζοντας τα δύο κουμπιά, Νοδικές μάζες και Φασματικά φορτία:
Νοδικές μάζες
Όταν εφαρμόζετε κομβικές μάζες, Υπάρχουν δύο μέθοδοι που μπορούν να χρησιμοποιηθούν. Για την πρώτη μέθοδο, οι τιμές μετάφρασης και περιστροφικής μάζας μπορούν να εφαρμοστούν απευθείας από τον χρήστη για οποιονδήποτε κόμβο. Για να το κάνω αυτό, κάντε κλικ στο Νοδικές μάζες όπως φαίνεται παραπάνω. Ακολουθεί μια ματιά στο παράθυρο εισόδου που οι χρήστες μπορούν να περιμένουν να δουν:
Παρόμοια με άλλες εισόδους σε ολόκληρο το Structural 3D, όλες αυτές οι τιμές μπορούν να προστεθούν ή να προσαρμοστούν στο Φύλλο δεδομένων Nodal Masses, το οποίο μπορεί να ανοίξει κάνοντας κλικ στο εικονίδιο φύλλου δεδομένων που φαίνεται στην προηγούμενη εικόνα, ή πηγαίνοντας στο Επεξεργασία > Καταχώριση φύλλου δεδομένων > Νοδικές μάζες. Οι χρήστες μπορούν να περιμένουν παρόμοιο παράθυρο με αυτό:
Η δεύτερη μέθοδος εφαρμογής Nodal Masses σε μια δομή στο Structural 3D είναι η μετατροπή των υπαρχόντων στατικών φορτίων σε Nodal Masses. Για να το κάνω αυτό, κάντε κλικ στο Νοδικές μάζες όπως φαίνεται προηγουμένως, και μετά στο Μετατροπή φορτίων σε μάζες κουμπί στην κορυφή. Αυτή η μέθοδος δίνει στους χρήστες τη δυνατότητα να επιλέξουν μια ομάδα φόρτωσης που έχει ήδη εφαρμοστεί στο μοντέλο τους, εισάγετε έναν συντελεστή μετατροπής (το μετατρεπόμενο φορτίο πολλαπλασιάζεται με αυτόν τον παράγοντα) και επιλέξτε την κατεύθυνση δράσης των προκύπτοντων Nodal Masses. Δείτε παρακάτω για το παράθυρο εισαγωγής όπως περιγράφεται:
Σημείωση, μάζες μπορούν να εφαρμοστούν μόνο για τους δύο τελικούς κόμβους κάθε μέλους ή στοιχείου. Ενδιάμεσοι κόμβοι κατά μήκος του στοιχείου (βαθμοί αξιολόγησης ανά μέλος) είναι μαζικά. Όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα, με τέσσερα σημεία αξιολόγησης ανά μέλος, τα δύο ενδιάμεσα σημεία αξιολόγησης δεν θα δουν καμία μάζα κόμβων.
Στο στάδιο της κυκλοφορίας του, Nodal Masses μπορεί να εφαρμοστεί μόνο σε μέλη (π.χ. δοκοί ή κολόνες).
Φασματικά φορτία
Για την εφαρμογή Φασματικών φορτίων, η λειτουργία φάσματος απόκρισης, Πρέπει να καθοριστούν οι παράμετροι της σεισμικής δύναμης και η κατεύθυνση δράσης. Η λειτουργία φάσματος απόκρισης μπορεί να οριστεί χρησιμοποιώντας μία από τις δύο μεθόδους εισαγωγής: Εισαγωγή χρήστη ή κωδικός σχεδίασης.
