Sistema strutturale e studi preliminari
Il sistema strutturale è una torre costituita da una sezione trasversale del tubo RO 355,6 x 10 con la resistenza dell'acciaio S235. Nel mezzo della torre, è sostenuta da due cavi precompressi e fissati alla base. La precompressione nei cavi è pari a 100 kN.
Prima di poter avviare l'analisi time history, viene eseguita un'analisi modale per analizzare il comportamento dinamico. Poiché un'analisi modale è sempre lineare, l'effetto dei cavi non può essere considerato. Le funi sono sostituite da travi lineari. Tuttavia, il modulo aggiuntivo RF-DYNAM Pro offre opzioni per modellare il comportamento dei cavi in modo più realistico. Utilizzare la funzione "Modifiche di rigidezza" nella scheda "Casi di vibrazione naturale". Questa opzione consente di modificare la matrice di rigidezza geometrica utilizzata per determinare gli autovalori. Pertanto, per questo esempio, è possibile considerare la precompressione dei cavi importando il caso di carico rilevante.
Considerare che il precompressione porta in modo significativo a frequenze naturali più elevate rispetto a un'analisi senza tener conto del precompressione e ad una visualizzazione realistica della frequenza naturale della struttura. È importante conoscere le frequenze naturali in modo da poter convertire lo smorzamento e comprendere il comportamento della struttura. I valori per le due forme della modalità di governo sono i seguenti:
| Deformata modale nr. | Frequenza angolare ω [rad / s] | Frequenza naturale f [Hz] | Fattore di massa modale efficace [-] |
| 1 | 12.926 | 2.057 | 0,281 |
| 6 | 81.310 | 12.941 | 0.345 |
Input in RF-DYNAM Pro - Nonlinear Time History
La situazione da analizzare è l'azione di un carico del vento orizzontale con una dimensione di 10 kN, che funge da singolo carico all'estremità superiore della torre. Il movimento del vento è notevolmente semplificato in questo esempio e rappresentato per mezzo di un diagramma temporale transitorio.
Tenendo conto di tutte le non linearità nel modulo aggiuntivo "Nonlinear Time History", si considerano le caratteristiche della fune. Ciò include la rottura delle funi sotto pressione e l'influenza del precompressione.
In questo caso, viene selezionata l '"analisi di Newmark implicita non lineare". Per questo risolutore, è necessario un time step sufficientemente piccolo per ottenere risultati precisi. A tale scopo, è possibile realizzare uno studio di convergenza time step. Per questo esempio è stato selezionato un time step di 0,001 s. Passaggi più piccoli non portano a risultati più precisi.
Inoltre, la precompressione delle funi viene importata come "condizione". La condizione dovrebbe agire come uno stato stazionario, il che significa che il precompressione è presente per tutto il corso del tempo.
Una misura di smorzamento di Lehr di 0,02 è considerata come smorzamento. Poiché l'analisi implicita di Newmark richiede la definizione dello smorzamento di Rayleigh, lo smorzamento di Lehr deve essere convertito. Ciò accade all'interno del programma definendo le frequenze angolari delle due forme della modalità di governo. Qui viene utilizzata la seguente formula:
Valutazione risultati
Numerose funzioni sono disponibili per valutare i risultati. Da un lato, il movimento del sistema strutturale può essere visualizzato graficamente, per ciascun time step salvato, per l'inviluppo dinamico o come animazione nel corso del tempo. D'altra parte, è possibile utilizzare il monitoraggio dell'andamento temporale per la valutazione in cui è possibile selezionare qualsiasi nodo o membro e quindi i risultati sono visibili nel tempo.
Per la torre, governano le deformazioni e le accelerazioni nel nodo superiore. Sulla base delle accelerazioni, il quadrato medio della radice può essere ulteriormente determinato. Questi risultati possono essere confrontati con i valori richiesti.
La forza assiale nei cavi mostra l'effetto della precompressione. La forza assiale inizia con un valore di 87,7 kN. Di conseguenza, entrambe le funi rimangono sempre nell'area di trazione e non collassano.
Un'altra opzione è quella di esportare i risultati in casi di carico (i risultati dei singoli time step vengono esportati) o combinazioni di risultati (i risultati di inviluppi dinamici vengono esportati). Per mezzo di questi risultati, è possibile effettuare ulteriori verifiche nei moduli di progetto.