Wymiarowanie sprężysto-plastyczne przekrojów

Artykuł techniczny na temat analizy statyczno-wytrzymałościowej w programach Dlubal Software

  • Baza informacji

Artykuł o tematyce technicznej

Artykuł został przetłumaczony przez Google Translator

Podgląd oryginalnego tekstu

Poniższy artykuł opisuje sposób przeprowadzania obliczeń belki dwuprzęsłowej, poddanej zginaniu, z zastosowaniem modułu dodatkowego RF-/STEEL EC3 zgodnie z EN 1993-1-1. Globalne zakłócenie stateczności zostanie wykluczone, dzięki zastosowaniu dostatecznych środków zapewniających stateczność.

Konstrukcje specjalne, takie jak elektrownie jądrowe, konstrukcje przybrzeżne i duże tamy, nie są uwzględniane w tych przepisach [1] . Celem tych przepisów jest zapewnienie trzęsienia ziemi

  • Życie ludzkie jest chronione,
  • uszkodzenia są ograniczone, a
  • Ważne struktury pozostają aktywne dla ochrony ludności.

Trzęsienie ziemi w sposób naturalny stanowi oddziaływanie na strukturę gruntu. Oddziaływanie to odpowiada zatem grupie narzuconych odkształceń lub przyspieszeń. W celu połączenia tych oddziaływań z innymi oddziaływaniami (obciążenie, śnieg itd.) W zdefiniowanych sytuacjach obliczeniowych zgodnie z normą DIN EN 1990 działanie wywołane działaniem sejsmicznym klasyfikuje się jako oddziaływanie sejsmiczne.

Wymagania dotyczące funkcji

Konstrukcje w strefach trzęsień ziemi muszą spełniać określone wymagania w zakresie stateczności i ograniczenia uszkodzeń.

Jeżeli chodzi o stateczność konstrukcyjną, należy zapewnić, że układ konstrukcyjny wytrzyma zdefiniowane obliczeniowe trzęsienie ziemi bez lokalnego lub globalnego zawalenia się, zachowując w ten sposób swoją integralność konstrukcyjną i nośność resztkową po zdarzeniach sejsmicznych. W tym przypadku powiązane trzęsienie ziemi należy wyznaczyć z początkowym okresem nawrotu T KRR = 475 lat [2] . Odpowiada to prawdopodobieństwu wystąpienia lub przekroczeniu 10% w ciągu 50 lat.

Ponadto, w celu ograniczenia uszkodzeń , należy upewnić się, że konstrukcja jest zaprojektowana i wykonana tak, aby wytrzymać oddziaływanie sejsmiczne.

posiadających większe prawdopodobieństwo wystąpienia niż obliczeniowe oddziaływanie sejsmiczne, bez wystąpienia uszkodzeń i związanych z nimi ograniczeń w użytkowaniu, których koszty byłyby nieproporcjonalnie wysokie w porównaniu z kosztami samej konstrukcji [1] .
Ten wzór został jednak pominięty w niemieckim krajowym dodatku do badań sejsmicznych.

Docelowe niezawodności dla wymogu braku zapaści oraz dla wymagania ograniczenia uszkodzeń są realizowane poprzez klasyfikację konstrukcji na różne klasy ważności. Do każdej klasy ważności przypisany jest współczynnik ważności γI , który służy jako wartość modyfikująca referencyjne oddziaływanie sejsmiczne w celu określenia obliczeniowego trzęsienia ziemi [1] . Kategoria znaczeniowa II odpowiada TCRCR referencyjnego trzęsienia ziemi .

Kategoria ważnościschemat statycznyIstotność γ I
I
Budynki o mniejszym znaczeniu dla bezpieczeństwa publicznego (np.
budynki rolnicze itp.)
0,8
II
Zwykłe budynki nienależące do innych kategorii (mniejsze budynki mieszkalne i biurowe, warsztaty itp.)
1,0
IIIBudynki, których odporność na obciążenia sejsmiczne jest istotna ze względu na konsekwencje związane z zawaleniem (duże budynki mieszkalne, szkoły, hale montażowe, centra handlowe itp.)1,2
Iv
Budynki, których integralność podczas trzęsienia ziemi ma kluczowe znaczenie
znaczenie dla ochrony ludności (szpitale, ważne obiekty ochrony ludności, straż pożarna, pracownicy ochrony itp.)
1,4

Kryteria dopasowania - Stany graniczne

Aby spełnić określone wymagania funkcjonalne budynku w sytuacji trzęsienia ziemi, należy sprawdzić stany graniczne nośności i użytkowalności.

