SkyCiv-documentatie

Uw gids voor SkyCiv-software - tutorials, handleidingen en technische artikelen

TechNotes

  1. Huis
  2. TechNotes
  3. Structurele 3D
  4. Reactiespectrumanalyse: Een voorbeeld van een gebouw

Reactiespectrumanalyse: Een voorbeeld van een gebouw

Een gids voor het uitvoeren van een responsspectrumanalyse op een laagbouw stalen gebouw

General description and example definition

In zones met seismische activiteit, constructiecodes zoals ASCE-07 seismiciteit vaststellen in termen van traagheidskrachten. Er zijn twee hoofdbenaderingen om deze krachten te verkrijgen:, statisch en dynamisch. Dit artikel is alleen gericht op dynamische krachten. Als u moet leren berekenen met behulp van de statische procedure, we raden je aan deze artikelen te lezen: SkyCiv Seismische Belastingen Generator en SkyCiv Volledig uitgewerkt voorbeeld van ASCE 7-16 Berekening van seismische belasting met behulp van equivalente laterale krachtprocedure.

Een responsspectrumanalyse (RSA) is een lineaire (spanningen die direct verband houden met spanningen) dynamic procedure that uses a structure’s natural vibrations properties in order to obtain the maximum force generated in a motion seismic event. Due to this motion being transferred from ground supports to the full structure, inertial forces will be developed, dat is, as Newton’s second law says, Force = mass * versnelling. The source mass is taken from the material building and the level of acceleration has to be defined by the Code. Bekijk gerust een eerder SkyCiv-artikel over RSA: Inleiding tot responsspectrumanalyse met SkyCiv S3D.

De volgende afbeelding toont een gerenderd constructiemodel dat bestaat uit een laagbouw stalen gebouw. De zijdelingse weerstand wordt geleverd door twee verschillende structurele systemen langs de hoofdrichtingen in het plan: concentrically braces frame for longitudinal and moment resistant frames for transverse.

Afbeelding nr.1. Teruggegeven driedimensionaal model.

Model creation in SkyCiv S3D

U kunt de volgende stappen doorlopen om een ​​model te maken en een RSA te kunnen uitvoeren. (Voor meer gedetailleerde tutorials over modelleren, ga naar onze SkyCiv-documenten: SkyCiv S3D Aan de slag)

  • Plan en hoogte afmetingen. Het gebouw heeft drie en twee overspanningen in langs- en dwarsrichting, respectievelijk. in hoogte, het heeft drie verhaalniveaus.

Afbeelding nr. 2. Afmetingen van het plan.

Afbeelding nr. 3. Definitie op verhaalniveau.

  • Laterale kracht weerstaan ​​systemen. Goede praktijken volgen in de configuratie van staalconstructies, het is nodig om dienovereenkomstig ontwerpcode-aanbevelingen te gebruiken. In dit artikel, we definiëren verstevigde frames in de lengterichting (“X”) waarbij alle constructieve elementen als stiftverbinding moeten worden verbonden. Bretels zijn holle structurele vormen (HSS) vaak vierkante typen. Voor de korte richting (transversaal) we hebben momentbestendige frames gemaakt, rekening houdend met het vermogen om buigmomenten tussen elementen over te dragen via hun knooppunten. Voor deze laatste frames, balken en kolommen zijn W stalen vormen. It’s very important in this structural configuration to assign adequate supports at the column’s base, to correctly catch up with the behavior wanted.

Figure No.4. Braced and resistant moment frames definition.

Figure No.5. Supports releasing “MET” rotation degree of freedom.

Braced frames need to accommodate rotation to develop only axial forces (tension or compression). Moment frames need fixed supports at least in their plane. De manier om aan beide vereisten te voldoen, is door een vaste vrijheidsgraad toe te kennen voor verplaatsing en rotatie in elke richting (“X”, “en”, “met”) met als enige uitzondering het loslaten van de rotatie langs de “met” as. The restraint code to apply is “FFFFFR”; de eerste drie tekens voor lineaire verplaatsing en de laatste drie voor rotatie.

Afbeelding nr. 6. Groep van steunen en toewijzing van bevestigingscodes.

 

Vloeren met stijve membranen

Het wordt aanbevolen om starre membranen te definiëren om het aantal vrijheidsgraden te verminderen tot drie per niveau, twee voor translatieverplaatsing en één voor de rotatie in het plan.

Afbeelding nr. 7. Stijve diafragma's bij verhalen.

Hoe een stijve diafragmabeperking werkt is het een hoofdreferentieknooppunt?, gewoonlijk genoemd “Zwaartepunt (CM)” en links naar de knooppunten met behulp van Rigid Links. One simple definition is the point or node in a system at which the whole mass may be considered as concentrated. Voor seismische belastingen, zijdelingse krachten worden uitgeoefend op de CM.

Afbeelding nr. 8. Master- en slave-knooppunten in een stijf diafragma.

Het volledige geometrische model wordt weergegeven in de onderstaande afbeelding:.

Afbeelding nr. 9. 3D weergave van het voltooide model.

Adding static loads to your model

Constructiecodes definiëren de belastingen en de manier waarop een combinatie ervan wordt beschouwd. In dit artikel, alleen zwaartekracht en laterale krachten worden gedefinieerd.

    • Zwaartekracht: eigen gewicht, gesuperponeerde dode en levende belastingen.
    • Laterale belastingen: lineaire dynamische seismische krachten van responsspectrumanalyse in elke planrichting.

Eigen gewichtsbelasting definiëren:, kijk naar het linker lint en selecteer in het gedeelte Laden de optie “Eigen gewicht”, schakel dan in op de knop te klikken “AAN”. De volgende, een waarde toewijzen van -1 in verticale richting (in dit geval is Y-as Zwaartekracht) en ga ten slotte naar de knop Toepassen om dit belastinggeval te maken.

