Spektra odpowiedzi

Spektrum odpowiedzi przedstawia maksymalne odpowiedzi układu dla grupy układów o jednym stopniu swobody (EMS) na określone wzbudzenie układu, na przykład wartość średnią z różnych zapisów trzęsień ziemi. EMS mają takie same właściwości tłumienia, ale różne okresy własne. Maksymalne odpowiedzi układu poszczególnych EMS są przedstawiane w zależności od okresu własnego EMS; ten wykres to tak zwane spektrum odpowiedzi.

Metoda spektrum odpowiedzi ma duże zalety pod względem czasu obliczeń. Stanowi również powszechną metodę, która jest określona w różnych normach budowlanych. Należy jednak pamiętać, że jest to metoda przybliżona służąca do wyznaczania maksymalnych sił wewnętrznych modelu. Szczegółowe informacje na temat metody spektrum odpowiedzi można znaleźć na przykład w Wilson [1] lub Tedesco [2].

Do analizy dostępna jest multimodalna metoda spektrum odpowiedzi. Odpowiednie spektra można zdefiniować zgodnie z normą lub utworzyć według własnych kryteriów. Spektra użyte w modelu są zarządzane w oknie dialogowym Spektrum odpowiedzi.

Okno dialogowe 'Nowe spektrum odpowiedzi'

Podstawa

W zakładce Podstawa można określić, jaki typ spektrum odpowiedzi występuje, oraz zdefiniować parametry.

Typ definicji

Należy określić, w jaki sposób chce się zdefiniować spektrum odpowiedzi. Na liście dostępne są cztery typy definicji do wyboru.

Wybierz typ definicji

Użytkownika

Jeśli spektrum odpowiedzi ma być opisane przez użytkownika, można podać wartości charakterystyczne w sekcji 'Okresy i przyspieszenia': W tabeli należy wpisać wierszami okresy T lub częstotliwości f z odpowiadającymi im przyspieszeniami S_a.

Opis spektrum odpowiedzi użytkownika w tabeli

Za pomocą tabeli można indywidualnie zdefiniować wykres przyspieszenie - okres lub wykres przyspieszenie - częstotliwość. Kolejność wprowadzonych wierszy może być dowolna. Dzięki temu można później uzupełnić pary wartości, które znajdują się pomiędzy już zdefiniowanymi wartościami.

Sortowanie tabeli

Za pomocą przycisku można usunąć zaznaczony wiersz tabeli.

Przycisk umożliwia zaimportowanie wartości tabelarycznych wykresu z programu Excel. Za pomocą przycisku można wyeksportować zdefiniowane przez użytkownika spektrum odpowiedzi do programu Excel.

Funkcje zapisywania spektrów zdefiniowanych przez użytkownika w bibliotece i ponownego ich wczytywania stamtąd są nadal w fazie rozwoju. Dlatego przyciski są zablokowane.

Jeśli pary wartości mają między sobą stały krok czasowy, należy aktywować pole wyboru Δ_T poniżej tabeli. Następnie należy podać krok okresu w polu obok . Jeśli teraz wprowadzi się przyspieszenia w tabeli, czas zostanie automatycznie ustawiony z krokami Δ_T. Krok Δ_T można w każdej chwili dostosować, aby wprowadzić kolejne pary wartości z innym krokiem czasowym. Funkcja ta została opisana w rozdziale Akcelerogramy .

Użytkownika ze współczynnikiem g

W tym przypadku można ręcznie zdefiniować wartości tabelaryczne spektrum odpowiedzi, jak opisano w sekcji Użytkownika. W tabeli 'Okresy i przyspieszenia' należy wpisać wartości okresów T lub częstotliwości f z odpowiadającymi im przyspieszeniami S_a.

Definiowanie przez użytkownika spektrum odpowiedzi ze współczynnikiem g

Przyspieszenie jest bezwymiarowe: Każda wprowadzona wartość jest mnożona przez współczynnik g, który jest zdefiniowany w danych podstawowych modelu (ustawienie domyślne: g = 10 m/s²). W razie potrzeby można tam dostosować wartość przyspieszenia ziemskiego w zakładce Ustawienia i opcje.

Generuj z akcelerogramu

Spektrum odpowiedzi można wygenerować z jednego z akcelerogramów, które zostały zdefiniowane dla modelu lub można je utworzyć tutaj w oknie dialogowym.

