Sistema estrutural e estudos preliminares
O sistema estrutural é uma torre constituída por uma secção RO 340,6 x 10 com resistência de aço S235. No meio da torre, é suportado por dois cabos pré-esforçados e fixados na base. O pré-esforço nos cabos é de 100 kN.
Antes que a análise do histórico de tempo possa ser iniciada, é realizada uma análise modal para analisar o comportamento dinâmico. Uma vez que uma análise modal é sempre linear, o efeito dos cabos não pode ser considerado. Os cabos são substituídos por treliças lineares. No entanto, o módulo adicional do RF-DYNAM Pro oferece opções para modelar o comportamento dos cabos de forma mais realista. Utilize a função "Modificações de rigidez" no separador "Casos naturais de vibração". Esta opção permite-lhe alterar a matriz de rigidez geométrica utilizada para determinar os valores próprios. Portanto, para este exemplo, é possível considerar o pré-esforço dos cabos importando o caso de carga relevante.
Considerando que o pré-esforço conduz significativamente a frequências naturais mais elevadas em comparação com uma análise sem ter em consideração o pré-esforço e uma visualização realista da frequência natural da estrutura. É importante conhecer as frequências naturais para poder converter o amortecimento e entender o comportamento da estrutura. Os valores para as duas formas de modo determinantes são os seguintes:
| Forma própria nº | Freqüência angular ω [rad / s] | Freqüência Natural f [Hz] | Fator de massa modal efetivo [-] |
| 1 | 12,926 | 2,057 | 0,281 |
| 6 | 81,310 | 12,941 | 0,345 |
Entrada no RF-DYNAM Pro - Histórico de temporização não linear
A situação a ser analisada é a ação de uma carga de vento horizontal com um tamanho de 10 kN, que atua como carga única na extremidade superior da torre. O movimento do vento é grandemente simplificado neste exemplo e representado através de um diagrama de tempo transiente.
Tendo em consideração todas as não linearidades no módulo adicional "Histórico de Tempo Não Linear", são consideradas as características do cabo. Isto inclui a falha dos cabos sob pressão e a influência do pré-esforço.
Neste caso, a "Análise implícita não-linear de novo tipo" é selecionada. Para este solucionador, é necessário um intervalo de tempo suficientemente pequeno para obter resultados precisos. Para o efeito, pode ser realizado um estudo de convergência do patamar do tempo. Para este exemplo, foi selecionado um intervalo de tempo de 0,001 s. Etapas de tempo menores não levam a resultados mais precisos.
Além do mais, o pré-esforço dos cabos é importado como "condição". A condição deve atuar como um estado estacionário, o que significa que o pré-esforço está presente durante todo o intervalo de tempo.
Uma medida de amortecimento de Lehr de 0,02 é assumida como amortecimento. Uma vez que a análise implícita da Newmark requer a definição do amortecimento de Rayleigh, o amortecimento de Lehr tem de ser convertido. Isto acontece dentro do programa definindo as frequências angulares das duas formas de modo de governo. A seguinte fórmula é utilizada aqui:
Avaliação de resultados
Estão disponíveis numerosas funções para avaliar os resultados. Por um lado, o movimento do sistema estrutural pode ser exibido graficamente, para cada tempo salvo, para o envelope dinâmico, ou como animação ao longo do tempo. Por outro lado, é possível utilizar o monitor temporal para avaliação, onde pode selecionar qualquer nó ou barra e por isso os resultados são visíveis ao longo do tempo.
Para a torre, as deformações e acelerações no nó superior são determinantes. Com base nas acelerações, a raiz quadrada da média pode ser adicionalmente determinada. Estes resultados podem ser comparados com os valores requeridos.
A força axial nos cabos mostra o efeito do pré-esforço. A força axial começa no valor de 87,7 kN. Como resultado, os dois cabos permanecem sempre na área de tensão e não falham.
Outra opção é exportar os resultados para os casos de carga (os resultados dos escalonamentos únicos são exportados) ou combinações de resultados (os resultados dos envelopes dinâmicos são exportados). Por meio desses resultados, verificações adicionais podem ser realizadas nos módulos de dimensionamento.