W artykule przedstawiono podstawowe pojęcia z zakresu dynamiki konstrukcji i ich roli w projektowaniu konstrukcji sejsmicznych. Duży nacisk kładzie się na wyjaśnienie aspektów technicznych w zrozumiały sposób, aby tematyka była zrozumiała dla czytelników bez dużej wiedzy technicznej.
Norma ASCE 7-22 [1], rozdz. 12.9.1.6 określa, kiedy efekty P-delta powinny być uwzględniane podczas przeprowadzania analizy modalnego spektrum odpowiedzi dla obliczeń sejsmicznych. W NBC 2020 [2], Wys. 4.1.8.3.8.c jedynie w niewielkim stopniu wymaga uwzględnienia przechyłów spowodowanych interakcją obciążeń grawitacyjnych z konstrukcją odkształconą. Z tego względu podczas przeprowadzania analizy sejsmicznej mogą wystąpić sytuacje, w których efekty drugiego rzędu, znane również jako P-delta, muszą zostać uwzględnione.
Zgodnie z normami EN 1998-1 sekcje 2.2.2 i 4.4.2.2 do obliczeń stanu granicznego nośności należy przeprowadzić obliczenia z uwzględnieniem teorii drugiego rzędu (efekt P-Δ). Efekt ten nie musi być uwzględniany tylko w przypadku, gdy współczynnik wrażliwości międzykondygnacyjnej jest mniejszy niż 0,1.
Aby ocenić, czy w obliczeniach dynamicznych konieczne jest również uwzględnienie analizy drugiego rzędu, w normie EN 1998‑1, sekcje 2.2.2 i 4.4.2.2 zawarto współczynnik wrażliwości międzykondygnacyjnego znoszenia θ. Można ją obliczyć i przeanalizować za pomocą programów RFEM 6 i RSTAB 9.
Artykuł 4.1.8.7 kanadyjskich przepisów budowlanych (NBC) 2020 zawiera jasną procedurę dotyczącą metod analizy trzęsień ziemi. Metoda bardziej zaawansowana, a mianowicie metoda analizy dynamicznej opisana w rozdziale 4.1.8.12, powinna być stosowana dla wszystkich typów konstrukcji, z wyjątkiem tych, które spełniają kryteria podane w 4.1.8.7. W przypadku pozostałych konstrukcji, może być stosowana nieco prostsza metoda równoważnych sił statycznych (ESFP), opisana w rozdziale 4.1.8.11.
Zarówno analiza drgań własnych, jak i analiza spektrum odpowiedzi przeprowadzane są na modelach liniowych Jeżeli w modelu występują nieliniowości, podlega on linearyzacji, dzięki czemu elementy nieliniowe nie są brane pod uwagę w dalszej analizie. Mogą to być na przykład pręty rozciągane, podpory nieliniowe lub przeguby nieliniowe. Celem artykułu jest pokazanie, w jaki sposób można je traktować w analizie dynamicznej.
Jeśli chcesz obliczyć zwykłe konstrukcje, wprowadzanie danych często nie jest skomplikowane, ale jest po prostu czasochłonne. Dzięki automatycznemu wprowadzaniu danych można zaoszczędzić cenny czas. W niniejszym przypadku należy uwzględnić kondygnacje domu jako poszczególne etapy budowy. Dane są wprowadzane przy pomocy programu w języku C#, aby użytkownik nie musiał ręcznie wprowadzać elementów poszczególnych pięter.
Analiza modalna jest punktem wyjścia do analizy dynamicznej układów konstrukcyjnych. Można ją wykorzystać do określenia wartości drgań własnych, takich jak częstotliwości drgań własnych, kształty drgań własnych, masy modalne i efektywne współczynniki masy modalnej. Wynik ten może zostać wykorzystany do obliczeń drgań oraz do dalszych analiz dynamicznych (na przykład obciążenia widmem odpowiedzi).
Rozszerzenie Analiza etapów budowy (CSA) umożliwia wymiarowanie konstrukcji prętowych, powierzchniowych i bryłowych w programie RFEM 6 z uwzględnieniem określonych etapów budowy związanych z procesem konstrukcyjnym. Jest to o tyle istotne, że budynki nie powstają w całości od razu, lecz poprzez stopniowe łączenie poszczególnych części konstrukcyjnych. Poszczególne kroki, w których elementy konstrukcyjne oraz obciążenia są dodawane do budynku, nazywane są etapami budowy, podczas gdy sam proces budowy nazywa się procesem konstrukcyjnym.
Dzięki temu końcowy stan konstrukcji jest dostępny po zakończeniu procesu konstrukcyjnego, czyli wszystkich etapów budowy. W przypadku niektórych konstrukcji wpływ procesu konstrukcyjnego (tzn. wszystkich poszczególnych etapów budowy) może być znaczny i należy to uwzględnić, aby uniknąć błędów w obliczeniach. Ogólne omówienie rozszerzenia CSA znajduje się w artykule z Bazy informacji zatytułowanym „Uwzględnienie etapów budowy w programie RFEM 6” .
Obliczenia konstrukcji złożonych za pomocą oprogramowania do analizy elementów skończonych są zazwyczaj przeprowadzane na całym modelu. Jednak wznoszenie tego typu konstrukcji jest procesem wieloetapowym, w którym ostateczny stan konstrukcji uzyskuje się poprzez połączenie poszczególnych elementów konstrukcyjnych. Aby uniknąć błędów w obliczeniach ogólnych modeli, należy wziąć pod uwagę wpływ procesu konstrukcyjnego. W programie RFEM 6 jest to możliwe za pomocą rozszerzenia Analiza etapów budowy (CSA).