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 czytelnicy bez głębokiej wiedzy technicznej mogli uzyskać wgląd w temat.
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.
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” .
Zaletą modułu dodatkowego RFEM 6 Steel Joints jest możliwość analizy połączeń stalowych przy użyciu modelu MES, dla którego modelowanie przebiega w pełni automatycznie w tle. Elementy składowe złącza stalowego, które kontrolują modelowanie, można wprowadzić, definiując je ręcznie lub korzystając z dostępnych szablonów w bibliotece. Ta ostatnia metoda została opisana w poprzednim artykule z Bazy wiedzy zatytułowanym „Definiowanie komponentów połączenia stalowego przy użyciu biblioteki”. Definiowanie parametrów do wymiarowania połączeń stalowych jest tematem artykułu w bazie wiedzy „Projektowanie połączeń stalowych w RFEM 6”.
Dzięki rozszerzeniu Połączenia stalowe dla RFEM 6 można tworzyć i analizować połączenia stalowe przy użyciu wydzielonego modelu ES. Modelowanie połączeń można kontrolować poprzez proste i wygodne wprowadzanie elementów. Elementy stalowego połączenia można definiować ręcznie lub przy użyciu szablonów dostępnych w bibliotece. Pierwsza metoda została opisana w poprzednim artykule z Bazy wiedzy zatytułowanym „Nowe podejście do wymiarowania połączeń stalowych w programie RFEM 6”. W tym artykule skupimy się na tej drugiej metodzie; tzn. pokaże, jak definiować komponenty połączenia stalowego przy użyciu szablonów dostępnych w bibliotece programu.
Stal ma słabe właściwości termiczne pod względem ognioodporności. Rozszerzalność termiczna dla wzrastającej temperatury jest bardzo wysoka w porównaniu z rozszerzalnością innych materiałów budowlanych i może powodować efekty, których nie występowałyby w obliczeniach w normalnej temperaturze ze względu na utwierdzenie elementu.Wraz ze wzrostem temperatury wzrasta ciągliwość stali, a wytrzymałość zmniejsza się. Ponieważ stal traci 50% swojej wytrzymałości w temperaturze 600 °C, ważne jest, aby chronić elementy przed skutkami pożaru. W przypadku zabezpieczonych elementów stalowych, dzięki lepszej reakcji termicznej można wydłużyć ognioodporność.
Konstrukcje złożone to zespoły elementów konstrukcyjnych o różnych właściwościach. Jednak niektóre elementy mogą mieć te same właściwości w zakresie podpór, nieliniowości, modyfikacji końców, przegubów itp. oraz w obliczeniach (na przykład długości efektywne, podpory obliczeniowe, zbrojenie, klasy użytkowania, redukcje przekroju itp. ). W RFEM 6 istnieje możliwość pogrupowania tych elementów z uwzględnieniem ich wspólnych właściwości i tym samym, mogą być razem modelowane i obliczane.
W artykule omówiono elementy prostoliniowe, których przekrój poprzeczny poddany jest osiowej sile ściskającej. Celem tego artykułu jest pokazanie, ile parametrów do obliczeń słupów betonowych zdefiniowanych w Eurokodach jest uwzględnianych w programie do analizy statyczno-wytrzymałościowej RFEM.
Moduły dodatkowe RF-/JOINTS są wyposażone w okno graficzne, w którym wyświetlane są wszystkie elementy konstrukcyjne połączenia. Za pomocą funkcji myszy znanych z programów RFEM i RSTAB można powiększać, przesuwać lub obracać widok.
Zarówno analiza drgań własnych, jak i analiza spektrum odpowiedzi przeprowadzane są na układzie liniowym. Jeżeli w modelu występują nieliniowości, podlega on linearyzacji, dzięki czemu elementy nieliniowe nie są brane pod uwagę w dalszej analizie. W praktyce jednak bardzo często wprowadzamy do modeli elementy "tylko rozciągane". W przedstawionym artykule opisano, w jaki sposób można je poprawnie zastąpić dla przeprowadzenia liniowej analizy dynamicznej.
Podczas wprowadzania i przenoszenia obciążeń poziomych, takich jak wiatr lub obciążenia sejsmiczne, w modelach 3D pojawiają się coraz większe trudności. Aby uniknąć takich problemów, niektóre normy (np. ASCE 7, NBC) wymagają uproszczenia modelu za pomocą przepon, które rozkładają obciążenia poziome na elementy konstrukcyjne przenoszące obciążenia, ale nie mogą samodzielnie przenosić zginania (tzw. „Przepona”).
Ponieważ na konstrukcję oddziałują obciążenia grawitacyjne, następuje przemieszczenie boczne. Z kolei w wyniku dalszego działania obciążenia grawitacyjnego na elementy w pozycji przesuniętej poprzecznie powstaje drugorzędny moment wywracający. Efekt ten jest również znany jako "P-Delta (Δ)". Sek. 12.9.1.6 normy ASCE 7-16 oraz Komentarz do NBC 2015 określają, kiedy efekty P-Delta powinny być uwzględniane podczas analizy modalnej spektrum odpowiedzi.