Ostateczne stany graniczne opisują możliwe scenariusze zwijania lub inne awarie układu konstrukcyjnego rozpatrywanego budynku [1] . Aby zapewnić zgodność z wymaganiami, należy zapewnić ciągliwość w odniesieniu do wymagań i stateczność konstrukcyjną całego budynku, w tym wszystkich elementów fundamentu i gruntu.

Jednak stany graniczne użytkowalności skupiają się na uszkodzeniach, które ograniczają użytkowalność [1] . Aby zapewnić wystarczającą odporność na uszkodzenia, należy zapewnić odpowiednie granice odkształceń. Ponadto ważne budynki muszą być projektowane jako odpowiednio sztywne, aby chronić ludność z wystarczającą wytrzymałością, aby utrzymać najważniejsze usługi.

Ciągliwość

Generalnie trzęsienie ziemi prowadzi do generowania energii w budynku i wywołuje wibracje [2] . Odpowiednie drgania budynku oraz obciążenie trzęsieniem ziemi zależą od właściwości budynku. W odniesieniu do trzęsień ziemi, budynki można projektować w taki sposób, aby mogły przenosić stosunkowo duże siły działające przy niewielkim odkształceniu sprężystym lub mniejsze siły działające przy większych odkształceniach plastycznych. Drugie rozwiązanie prowadzi do znacznie większego rozpraszania energii, co wymaga fizycznie nieliniowych obliczeń układu konstrukcyjnego. W praktyce równowagę pomiędzy obciążeniem a rozpraszaniem energii oblicza się, stosując współczynnik zachowania q zależny od określonej klasyfikacji plastyczności [1] . Im wyższa klasa plastyczności, tym mniejsze jest sejsmiczne naprężenie równoważne. Jednak im wyższa klasa ciągliwości, tym wyższe wymagania konstrukcyjne dla zapewnienia ciągliwości.

Życzę wielu miłych chwil i sukcesów w pracy z programami Dlubal. Klasa plastyczności konstrukcjiWspółczynniki zachowania q
Niski stopień rozproszeniaDCL (niski)≤ 1,5
Strukturalne obliczenia statyczno-rozproszenioweDCM (średnia)Komponenty betonowe zgodnie z DIN EN 1998-1, rozdział 5
Konstrukcje stalowe Zgodnie z DIN EN 1998-1, rozdział 6
Konstrukcje zespolone ze stali i betonu, zgodnie z DIN EN 1998-1, rozdział 7
Konstrukcje drewniane zgodnie z DIN EN 1998-1, rozdział 8
Konstrukcje murowe zgodnie z DIN EN 1998-1, rozdział 9
DCH (wysoki)

oddziaływanie sejsmiczne

Norma dotycząca trzęsień ziemi opisuje ruchy ziemi zachodzące w określonym punkcie na powierzchni Ziemi za pomocą sprężystego spektrum odpowiedzi na przyspieszenie gruntu (znanego również jako spektrum odpowiedzi sprężystej). Elastyczne spektrum odpowiedzi jest identyczne w odniesieniu do ustawionych wymagań dotyczących stateczności konstrukcji i ograniczenia uszkodzeń.

Ponieważ większość konstrukcji wspiera nieliniową reakcję w celu ograniczenia oddziaływania trzęsień ziemi, w obliczeniach [1] konieczne są obliczenia nieliniowe. Upraszczając, możliwe jest wyznaczenie plastycznego zachowania się budynków za pomocą obliczeń liniowych na podstawie sprężystego spektrum odpowiedzi zmodyfikowanego przy użyciu współczynnika zachowania q. Spektrum reakcji zmodyfikowane q jest nazywane spektrum obliczeniowym [1] . Współczynnik zachowania q jest odniesiony do 5% lepkościowego tłumienia konstrukcji.

Rysunek 01 - Spektrum oblicz.

StrefaFunkcja obliczeniowa widma S d (T)
0 ≤ T ≤ T Ba gR ⋅ γ I ⋅ S ⋅ [1 + T / T B ⋅ (2,5 / q - 1)]
T B ≤ T ≤ T Ca gR ⋅γ γ S ⋅ 2,5 / q
T C ≤ T ≤ T Da gR ⋅ γ I ⋅ S ⋅ 2,5 / q ⋅ T C / T
T D ≤ Ta gR γγ γ S ⋅ 2,5 / q ⋅ (T C ⋅ T D ) / T2

S d (T) = rzędna widma obliczeniowego
T = czas trwania drgań liniowego wibratora jednotorowego
γ I = współczynnik istotności
q = współczynnik zachowania
a gR = referencyjna wartość szczytowa przyspieszenia podłoża
T B , T C , T D = okresy kontrolne widma odpowiedzi
S = parametry tła

Pikowa wartość zadana przyspieszenia ziemskiegogR jest wartością charakterystyczną dla danego miejsca. Wartość ta wynika z sejsmicznej oceny zagrożenia stwarzanego przez Republikę Federalną Niemiec. W zależności od lokalnego zagrożenia kraj jest podzielony na odpowiednie strefy sejsmiczne, od 0 do 3. W każdej strefie przyjmuje się, że ryzyko jest stałe i przechowywane z odpowiednią referencyjną wartością szczytową przyspieszenia ziemi a gR [1] .

