W programie RFEM 6 analizę sejsmiczną można przeprowadzić za pomocą modułów dodatkowych Analiza modalna i Analiza spektrum odpowiedzi. Zaraz po zakończeniu analizy spektralnej za pomocą rozszerzenia Model budynku można wyświetlić oddziaływania kondygnacji, przemieszczenia kondygnacji i siły w ścianach usztywniających.
Analiza dynamiczna w RFEM 6 i RSTAB 9 jest podzielona na kilka rozszerzeń. Rozszerzenie Analiza modalna jest niezbędne dla wszystkich innych rozszerzeń do analizy dynamicznej, ponieważ przeprowadza analizę drgań własnych dla modeli prętów, powierzchni i brył.
Model budynku jest jednym ze specjalnych rozszerzeń w programie RFEM 6. Jest to przydatne narzędzie do modelowania, za pomocą którego można łatwo tworzyć kondygnacje budynków i nimi manipulować. Model budynku można aktywować na początku procesu modelowania lub po jego zakończeniu.
Analiza sejsmiczna w programie RFEM 6 jest możliwa przy użyciu rozszerzeń analizy modalnej i analizy spektrum odpowiedzi. Ogólna koncepcja analizy sejsmicznej w programie RFEM 6 opiera się na utworzeniu przypadku obciążenia do analizy modalnej lub analizy spektrum odpowiedzi. Grupy norm dla tych analiz są ustawiane w zakładce Normy II w oknie Dane podstawowe modelu.
Program RFEM 6 zawiera rozszerzenie Form-Finding do określania kształtów równowagi modeli powierzchni obciążonych rozciąganiem i prętów obciążonych siłami osiowymi. Aktywuj ten dodatek w Danych bazowych modelu i użyj go, aby znaleźć położenie geometryczne, w którym naprężenie wstępne lekkich konstrukcji jest w równowadze z istniejącymi warunkami brzegowymi.
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).
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.
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.
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.
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.
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.
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.