FÖLDRENGÉSVIZSGÁLAT
Az AXISVM szoftver több modullal is támogatja szerkezetek földrengéssel szembeni méretezését. Ezen modulok közé tartoznak a modális válaszspektrum analízis, a pushover analízis és a time-history analízis. Modális válaszspektrum analízis alkalmazása során használhatunk szabványos vagy felhasználói spektrumot, eltérő horizontális és vertikális spektrumokat a szeizmikus hatás leírására, illetve néhány egyszerű paraméter megadásával figyelembe vehető a csavaróhatás. Pushover és time-history analízis alkalmazásával követhető a szerkezet földrengésre adott nemlineáris válasza anyagi és geometriai nemlinearitás figyelembevételével.
A földrengésből származó terhek meghatározásához szükség van a szerkezetre jellemző rezgésalakokra, a hozzájuk tartozó sajátfrekvenciákra és modális tömegrészesedésekre. A program automatikusan önálló tehereseteket hoz létre az egyes rezgésalakokhoz rendelhető három egymásra merőleges irányú földrengési hatást közelítő erőrendszernek, kiszámítja a szerkezet válaszát minden teheresetre és elvégzi a modális válaszok összegzését minden irányban. A csavaróhatás figyelembevételéhez a program a beállított külpontosság mértéke alapján minden földrengés teheresethez egyedi csavarónyomaték-rendszert határoz meg.
Lineáris statikai számítás után az irányonként kapott válaszok összegzésével előállítja a mértékadó földrengés igénybevételeket. Az elmozdulások számításához külön elmozdulási viselkedési tényező adható meg. Egy modellben több, eltérő paraméterekkel rendelkező földrengés tehereset is definiálható.
Követelmények / ajánlások
- az SE1 modul csak lineáris számításhoz alkalmas
- amennyiben nemlineáris vizsgálat is szükséges a földrengés számításhoz, az SE2 vagy a DYN modulok használata javasolt
SZABVÁNYOK
Eurocode 8
EN 1998-1
Svájci szabvány
SIA 261
Olasz szabvány
NTC
JELLEMZŐK
- szeizmikus hatás megadása szabványos vagy felhasználói spektrummal
- csavaróhatás figyelembevétele minden szinten
- megadható a földrengési hatás iránya, azaz tetszőleges irányú földrengésteher generálható
- tetszőleges számú földrengés tehercsoport definiálható a szerkezethez
- különböző spektrumok definiálhatók a szeizmikus hatás horizontális és vertikális összetevőjének leírására
- szabványos spektrum esetén eltérő viselkedési tényezők használhatók X és Y irányokban
- elmozdulási viselkedési tényező megadásának lehetősége
- választható kombinációs szabály a modális válaszok és a szeizmikus hatás összetevőinek kombinációjára
- NTC szabvány esetén szeizmikus izolátorok és csillapítók figyelembe vehetők
- bizonyos elemeknél lehetőség van kapacitástervezés elvégzésére q>1.5 esetén (RC1 és RC2 modul)
RÉSZLETEK
EGYEDI SPEKTRUM
A programban szabványos válaszspektrum helyett egyedi spektrum is figyelembe vehető a számítás során. Ennek olyan esetekben lehet létjogosultsága, amikor a helyszínen várható szeizmikus aktivitásról pontosabb vizsgálat készül vagy egy várható rengés eredete nem a földkéregben lejátszódó események, hanem robbanás, omlás stb. következménye. Egyedi spektrumok alkalmazásához a tervezési spektrum alakját a Spektrum-szerkesztő ablakban T, Sd koordináták segítségével adhatjuk meg. Egyedi spektrum használatakor nem adható meg viselkedési tényező.
CSAVARÓHATÁS
A csavaróhatás figyelembevételéhez meg kell adni az épület szintjeit és a tömegek véletlen külpontosságának mértékét a szint méretének függvényében. A program a szintekhez tartozó helyettesítő terhek és a beállított külpontosság mértéke alapján minden földrengés teheresethez egyedi csavarónyomaték-rendszert határoz meg. A külpontosságokat a program automatikusan +/- előjellel is figyelembe veszi.
