Zohlednění tahových prutů při dynamické analýze

Odborný článek z oblasti statiky za použití softwaru Dlubal

  • Databáze znalostí

Odborný článek

Stanovení vlastního kmitání i analýza spektra odezvy se provádějí vždy na lineárním systému. Pokud v systému existují nelinearity, jsou linearizovány, a tudíž se nezohledňují. V praxi se velmi často používají přímé tahové pruty. V našem příspěvku vysvětlíme, jak je lze přibližnou metodou správně zohlednit při dynamické analýze.

Zohlednění při stanovení vlastního kmitání pomocí přídavného modulu RF-/DYNAM Pro - Natural Vibrations

Pokud systém obsahuje tahové pruty, jsou v modulu RF-/DYNAM Pro linearizovány a zohledněny jako příhradové pruty, které mohou přenášet jak tlakové, tak tahové síly. Máme ovšem možnost stanovit vlastní kmitání na systému s několika již vypadlými pruty. K tomu je třeba zadat počáteční deformaci v některém směru a ručně deaktivovat příslušné tahové pruty pro modelování neúčinnosti.

V hlavním programu (RFEM nebo RSTAB) je přitom třeba definovat zatěžovací stav, který optimálně neobsahuje žádná zatížení (nebo jen velmi malá), ale pouze požadované neaktivní pruty.

Obrázek 01 - Možnost „Deaktivovat“ v programu RSTAB

Obrázek 02 - Možnost „Deaktivace“ v programu RFEM

V našem příkladu dvourozměrného rámu se uvažuje počáteční deformace v kladném směru X. V definovaném zatěžovacím stavu tak deaktivujeme pruty 5, 8 a 11. Tento zatěžovací stav lze následně importovat do modulu RF-/DYNAM Pro - Natural Vibrations jako počáteční stav pomocí volby „Úpravy tuhosti“. Doporučujeme vytvořit několik stavů vlastního kmitání (SVK), abychom mohli vyhodnotit, jak se mění frekvence modelu v důsledku neúčinnosti tahových prutů.

Obrázek 03 - Možnost „Úpravy tuhosti“ v DYNAM Pro

Obrázek 04 - Porovnání vlastních tvarů bez zohlednění (vlevo) a se zohledněním tahových prutů (vpravo)

Zohlednění při analýze spektra odezvy v přídavném modulu RF-/DYNAM Pro - Equivalent Loads

Stavy SVK zadané v prvním kroku můžeme následně přiřadit k dynamickým zatěžovacím stavům (DZS) a provést analýzu spektra odezvy pomocí náhradních zatížení. V DZS 1 byly vypočítány vlastní tvary na lineárním systému, a byly tak zohledněny všechny pruty. V programu RFEM, případně RSTAB jsou ovšem tahové pruty v exportovaných zatěžovacích stavech aktivní. Aby výpočet neprobíhal na různých statických systémech, a nedošlo tak ke konfliktu, je třeba exportované zatěžovací stavy vypočítat také na lineárním systému. Má-li se kompletně provést lineární výpočet, je třeba nelinearity u těchto zatěžovacích stavů deaktivovat.

Obrázek 05 - Možnost 'Deaktivovat nelinearity pro tento zatěžovací stav'

Do DZS 2 byl importován SVK s vypadlými tahovými pruty. Náhradní zatížení tak vycházejí ze stejného systému jako vypočítané vnitřní síly a deformace.

V případech 2 a 3 (čili při zohlednění tahových prutů) nedoporučujeme superpozici do kombinace výsledků, protože se jednotlivé modální příspěvky skládají do kombinace kvadratickou superpozicí, a znaménka se tak ztrácí. Vznikly by tak opět tlakové síly v tahových prutech. U konstrukcí s rozhodujícím vlastním tvarem v každém směru lze použít volbu „Přiřazení znaménka pomocí dominantního tvaru“. Znaménka rozhodujícího vlastního tvaru tak zůstanou zachována.

Vyhodnocení výsledků

Vlastní kmitání konstrukce se liší v hodnotě vlastní frekvence, směr a tvar jsou ovšem obdobné. Deaktivací tahových prutů se tuhost konstrukce výrazně zmenší, a frekvence se v důsledku menší tuhosti sníží. V obou případech je rozhodující první vlastní tvar (faktor účinných náhradních hmot je přibližně 80%).

Významně se liší také výsledky analýzy spektra odezvy. Při vyhodnocení se vychází z prvního vlastního tvaru v rámci vytvořeného zatěžovacího stavu. Při porovnání normálových sil v tahových prutech je zřejmé, že při zohlednění tahových prutů výrazně rostou. Důvodem je neúčinnost prutů namáhaných v tlaku, které mohly v prvním analyzovaném stavu spolupůsobit a přispívat ke stabilizaci.

Obrázek 06 - Porovnání normálových sil v tahových prutech: bez zohlednění (vlevo) a se zohledněním nelinearity (vpravo)

Celková seizmická síla je ovšem při zanedbání nelinearit větší, a je na straně bezpečnosti. Lze si ji prohlédnout v tabulce „4.0 Výsledky - Shrnutí“. V programu RFEM lze použít také výsledkový prut. Pokud by se měla posoudit pouze celková seizmická síla (například pro srovnání s jinými vodorovnými účinky), bylo by zanedbání tahových prutů na straně bezpečnosti.

Obrázek 07 - Porovnání celkové zemětřesení: bez zohlednění (vlevo) a se zohledněním nelinearity (vpravo)

Při zohlednění tahových prutů by měly být výsledky vyhodnoceny ručně a nelze je zevšeobecňovat. Doporučujeme přitom použít nástroj Excel, který umožňuje ručně provést kvadratickou superpozici sil z jednotlivých zatěžovacích stavů. V případě asymetrické konstrukce by bylo třeba analyzovat počáteční deformaci vždy v kladném a v záporném směru.

Autor

Stine Effler, M.Sc.

Stine Effler, M.Sc.

Vývoj produktů a péče o zákazníky

Ing. Effler se podílí na vývoji v oblasti dynamiky a v rámci technické podpory pečuje o naše zákazníky.

Klíčová slova

Dynamická analýza Seizmicita Spektrum odezvy Tahový prut Nelinearita

Literatura

[1]   Manuál RF-DYNAM Pro. Tiefenbach: Dlubal Software, říjen 2018.

Ke stažení

Odkazy

Napište komentář...

Napište komentář...

  • Navštíveno 1361x
  • Aktualizováno 1. června 2021

Kontakt

Kontaktujte Dlubal Software

Máte dotazy nebo potřebujete poradit?
Kontaktujte prosím kdykoli naši bezplatnou technickou podporu e-mailem, na chatu nebo na fóru anebo se podívejte do sekce často kladených dotazů (FAQ).

