Uwzględnianie elementów wyłącznie rozciąganych przy określaniu drgań własnych za pomocą modułu dodatkowego RF-/DYNAM Pro - Natural Vibrations
Jeżeli w układzie obecne są pręty wyłącznie rozciągane, są one linearyzowane w module RF-/DYNAM Pro i interpretowane jako pręty kratowe, które mogą równocześnie przenosić siły ściskające i rozciągające. Jednym z możliwych podejść do problemu jest określenie drgań własnych w układzie, w którym niektóre pręty wyłącznie rozciągane uległy już wyboczeniu. W tym celu należy wybrać wstępną deformację w jednym kierunku, a odpowiednie pręty rozciągane należy ręcznie dezaktywować, aby zasymulować ich uszkodzenie.
W tym celu w programie głównym (RFEM lub RSTAB) należy zdefiniować przypadek obciążenia, który nie zawiera żadnych obciążeń (lub tylko bardzo małe siły), a jedynie dezaktywuje żądane pręty.
W tym przykładzie płaskiej konstrukcji ramowej zakłada się odkształcenie wstępne w kierunku dodatnim wzdłuż osi X. Dzięki temu pręty 5, 8 i 11 zostają dezaktywowane w tym przypadku obciążenia. Ten przypadek obciążenia można następnie zaimportować do RF-/DYNAM Pro - Natural Vibrations jako stan początkowy, korzystając z opcji „Modyfikacje sztywności”. Aby oszacować, w jaki sposób zmieniają się częstotliwości drgań własnych konstrukcji w przypadku uszkodzenia prętów wyłącznie rozciąganych, zaleca się utworzenie kilku przypadków drgań własnych o różnych stanach początkowych.
Uwzględnienie w analizie spektrum odpowiedzi w module dodatkowym RF-/DYNAM Pro - Equivalent Loads
Przypadki drgań własnych (NVC) zdefiniowane w pierwszym kroku można następnie przyporządkować do przypadków obciążeń dynamicznych (DLC) w celu przeprowadzenia analizy spektrum odpowiedzi za pomocą obciążeń równoważnych. DLC 1 utworzono z wykorzystaniem postacie drgań własnych obliczonych na układzie liniowym, a tym samym wszystkie pręty uwzględnione zostały jako aktywne. Jednak w programie RFEM lub RSTAB obliczenia przeprowadzane są na układzie, gdzie pręty wyłącznie rozciągane są aktywne. Aby zapobiec wykonywaniu obliczeń dla różnych schematów statycznych i wystąpieniu konfliktu, eksportowane przypadki obciążeń należy obliczać również w układzie liniowym. Jeżeli chcą Państwo przeprowadzić obliczenia całkowicie liniowe, należy wyłączyć nieliniowości dla tych przypadków obciążeń.
Do utworzenia przypadku obciążenia DLC 2 został wykorzystany przypadek drgań własnych, w którym część prętów wyłącznie rozciąganych została dezaktywowana. Obciążenia równoważne są zatem oparte na tym samym układzie, co układ, w którym określane są siły wewnętrzne i odkształcenia.
Superpozycja w kombinacji wyników nie jest zalecana w przypadkach 2 i 3 (tzn. z uwzględnieniem prętów wyłącznie rozciąganych), ponieważ wpływy poszczególnych postaci drgań własnych są połączone przez superpozycję kwadratową, a zatem zostają utracone informacje o znakach sił wewnętrznych. W ten sposób w prętach wyłącznie rozciąganych ponownie wystąpiłyby siły ściskające. W przypadku konstrukcji, w których dla każdego kierunku występuje jeden dominujący kształt drgań, można użyć opcji "Wyniki z zachowaniem znaku dominującego kształtu drgań". W ten sposób oznaczenia sił wewnętrznych powiązane będę z dominującym kształtem drgań.
Analiza wyników
Postacie drgań własnych konstrukcji różnią się wartością częstotliwości drgań własnych, ale kierunek i kształt postaci drgań są podobne. Poprzez dezaktywację prętów wyłącznie rozciąganych konstrukcja staje się znacznie bardziej podatna, a częstotliwości są mniejsze z uwagi na niższą sztywność. W obu przypadkach dominujący jest kształt pierwszej postaci drgań (współczynnik efektywnej masy modalnej wynosi około 80 %).
Wyniki analizy spektrum odpowiedzi również znacznie się różnią. Analiza odbywa się na podstawie pierwszego kształtu, to znaczy w obrębie utworzonego przypadku obciążenia. Porównując siły osiowe w prętach wyłącznie rozciąganych widać, że znacznie się one zwiększają. Wynika to z wyboczenia prętów poddanych ściskaniu, które w pierwszym przypadku przenoszą siły ściskające i przyczyniają się do stabilizacji konstrukcji.
Jednakże całkowita siła zastępcza od trzęsienia ziemi jest większa, jeżeli nieliniowości zostaną pominięte. Widać to w tabeli "4.0 Wyniki - Podsumowanie". W programie RFEM można również użyć belki wynikowej. Tak więc, jeżeli chce się analizować tylko całkowitą siłę sejsmiczną (na przykład w celu porównania z innymi oddziaływaniami poziomymi), pominięcie elementów rozciągających byłoby po bezpiecznej stronie.
W przypadku wykorzystania prętów wyłącznie rozciąganych analizę wyników należy przeprowadzać indywidualnie, ponieważ ciężko jest stosować uogólnienia. Zalecane jest stosowanie narzędzi w arkuszach Excel, które pozwolą ręcznie tworzyć superpozycję kwadratową sił z poszczególnych przypadków obciążeń. W przypadku przeprowadzania obliczeń konstrukcji asymetrycznej konieczne byłoby przeanalizowanie deformacji wstępnej w kierunku dodatnim i ujemnym.