Strefa sejsmicznaWartość szczytowa odniesienia przyspieszenia ziemi a gR wm / s 2
0Niespecyfikowane
10,4
20.6
30,8
n/dNiespecyfikowane

Rysunek 02 - Schemat stref sejsmicznych

Okresy kontrolne TB , TC i TD oraz współczynnik gruntu S zdefiniowane dla spektrum obliczeniowego są również wartościami specyficznymi dla miejsca i są oparte na kombinacji klasy podłoża gruntowego i klasy podłoża [1] występującego w miejscu konstrukcja.

warunki gruntowesT B w sT C w sT D w s
AR1.000,010,202,0
BR1,250,010,252,0
CR1.500,010,302,0
Bt1.000,010,302,0
CT1,250,010,402,0
CS0,750,010,502,0

Gleba, która zależy od prędkości ścinania, jest podzielona na klasy A, B i C [1] :

  • Stopień zaszeregowania A
    • Nierdzewne (świeże) twardarki o wysokiej wytrzymałości
    • Dominujące prędkości fali ścinania są większe niż około 800 m / s
  • Klasa zaszeregowania B
    • Umiarkowanie zwietrzałe twarde skały lub twarde skały o niskiej wytrzymałości
    • Gruboziarnisty (granulowany) lub nieskonsolidowany glebowy o dużych właściwościach tarciowych o konsystencji gęstej lub stałej (na przykład luźna luźna skała)
    • Dominujące prędkości fali ścinania leżą między około 350 m / s a 800 m / s
  • Klasa gruntów C
    • Silnie lub całkowicie zwietrzeliny z litych skał
    • Gruboziarnista (ziarnista) lub nieskonsolidowana gleba zmieszana w glebie o średniej gęstości lub w konsystencji co najmniej sztywnej
    • Drobnoziarniste (spoiste) zabrudzenia o co najmniej sztywnej konsystencji
    • Dominujące prędkości fali ścinania leżą między około 150 m / s a 350 m / s

Zmieniające się podpowierzchnie geologiczne skał i osadów dzieli się na klasy podłoża R, T i S [1] :

  • Klasa substratu R
    • Obszary charakteryzujące się głównie występowaniem skał
  • Klasa podłoża T
    • Strefy przejściowe pomiędzy podłożem R i podpowierzchnią S oraz obszarami stosunkowo płytkich basenów nieoczyszczonych
  • Klasa podłoża S
    • Obszary konstrukcji głębokich basenów z grubym wypełnieniem osadowym

Rysunek 03 - Wykres klas podłoża

Określenie lokalnej wartości szczytowej odniesienia przyspieszenia ziemi i klasy tła

Narzędzie do geolokalizacji , znajdujące się na stronie Strefy obciążenia śniegiem, wiatrem i trzęsieniem ziemi firmy Dlubal, obejmuje zarówno standardowe wymagania, jak i rozwiązania cyfrowe z Internetu. W zależności od wybranego typu obciążenia (śnieg, wiatr, oddziaływanie sejsmiczne) oraz normy krajowej narzędzie to określa odpowiednie dane na podstawie Google Maps. Wprowadź lokalizację, współrzędne geograficzne lub warunki lokalne w funkcji wyszukiwania, aby uzyskać odpowiednie dane. Narzędzie określa następnie charakterystyczne obciążenie lub przyspieszenie w tym miejscu na podstawie dokładnej wysokości nad poziomem morza i wprowadzonych danych dotyczących strefy. Jeżeli nie można zdefiniować lokalizacji za pomocą konkretnego adresu, można powiększyć mapę i wybrać odpowiednią lokalizację. Przy użyciu przesunięcia znacznika obliczenia są dostosowywane do nowej wysokości i wyświetlane są obciążenia prądowe.

Serwis online jest dostępny na stronie internetowej firmy Dlubal: Rozwiązania → Usługi online.

Poprzez zdefiniowanie parametrów ...

