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sens.11 - Tremblement de terre dynamique, charge harmonique, antécédents

sens.11

Points importants

En cas de charge harmonique, la fréquence et l'amortissement sont définis.
La réponse d'une structure à une charge harmonique ou sismique et l'intégration temporelle directe peuvent être calculées.
Le calcul sous charge sismique est utilisé, entre autres, pour la simulation des tremblements de terre ; les spectres des normes EC 8, DIN 4149 (norme allemande), SIA 261 (norme suisse) et de la norme turque sont disponibles par défaut et peuvent être étendues manuellement.
Les facteurs de participation modaux sont indiqués. Pour les deux analyses, les résultats peuvent être associés à ceux d'un calcul statique.

 

Seismic  harmonic load  time-history analysis Calcul harmonique

  • Saisie utilisateur de la fréquence de la charge et de l'amortissement global (décrément logarithmique) pour chaque cas de charge
  • Possibilité de saisir plusieurs cas de charge harmonique, chacun avec une valeur de fréquence différente
  • Résultats d'analyse modale disponibles : fréquences propres, facteurs de participation des masses et formes des modes propres
  • Les mêmes menus que ceux utilisés pour les cas de charge statique sont disponibles pour l'affichage de résultats numériques ou graphiques : déplacements, forces internes et réactions.

Calcul sismique

  • Spectres de l'EC 8 et des normes nationales : Autriche, République tchèque, France, Allemagne, Inde, Italie, Slovaquie, Roumanie, Suisse et États-Unis disponibles par défaut
  • La norme NPR 9998 des Pays-Bas est également incluse.
  • Un spectre supplémentaire peut être défini par l'intermédiaire d'une saisie en tableau (un copier/coller à partir d'Excel est également possible).
  • Type de superposition modale : La méthode SRSS ou CQC peut être sélectionnée
  • Possibilité de prise en compte de l'excentricité accidentelle ou de la torsion pour les bâtiments
  • Génération automatique de combinaisons sismiques de Newmark
  • Résultats d'analyse modale disponibles : fréquences propres, facteurs de participation des masses et formes des modes propres
  • Les mêmes menus que ceux utilisés pour les cas de charge statique sont disponibles pour l'affichage de résultats numériques ou graphiques : déplacements, accélérations, forces internes et réactions.

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Intégration temporelle directe

  • Elle peut être utilisée à différentes fins, par exemple : les charges harmoniques, les explosions, …
  • Vous devez saisir une fonction dynamique qui présente la fréquence en fonction du temps.

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

Décollement de tourbillons : Analyse de vibration de Von Karman

La vibration transversale des structures cylindriques modélisées en tant qu'éléments 1D due au vent peut être examinée.

  • Le décollement de tourbillons en tant que cas spécial de charge harmonique.
  • Implémentée conformément à la norme de chargement tchèque.
  • L'effet n'est pris en compte que si la vitesse critique du vent est calculée.
  • Il est possible de spécifier la longueur de la structure pour laquelle l'effet de Von Karman peut se produire.
  • Pour chaque nœud géométrique de la structure, il est possible de relier une longueur du cylindre au nœud.
  • L'effet peut se produire sur toute la hauteur de la structure. Cependant, lorsqu'il y a des obstacles spécifiques sur la surface d'une cheminée par exemple, ces obstacles entraveront la formation des tourbillons et réduiront ainsi l'effet de Von Karman.

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

Equivalent Lateral Forces

L'analyse sismique des forces latérales équivalentes est la méthode la plus connue pour l'analyse sismique des structures. Bien qu'elle soit plutôt conservatrice, sa simplicité en fait une méthode très populaire pour le calcul sismique.

  • La méthode des forces latérales équivalentes est une méthode d'analyse statique.
  • Elle requiert la saisie de certaines données concernant l'analyse dynamique, à savoir les masses et au moins une combinaison de groupes de masses.
  • Le calcul se base sur la distribution des masses dans la structure.
  • Le calcul des forces d'étages, quant à lui, se base sur la définition des étages ainsi que sur le système condensé, qui doit dès lors être défini.

Calcul des forces latérales équivalentes

Pour calculer les forces latérales équivalentes, l’utilisateur a le choix entre plusieurs méthodes. Ces méthodes sont conformes à la norme européenne EN 1998 et à la norme américaine ASCE 7-10. Les forces latérales équivalentes sont calculées en arrière-plan après une analyse modale. Les forces latérales équivalentes calculées sont appliquées en une force concentrée au centre de masse de chaque étage.

Distributions possibles des accélérations dans le bâtiment :

  • Distribution linéaire des accélérations (EN 1998-1 clause 4.3.3.2.3 éq. (4.11))
  • Distribution polynomiale des accélérations (ASCE 7-10 12.8.3)
  • Distribution des accélérations du mode propre (EN 1998-1 clause 4.3.3.2.3 éq. (4.10))

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Application des forces d'étage au modèle

Les forces d'étage calculées sont appliquées à la structure au moyen du système condensé. Les matrices de transformation de la méthode IRS permettent « d'empiler » les forces d'étage concentrées de telle façon que la résultante de chaque force d'étage soit appliquée au niveau du centre de force de l'étage correspondant. Il n’est donc pas nécessaire de définir des diaphragmes pour appliquer des forces d'étage. Toutefois, les charges sont distribuées sur l'ensemble de l'étage pour éviter l'apparition d’une éventuelle singularité numérique. Cette situation pourrait en effet se produire si les charges ponctuelles étaient appliquées de manière traditionnelle.

Résultats

Toute production de résultats standard peut être utilisée dans SCIA Engineer, sans aucune restriction. Étant donné qu'il s'agit d'un cas de charge statique, aucun des problèmes liés à la perte de signe en raison de la superposition modale n'est applicable dans le cas présent.

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Brève comparaison des forces latérales équivalentes et de la méthode du spectre de réponse

Forces latérales équivalentes

Avantages

  • utilisation simple et intuitive
  • analyse statique, avec les avantages suivants :
  • résultats faciles à contrôler
  • résultats signés et résultats concomitants
  • (Note to editor/DTP: sentence to be removed)

Inconvénients

  • limitées aux bâtiments réguliers (critères d'acceptation définis dans les normes de calcul)
  • seul le mode fondamental est pris en compte
  • conservatrices (dans les cas applicables)

Méthode du spectre de réponse (superposition modale)

Avantages

  • applicable à tous les types de bâtiments (y compris ceux qui sont irréguliers)
  • multiples modes pris en compte
  • moins conservatrice que la méthode des forces latérales équivalentes, plus réaliste

Inconvénients

  • compréhension de l'analyse modale nécessaire
  • uniquement analyse linéaire élastique (2e ordre possible)

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