Afbeelding nr. 10. Definitie eigen gewicht caseload.

Voor het toewijzen en creëren van gebruikerszwaartekrachtbelastingen is een vergelijkbare procedure nodig als voorheen voor eigen gewichtsbelasting:

  • Selecteer “Gebiedsbelasting” uit de sectie Belastingen.

  • Selecteer de vier hoekknooppunten van een bepaalde vloerplaat om de omtrek van de oppervlaktebelasting te definiëren, wijs vervolgens de drukgrootte toe, 2.5 kPa voor gesuperponeerde en 2.o kPa voor spanningen. Voel je vrij om namen te geven die je geschikt acht voor elk belastingsgeval.

Figuur Nr.. 11. Selectie van hoekplaatknopen om oppervlaktebelastingen te creëren.

Figuur Nr.. 12. Oppervlaktebelastingen: gesuperponeerde dood (2.5kPa) en levende lasten (2.0kPa).

  • Ga naar de zichtbaarheidsinstellingen op het rechterlint en selecteer “Equivalente oppervlaktebelastingen” om de verdeling van oppervlaktebelastingen in elke secundaire balk te bekijken in verhouding tot hun zijbreedte. SkyCiv S3D gebruikt deze lijnkracht in plaats daarvan laadt het gebied zichzelf.

Figuur Nr.. 13. Equivalente lijnbelasting toegepast op aansluitende liggers: Bovenliggende dode belasting.

Afbeelding nr. 14. Equivalente lijnbelasting toegepast op aansluitende liggers: Live laden.

Response spectrum analysis, RSA – Software maakt deel uit van onze software voor gewapend beton waarmee u een doorsnede kunt invoeren

Om laterale seismische krachten dynamisch te berekenen met behulp van deze methode (RSA) je kunt de volgende stappen volgen:

  • knoopmassa's. You can define masses by putting them directly in structure nodes or through the conversion of applied loads.

De meeste bouwvoorschriften hebben alleen het eigen gewicht en de gesuperponeerde dode belastingen als een bron van massa beschouwd om seismische traagheidskrachten te berekenen. In sommige ongewone gevallen, er wordt ook rekening gehouden met een fractie van de live belastingen.

figuur nr. 15. Massabronnen inclusief eigen gewicht, gesuperponeerde dood en 25% van live belasting.

  • Spectrale belastingen. In deze sectie, u definieert alle gegevens die nodig zijn om de spectrumplot te bouwen.

Er zijn twee manieren om de plot voor RSA . te maken. SkyCiv S3D biedt u met behulp van een gebruikersinvoer of met een standaardsjabloon met de ASCE-07 en Eurocode 8 codes.

Afbeelding nr.16. Spectrale belastingen optie in SkyCiv S3D.

Afbeelding nr.17. Standaard constructiecodes voor spectrale belastingen.

 

figuur nr. 18. Instellingen gerelateerd aan modale respons

Omdat de RSA een dynamische analysemethode is op basis van de modale respons, er moet een vooraf gedefinieerde procedure zijn om deze verschillende modale reacties te combineren. De meest geschikte methoden worden hieronder aangegeven en het wordt volledig aanbevolen om de CQC-methode te gebruiken: “Volledige kwadratische combinaties”.

figuur nr. 19. Regels om modale resultaten te combineren

  • Reduced Design Spectrum. Het is bijna onmogelijk om een ​​gebouw te ontwerpen dat bestand is tegen elastische seismische krachten vanwege de hoge constructiekosten die dit met zich mee zou brengen. Om deze reden, a majority of building codes allow the use of lower seismic forces than those mentioned before. SkyCiv Beam-analysesoftware, every construction system has properties such as ductility and strength which permit dissipate seismic energy and accommodate horizontal displacement. Daarom, you can reduce the lateral design forces through the Reduced Design Spectrum.

Figure no.20. Reduced Design Spectrum Plot.

The example we’ve been working with has two different lateral resistance systems: braced and moment frames. Beide systemen reageren inelastisch in verschillende modi, zodat:, ductiliteit en sterktefactoren zullen het gereduceerde ontwerpspectrum wijzigen dat in elke hoofdrichting moet worden gebruikt.

Afbeelding nr.21. Instellingen voor gereduceerde ontwerpspectrumanalyse in “X” richting.

Afbeelding nr. 22.

Instellingen voor gereduceerde ontwerpspectrumanalyse in “X” richting.

Reviewing natural vibration frequencies

Nadat alle dynamische eigenschappen zijn gedefinieerd, kunt u een Responsspectrumanalyse uitvoeren. Ga naar “Oplossen” en selecteer vervolgens “Reactie Spectrum” om de definitieve resultaten te verkrijgen. We kunnen de natuurlijke trillingsperioden of frequenties bekijken voor alle modi die in de analyse worden overwogen.

Afbeelding nr.23. Eerste modus van natuurlijk trillingsresultaat. Periode, T1 = 1.412 seconden

Figuur nr.24. Tweede modus van natuurlijke vibratie. Periode, T2 = 1.021 seconden

Figuur nr.25. Derde modus van natuurlijke vibratie. Periode, T3 = 1.021 seconden.

Tenslotte, u hebt toegang tot tabellen met de RSA-resultaten. De volgende afbeeldingen tonen de frequenties en deelnamemassa's voor alle trillingsmodi in de analyse.

Tabel nr.26. Dynamische frequentieresultaten – 10 trillingsmodi.

Tabel nr.27. Dynamische frequentieresultaten – massale deelname.

 

New to SkyCiv Structural 3D? Sign up today for FREE!

Was dit artikel nuttig voor jou?
Ja Nee

Hoe kunnen we helpen?

Ga naar boven