Generowanie spektrum odpowiedzi z akcelerogramu

Należy wybrać akcelerogram z listy. Przycisk umożliwia sprawdzenie parametrów wybranego akcelerogramu i w razie potrzeby ich dostosowanie. Za pomocą przycisku można utworzyć nowy akcelerogram według własnych kryteriów lub zaimportować go z biblioteki zarejestrowanych trzęsień ziemi.

Z listy należy wybrać 'kierunek' osi globalnej, w którym ma zostać przyłożone spektrum odpowiedzi. Akcelerogramy mogą wykazywać różne przebiegi przyspieszenie - okres w zależności od kierunku.

Ustawianie parametrów konwersji dla akcelerogramu

Za pomocą dalszych opcji można dostosować 'parametry konwersji', za pomocą których spektrum odpowiedzi jest generowane z akcelerogramu. Po każdej zmianie spektrum odpowiedzi jest aktualizowane na wykresie. W zakładce 'Wartości tabelaryczne' można sprawdzić wartości okresu T i przyspieszenia S_a.

• Lepkościowe 'tłumienie' D to tłumienie grupy układów o jednym stopniu swobody (EMS), dla których obliczane są maksymalne odpowiedzi układu. Wygenerowane przyspieszenia są tym mniejsze, im wyższe jest ustawione tłumienie lepkościowe.
• 'Interwał' opisuje czas trwania między minimalnym czasem T_min jako okresem pierwszego EMS a maksymalnym czasem T_max jako okresem ostatniego EMS, który jest przyjmowany podczas generowania spektrum odpowiedzi.
• 'Liczba próbek' oznacza liczbę kroków między minimalnym a maksymalnym czasem (okresem). Za pomocą tej wartości można wpływać na liczbę wygenerowanych punktów danych. Liczba próbek wpływa również na to, jak dokładnie aproksymowany jest leżący u podstaw akcelerogram.

Według normy

Spektrum odpowiedzi można wygenerować z parametrów, które są zdefiniowane w normie. Ustawiona jest norma, która została określona w zakładce Normy I w danych podstawowych modelu.

Generowanie spektrum odpowiedzi zgodnie z normą

Jeśli zmieni się norma w danych podstawowych, parametry i wartości domyślne dostosują się do wymagań normy.

Jeśli w zakładce Parametry modelu określono położenie geograficzne obiektu budowlanego, zastosowane zostaną przyspieszenia dla odpowiedniej lokalizacji.

Parametry można wybrać z list lub ustawić ręcznie w zależności od typu parametru i normy. Wiele norm rozróżnia liniowe spektrum projektowe z użyciem współczynnika ciągliwości q oraz sprężyste spektrum odpowiedzi z użyciem współczynnika tłumienia η. 'Kształt spektrum' należy określić za pomocą listy.

Wybór typu spektrum

'Kierunek spektrum' określa, czy stosowane jest poziome, czy pionowe spektrum odpowiedzi.

Niektóre komórki są zajęte przez stałe parametry. Na przykład według EN 1998-1 CEN parametry S, T_B, T_C i T_D są określane na podstawie klas podłoża gruntowego od A do E; wartości nie można zmienić. Jeśli mimo to chce się dostosować te parametry, należy podać klasę podłoża gruntowego Inne. Ta opcja jest dostępna dla wielu norm. Odblokowuje ona odpowiednie parametry.

Wybór klasy podłoża gruntowego

Wykres

W dolnej sekcji przedstawiony jest wykres spektrum odpowiedzi wygenerowany na podstawie ustawień. Funkcje wykresu zostały opisane w rozdziale Spektrum odpowiedzi .

Wartości tabelaryczne

Zakładka Wartości tabelaryczne jest dostępna tylko wtedy, gdy spektrum odpowiedzi jest generowane za pomocą typu definicji Generuj z akcelerogramu.

Wartości tabelaryczne spektrum odpowiedzi wygenerowanego z akcelerogramu

W tej zakładce można sprawdzić wartości okresów T z odpowiadającymi im częstotliwościami f i przyspieszeniami S_a. Tabela odpowiada zatem wprowadzaniu spektrum odpowiedzi opisanemu w sekcji Użytkownika. Wartości w tej tabeli nie można jednak edytować.