Alçak katlı çelik bir binada tepki spektrumu analizinin nasıl çalıştırılacağına dair bir kılavuz
Genel açıklama ve örnek tanımlama
Sismik aktivite bölgelerinde, ASCE gibi yapı kodları-07 atalet kuvvetleri açısından sismisite kurmak. Bu kuvvetleri elde etmek için iki ana yaklaşım vardır., statik ve dinamik. Bu makale yalnızca dinamik kuvvetlere odaklanmıştır.. Statik prosedürü kullanarak nasıl hesaplayacağınızı öğrenmeniz gerekiyorsa, bu yazıları okumanızı tavsiye ederiz: SkyCiv Sismik Yük Jeneratörü ve SkyCiv Tamamen Çalışmış ASCE Örneği 7-16 Eşdeğer Yanal Kuvvet Prosedürü Kullanılarak Sismik Yük Hesabı.
Bir Tepki Spektrum Analizi (RSA) doğrusaldır (gerilimlerle doğrudan ilişkili gerilimler) Bir hareketli sismik olayda üretilen maksimum kuvveti elde etmek için bir yapının doğal titreşim özelliklerini kullanan dinamik prosedür. Bu hareketin zemin mesnetlerinden tüm yapıya aktarılması nedeniyle, atalet kuvvetleri geliştirilecek, yani, Newton'un ikinci yasasının dediği gibi, kuvvet = kütle * hızlanma. Kaynak kütle malzeme yapısından alınır ve ivme seviyesi Kod ile tanımlanmalıdır.. RSA hakkında önceki bir SkyCiv makalesine göz atmaktan çekinmeyin: SkyCiv S3D ile Tepki Spektrum Analizine Giriş.
Aşağıdaki görüntü, düşük katlı çelik bir binadan oluşan bir yapısal modeli göstermektedir.. Yanal direnç, plandaki ana yönler boyunca iki farklı taşıyıcı sistem tarafından sağlanmaktadır.: boyuna çerçeveler için eş merkezli çapraz çerçeveler ve enine çerçeveler için moment dirençli çerçeveler.
Şekil No.1. İşlenmiş Üç Boyutlu Model.
SkyCiv S3D'de model oluşturma
Bir model oluşturmak ve bir RSA çalıştırabilmek için aşağıdaki adımları uygulayabilirsiniz.. (Modelleme ile ilgili daha ayrıntılı eğitimler için, SkyCiv belgelerimize gidin: SkyCiv S3D Başlarken)
- Plan ve yükseklik ölçüleri. Bina boyuna ve enine yönlerde üç ve iki açıklığa sahiptir., sırasıyla. yükseklikte, üç hikaye seviyesi var.
Şekil No.2. Plan boyutları.
Şekil No.3. Öykü düzeyi tanımı.
- Yanal kuvvete dayanıklı sistemler. Çelik yapı konfigürasyonunda iyi uygulamaları takip etmek, buna göre tasarım kodu önerilerini kullanmak gerekir. Bu makalede, uzunlamasına yönde çaprazlı çerçeveler tanımlarız (“X”) tüm yapısal elemanların pimli bir bağlantı olarak bağlanması gereken. Parantezler içi boş yapısal şekillerdir (HSS) yaygın kare türleri. Kısa yön için (enine) elemanlar arasındaki eğilme momentlerini düğümleri aracılığıyla aktarma kapasitesini göz önünde bulundurarak momente dayanıklı çerçeveler kurduk.. Bu son kareler için, kirişler ve kolonlar W çelik şekillerdir. Bu yapısal konfigürasyonda, kolonun tabanında yeterli desteğin tahsis edilmesi çok önemlidir., istenilen davranışı doğru bir şekilde yakalamak.
Şekil No.4. Çaprazlı ve dirençli moment çerçevesi tanımı.
Şekil No.5. Serbest bırakmayı destekler “İLE” dönme serbestlik derecesi.
