Menu

sens.11 - Dynamika: zemětřesení, harmonické zatížení, časová historie

sens.11

Hlavní výhody

Pro harmonické zatížení se definuje frekvence a tlumení.
Počítat lze odezvu konstrukce na harmonické nebo seismické zatížení a přímou časovou integraci.
Výpočty pro seismické zatížení se použijí mimo jiné k simulaci zemětřesení. Ve výchozím nastavení lze využít spektra odezvy podle EC8, DIN 4119,  SIA 261 a podle turecké normy. Další spektra si může uživatel libovolně přidávat.
Zobrazeny jsou součinitele participace tvaru. Pro obě analýzy lze výsledky kombinovat s výsledky statického výpočtu.

 

Seismic  harmonic load  time-history analysis Harmonický výpočet

  • Pro každý zatěžovací stav se zadává frekvence zatížení a celkové tlumení (logaritmický dekrement) .
  • Lze zadat i několik harmonických zatěžovacích stavů, každý s jinou hodnotou frekvence.
  • K dispozici jsou výsledky modální analýzy: vlastní frekvence, součinitele participace hmot a vlastní tvary.
  • Pro zobrazení číselných i grafických výsledků se použijí stejné funkce jako pro statická zatížení: přemístění, vnitřní síly, reakce.

Seismický výpočet

  • Spektra odezvy podle EC8 a národních norem: Rakousko, Česká republika, Francie, Německo, Indie, Itálie, Slovensko, Rumunsko, Švýcarsko a USA.
  • K dispozici je také holandská norma NPR 9998.
  • Další spektry odezvy lze zadat pomocí tabulkového zadávání (lze kopírovat i z MS Excelu).
  • Typ modální superpozice: Uživatel volí metodu SRSS nebo CQC.
  • Pro budovy lze zohlednit náhodnou excentricitu a kroucení.
  • Automatická generace Newmarkových seismických kombinací.
  • K dispozici jsou výsledky modální analýzy: vlastní frekvence, součinitele participace hmot a vlastní tvary.
  • Pro zobrazení číselných i grafických výsledků se použijí stejné funkce jako pro statická zatížení: přemístění, zrychlení, vnitřní síly, reakce.

Seismic  harmonic load  time-history analysis Seismic  harmonic load  time-history analysis Seismic  harmonic load  time-history analysis

  • Přímá časová integrace

  • Lze ji využít pro různé účely, např.: harmonická zatížení, výbuchy, ...
  • Musíte zadat dynamickou funkci, která představuje frekvenci ve funkci času.

Seismic  harmonic load  time-history analysis Seismic  harmonic load  time-history analysis

(Vortex shedding) Von Karmánovo kmitání

Je možné počítat příčné kmitání válcových konstrukcí modelovaných 1D prvky způsobené větrem.

  • Kármánovo kmitání je zvláštním případem harmonického zatížení.
  • Výpočet probíhá podle české zatěžovací normy.
  • Účinek se zohlední pouze v případě, že se spočtená kritická rychlost větru se nachází mezi minimální a maximální hodnotou.
  • Dále lze v programu určit délku konstrukce, kde se Von Kármánův efekt projeví.
  • Ke každému geometrickému uzlu konstrukce lze vztáhnout jistou délku válce.
  • Ve výchozím nastavení se účinek může projevit po celé výšce konstrukce. Pokud však na povrchu existují nějaké překážky, např. komín, tyto překážky brání vzniku vírů a snižují účinek Von Karmánova efektu.

Seismic  harmonic load  time-history analysis Seismic  harmonic load  time-history analysis

Ekvivalentní příčné síly

Seizmická analýza metodou ekvivalentních příčných sil (ELF) je nejznámější metodou pro seizmickou analýzu konstrukcí. Přestože je dosti konzervativní, je velmi populární pro svoji jednoduchost.

  • Metoda ekvivalentních příčných sil je statickou výpočetní metodou.
  • Metoda vyžaduje zadání některých údajů vztahujících se k dynamickým výpočtům: hmoty a alespoň jednu kombinaci skupin hmot.
  • Výpočet je založen na rozložení hmot po konstrukci.
  • Výpočet sil v patrech vychází z definice pater a z redukovaného systému, který musí být předem definován.

Výpočet ekvivalentních příčných sil

Pro výpočet ekvivalentních příčných sil si uživatel může vybrat z více metod. Tyto metody jsou v souladu s evropskými a americkými normami - EN 1998 a ASCE 7-10. Ekvivalentní příčné síly se spočtou na pozadí modální analýzy. Spočtené ekvivalentní příčné síly se aplikují jako jedna osamělá síla v těžišti hmoty každého patra.

K výběru jsou následující způsoby průběhu zrychlení po budově:

  • Lineární průběh zrychlení (EN 1998-1 článek 4.3.3.2.3 rovnice (4.11) )
  • Polynomická distribuce zrychlení (ASCE 7-10 12.8.3)
  • Průběh zrychlení podle vlastních tvarů (EN 1998-1 článek 4.3.3.2.3 rovnice (4.10) )

Seismic  harmonic load  time-history analysis Seismic  harmonic load  time-history analysis

Aplikování patrových sil do modelu

Spočtené patrové síly se na konstrukci aplikují pomocí redukovaného systému. Transformační matice metody IRS (vylepšený redukční systém) umožňuje „rozprostřít“ soustředěné patrové síly takovým způsobem, že výslednice každé patrové síly se aplikuje v těžišti hmoty příslušného patra. Proto není potřeba pro aplikování patrových sil zadávat příčné výztuhy. Zatížení se však aplikují jako spojitá na celé patro. Tím se zabrání numerické singularitě, která by se vyskytla, pokud by se bodové zatížení aplikovalo konvenčním způsobem.

Výsledky

Všechny standardní výsledky dostupné ve SCIA Engineeru lze použít bez omezení. A protože se jedná o statický zatěžovací stav, nedochází zde v důsledku uplatnění modální superpozice ke ztrátě znaménka.

Seismic  harmonic load  time-history analysis Seismic  harmonic load  time-history analysis Seismic  harmonic load  time-history analysis

Stručné srovnání metody ekvivalentních příčných sil a metody spektra odezvy

Ekvivalentní příčné síly

Výhody

  • snadné použití, intuitivnost
  • statický výpočet, z čehož plynou následující výhody:
  • snadno ověřitelné výsledky
  • výsledky se znaménkem

Nevýhody

  • omezení na pravidelné budovy (kritéria definovaná v normách)
  • zohlední se pouze základní tvar
  • konzervativní (v aplikovatelných případech)

Metoda spektra odezvy (modální superpozice)

Výhody

  • použitelná na všechny typy budov (včetně nepravidelných)
  • zohlednění více tvarů
  • méně konzervativní, více realistická

Nevýhody

  • vyžaduje znalost a pochopení modální analýzy
  • pouze pružně lineární výpočet (možný výpočet podle teorie 2. řádu)

Odeslat

Included in Edition: 
Professional
Expert
Ultimate