KOMBINÁCIÓS MÓDOK
A modális válaszok összegzéséhez két módszert kínál a program:
- négyzetösszegek négyzetgyökének számítása (Square Root of Sum of Squares – SRSS)
- a teljes kvadratikus kombináció (Complete Quadratic Combination – CQC).
Az utóbbi abban az esetben javasolt, ha a rezgésalakok nem tekinthetők jól szétválasztottnak, azaz akadnak köztük olyanok, melyek sajátfrekvenciái közel azonosak.
A két vízszintes és a függőleges irányhoz tartozó eredmények összegzésére választható az SRSS összegzés vagy az ún. 30%-os szabály.
A Pushover analízis egy nemlineáris statikai vizsgálat, melynek segítségével meghatározható a szerkezet földrengésre adott nemlineáris szerkezeti válasza. A válasz általában az ún. kapacitásgörbével írható le, amely az eltoló erő mértékét mutatja egy kontroll csomópont elmozdulásának függvényében. A Pushover analízist elsősorban disszipatív szerkezetek tervezésekor alkalmazzák, melynek során disszipatív zónákat terveznek a szerkezetbe, ahol a képlékenyedés révén a szerkezet képes elnyelni a szeizmikus hatás energiájának egy részét. Továbbá Pushover analízis segítségével kiértékelhető egy meglévő szerkezet duktilitása is.
A szerkezet nemlineáris viselkedésének leírására a programban nemlineáris, képlékeny anyagok, nemlineáris elemek alkalmazhatók. A támaszok nemlineáris viselkedése és képlékeny csuklók révén idealizált koncentrált képlékeny viselkedés is figyelembe vehető a szerkezeti elemekben.
N2 módszer segítségével számítható az előirányzott elmozdulás, melyhez megadhatók a rugalmas spektrum paraméterei vagy előre definiált szabványos spektrum is használható.
Követelmények / ajánlások
- nemlineáris vizsgálathoz legalább NL1-es konfiguráció szükséges
SZABVÁNYOK
Eurocode 8
EN 1998-1
Svájci szabvány
SIA 261
Olasz szabvány
NTC
JELLEMZŐK
- egyenletes és modális erőeloszlás
- eltérő paraméterek és erőeloszlás X és Y irányokban
- szerkezeti nemlinearitás széleskörű modellezése
- koncentrált képlékeny csuklók megadásának lehetősége
- csavaróhatás figyelembevétele minden szinten
- előirányzott elmozdulás meghatározása
- ADRS spektrum
- szinteltolódások számítása
RÉSZLETEK
ELŐIRÁNYZOTT ELMOZDULÁS
A Pushover analízis eredményeinek kiértékelése során a program N2 módszer segítségével a megadott rugalmas spektrum alapján meghatározza az ún. előirányzott elmozdulást. Ez lényegében a megadott szeizmikus hatás során a kontroll csomópont elmozdulása. Erre az elmozdulásra és a kapacitásgörbéről leolvasható erőre kell ellenőrizni a szerkezet disszipatív és rugalmas elemeit a szabványos biztonsági szint és az esetleges túltervezés figyelembevételével.
Vizsgálni kell a nem modellezett tönkremeneteli módokat. A szerkezet alakváltozási képességének el kell érnie az előirányzott elmozdulás 150%-át.
ADRS SPEKTRUM
A program kiszámolja és ábrázolja a rugalmas és inelasztikus Gyorsulás-Elmozdulás Válaszspektrum (Acceleration-Displacement Response Spectrum – ADRS) görbéket a kapacitásgörbével és az előirányzott elmozdulással együtt. Az ábráról szemléletesen meghatározható a szerkezet duktilitásának mértéke.
SZINTELTOLÓDÁSOK
A program kiszámítja és ábrázolja a szerkezet éppen aktuális előirányzott elmozdulásához tartozó abszolút szinteltolódásait és relatív szinteltolódási arányait. Az abszolút elmozdulási ábra az egyes szintek súlypontjainak vízszintes irányú elmozdulását mutatja a talajhoz képest. A szinteltolódási arányok ábráján a szintek közti elmozdulások láthatók a szintmagasság százalékában kifejezve. Ez utóbbi ábra elsősorban a korlátozott károkra vonatkozó követelmények vizsgálatához nyújt segítséget.
