Wyznaczanie obciążeń sejsmicznych według ograniczeń węzłowych w poszczególnych przypadkach

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

W przypadku wprowadzania i przenoszenia obciążeń poziomych, takich jak obciążenia wiatrem lub trzęsieniem ziemi, w modelach 3D występują coraz większe trudności. Aby uniknąć takich problemów, niektóre normy (na przykład ASCE 7, NBC) wymagają uproszczenia modelu poprzez użycie płaszczyzn, które rozkładają obciążenia poziome na nośne elementy konstrukcyjne, ale nie mogą same pochłaniać. "Membrana").

W artykule omówiono zastosowanie poziomych płaszczyzn sztywnych, stosowanych głównie w przypadku betonowych płyt stropowych. Ten typ modelowania ma kilka zalet. Szybkość obliczeń jest zatem znacznie lepsza, ponieważ masy każdego pocisku są skupione w jednym punkcie. Gwarantowana jest identyfikowalność wyników, a wyniki można analizować pojedynczo i w ten sposób uzyskać jaśniejszą dokumentację.

W programie RFEM dostępne są do tego celu wiązania węzłowe. Odnoszą się one do przemieszczeń i obrotów pomiędzy dwoma lub więcej węzłami. W obszarze pobierania tego artykułu znajduje się dokument opisujący tę opcję szczegółowo.

W tym artykule opisano zastosowanie płaszczyzn sztywnych w programie RFEM. Budynek jest budynkiem czterokondygnacyjnym, który jest regularny w elewacji, ale nie w planie piętra. Ściany są przymocowane przegubowo do sufitu.

Rysunek 01 - Modelowanie konstrukcji w RFEM

Modelowanie płaszczyzny sztywnej w programie RFEM

Masy każdego pocisku są skupione w środku ciężkości. Aby ją wybrać, należy wybrać funkcję "Środek ciężkości i informacje ...", którą można wybrać, wybierając wszystkie obiekty na podłodze za pomocą menu kontekstowego. Za pomocą tej opcji można wygenerować węzeł w środku ciężkości pocisku z jednej strony. Z drugiej strony można określić masę pocisku w tym samym czasie. Masy te są wymienione w tabeli poniżej. Wygenerowane węzły dla każdej podłogi należy następnie przenieść do płaszczyzny podłogi (zmiana współrzędnej Z).

W tym przykładzie zdefiniowano dodatkowe obciążenia stałe, obciążenia wymuszone i obciążenia śniegiem na powierzchniach. Później należy je przeliczyć na całkowitą masę przypadającą na jedno piętro.

 Piętro 3Piętro 2Piętro 1ECSuma
Ciężar własny97 631.3 kg97 006,3 kg97 006,3 kg97 006,3 kg388,650,2 kg
Obciążenia stałe18 900 kg18 700,0 kg18 700,0 kg18 700,0 kg75 000,0 kg
Obciążenie użytkowe50 250,0 kg46.750,0 kg46.750,0 kg46.750,0 kg187 750 kg
Obciążenie śniegiem14 1755,0 kg   14 1755,0 kg

Po udokumentowaniu wszystkich mas płyty stropowe (w tym wszystkie otwory i zawiasy liniowe) można usunąć i zastąpić węzłowymi. Zaleca się podział linii łączących ściany przez węzły, aby można było bardziej realistycznie modelować połączenie. W tym przykładzie wybrano odległość elementu skończonego. Węzeł węzłowy jest wyświetlany na rysunku 02. Opcja Typ to Płaszczyzna. Należy przy tym zaznaczyć środek ciężkości każdej opowieści.

Rysunek 02 - Definicja węzłów węzłowych

W celu umożliwienia późniejszej oceny wyników w węzłach centroidów, zdefiniowane są pręty łączące (przeguby przegubowe), każdy w pionie od środka ciężkości pocisku.

