FEM ile modellenen düzensiz yapı için Eşdeğer Statik Yük nasıl türetilir?

Düzgün Bina Kodu (UBC) veya Uluslararası Bina Kodu (IBC) gibi bina kodları, P - Δ etkisini hesaplamak ve yapısal tasarım üzerinde kontroller yapmak için Eşdeğer Statik Yanal Kuvvetlerin belirlenmesini gerektirir .$P-\Delta$

Ancak, tüm bu devrilme momenti hesaplamaları ve yapısal kontroller, toplu bir model ( varsayımsal bir sütun) varsayılarak (bina kodunda) yapılır . Peki ya yapı düzensizse? Eşdeğer Statik Yanal Kuvvetleri sonlu elemanlar tarafından ayrılan düzensiz bir bina / yapı içinde nasıl hesaplayabiliriz?

Bu miktarların bir konsol kolonunda açık bir fiziksel anlamı vardır, ancak düzensiz bir binada net bir anlam / açık bir karşılığı bile olmayabilir.

Küresel düzeyde hareket eden eşdeğer statik kuvvetleri hesaplamanın FEM yöntemini arıyorum. Herhangi bir fikir?

Neden Eşit Statik Yükün FEM versiyonuna ihtiyaç duyduğumu göstermek için: devrilme momentinin olarak tanımlandığını düşünün , burada F x kat seviyesinde yanal yük ve h en üst kat ile nokta arasındaki mesafedir. devrilme momentinin hesaplandığı yer.$M_o=F_xh$$F_x$$h$

kontrol oranını düşünün$P-\Delta$ :

$\frac{P_x\Delta}{V_xh_s}$

nerede

, x seviyesindeki ve üzerindeki toplam gerçekleşmemiş ağırlık yüküdür$P_x$$x$

sismik güçlerin sismik hikayesi kayması$\Delta$

$V_x$$x$$x-1$

$h_s$$x$

Ayrıca yanlışlıkla burulma etkilerini de göz önünde bulundurun ( EC8 örneği, bölüm 2.5.3, s. 39 ).

$M_t=F_xe_y$

Nerede

$F_x$$x$

$e_y$

Tüm bu miktarların kat bazında değerlendirildiğine dikkat edin .

Fakat eğer FEM sismik dinamik analiz yaparsak, elde ettiğim tek şey her düğüm için değil, her kattaki kuvvetlerdir. Bu yüzden FEM sismik düğüm kuvvetlerini yer güçlerine çözebilmeliyiz.

Sorunuza kısa cevap,

Eşdeğer Statik Yanal Kuvvetleri, devrilme momentini ve diğer büyüklükleri sonlu elemanlar tarafından ayrıştırılmış düzensiz bir binada / yapısalda nasıl hesaplayabiliriz?

basitçe yapamazsın. ASCE7-10, Eşdeğer Yanal Kuvvetin (ELF) kullanılabileceği ve kullanılamayacağı koşulları tanımladığında, Bölüm 12.6'da doğrudan bununla konuşur. Yapınız orta ila yüksek sismik aktiviteye (SDC CF) sahip bir alana yerleştirilmişse, yapınızda "yapısal düzensizlikler" varsa ELF'yi kullanamazsınız. Detaylar için ASCE7-10'daki Tablo 12.6-1'e bakınız, biraz basitleştirdim. ELF'yi engellemeyen belli yapısal düzensizlikler vardır.

