Расчет на сейсмические воздействия с использованием модуля ДИНАМИКА+ в ПК ЛИРА 10.6 и SCAD 21.1

расчет на сейсмические воздействия

Нормативные документы регламентируют выполнение расчетов на сейсмические воздействия на базе линейно-спектральной теории. В ее основе лежат вычисленные (или замеренные) ускорения маятников с различными периодами собственных колебаний, вызванные землетрясением. Максимальные значения таких ускорений представляются в функции периода собственных колебаний маятника (пробного осциллятора) и образуют спектр реакций, который служит основой для определения сейсмической нагрузки.

Согласно действующему нормативному документу в области проектирования в сейсмически активных районах (СП 14.13330.2014 [1]) здания и сооружения необходимо рассчитывать на проектное землетрясение (ПЗ) и в некоторых случаях на максимальное расчетное землетрясение (МРЗ). И в том, и в другом расчете спектрального метода (Основы расчета строительных конструкций. Расчет на сейсмические воздействия в ПК ЛИРА 10.4) [2] может быть недостаточно и необходимо использовать прямые динамические методы, основанные на интегрировании уравнений движения.

Для решения задач в прямой динамической постановке при расчете на сейсмические воздействия в ПК ЛИРА версия 10.6 существует модуль ДИНАМИКА+ (рис.1), который позволяет получать решение задачи на всем временном интервале (рис. 2).

тип создаваемой задачи ПК ЛИРА 10.6

Рис. 1. Использование модуля ДИНАМИКА+ (ПК ЛИРА версия 10.6)

Задание параметров расчета во времени (ПК ЛИРА 10.6)

Рис. 2. Задание параметров расчета во времени (ПК ЛИРА версия 10.6)

Как видно из рис. 2, в рамках описания задачи в модуле ДИНАМИКА+ пользователь может настроить шаг и время интегрирования, скорость распространения сейсмического воздействия (впервые появилось в ПК ЛИРА версии 10.0), собрать массы со статических загружений, а также указать какие результаты расчета выводить (перемещения, и/или усилия, и/или РСУ).

При расчете на сейсмические воздействия в прямой динамической постановке, в качестве исходных данных выступают графики ускорений и перемещений (акселерограммы и сейсмограммы соответственно). В ПК SCAD 21 есть сателлит, позволяющий редактировать акселерограммы (рис. 3):

Редактор акселерограмм (подпрограмма SCAD 21.1)

Акселерограмма (ПК SCAD 21.1)

Рис. 3. Редактор акселерограмм (подпрограмма SCAD 21)

Как видно из рис.3, Редактор акселерограмм в ПК SCAD 21 позволяет отображать все параметры и название записи, отрисовывать акселерограммы (рис. 4) и вычислять по акселерограммам сейсмограммы (рис.5), при этом корректировка средней линии акселерограммы происходит автоматически [3, 4], что видно по сейсмограмме (рис. 5) после интегрирования акселерограммы:

Сейсмограмма (ПК SCAD 21.1)

Рис. 4 Акселерограмма (ПК SCAD 21)

Заданная акселерограмма (ПК ЛИРА 10.6)

Рис. 5. Сейсмограмма (ПК SCAD 21)

Имеющиеся в наличие акселерограммы можно сохранить в формате *.spc для дальнейшего использования в модуль ДИНАМИКА+  в ПК ЛИРА версия 10.6 или ПК SCAD 21.

Дальнейший расчет на сейсмические воздействия в динамике во времени проводится в ПК ЛИРА 10.6 с использованием модуля ДИНАМИКА+, акселерограмму при этом можно задать, копируя таблицу в ПК ЛИРА версия 10.6, либо загрузив файл SCAD 21 (в формате *.spc):

Задание параметров демпфирования (ПК ЛИРА 10.6)

Рис. 6. Заданная акселерограмма (ПК ЛИРА версия 10.6)

Понятно, что акселерограммы в ПК ЛИРА весрия 10.6 и SCAD 21 будут идентичны (рис. 6 и 4 соответственно). В ПК ЛИРА, начиная с версии 10.0, стало возможным задавать воздействия не только в виде акселерограмм, но и в виде сейсмограмм землетрясений, что позволит учесть определенные эффекты при расчетах (например, эффект Хлыста).

При выполнении расчетов на сейсмические воздействия особое внимание следует уделять затуханию. В модуле ДИНАМИКА+ ПК ЛИРА есть несколько способов учесть это:

Задание параметров демпфирования (ПК ЛИРА 10.6)

Рис. 7. Задание параметров демпфирования (ПК ЛИРА версия 10.6)

Как видно из рис. 7, затухание в ПК ЛИРА можно учесть по Релею, однако также можно задать и вручную, указав соответствующие массы в загружении «Затухание».

Во время расчета в модуле ДИНАМИКА+ ПК ЛИРА версия 10.4 строит график кинетической энергии, для анализа получаемых результатов и контроля сходимости:

График кинетической энергии (ПК ЛИРА 10.6)

Рис. 8 График кинетической энергии (ПК ЛИРА версия 10.6)

Далее, анализируем результаты расчета. В ПК ЛИРА весрия 10.6 после прямого динамического расчета (модуль ДИНАМИКА+) можно выводить как графические, так и табличные данные:

  • Графики ускорений, скоростей и перемещений для всех узлов;
  • Графики усилий для всех типов элементов – стержни, платины, объемные конечные элементы;
  • Спектры ускорений, скоростей перемещений для всех 6 направлений (3 линейных и 3 угловых);
  • Таблицы с числовыми значениями всех усилий и перемещений по всем узлам;
  • Таблица РСУи т.д.

Так, например, таблицу РСУ можно использовать для подбора/проверки армирования или металлоконструкций, поскольку эта таблица состоит из экстремальных значений усилий по всем моментам времени.

Скачать: модель в ПК ЛИРА 10.6 с использованием модуля ДИНАМИКА+

Таким образом, расчет динамических задач с использованием модуля ДИНАМИКА+ в ПК ЛИРА весрия 10.6 и SCAD 21 позволяет получить значительно больше информации о сооружении, чем при использовании стандартного спектрального метода.

Скачать акселерограмму  в формате SCAD 21.1


Литература:

  1. СП 14.13330.2014 Строительство в сейсмических районах СНиП II-7-81* (актуализированного СНиП II-7-81* "Строительство в сейсмических районах" (СП 14.13330.2011))
  2. Колесников А.В. Основы расчета строительных конструкций. Расчет на сейсмические воздействия в ПК ЛИРА 10.4
  3. Алексидзе М.А. Решение некоторых основных и обратных задач сейсмологии, Тбилиси, 1990
  4. Джинчвелашвили Г.А., Колесников А.В. Корректировка сейсмического воздействия, сборник ИФО, МГСУ, 2007, с. 15-18

Оставить комментарий к этой статье или задать вопрос автору можно на наших страницах в соцсетях Вконтакте или Facebook

Теги: SCAD Office, ПК ЛИРА 10


« Вернуться на главную
Подписаться на блог

Популярные публикации

Облако тегов

Показать все

Авторы

Показать всех

Предложить тему для публикации

Нажимая на кнопку, вы даете согласие на обработку своих персональных данных.

Подробнее