W przypadku zdefiniowania więzów węzłowych można wprowadzić masy w module dodatkowym RF-DYNAM Pro. W tym celu tworzone są trzy przypadki masowe, w których wprowadzane są tylko ręcznie zdefiniowane masy węzłowe (masy podane w tabeli). Masy są przykładane do środka ciężkości każdej opowieści.

W dalszej części zostanie wykorzystana metoda spektrum odpowiedzi z generowaniem obciążeń zastępczych. Naturalna analiza drgań jest przeprowadzana przy użyciu ośmiu wartości własnych dla kierunku X i Y. Przy użyciu tych ustawień obliczane są wszystkie dostępne kształty trybów, które są następnie wykorzystywane do analizy spektrum reakcji. Dzięki temu uzyskuje się efektywny współczynnik masy modalnej równy 1,0 w obu kierunkach.

Ocena wyników i porównanie z modelowaniem konwencjonalnym

Pierwsze dwa kształty trybów są identyczne w odniesieniu do ich kierunku w dwóch rozważanych modelach i różnią się tylko nieznacznie w zakresie częstotliwości drgań własnych. Rysunek 03 przedstawia model konwencjonalny z płytami stropowymi po lewej stronie oraz model z węzłami węzłowymi po prawej stronie. Wyświetlany jest pierwszy kształt trybu.

Rysunek 03 - Ocena kształtu pierwszego kształtu

W celu oceny wyników analizy spektrum odpowiedzi przydatne jest modelowanie belki wynikowej, zgodnie z opisem w tym artykule . Wyniki są przedstawione w poniższej tabeli. Na przykład wyświetlany jest tylko kierunek X (kombinacja wyników: Obwiednie wyników X).

 Model z płytami stropowymiModel z więzami węzłowymiOdchylenie
Częstotliwość drgań własnych (tryb 1)3,772 Hz3,478 Hz6,5%
Częstotliwość drgań własnych (tryb 2)5,688 Hz5,472 Hz3,8%
Ciąg ciągły OG3 (Vz)138,8 kN178,4 kN-28,5%
Ciąg ciągły OG2 (Vz)90,3 kN104,0 kN-15,2%
Ciąg ciągły OG 1 (Vz)56,9 kN62,0 kN-9.0%
Ścinanie poziome EG (Vz)28,9 kN25,4 kN12,1%
Przemieszczenie OG 3 (w kierunku X)0,9 mm1,1 mm-22,2%

Wyniki różnią się nieznacznie, natomiast model z wiązaniami węzłowymi powoduje powstanie większych sił lub odkształceń, zwłaszcza na poziomie najwyższym, ale na dole jest nieco mniejszy.

Modelowanie to stanowi uproszczenie całego systemu i ma zalety pod względem wydajności, dalszego przetwarzania i możliwości śledzenia. W przypadku większości analiz sejsmicznych metoda ta jest bardzo odpowiednia i stanowi alternatywę dla metody konwencjonalnej.

Autor

Stine Effler, M.Sc.

Stine Effler, M.Sc.

Product Engineering & Customer Support

Słowa kluczowe

Dynamika Model budowlany Połączenie węzłowe Oddziaływania sejsmiczne kondygnacja

Literatura

Do pobrania

Linki

Skomentuj...

Skomentuj...

  • Odwiedziny 3154x
  • Zaktualizowane 27. października 2021

Kontakt

Skontaktuj się z firmą Dlubal

Mają Państwo pytania lub potrzebują porady? Skontaktuj się z nami telefonicznie, mailowo, na czacie lub na forum lub znajdź sugerowane rozwiązania i przydatne wskazówki na stronie FAQ, dostępnej przez całą dobę.

