Az AXISVM szoftver számos moduljával támogatja a szerkezetek földrengéssel szembeni méretezését és elemzését. Ezek a modulok lehetővé teszik a mérnökök számára, hogy pontosan meghatározzák a szeizmikus terheket, elemezzék a szerkezetek viselkedését földrengés esetén, és optimalizálják a tervezést a biztonság és a gazdaságosság figyelembevételével.
Modális Válaszspektrum Analízis
Az egyik leggyakrabban alkalmazott módszer a modális válaszspektrum analízis. Ennek során használhatunk szabványos vagy felhasználói spektrumot a szeizmikus hatás leírására, eltérő horizontális és vertikális spektrumokat alkalmazva. Lehetőség van a csavaróhatás figyelembevételére is néhány egyszerű paraméter megadásával.
A földrengésből származó terhek meghatározásához alapvetően 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. Ezt követően 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.
Egyedi spektrumok alkalmazása
A programban szabványos válaszspektrum helyett egyedi spektrum is figyelembe vehető a számítás során. Ennek létjogosultsága olyan esetekben van, amikor a helyszínen várható szeizmikus aktivitásról pontosabb vizsgálat készült, 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.
Csavaróhatás és modális válaszok összegzése
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 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. 100-30-30 módszer (lineáris kombináció).
Cadru metalic in AxisVM
Pushover Analízis
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.
Nemlineáris viselkedés modellezése
A szerkezet nemlineáris viselkedésének leírására a programban nemlineáris, képlékeny anyagok és nemlineáris elemek alkalmazhatók. A támaszok nemlineáris viselkedése és képlékeny csuklók révén idealizált koncentrált képlékeny viselkedés is figyelembe vehető a szerkezeti elemekben.
Eredmények kiértékelése
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 program kiszámolja és ábrázolja a rugalmas és inelasztikus Gyorsulás-Elmozdulás Válaszspektrum (Acceleration-Displacement Response Spectrum - ADRS) görbéket a kapacitásgörbével és az előirányzott elmozdulással együtt. Ezen felül 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, míg a szinteltolódási arányok ábráján a szintek közti elmozdulások láthatók a szintmagasság százalékában kifejezve.
Time-History Analízis
Dinamikai számítás esetén a program minden időlépésben meghatározza a megadott dinamikus terhelésekből adódó elmozdulásokat és igénybevételeket. Az általános dinamikai tehereszközök révén a modul alkalmazható földrengésvizsgálatra (time-history analízis), lökésszerű terhek (pl. robbanás vagy omlás) elemzésére.
A dinamikus teherfüggvények mintavételezési pontokban definiált adatsorral adhatók meg. 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.
Ha a teherfüggvények mintavételi pontjai nem esnek egybe a számítási időlépésekkel, a program automatikusan, lineáris vagy Whittaker-Shannon interpolációval számítja a hiányzó értékeket. Lehetőség van a mért földrengés gyorsulás adatsor korrekciójára is. A mérési hibák miatt a nyers adatsorok általában nem adnak zéró végsebességet és végelmozdulást. Az eredménykomponensek időbeni változásának követésére animáció készíthető, mely GIF vagy AVI kiterjesztésben lementhető.
Az AXISVM program előnyei a szeizmikus számításokban
Az AXISVM program alkalmas térbeli modellek kezelésére rezgések vizsgálatához és szeizmikus számítások elvégzéséhez. Ezen térbeli modelleken nincsenek automatikusan alkalmazott egyszerűsítések (pl. a felületek gerendává alakítása) a számítások gyorsításának céljából. Ez azért van, mert a felhasználó nem biztos, hogy tudatában lenne ezen modellezési konverzióknak, és így elég nehéz lenne megítélni, hogy ezek az egyszerűsítések befolyásolják-e kedvezőtlenül a modell valósághűségét.
Van azonban egy önként alkalmazható lehetőség, amely a lemezek diafragmává konvertálása. A diafragmák a saját működési síkjukban teljesen merevek. Arra hivatottak, hogy födémlemezeket helyettesítsenek, és ezzel gyorsítsák a rezgésvizsgálatot (ez leginkább vázas szerkezeteknél igaz). Azonban ez mindenképpen a modell egyszerűsítése, és az ily módon kapott rezgésvizsgálati eredményeket közelítésnek kell tekinteni.
Rezgésszámítás paraméterei
A rezgésszámítás általában több számítási időt igényel a lineáris statikai számításnál. A figyelembe vett tömegkomponensek (a főirányokban) kihatással vannak a szükséges rezgésalak számra (modális tömegrészesedés). A rezgésvizsgálat indításakor meg kell adnunk bizonyos paramétereket:
- Diafragma: A födémek konvertálása diafragmává opció bekapcsolásával az analízis idejére a födémeket diafragmával helyettesíti a program.
- Konvergencia kritériumok: Ezek a paraméterek az általános sajátértékfeladat megoldásának pontosságát segítenek beállítani.
Hibakezelés a terhek átadásakor
Az AXISVM-ben különböző hibaüzenetek figyelmeztethetik a felhasználót, hogy a modellezés során a lehető leginkább elkerülhetők legyenek a pontatlanságok és az ebből fakadó veszélyek. Egy gyakori hibaüzenet arra figyelmeztet, hogy a végeselemekre helyezett terhek összértéke eltér a definiált terhek összértékétől. A legtöbb esetben ez valamilyen szerkesztési pontatlanság miatt van, amikor a teher kívül esik a végeselemen, és így nem tud átadódni.
Gyakori okok és megoldások a teherátadási hibákra:
- Lebegő, nem megfelelően illeszkedő teher: Ha felületi teher nem adódik át, elképzelhető, hogy a tartomány, amire illeszteni akarjuk, szerkesztési hiba miatt nem tökéletesen sík. Ilyenkor érdemes a szerkesztési hibát javítani, majd a terhet újradefiniálni.
- Pontatlanul definiált teherpanelek: A hibás teherpanelt törölni kell és kellő pontossággal újat definiálni.
- Teherpanel beállítási hiba: Ha egy tartományok élével határolt teherpanel nem redukálja a terheit a tartományok élére, módosítanunk kell a beállításait a teherpanel tulajdonságainál.
Az AXISVM részletes diagnosztikai eszközöket biztosít a hibák felderítésére, például egy információs ablakban listázza, mely terhek mely teherpanelekről nem tudnak átadódni a végeselemekre.
tags: #axisvm #foldrengesi #teher #generalasa