Jednym z popularnych zastosowań konstrukcji stalowych są maszty kratowe. Przykładem tego rodzaju konstrukcji są maszty dla anten i linii napowietrznych, maszty elektrowni wiatrowych, kolejek liniowych oraz ramy nośne. Modelowanie można przeprowadzić w programie RFEM i RSTAB, wprowadzając poszczególne elementy konstrukcji. Ponadto, można skorzystać z różnych funkcji kopiowania i wprowadzania danych sparametryzowanych. Jednak ta procedura zazwyczaj wymaga czasu, wygodniej jest modelować takie konstrukcje korzystając z katalogu elementów prefabrykowanych, dostępnych w Menedżerze bloków. Elementy te są przechowywane automatycznie w bazie danych podczas instalacji programu. Tym samym, do generowania różnorodnych masztów kratowych można wykorzystać segmenty, platformy, uchwyty anten, szachty na kable itd. jako parametryzowane bloki konstrukcyjne.
W tym przykładzie należy określić nośność obliczeniową blachy czołowej zgodnie z EN 1993-1-8 [1]; pozostałe elementy nie są tutaj opisane. Für die Kontrolle der Ergebnisse wurden die Abmessungen des Anschlusses IH 3.1 B 30 24 der Typisierten Anschlüsse [2] verwendet. Als Material wird S 235 verwendet und Schrauben mit der Festigkeit 10.9.
Straty ciepła spowodowane przez elementy zewnętrzne bez rozłączenia termicznego elementów wewnętrznych są ogromne. Z tego powodu zewnętrzne elementy konstrukcyjne są oddzielone termicznie od przegród zewnętrznych budynku za pomocą specjalnego elementu. Do połączenia płyty balkonowej ze stropem żelbetowym można wykorzystać np. połączenie Schöck Isokorb® lub HALFEN HIT. Przy wymiarowaniu takich elementów wbudowanych należy uwzględnić odpowiednią aprobatę techniczną. Poniższy artykuł pokazuje przykład uwzględnienia Schöck Isokorb® w obliczeniach MES.
W przypadku kombinacji konstrukcji MES (elementy powierzchniowe i prętowe) lub konstrukcji płytowych, do obliczeń konstrukcji prętowej można przypisać fikcyjny przekrój belki teowej, którego geometria zależy od efektywnego szerokość. In RFEM wird bei Verwendung des Stabtyps "Rippe" die Steifigkeit durch einen Plattenanteil (Flächenelement) und einen Steganteil (Stabelement) abgebildet. Diese Vorgehensweise bringt für die Bemessung Besonderheiten mit sich, auf die im Folgenden eingegangen werden soll.
W module dodatkowym RF-LAMINATE można wymiarować elementy konstrukcyjne wykonane z drewna klejonego krzyżowo. Since the design is a pure elastic stress analysis, it is necessary to additionally consider the stability issues (flexural buckling and lateral-torsional buckling).
Symetryczne obrotowo konstrukcje lub elementy konstrukcyjne są często wprowadzane w kartezjańskim układzie współrzędnych. Soll beispielsweise anschließend eine Änderung des Radius vorgenommen werden, ist dies mit einigem Aufwand verbunden, da die Koordinaten gegebenenfalls zunächst umgerechnet und knotenweise geändert werden müssen.
Jeżeli elementy konstrukcyjne mają zostać obliczone w module dodatkowym dla programu RFEM lub RSTAB, w modułach dodatkowych dostępnych jest kilka załączników krajowych. Werden die Bauwerke vorwiegend nach einem bestimmten nationalen Anhang berechnet, bieten die Zusatzmodule die Möglichkeit, einen Standardwert zu setzen. Damit wird es dem Anwender erspart, bei jedem neuen Modell den NA erneut auswählen zu müssen.
Podczas analizy elementów konstrukcyjnych konstrukcji żelbetowych często konieczne jest wymiarowanie belek-ścian. Są one głównie wykorzystywane w konstrukcji okien i nadproży, belkach górnych i dolnych, w połączeniach pomiędzy płytami oraz w konstrukcjach szkieletowych. Jeżeli elementy te wyświetlane są jako powierzchnie w RFEM, przeprowadzenie oceny wyników zbrojenia wymaga podjęcia dalszych kroków.
W tym miejscu sprawdzane są kształty drgań własnych lub współczynniki obciążenia krytycznego poprzednich konstrukcji belkowych, za pomocą modelu ES w programie RFEM (elementy powierzchniowe) i RF-STABILITY.
W przypadku powtarzających się elementów, takich jak określone elementy konstrukcyjne lub części znormalizowane, można skorzystać z parametryzacji modelu podstawowego. Da die Hauptelemente im Programm keine Bauteile, sondern die zugehörigen Knoten sind, müssen diese parametrisiert werden. Ein Stab ist beispielsweise nicht über seine Länge, sondern über seinen Anfangs- und Endknoten definiert. Durch diese Art der Modellierung können gerade bei dreidimensionalen Strukturen komplexe Formeln entstehen.