Uso di non linearità nell'analisi dello spettro di risposta in RFEM 6

Prima di tutto, dovrebbe essere considerato se le non linearità devono essere prese in considerazione o se la linearizzazione è sufficiente. Il metodo dello spettro di risposta è un metodo che riduce al minimo l'azione sismica al fine di eseguire una verifica con poco sforzo. La linearizzazione e quindi la semplificazione della struttura dovrebbero sempre essere la prima scelta per tale progetto.

L'esempio in esame rappresenta una struttura a telaio con aste di trazione. Se questi sono disponibili nel sistema, sono linearizzati nell'analisi modale dei componenti aggiuntivi dinamici e nell'analisi dello spettro di risposta e interpretati come aste, che possono assorbire sia le forze di compressione che di trazione. Lo scopo di questa struttura è quello di esaminare le differenze nei risultati quando le aste di trazione sono linearizzate o prese in considerazione. Spiega anche come si possono considerare approssimativamente le aste di trazione.

Considerazione approssimativa delle aste tese nella determinazione delle vibrazioni naturali e nel metodo dello spettro di risposta

Una possibilità è determinare le vibrazioni naturali su un sistema in cui alcune aste di trazione hanno già ceduto (cioè uno stato iniziale definito). A tale scopo, è necessario selezionare una pre-deformazione in una direzione. Esistono due modi per creare questo stato iniziale predefinito. Da un lato, le aste di trazione associate possono essere disattivate manualmente per simulare un cedimento. D'altra parte, una forza orizzontale molto piccola può essere definita in un caso di carico, che porta alla rottura delle aste di trazione desiderate.

In questo esempio di struttura bidimensionale, si assume una pre-deformazione nella direzione X positiva. Le aste 5, 8 e 11 sono disattivate. Questa modifica strutturale viene quindi attivata nel caso di carico "Analisi modale". 3 forme modali sono calcolate nella direzione X. Dai risultati, che sono discussi più in dettaglio nell'ultima sezione di questo articolo, è possibile vedere che le aste disattivate non si deformano più.

Il caso di analisi modale definito è ora assegnato al metodo dello spettro di risposta. A tale scopo, viene creato un nuovo caso di carico in cui vengono mantenute le impostazioni predefinite. Uno spettro di risposta secondo la norma è assegnato nella direzione X. Non sono necessarie ulteriori impostazioni. Per poter confrontare i risultati, l'analisi modale e il metodo dello spettro di risposta vengono eseguiti di nuovo senza disattivare le aste tese.

Valutazione e confronto dei risultati

Le vibrazioni naturali della struttura' differiscono per il valore della frequenza naturale, ma la direzione e la forma sono simili. Disattivando le aste di trazione, la struttura diventa significativamente più morbida e le frequenze sono più piccole a causa della rigidità inferiore. In entrambi i casi, la prima forma modale è dominante (il coefficiente di massa equivalente efficace è circa 80%).

I risultati dell'analisi dello spettro di risposta differiscono notevolmente. Se si confrontano le forze assiali nelle aste tese, diventa chiaro che aumentano notevolmente, considerando le aste tese. Ciò deriva dalla rottura delle aste soggette a compressione, che può essere coinvolta nel primo caso e contribuire alla stabilizzazione. Un problema di linearizzazione diventa anche evidente qui: Anche nel caso delle aste di trazione disattivate, le forze normali si sviluppano allo stesso modo nelle direzioni positiva e negativa, quindi si verificano anche le forze di compressione. Questo può essere spiegato dalla sovrapposizione quadratica.

Tuttavia, la forza del terremoto totale è maggiore se si trascurano le non linearità, ed è quindi sul sicuro. Per la valutazione è possibile utilizzare un'asta risultante o il "modello di edificio" aggiuntivo.

Quindi, se deve essere eseguita solo un'indagine sulla forza totale del terremoto (ad esempio per il confronto con altre azioni orizzontali), trascurare le aste di trazione sarebbe sul sicuro. Tuttavia, questi dovrebbero quindi essere presi in considerazione per la progettazione effettiva delle aste di trazione in caso di terremoto. Nel caso di una struttura asimmetrica, la pre-deformazione dovrebbe essere esaminata nelle direzioni positiva e negativa.