Oradaki dedi vardır sen FEM ile son derece düzensiz yapılar için eşdeğer statik deprem kuvvetleri hesaplama hakkında gidebilir birkaç farklı yolu. Bu kuvvetler, ASCE 7'den ELF yöntemini kullanarak elde edeceğiniz kuvvetlere doğrudan benzemezler, ancak düzensiz yapıların sismik analizini kolaylaştırmak için rasyonel analiz yoluyla elde edilen ve yaygın olarak kullanılan / kabul edilen kuvvetlerdir. Onlar:

1. Yapınız üzerinde (sabit bir temel) zaman geçmişi analizi yapın. Yapınızın her düzeyinde ivme tepkisi spektrumu oluşturmak için sonuçları kullanın. Yapıyı tasarlamak için tüm RS'nizdeki ivmeleri kullanın. (En muhafazakar)
2. Yapınız üzerinde (sabit bir temel) zaman geçmişi analizi yapın. Her düğüm için tüm zaman adımlarınız boyunca tepe ivmesini 3 yönde çekin. Yapıyı tasarlamak için bu ivmeleri kullanın.
3. Yapınız üzerinde (sabit bir temel) zaman geçmişi analizi yapın. Yapınızı tasarlamak için her bir adımdaki ivmeleri kullanın (her bir adımda). En muhafazakar tasarım kontrolleri. (En az muhafazakar)

RS Yöntemine Zaman Geçmişi (# 1)

Bu yöntem üçünün en muhafazakârıdır. Genel prosedür, cevap spektrumunuzdaki pik ivmeyi her seviyede yapısal elementlere uygulamak olacaktır. Endüstride, bu yöntemi kullanırken, herhangi bir çoklu-modal etki dahil olmak üzere gerçek ivmeyi örtmemizi sağlamak için tepe ivmesini 1,5 ile çarpıyoruz. Bu genellikle zaman ve bütçe daha doğru ( $ $$$) bir analize izin vermediğinde yapıdaki bileşenleri veya eski bir yapıdaki değişiklikleri tasarlamak için yapılır . Komponent tasarımı için daha az muhafazakar olduğu düşünülür, çünkü teorik olarak birlikte çalıştığınız ekipmanın doğal frekansını bilirsiniz ve bu nedenle tepki spektrumundan daha doğru bir hızlanma çekebilirsiniz.

Maksimum Zaman Geçmişi Hızlandırma Yöntemi (# 2)

Bu yöntem oldukça basittir. Zaman geçmişi analizinizi yaptıktan sonra, FE modelinizdeki her düğüm için hızlanma zaman geçmişlerini çıkarabilirsiniz. Modelinizdeki her düğüm için, X, Y ve Z yönlerinde en yüksek ivmeyi çekin. Her üç yönde de denk bir statik sismik düğüm kuvveti elde etmek için bu ivmeleri kubbe nodal kütlenizle çarpın. Bu hala (son derece) muhafazakar sayılır, çünkü farklı zaman adımlarından ivme çekiyor ve bunları birleştiriyorsunuz.

Tam olarak hangi hızlanma / zaman adımlarını tasarladığınızla ilgili olarak bu yöntemin çeşitli varyasyonları vardır. İşin zor yanı, kendinizi ve / veya vücudunuzu tasarımınız üzerinde yetki sahibi olduğunuz gerçeği sarfettiğiniz konusunda ikna etmektir.

Zaman adımı Zaman Geçmişi Hızlandırma Yöntemi (# 3)

Bu yöntem, # 2'ye benzer, ancak yapınızı tasarlayacaksınız / analizlerinizi her bir sismik adımda sismik ivmeler için yapacaksınız. Her adımda, modelinizdeki her düğüm için, ivmeyi X, Y ve Z yönlerinde çekin. Her üç yönde de eşdeğer statik sismik düğüm kuvveti elde etmek için bu ivmeleri kubbe nodal kütlenizle çarpın.

Bu yöntem en az muhafazakardır ancak bugüne kadar en hesaplamalı olarak pahalı bir yaklaşımdır ve çoğunlukla gerçekçi değildir. Sizin zaman geçmişiniz muhtemelen 10.000-100.000 adım aşamasına kadar çıkacaktır. Analizleri yapmak inanılmaz derecede pahalıdır.

Ben şahsen kariyerimde bu 3 yöntemi bir kerede veya başka bir zamanda kullandım. # 2 doğruluk açısından tatlı noktaya çarpıyor gibi görünüyor: gider oranı.