Çaprazlı çerçeveler, yalnızca eksenel kuvvetler geliştirmek için dönüşe uyum sağlamalıdır. (gerilim veya sıkıştırma). Moment çerçeveleri en azından düzlemlerinde sabit desteklere ihtiyaç duyar. Her iki gereksinimi de yerine getirmenin yolu, her yönde yer değiştirme ve dönme için sabit bir serbestlik derecesi atamaktır. (“x”, “Y”, “ile”) boyunca dönüşü serbest bırakmanın tek istisnası “ile” eksen. Uygulanacak kısıtlama kodu “FFFFFR”; doğrusal yer değiştirme için ilk üç karakter ve döndürme için son üç karakter.
Şekil No.6. Destek grubu ve kısıtlama kodu ataması.
Rijit Diyaframların Kullanıldığı Zeminler
Serbestlik derecesi sayısını seviye başına üçe indirmek için rijit diyaframlar tanımlamanız önerilir., iki öteleme yer değiştirmesi ve bir tanesi plandaki dönüş için.
Şekil No.7. Hikayelerde sert diyaframlar.
nasıl bir rijit diyafram kısıtlaması çalışır bir ana referans düğümü oluşturuyor mu?, yaygın olarak adlandırılan “Kütle Merkezi (SANTİMETRE)” ve Katı Bağlantılar kullanarak düğümlere bağlantılar. Basit bir tanım, bir sistemdeki tüm kütlenin konsantre olarak kabul edilebileceği nokta veya düğümdür.. Sismik yükler için, CM'ye yanal kuvvetler uygulanır.
Şekil No.8. Sert bir diyaframda ana ve bağımlı düğümler.
Tam geometrik model aşağıdaki şekilde gösterilmiştir..
Şekil No.9. 3Tamamlanan modelin D görünümü.
Modelinize statik yükler ekleme
İnşaat kodları, yükleri ve bunların bir kombinasyonunun nasıl değerlendirildiğini tanımlar. Bu makalede, sadece yerçekimi ve yanal kuvvetler tanımlanacak.
-
- yerçekimi yükleri: öz ağırlık, üst üste bindirilmiş ölü ve canlı yükler.
- yanal yükler: her bir plan yönünde tepki spektrumu analizinden doğrusal dinamik sismik kuvvetler.
Kendi ağırlığını tanımlamak için, sol şeride bakın ve yükler bölümünde seçeneği seçin “kendi ağırlığı”, sonra düğmeye tıklayarak açın “AÇIK”. Sonraki, bir değer atamak -1 dikey yönde (bu durumda Y ekseni Yerçekimi) ve son olarak bu yük durumunu oluşturmak için uygula düğmesine gidin.
Şekil No.10. Kendi ağırlığı kasa yükü tanımı.
Kullanıcı yerçekimi yüklerini atamak ve oluşturmak için daha önce öz ağırlık yükü için yaptığımıza benzer bir prosedür gereklidir.:
- Seç “Alan Yükleri” Yükler bölümünden.
- Alan yükü çevresini tanımlamak için belirli bir zemin plakasından dört köşe düğümünü seçin, sonra basınç büyüklüğünü atayın, 2.5 bindirilmiş yükler için kPa ve hareketli yükler için 2.o kPa. Her bir yük durumu için uygun olduğunu düşündüğünüz isimler vermekten çekinmeyin.
Şekil No.. 11. Alan yükleri oluşturmak için köşe plakası düğüm seçimi.
Şekil No.. 12. Alan yükleri: üst üste ölü (2.5kPa) ve canlı yükler (2.0kPa).
- Sağ şeritte bulunan görünürlük ayarlarına gidin ve “Eşdeğer Alan Yükleri” her ikincil kirişteki alan yüklerinin yan genişlikleriyle orantılı dağılımını izlemek. SkyCiv S3D bu çizgi kuvvetini kullanır, bunun yerine alan kendini yükler.
Şekil No.. 13. İkincil kirişlere uygulanan eşdeğer hat yükü: Üst üste bindirilmiş ölü yük.
Şekil No.14. İkincil kirişlere uygulanan eşdeğer hat yükü: Canlı yük.
Tepki spektrum analizi, RSA – yük uygulamak
Bu yöntemi kullanarak yanal sismik kuvvetleri dinamik olarak hesaplamak (RSA) sonraki adımları takip edebilirsiniz:
- düğüm kütleleri. Kütleleri doğrudan yapı düğümlerine koyarak veya uygulanan yükleri dönüştürerek tanımlayabilirsiniz..
