Consideração ao determinar as vibrações naturais com ajuda do módulo adicional RF-/DYNAM Pro - Natural Vibrations
Ao estarem presentes tirantes num sistema estrutural, estes são linearizados no RF-/DYNAM Pro e interpretados como elementos de treliça, que podem absorver igualmente as forças de compressão e de tração. Uma possibilidade é determinar as vibrações naturais num sistema estrutural em que algumas barras já entraram no estado de rotura. Para este efeito, tem de ser selecionada uma pré-deformação numa direção e os tirantes correspondentes devem ser desativadas manualmente para simular uma rotura.
Para fazer isso, é necessário definir um caso de carga no programa principal (RFEM ou RSTAB) que de preferência não contenha cargas (ou apenas muito pequenas), mas que apenas desativará as barras desejadas.
Neste exemplo de pórtico bidimensional, é assumida uma pré-deformação na direção X positiva. Assim, as barras 5, 8 e 11 são desativadas num caso de carga. Este caso de carga pode depois ser importado como um estado inicial no RF-/DYNAM Pro - Natural Vibrations utilizando a opção "Modificações da rigidez". Recomenda-se a criação de vários casos de vibração natural (NVCs) para estimar como as frequências do modelo são alteradas se os elementos de tração falharem.
Consideração na análise do espectro de resposta no módulo adicional RF-/DYNAM Pro - Equivalent Loads
Os NVCs definidos no primeiro passo podem depois ser atribuídos aos Casos de carga dinâmicos (DLCs) para realizar uma análise do espectro de resposta com a ajuda de cargas equivalentes. No DLC 1, as formas foram calculadas no sistema linear e, como tal, todas as barras foram consideradas. No RFEM ou no RSTAB, no entanto, as barras de tração estão ativas nos casos de carga exportados. Para evitar que o cálculo seja realizado em diferentes sistemas estruturais e ocorra um conflito, os casos de carga exportados também devem ser calculados num sistema linear. Pretendendo realizar um cálculo completamente linear, é necessário desativar as não-linearidades para estes casos de carga.
No DLC 2, o NVC foi importado, no qual as barras de tração falharam. As cargas equivalentes são assim baseadas no mesmo sistema como o sistema a partir do qual as forças internas e deformações são determinadas.
Uma sobreposição numa combinação de resultados não é recomendada nos casos 2 e 3 (isto é, considerando os tirantes) porque as contribuições modais individuais são combinadas por uma sobreposição quadrática e assim os sinais se perdem. Assim, surgiriam novamente forças de compressão nos tirantes. Para estruturas onde existe um modo dominante por direção, pode ser utilizada a opção "Resultados com sinal baseados na forma própria dominante". Assim, os sinais da forma própria dominante permanecerão.
Avaliação dos resultados
As vibrações naturais da estrutura diferem no valor da frequência natural, mas a direção e a forma são semelhantes. Ao desativar os tirantes, a estrutura torna-se significativamente mais suave e as frequências são menores devido à menor rigidez. Nos dois casos analisados, o primeiro modo próprio é dominante (o coeficiente de massa equivalente efetivo é de aproximadamente 80%).
Os resultados da análise do espectro de resposta também diferem significativamente. A avaliação é baseada na primeira forma própria, isto é, no caso de carga criado. Comparando as forças axiais nos tirantes, torna-se evidente que estas aumentam significativamente quando os tirantes são considerandos. Isto resulta da rotura das barras sujeitas a compressão, as quais podem estar envolvidas no primeiro caso e contribuem para a estabilização.
No entanto, a força total do sismo é maior se as não-linearidades são desprezadas e, portanto, está-se do lado da segurança. Isto pode ser visto na tabela "4.0 Resultados - Resumo". No RFEM também é possível utilizar uma barra resultante. Assim, pretendendo apenas analisar a força sísmica total (por exemplo para comparação com outras ações horizontais), desprezar os tirantes estaria do lado da segurança.
Ao considerar as barras de tração, a avaliação dos resultados deve ser feita manualmente e não pode ser generalizada. Uma ferramenta do Excel que sobreponha quadraticamente as forças dos casos de carga individuais manualmente é recomendável. Sendo analisada uma estrutura assimétrica, é necessário verificar a pré-deformação nas direções positiva e negativa.
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