Με είσοδο χρήστη, οι χρήστες θα πρέπει να ορίσουν τα δεδομένα φάσματος v. Μη αυτόματη καμπύλη περιόδου και εισαγάγετε τις αντίστοιχες τιμές "X" και "Y" ανάλογα. Τα δεδομένα φάσματος είναι η ομαλοποιημένη επιτάχυνση που λαμβάνεται διαιρώντας το φάσμα επιτάχυνσης με την επιτάχυνση της βαρύτητας. Παρόμοια με άλλα υπολογιστικά φύλλα σε όλο το SkyCiv Structural 3D, Τα δεδομένα μπορούν να αντιγραφούν / επικολληθούν από το MS Excel στον αντίστοιχο πίνακα (Ctrl + Β). Ακολουθεί ένα παράδειγμα της έκδοσης εισόδου χρήστη της συνάρτησης φάσματος απόκρισης:
Η μέθοδος Code Code είναι πιο κοινή και ξεκινά με την εναλλαγή της επιλογής σε Κωδικός σχεδίασης. Αυτό είναι πολύ απλούστερο, καθώς οι χρήστες μπορούν να επιλέξουν εύκολα τον σχετικό κώδικα σχεδίασης και τις επόμενες σεισμικές ιδιότητες και παραμέτρους. Αφού εισαγάγετε τις σωστές τιμές στα αντίστοιχα πεδία τους, η λειτουργία φάσματος απόκρισης μπορεί να δημιουργηθεί αυτόματα κάνοντας κλικ στο Συνάρτηση κουμπί. Δείτε παρακάτω για τις σχετικές εισόδους για τον Ευρωκώδικα 8:
ο Ρυθμίσεις φόρτωσης RS Η καρτέλα είναι όπου ο χρήστης θα επιλέξει την κατεύθυνση φόρτωσης, συντελεστής φορτίου, μέθοδος συνδυασμού φορτίου, αναλογία απόσβεσης (σε δεκαδική μορφή), και εκχωρήστε ένα όνομα ομάδας φόρτωσης. Το καθορισμένο σεισμικό φορτίο πολλαπλασιάζεται με τον συντελεστή φορτίου. Κατά τη διάρκεια της ανάλυσης, Το SkyCiv θα συνδυάσει σχήματα τρόπου από τη δυναμική ανάλυση συχνότητας με βάση την επιλεγμένη μέθοδο συνδυασμού φορτίου. Οι διαθέσιμες μέθοδοι συνδυασμού φορτίου περιλαμβάνουν:
- SRSS – Τετραγωνική ρίζα του αθροίσματος των τετραγώνων
- CQC – Πλήρης τετραγωνικός συνδυασμός
- ABS – Απόλυτο άθροισμα
- Γραμμικός – Γραμμικό άθροισμα
Σημείωση, ο λόγος απόσβεσης χρησιμοποιείται στη μέθοδο συνδυασμού CQC. Εδώ είναι μια ματιά στο Ρυθμίσεις φόρτωσης RS καρτέλα και τις εισόδους της; Αυτές οι εισόδους είναι οι ίδιες για κάθε κώδικα σχεδίασης:
Σημείωση, την κατεύθυνση που προκύπτει το σεισμικό φορτίο μπορεί να είναι μη ορθογώνιο προς τις βασικές κατευθύνσεις του μοντέλου. Για να το κάνω αυτό, οι χρήστες μπορούν να επιλέξουν την κατεύθυνση φόρτωσης του XZ. ο Γωνία Το πεδίο θα ενεργοποιηθεί και οι χρήστες μπορούν να εισάγουν τη γωνία που επιθυμούν. Η γωνία ορίζεται ως η γωνία από τον παγκόσμιο θετικό άξονα Χ, όπως φαίνεται:
Εκτέλεση της ανάλυσης απόκρισης φάσματος και προβολή των αποτελεσμάτων
Είναι καλή πρακτική να καθορίζετε τις ρυθμίσεις συχνότητας (Κορυφαίο μενού > Ρυθμίσεις > Διαλύτης) πριν ξεκινήσετε την Ανάλυση φάσματος απόκρισης. Η ενότητα με τίτλο Ρυθμίσεις Eigenvalue Solver είναι όπου οι χρήστες μπορούν να αλλάξουν αυτές τις ρυθμίσεις, ιδίως ο αριθμός των Δυναμικές λειτουργίες, όπως φαίνεται:
Μόλις η ανάλυση πραγματοποιηθεί με επιτυχία, Οι χρήστες μπορούν να δουν τα αποτελέσματα ανάλυσης παρόμοια με οποιαδήποτε άλλη ομάδα φόρτωσης επιλέγοντας την ομάδα φόρτωσης από το αναπτυσσόμενο μενού. Το όνομα της ομάδας φόρτωσης θα αντιστοιχεί στο όνομα που αναφέρεται στο Φασματικά φορτία > Ρυθμίσεις φόρτωσης RS. Οι χρήστες μπορούν να ελέγξουν την κατάσταση παραμόρφωσης της μέγιστης τάσης λόγω της σεισμικής δράσης (μετατοπίσεις, αντιδράσεις, δυνάμεις / τάσεις στοιχείων).
Επιπλέον, η ομάδα φορτίων απόκρισης φάσματος μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε συνδυασμούς φορτίων παρόμοια με οποιαδήποτε άλλη περίπτωση φόρτωσης και στη συνέχεια να αναλυθεί. Οι χρήστες μπορούν να αντιστοιχίσουν την ομάδα φόρτωσης απόκρισης φάσματος σε προσαρμοσμένους συνδυασμούς φορτίων, ή τους συνδυασμούς φορτίων που δημιουργούνται αυτόματα με βάση σχετικούς κωδικούς που προσφέρονται μέσω του SkyCiv. Σημείωση, πριν από την προσθήκη ή τη δημιουργία συνδυασμών φορτίων, οι χρήστες θα πρέπει να εκχωρήσουν την ομάδα φόρτωσης απόκρισης φάσματος σε μια συγκεκριμένη περίπτωση φόρτωσης (σεισμικός), όπως φαίνεται:
