Dynamická analýza je v programech RFEM 6 a RSTAB 9 rozdělena do několika addonů. Addon Modální analýza je nezbytným předpokladem pro všechny ostatní dynamické addony, protože provádí analýzu vlastního kmitání u prutových, plošných a objemových modelů.
Model budovy je jedním z addonů pro speciální řešení v programu RFEM 6. Jedná se o užitečný nástroj pro modelování, který usnadňuje vytváření podlaží a manipulaci s nimi. Model budovy lze aktivovat na začátku i v průběhu modelování.
V tomto příspěvku představíme základní pojmy z dynamiky konstrukcí a jejich roli při seizmickém posouzení konstrukcí. Velký důraz je kladen na srozumitelné vysvětlení odborných aspektů, aby byl i bez hlubších odborných znalostí umožněn vhled do problematiky.
Kanadská Národní stavební norma (NBC) 2020, čl. 4.1.8.7 stanovuje jasný postup pro metody analýzy zemětřesení. Pokročilejší metoda, dynamická analýza podle čl. 4.1.8.12, by měla být použita pro všechny typy konstrukcí s výjimkou těch, které splňují kritéria stanovená v 4.1.8.7. Více zjednodušující postup, metodu náhradních statických sil (ESFP) v článku 4.1.8.11, lze použít pro všechny ostatní konstrukce.
Modální analýza je výchozím bodem pro dynamickou analýzu konstrukcí. Lze v ní stanovit hodnoty vlastního kmitání, jako jsou vlastní frekvence, vlastní tvary, modální hmoty a faktory účinných modálních hmot. Tyto výsledky lze použít pro posouzení kmitání nebo je lze použít pro další dynamickou analýzu (například zatížení spektrem odezvy).
Vyhodnocení posunu podlaží v budově je rozhodující pro zajištění přijatelného chování konstrukce omezením velikosti posunu. Nadměrný posun může způsobit nestabilitu systému a může způsobit poškození nekonstrukčních prvků, jako jsou příčky. V tomto příspěvku nastíníme postup pro stanovení posunu mezi podlažími podle ASCE 7-22 a addonu Model budovy v programu RFEM 6.
V programu RFEM 6 lze seizmickou analýzu provést pomocí addonů Modální analýza a Analýza spektra odezvy. Po provedení spektrální analýzy je možné v addonu Model budovy zobrazit účinky podlaží, mezipatrové posuny a síly ve smykových stěnách.
Seizmická analýza v programu RFEM 6 se provádí pomocí addonů pro modální analýzu a analýzu spektra odezvy. Obecná koncepce analýzy zemětřesení v programu RFEM 6 je vlastně založena na vytvoření zatěžovacího stavu pro modální analýzu a analýzu spektra odezvy. Skupina norem pro tyto analýzy se nastavuje v záložce Normy II v Základních údajích modelu.
Aby bylo možné rozhodnout, zda je při dynamické analýze nutné zohlednit také analýzu druhého řádu, stanovuje EN 1998-1, čl. 2.2.2 a 4.4.2.2 součinitel citlivosti na mezipodlažní posun θ. V programech RFEM 6 a RSTAB 9 ho lze vypočítat a analyzovat.
Norma ASCE 7-22 [1], čl. 12.9.1.6 stanoví, kdy by se měly zohlednit účinky P-delta při provádění modální analýzy spektra odezvy pro seizmické posouzení. V NBC 2020 [2], čl. 4.1.8.3.8.c je uveden pouze krátký požadavek na zohlednění účinků počátečního naklonění v důsledku interakce tíhových sil s deformovanou konstrukcí. Proto mohou nastat situace, kdy je třeba při seizmickém posouzení zohlednit účinky druhého řádu, známé také jako P-delta.
Stanovení vlastního kmitání i analýza spektra odezvy se provádějí vždy na lineárním systému. Pokud v systému existují nelinearity, jsou linearizovány, a tudíž se nezohledňují. Mohou to být například tahové pruty, nelineární podpory nebo nelineární klouby. V tomto článku ukážeme, jak s nimi zacházet při dynamické analýze.
Při výpočtu pravidelných konstrukcí není často zadání složité, je ale časově náročné. Automatizace zadávání tak může ušetřit drahocenný čas. V předkládaném případě je úkolem uvažovat podlaží domu jako jednotlivé fáze výstavby. Zadání bude provedeno pomocí programu C#, aby uživatel nemusel ručně zadávat prvky jednotlivých podlaží.
Addon Analýza fází výstavby (CSA) umožňuje posuzovat konstrukce z prutů, ploch i těles v programu RFEM 6 s ohledem na konkrétní fáze výstavby související s procesem výstavby. To je důležité, protože budovy se nestaví najednou, ale postupným kombinováním jednotlivých konstrukčních částí. Jednotlivé kroky, ve kterých se do budovy přidávají konstrukční prvky a zatížení, se nazývají fáze výstavby, zatímco samotný proces se nazývá stavební proces.
Výpočet složitých konstrukcí metodou konečných prvků se obecně provádí pro celý model. Nicméně stavba takovýchto konstrukcí je proces, který probíhá ve více fázích a konečného stavu budovy je dosaženo přidáváním jednotlivých konstrukčních částí. Abychom se vyhnuli chybám při výpočtu celkových modelů, je třeba zohlednit vliv stavebního procesu. V programu RFEM 6 je to možné pomocí addonu Analýza fází výstavby (CSA).
Pro posouzení mezního stavu únosnosti se podle EN 1998-1, čl. 2.2.2 a 4.4.2.2 vyžaduje výpočet zohledňující účinky druhého řádu (účinek P-Δ). Tento účinek nemusí být zohledněn pouze tehdy, pokud je součinitel citlivosti mezipodlažního posunu θ menší než 0,1.