Руководство по применению сейсмических нагрузок и выполнению анализа спектра реакции в S3D
Что такое анализ спектра отклика?
Анализ спектра отклика дает пользователям возможность выполнять сейсмический анализ на основе свойств здания.: естественные периоды, собственные моды, массовая система, и пользовательские вводы: функция нагрузки и направление нагрузки.
Метод анализа спектра реакции для анализа землетрясений в основном используется в практике проектирования конструкций и используется в различных проектных нормах, таких как Еврокод., ААШТО, и ASCE. Основная концепция метода вытекает из формулы, в котором силы инерции определяются как сумма умножения массы на значение ускорения и поправочные коэффициенты..
Общая методология анализа спектра отклика включает общие шаги. (показано на рисунке 1):
- Создание конечного элемента (ПЯТЬ) модель сооружения со свойствами элемента (материалы и разделы назначены) и граничные условия
- Добавление масс в узлах элементов (вес / г)
- Определение настроек спектральной нагрузки и направления сейсмического воздействия
- Выполнение частотного анализа; выполняется путем приложения сейсмических нагрузок в соответствии с собственными модами и определения напряженно-деформированного состояния конструкции в каждом направлении приложения нагрузки.
фигура 1: Общая последовательность анализа спектра отклика
После выполнения анализа спектра отклика, сейсмические нагрузки будут генерироваться. Ниже приводится описание формулы для расчета сейсмической нагрузки на элементном узле. \({S}_{я}\)
\({S}_{я}= т умножить на г умножить на множители раз бета раз эта )
куда:
\(m=\) вес элемента, относящийся к узлу-члену,
\(g=\) ускорение силы тяжести (9.806 м / сек ^ 2)
\(factors=\) набор коэффициентов, регулирующих ускорение землетрясения, окружающие условия, в которых устроена конструкция, почвенные условия, и т.д.
\(\beta=\) динамический коэффициент, зависящий от периода частоты конструкции,
\(\eta=\) коэффициент, который зависит от соответствующей собственной моды конструкции.
Применение сейсмических нагрузок (Динамические нагрузки)
Выполнение анализа спектра отклика, пользователи должны работать в SkyCiv Structural 3D (S3D). Начать, пользователям необходимо применять динамические нагрузки к своей конструкции. Это можно сделать, перейдя в меню слева и найдя две кнопки, Узловые массы и Призрачные нагрузки:
Узловые массы
При нанесении узловых масс, есть два метода, которые можно использовать. По первому способу, Значения трансляции и вращательной массы могут применяться пользователем напрямую для любого узла. Сделать это, нажмите на Узловые массы как показано выше. Вот взгляд на окно ввода, которое пользователи могут ожидать увидеть:
Подобно другим входным данным в Structural 3D, все эти значения можно добавить или отрегулировать в Технические данные узловых масс, который можно открыть, щелкнув значок таблицы, показанный на предыдущем рисунке., или собираюсь редактировать > Ввод данных > Узловые массы. Пользователи могут ожидать окна, аналогичного этому:
Второй метод применения узловых масс к конструкции в Structural 3D - это преобразование существующих статических нагрузок в узловые массы.. Сделать это, нажмите на Узловые массы как показано ранее, а затем на Преобразование нагрузок в массы кнопка вверху. Этот метод дает пользователям возможность выбрать группу нагрузки, уже примененную к их модели., введите коэффициент преобразования (преобразованная нагрузка умножается на этот коэффициент) и выберите направление действия результирующих узловых масс. См. Ниже описание окна ввода, как описано:
Заметка, массы могут применяться только для двух конечных узлов каждого элемента или элемента. Промежуточные узлы вдоль элемента (баллы оценки на члена) массово свободны. Как показано на рисунке ниже, с четырьмя оценочными баллами на каждого участника, две промежуточные точки оценки не будут видеть никакой узловой массы.
На этапе его выпуска, Узловые массы могут применяться только к участникам (например. балки или колонны).
Призрачные нагрузки
Применение спектральных нагрузок, функция спектра отклика, должны быть определены параметры сейсмической силы и направление воздействия. Функцию Response Spectrum можно определить с помощью одного из двух методов ввода.: Пользовательский ввод или код дизайна.
С вводом пользователя, пользователям необходимо будет определить Spectrum Data v. Кривая периода вручную и введите соответствующие значения «X» и «Y» соответственно.. Spectrum Data - это нормализованное ускорение, полученное путем деления спектра ускорения на ускорение свободного падения.. Подобно другим электронным таблицам данных в SkyCiv Structural 3D, данные можно скопировать / вставить из MS Excel в соответствующую таблицу (Ctrl + V). Вот пример версии пользовательского ввода функции спектра ответа.:
Метод кода дизайна является более распространенным и начинается с переключения параметра на Код дизайна. Это намного проще, поскольку пользователи могут легко выбрать соответствующий проектный код и последующие сейсмические свойства и параметры.. После ввода правильных значений в соответствующие поля, Функция спектра отклика может быть автоматически сгенерирована нажатием кнопки Функция графика кнопка. См. Ниже соответствующие входные данные для Еврокода. 8:
В Настройки нагрузки RS вкладка - это место, где пользователь выбирает направление нагрузки, коэффициент нагрузки, метод сочетания нагрузок, коэффициент демпфирования (в десятичной форме), и присвоить название группе нагрузки. Определенная сейсмическая нагрузка умножается на коэффициент нагрузки.. Во время анализа, SkyCiv объединит формы колебаний из динамического частотного анализа на основе выбранного метода сочетания нагрузок.. Доступные методы сочетания нагрузок включают::
- SRSS – Квадратный корень из суммы квадратов
- CQC – Полная квадратичная комбинация
- АБС – Абсолютная сумма
- линейный – Линейная сумма
Заметка, коэффициент демпфирования используется в комбинированном методе CQC. Вот посмотрите на Настройки нагрузки RS вкладка и ее входы; эти входные данные одинаковы для всех проектных кодов:
Заметка, направление результирующей сейсмической нагрузки может быть не ортогональным сторонам света в модели. Сделать это, пользователи могут выбрать направление нагрузки XZ. В Угол поле станет активным, и пользователи смогут ввести желаемый угол. Угол определяется как угол от глобальной положительной оси X, как показано:
Проведение анализа отклика спектра и просмотр результатов
Рекомендуется определять настройки частоты. (Главное меню > настройки > Решатель) перед запуском анализа спектра отклика. Раздел под названием Настройки решателя собственных значений здесь пользователи могут изменить эти настройки, особенно количество Динамические режимы, как показано:
После успешного выполнения анализа, пользователи могут просматривать аналитические результаты, как и для любой другой группы нагрузки, выбрав группу нагрузки из раскрывающегося списка.. Название группы нагрузки будет соответствовать названию, указанному в Призрачные нагрузки > Настройки нагрузки RS. Пользователи могут проверить максимально напряженно-деформированное состояние конструкции из-за сейсмического воздействия. (смещения, реакции, силы / напряжения элемента).
К тому же, Группа нагрузки спектра отклика может использоваться в комбинациях нагрузок, как и любой другой вариант нагрузки, и впоследствии анализироваться. Пользователи могут назначать группу нагрузки спектра отклика для пользовательских комбинаций нагрузок., или автоматически сгенерированные комбинации нагрузок на основе соответствующих кодов, предлагаемых через SkyCiv. Заметка, перед добавлением или созданием комбинаций нагрузок, пользователям необходимо будет назначить группу нагрузки спектра отклика для конкретного варианта нагрузки (сейсмический), как показано:
