Em primeiro lugar, deve ser considerado se é necessário ter em consideração não linearidades ou se a linearização é suficiente. O método do espectro de resposta é um método que reduz a ação sísmica ao mínimo para realizar uma verificação com pouco esforço. A linearização e, portanto, a simplificação da estrutura deve ser sempre a primeira escolha para tal dimensionamento.
O exemplo examinado representa uma estrutura de pórtico com barras tracionadas. Se estes estiverem disponíveis no sistema, são linearizados na análise modal dinâmica e na análise de espectro de resposta e interpretados como barras de treliça, que podem absorver forças de compressão e tração. O objetivo desta estrutura é examinar as diferenças nos resultados quando as barras tracionadas são linearizadas ou consideradas. Também explica como as barras tracionadas podem ser consideradas aproximadamente.
Consideração aproximada das barras tracionadas na determinação de vibrações naturais e no método do espectro de resposta
Uma possibilidade é determinar as vibrações naturais num sistema no qual algumas barras tracionadas já falharam (isto é, um estado inicial definido). Para isso, tem de ser selecionada uma pré-deformação numa direção. Existem duas formas de criar este estado inicial predefinido. Por um lado, as barras tracionadas associadas podem ser desativadas manualmente para simular uma rotura. Por outro lado, pode ser definida uma força horizontal muito pequena num caso de carga, o que leva à rotura das barras tracionadas desejadas.
Neste exemplo de pórtico bidimensional, é assumida uma pré-deformação na direção X positiva. As barras 5, 8 e 11 são desativadas. Esta modificação estrutural é depois ativada no caso de carga "Análise modal". São calculadas 3 formas próprias na direção X. A partir dos resultados, que serão discutidos em maior detalhe na última secção deste artigo, é possível observar que as barras desativadas já não deformam.
O caso de análise modal definido está agora atribuído ao método do espectro de resposta. Para isso, é criado um novo caso de carga no qual as configurações padrão são mantidas. Um espectro de resposta de acordo com a norma é atribuído na direção X. Não são necessárias mais configurações. Para poder comparar os resultados, são realizados novamente a análise modal e o método do espectro de resposta sem desativar as barras tracionadas.
Avaliação e comparação de 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 de espectro de resposta variam de forma significativa. 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. Um problema de linearização também se torna aparente aqui: Mesmo no caso de barras de tração desativadas, as forças normais se desenvolvem da mesma maneira nas direções positiva e negativa, pelo que também surgem forças de compressão. Isto pode ser explicado pela sobreposição quadrática.
No entanto, a força total do sismo é maior se as não-linearidades são desprezadas e, portanto, está-se do lado da segurança. Pode ser utilizado uma barra de resultados ou o módulo "modelo de construção" para a avaliação.
Assim, se apenas tiver de ser realizada uma investigação da força total do sismo (por exemplo, para comparação com outras ações horizontais), seria bom negligenciar as barras tracionadas. No entanto, estes devem depois ser considerados para o dimensionamento real das barras tracionadas em caso de sismo. Sendo analisada uma estrutura assimétrica, é necessário verificar a pré-deformação nas direções positiva e negativa.
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