Dinamikai számítás esetén a program minden időlépésben meghatározza a megadott dinamikus terhelésekből adódó elmozdulásokat és igénybevételeket. A számítás történhet lineáris vagy nemlineáris anyagi tulajdonságok, továbbá geometriai nemlinearitás figyelembevételével.
A dinamikus hatás lehet:
- csomópontra, tartományra vagy teherpanelre ható dinamikus koncentrált erő
- tartományra vagy teherpanelre ható dinamikus felületi teher
- csomóponthoz vagy csomóponti támaszhoz rendelt gyorsulás
Az általános dinamikai tehereszközök révén a modul alkalmazható földrengésvizsgálatra (time -history analízis), lökésszerű terhek (pl. robbanás) vagy akár gépek gerjesztő hatásának modellezésére is.
Követelmények / ajánlások
- nemlineáris dinamikai feladatok megoldásához nemlineáris (NL) számító alapcsomag szükséges
SZABVÁNYOK
A DYN modul szabványfüggetlen
JELLEMZŐK
- a numerikus időintegrálás implicit Newmark-beta időintegrálással történik
- geometriai, anyagi nemlinearitás figyelembe vehető
- a dinamikus teherfüggvények mintavételezési pontokban definiált adatsorral adhatók meg. Az adatsorok analitikus függvények mintavételezésével is definiálhatók
- teherfüggvények köztes pontjainak meghatározása lineáris vagy Whittaker-Shannon interpolációval történik
- földrengés gyorsulás adatsor korrekciója zéró végsebességre, elmozdulásra
- a számítások során nyert igénybevételek, körültekintéssel, szabványosított méretezési eljárásokban alkalmazhatóak
RÉSZLETEK
DINAMIKAI SZÁMÍTÁS PARAMÉTEREI
A dinamikai számításhoz szabadon megválasztható a figyelembe veendő statikus tehereset és a vizsgálandó dinamikus hatás. A megoldásvezérlés számos paraméterrel szabályozható, az eredmények mentése történhet minden időlépésben, vagy csak tetszőleges időközönként. Ezen felül beállítható a teherfüggvények korrekciója és interpolációja is, az alkalmazandó nemlinearitás és konvergencia kritérium.
KONTROLL A FUTÁSI IDŐ ALATT
Egy megadott csomópont valamely szabadságfokának mozgása (elmozdulása, sebessége, gyorsulása) a számítás közben is követhető, így az esetleges modell hibák már a számítás közben észrevehetők.
TEHERFÜGGVÉNYEK INTERPOLÁCIÓJA
Ha a teherfüggvények mintavételi pontjai nem esnek egybe a számítási időlépésekkel, a program automatikusan, lineáris vagy Whittaker-Shannon interpolációval számítja a hiányzó értékeket. Utóbbi egyenközűen mintavételezett folytonos függvények esetén jobban rekonstruálja az eredeti függvényt.
FÖLDRENGÉS GYORSULÁS FÜGGVÉNY KORREKCIÓJA
Lehetőség van a mért földrengés gyorsulás adatsor korrekciójára is. A mérési hibák miatt a nyers adatsorok általában nem adnak zéró végsebességet és végelmozdulást. Az alkalmazott algoritmus az eredeti gyorsulás értékek elhanyagolható megváltoztatásával korrigálja ezeket a hibákat.
CSILLAPÍTÁS
A szerkezeti csillapítás figyelembevétele arányos (Rayleigh) csillapítással történik.
Koncentrált csillapítás rúgó és csomóponti támasz elemekkel vehető figyelembe, bilineáris karakterisztikával, Maxwell- vagy Kelvin-modell szerint.
DIAGRAM ÁBRÁZOLÁS
Számított kinematikai mennyiségek (elmozdulások, sebességek, gyorsulások), igénybevételek ábrázolhatók az idő vagy más időfüggő mennyiségek függvényében, tetszőleges csomóponton.
ANIMÁCIÓ
Az eredménykomponensek időbeni változásának követésére animáció készíthető, mely GIF vagy AVI kiterjesztésben lementhető. A lejátszási sebesség megválasztható, tetszőleges résztartomány is beállítható az animáció készítéséhez.