+420 227 203 203

info@dlubal.cz

Online Training | Czech

Eurokód 3 | Ocelové konstrukce podle ČSN EN 1993-1-1

Online školení 29. června 2021 9:00 - 11:30 CEST

Online Training | Czech

RFEM | Bezplatné základní školení

Online školení 12. července 2021 9:00 - 11:30 CEST

Online školení | Anglicky

RFEM | Základní školení

Online školení 13. července 2021 9:00 - 13:00 CEST

Online školení | Anglicky

Eurokód 2 | Betonové konstrukce podle DIN EN 1992-1-1

Online školení 29. července 2021 8:30 - 12:30 CEST

Online školení | Anglicky

RFEM | Dynamika konstrukcí a posouzení zemětřesení podle EC 8

Online školení 11. srpna 2021 8:30 - 12:30 CEST

Online školení | Anglicky

RFEM pro studenty | USA

Online školení 11. srpna 2021 13:00 - 16:00 EDT

Online školení | Anglicky

Eurokód 3 | Ocelové konstrukce podle DIN EN 1993-1-1

Online školení 25. srpna 2021 8:30 - 12:30 CEST

Online školení | Anglicky

Eurokód 5 | Dřevěné konstrukce podle DIN EN 1995-1-1

Online školení 23. září 2021 8:30 - 12:30 CEST

Pozvání na konferenci

Statika stavieb 2021 - 25. konference statiků

Konference 14. října 2021 - 15. října 2021

Návrh skla pomocí programů Dlubal Software

Návrh skla pomocí programů Dlubal Software

Webinář 8. června 2021 14:00 - 14:45 CEST

Časová analýza výbuchu v programu RFEM

Časová analýza výbuchu v programu RFEM

Webinář 13. května 2021 14:00 - 15:00 EDT

Dřevěné konstrukce | 2. část: Posouzení

Prutové a plošné konstrukce ze dřeva | 2. část: Posouzení

Webinář 11. května 2021 14:00 - 15:00 CEST

Efektivní výměna dat mezi RFEM/RSTAB a Tekla Structures

Efektivní výměna dat mezi RFEM/RSTAB a Tekla Structures

Webinář 5. května 2021 9:00 - 10:00 CEST

Membránové konstrukce a \n CFD simulace zatížení větrem

Membránové konstrukce a CFD simulace zatížení větrem

Webinář 6. dubna 2021 13:00 - 14:00 CEST

Boulení stěn a skořepin s využitím softwaru Dlubal

Boulení stěn a skořepin s využitím softwaru Dlubal

Webinář 30. března 2021 14:00 - 14:45 CEST

Návrh oceli podle CSA S16:19 v programu RFEM

Návrh oceli podle CSA S16:19 v programu RFEM

Webinář 10. března 2021 14:00 - 15:00 EDT

Nejčastější chyby uživatelů v programech RFEM a RSTAB

Nejčastější chyby uživatelů v programech RFEM a RSTAB

Webinář 4. února 2021 14:00 - 15:00 BST

Řešení problémů a optimalizace MKP v programu RFEM

Řešení problémů a optimalizace MKP v programu RFEM

Webinář 26. ledna 2021 13:00 - 14:00 BST

Posouzení prutů podle ADM 2020 v programu RFEM

Posouzení prutů podle ADM 2020 v programu RFEM

Webinář 19. ledna 2021 14:00 - 15:00 EDT

Dlubal seminář

Dlubal online seminář | 15. prosince 2020

Webinář 15. prosince 2020 9:00 - 16:00 BST

Návrh dřevěné obloukové konstrukce dle EC5

Návrh dřevěné obloukové konstrukce dle EC5

Webinář 25. listopadu 2020 13:00 - 14:00 BST

Řešení problémů a optimalizace MKP v programu RFEM

Řešení problémů a optimalizace MKP v programu RFEM

Webinář 11. listopadu 2020 14:00 - 15:00 EDT

}
RFEM
RFEM 5.xx

Hlavní program

Program RFEM pro statické výpočty metodou konečných prvků umožňuje rychlé a snadné modelování konstrukcí, které se skládají z prutů, desek, stěn, skořepin a těles. Pro následná posouzení jsou k dispozici přídavné moduly, které zohledňují specifické vlastnosti materiálů a podmínky uvedené v normách.

Cena za první licenci
3 540,00 USD
RFEM

Přídavný modul

Analýza vlastního kmitání

Cena za první licenci
1 030,00 USD
RFEM
RF-DYNAM Pro - Equivalent Loads 5.xx

Přídavný modul

Náhradní statické zatížení za použití analýzy multimodálního spektra odezvy

Cena za první licenci
760,00 USD
RSTAB
RSTAB 8.xx

Hlavní program

Program pro statický výpočet a navrhování prutových a příhradových konstrukcí, provedení lineárních a nelineárních výpočtů vnitřních sil, deformací a podporových reakcí.

Cena za první licenci
2 550,00 USD
RSTAB
DYNAM Pro - Natural Vibrations 8.xx

Přídavný modul

Analýza vlastního kmitání

Cena za první licenci
850,00 USD
RSTAB
DYNAM Pro - Equivalent Loads 8.xx

Přídavný modul

Náhradní statické zatížení za použití analýzy multimodálního spektra odezvy

Cena za první licenci
580,00 USD