Çoğu bina yönetmeliği, sismik atalet kuvvetlerini hesaplamak için yalnızca kendi ağırlığını ve üst üste binen ölü yükleri bir kütle kaynağı olarak kabul etmiştir.. Bazı nadir durumlarda, hareketli yüklerin bir kısmı da hesaba katılır.
Şekil no. 15. Kendi ağırlığı da dahil olmak üzere kütle kaynakları, üst üste ölü ve 25% canlı yük.
- Spektral Yükler. Bu bölümde, spektrum grafiğini oluşturmak için gereken tüm verileri tanımlayacaksınız.
RSA için arsa oluşturmanın iki yolu vardır. SkyCiv S3D, bir kullanıcı girişi kullanarak veya ASCE'yi içeren varsayılan bir şablonla size sunar.-07, NBCC 2020 ve Eurocode 8 kodları.
Şekil no.16. SkyCiv S3D'de spektral yükler seçeneği.
Şekil no.17. Spektral yüklere varsayılan yapı kodları.
Şekil no. 18. Modal yanıtla ilgili ayarlar
RSA'nın modsal yanıta dayalı dinamik bir analiz yöntemi olması nedeniyle, önceden tanımlanmış olmalı Bu farklı mod yanıtlarını birleştirmek için prosedür. En uygun yöntemler aşağıda belirtilmiştir ve CQC yöntemini kullanmanız tamamen önerilir.: “Komple Kuadratik Kombinasyonlar”. hakkında daha fazla bilgi için mod birleştirme yöntemleri, bu makaleyi kontrol et.
Şekil no. 19. Modal sonuçları birleştirme kuralları
- Azaltılmış Tasarım Spektrumu. Yüksek inşaat maliyetleri nedeniyle herhangi bir binanın elastik sismik kuvvetlere dayanacak şekilde tasarlanması neredeyse imkansızdır.. Bu yüzden, bina yönetmeliklerinin çoğu, daha önce belirtilenlerden daha düşük sismik kuvvetlerin kullanılmasına izin verir.. Her üye için parametreleri ve girişi kontrol edin, Her inşaat sistemi, sismik enerjiyi dağıtmaya ve yatay yer değiştirmeye izin veren süneklik ve dayanıklılık gibi özelliklere sahiptir.. Bu nedenle, Azaltılmış Tasarım Spektrumu ile yanal tasarım kuvvetlerini azaltabilirsiniz.
Şekil no.20. Azaltılmış Tasarım Spektrumu Grafiği.
Çalıştığımız örnekte iki farklı yanal direnç sistemi var: çaprazlı ve moment çerçeveleri. Her iki sistem de esnek olmayan şekilde farklı modlarda yanıt verir, böylece, süneklik ve mukavemet faktörleri, her ana yönde kullanılacak Azaltılmış Tasarım Spektrumunu değiştirecektir..
Şekil no.21. Azaltılmış Tasarım Spektrumu Analizi Ayarları “X” yön.
Şekil no.22.
Azaltılmış Tasarım Spektrumu Analizi Ayarları “X” yön.
Doğal titreşim frekanslarının gözden geçirilmesi
Tüm dinamik özellikler tanımlandıktan sonra, bir Tepki Spektrum Analizi çalıştırabilirsiniz.. Şimdi kalça ve ortak kirişlere sahibiz “Çöz” ve sonra seçin “Tepki Spektrumu” nihai sonuçları elde etmek için. Analizde dikkate alınan tüm modlar için doğal titreşim periyotlarını veya frekanslarını gözden geçirebiliriz..
Şekil no.23. Doğal titreşim sonucunun ilk modu. Dönem, T1 = 1.412 saniye
Şekil no.24. Doğal titreşimin ikinci modu. Dönem, T2 = 1.021 saniye
Şekil no.25. Doğal titreşimin üçüncü modu. Dönem, T3 = 1.021 saniye.
En sonunda, RSA sonuçlarıyla tablolara erişebilirsiniz. Sonraki görüntüler, analizdeki tüm titreşim modları için frekansları ve katılım kütlelerini gösterir..
Tablo no.26. Dinamik Frekans Sonuçları – 10 titreşim modları.
Tablo no.27. Dinamik Frekans Sonuçları – Kitlesel katılım.