1. Typ obciążenia = trzęsienie ziemi
Drugi Standard = EN 1998-1
3. Płaszczyzna Płaszczyzna = Strefa sejsmiczna lub klasa tła geologicznego
4. Załącznik = Niemcy | DIN EN 1998-1
5. Adres = Domkloster 4, Kolonia

... dla wybranej lokalizacji uzyskiwane są następujące wyniki:

6. Strefa sejsmiczna
7. Klasa podłoża
8. Dodatkowe informacje, jeśli to konieczne
9. Referencyjna wartość szczytowa przyspieszenia ziemi a gR

Rysunek 04 - Usługa online firmy Dlubal

Autor

Dipl.-Ing. (BA) Andreas Niemeier, M.Eng.

Dipl.-Ing. (BA) Andreas Niemeier, M.Eng.

Product Engineering & Customer Support

Pan Niemeier jest odpowiedzialny za opracowanie programów RFEM, RSTAB oraz modułów dodatkowych do konstrukcji membranowych. Ponadto odpowiada za zapewnienie jakości i wsparcie klienta.

Słowa kluczowe

Trzęsienie ziemi Obciążenie sejsmiczne przyspieszenie gruntu Współczynnik tła typ podłoża Typ podłoża Strefa sejsmiczna Kategoria ważności Współczynnik zachowania Ciągliwość współczynnik ważności

Literatura

[1]   Eurocode 8: Design of structures for earthquake resistance - Part 1: General rules, seismic actions and rules for buildings; EN 1998‑1:2004/A1:2013
[2]   Albert, A. (2018). Schneider - Bautabellen für Ingenieure mit Berechnungshinweisen und Beispielen (23rd ed.). Cologne: Bundesanzeiger.

Do pobrania

Linki

Skomentuj...

Skomentuj...

  • Odwiedziny 7184x
  • Zaktualizowane 25. sierpnia 2021

Kontakt

Skontaktuj się z firmą Dlubal

Mają Państwo pytania lub potrzebują porady?
Zapraszamy do bezpłatnego kontaktu z nami drogą mailową, poprzez czat lub forum lub odwiedzenia naszej strony z FAQ z użytecznymi wskazówkami i rozwiązaniami.

+48 (32) 782 46 26

+48 730 358 225

info@dlubal.pl

Zaproszenie na wydarzenie

Międzynarodowa Konferencja na temat drewna

Konferencje 12. kwietnia 2022 - 14. kwietnia 2022

Zaproszenie na wydarzenie

Kongres Konstrukcji 2022

Konferencje 21. kwietnia 2022 - 22. kwietnia 2022

Modelowanie i wymiarowanie konstrukcji stalowych w RFEM 6 i RSTAB 9

Modelowanie i wymiarowanie konstrukcji stalowych w RFEM 6 i RSTAB 9

Webinar 20. października 2021 14:00 - 15:00 CEST

Projektowanie szkła za pomocą oprogramowania Dlubal

Projektowanie szkła za pomocą oprogramowania Dlubal

Webinar 8. czerwca 2021 14:00 - 14:45 CEST

Analiza historii czasu wybuchu w RFEM

Analiza czasowa eksplozji w RFEM

Webinar 13. maja 2021 14:00 - 15:00 EDT

CSA S16: 19 Wymiarowanie stali w RFEM

CSA S16: 19 Wymiarowanie stali w RFEM

Webinar 10. marca 2021 14:00 - 15:00 EDT

Wymiarowanie prętów zgodnie z ADM 2020 w RFEM

Wymiarowanie prętów zgodnie z ADM 2020 w RFEM

Webinar 19. stycznia 2021 14:00 - 15:00 EDT

Dzień informacyjny Dlubal

Dlubal Info Day Online | 15 grudnia 2020 r

Webinar 15. grudnia 2020 9:00 - 16:00 BST

MES - Rozwiązywanie problemów i optymalizacja w RFEM

Rozwiązywanie problemów i optymalizacja MES w RFEM

Webinar 11. listopada 2020 14:00 - 15:00 EDT

Interakcja struktura gruntu w RFEM

Interakcja konstrukcji z podłożem w RFEM

Webinar 27. października 2020 14:00 - 14:45 BST

RFEM 5
RFEM

Program główny

Oprogramowanie do obliczeń płaskich i przestrzennych układów konstrukcyjnych, obejmujących płyty, ściany, powłoki, pręty (belki), bryły i elementy kontaktowe, z wykorzystaniem Metody Elementów Skończonych (MES)

Cena pierwszej licencji
3 540,00 USD
RSTAB 8
RSTAB

Program główny

Oprogramowanie do obliczania konstrukcji ramowych, belkowych i szkieletowych, wykonujące obliczenia liniowe i nieliniowe sił wewnętrznych, odkształceń i reakcji podporowych

Cena pierwszej licencji
2 550,00 USD