+48 (32) 782 46 26

+48 730 358 225

[email protected]

Szkolenia online | Angielski

RFEM 6 | Informacje ogólne | USA

Szkolenie online 11. sierpnia 2022 12:00 - 16:00 EDT

Event Invitation

VIII Konferencja Techniczna PIKS

Konferencje 30. sierpnia 2022 - 31. sierpnia 2022

Event Invitation

13th Central European Congress on Concrete Engineering

Konferencje 13. września 2022 - 14. września 2022

Szkolenia online | Angielski

RFEM 6 | Analiza dynamiczna i obliczenia sejsmiczne zgodnie z EC 8

Szkolenie online 21. września 2022 9:00 - 13:00 CEST

Szkolenia online | Angielski

RFEM 6 | Informacje ogólne

Szkolenie online 7. października 2022 9:00 - 13:00 CEST

Szkolenie online | Angielski

RFEM 6 | Studenci | Wprowadzenie do wymiarowania prętów

Szkolenie online 12. października 2022 16:00 - 19:00 CEST

Szkolenie online | Angielski

RSECTION | Studenci | Wprowadzenie do teorii wytrzymałości

Szkolenie online 19. października 2022 16:00 - 19:00 CEST

XVII Konferencja Naukowo-Techniczna

XVII Konferencja naukowo-techniczna: Warsztat pracy rzeczoznawcy budowlanego

Konferencje 19. października 2022 - 21. października 2022

Szkolenie online | Angielski

RFEM 6 | Studenci | Wprowadzenie do MES

Szkolenie online 27. października 2022 16:00 - 19:00 CEST

Szkolenie online | Angielski

RFEM 6 | Studenci | Wprowadzenie do wymiarowania stali

Szkolenie online 10. listopada 2022 16:00 - 17:00 CET

Szkolenia online | Angielski

RFEM 6 | Analiza dynamiczna i obliczenia sejsmiczne zgodnie z EC 8

Szkolenie online 23. listopada 2022 9:00 - 13:00 CET

Symulacja wiatru CFD z RWIND 2

Symulacja wiatru CFD z RWIND 2

Webinar 29. czerwca 2022 14:00 - 15:00 EDT

Szkolenia online | Angielski

RFEM 6 | Analiza dynamiczna i obliczenia sejsmiczne zgodnie z EC 8

Szkolenie online 9. czerwca 2022 8:30 - 12:30 CEST

Szkolenia online | Angielski

RFEM 6 dla studentów | USA

Szkolenie online 8. czerwca 2022 13:00 - 16:00 EDT

Wymiarowanie aluminium ADM 2020 w\n RFEM 6

ADM 2020 Aluminium Design w RFEM 6

Webinar 25. maja 2022 14:00 - 15:00 EDT

Szkolenia online | Angielski

RFEM 6 | Studenci | Wprowadzenie do konstrukcji drewnianych

Szkolenie online 25. maja 2022 16:00 - 17:00 CEST

Szkolenia online | Angielski

RFEM 6 | Studenci | Wprowadzenie do wymiarowania betonu zbrojonego

Szkolenie online 19. maja 2022 16:00 - 17:00 CEST

ASCE 7-16 Analiza spektrum odpowiedzi w RFEM 6

ASCE 7-16 Analiza spektrum odpowiedzi w RFEM 6

Webinar 5. maja 2022 14:00 - 15:00 EDT

RFEM 5
RFEM

Program główny

Program główny RFEM 5 służy do definiowania konstrukcji, materiałów i obciążeń. Może być wykorzystywany do analizy zarówno konstrukcji płaskich jak i przestrzennych składających się z prętów, płyt, ścian i powłok. Program umożliwia również tworzenie konstrukcji mieszanych oraz modelowanie elementów bryłowych i kontaktowych.

Cena pierwszej licencji
3 540,00 USD
RFEM 5

Moduł dodatkowy

Analiza drgań własnych i postaci drgań dla modeli przestrzennych

Cena pierwszej licencji
1 030,00 USD
RFEM 5
RF-DYNAM Pro - Equivalent Loads

Moduł dodatkowy

Analiza sejsmiczna z multimodalną analizą spektrum odpowiedzi wraz z generowaniem równoważnych obciążeń statycznych.

Cena pierwszej licencji
760,00 USD