Procedura Calcul Dinamic Neliniar

Procedura calcul dinamic neliniar

APRILIE 2012 MUNTEANU DAN Page 1

8.CALCULUL DINAMIC NELINIAR ,,TIME HISTORY si ANALIZA DINAMICA INCREMENTALA -se va prezenta in continuare detaliat pasii parcursi pentru realizarea celor doua analize Pasul 1 Obtinerea accelrogramelor -in continuare se va prezenta modul de obtinere a accelerogramelor compatibile cu spectrul elastic din amplasamentul dorit. -obtinerea inregistrarilor seismice se pot obtine din din mai multe baze de date cum ar fi: baza europeana de date ,,The European strong-motion database http://www.isesd.hi.is/ESD_Local/frameset.htm baza Americana de date ,,PEER ground motion database http://peer.berkeley.edu/peer_ground_motion_database http://www.ngdc.noaa.gov/hazard/strong.shtml baza romaneasca de date http://www.incerc2004.ro/accelerograme.htm In cazul de fata se opteaza pentru obtinerea accelerogramelor din baza de date Americana http://peer.berkeley.edu/peer_ground_motion_database pentru care se va detalia modul de obtinere a accelerogramelor. a.Se acceseaza site-ul mai sus mentionat Fereastra 1 de dialog

Se acceseaza optiunea ,,Scaled accelerograme scalate Se va deschide urmatoarea fereastra de dialog unde se va selecta optiunea de obtinere a accelerogramelor in functie de spectrul incarcat de utilizator.



Fereastra 2 de dialog

Dupa selectarea optiunii ,,USER DEFINED SPECTRUM conform figurii de mai sus urmatoarea fereastra de dialog se va deschide: In fereastra de mai jos se recomanda inainte de incarcarea spectrului dorit a se descarca formularul propus de site ,ca exemplu, pentru modelul de spectru ce urmeaza a fi incarcat ,aceasta pentru a evita erorile si obtinerea cat mai rapida a accelerogramelor.



Fereastra 3 de dialog cu descarcarea spectrului exemplu

Forma fisierului descarcat cu spectrul exemplu

Se observa ca valorile din coloana acceleratiei sunt cerute in unitati ,,g



Spectrul elastic tinta in coord. pe vertical acceleratia spectrala Sa(T) in unitati ,,g , pe orizontala perioada T in sec

Spectrul pregatit pentru a fi incarcat Incarcarea spectrului se incepe prin apasarea butonului ,,UPLOAD FILE din fereastra 3 de dialog



Fereastra 4 de dialog cu incarcarea spectrului elastic tinta dorit

Dupa incarcarea spectrului se revine in fereastra 3 de dialog si se apasa butonul ,,CREATE Fereastra de dialog 5 cu spectrul incarcat in baza de date

-in fereastra de dialog 5 se da click pe butonul ,,NEXT



Fereastra de dialog 6 unde se da click pe butonul ,,search si se obtin o serie de accelerograme compatibile cu spectrul tinta inclusiv pozitia pe harta unde a avut loc evenimentul

Continuare fereastra de dialog 6

Se descarca numarul de accelerograme dorite



Mai departe se vor descarca 10 accelerograme urmarindu-se a se alege 7 cf. EN 1998-1:2004 paragraf 4.3.3.4.3 (3) accelerograme compatibile cu spectrul tinta. Pentru verificarea mai departe a compatibilitatii accelerogramelor cu spectrul tinta se va folosi un program specializat ,,SEISMOMATCH care poate verifica convergenta dintre accelerogramelor noastre cu spectrul tinta.

Modul de incarcare al accelerogramelor ,se va incarca individual fiecare accelerograma deoarece pasul de digitizare si durata pot fi diferite. Incarcarea spectrului tinta



Se vor folosi 7 accelerograme care satisfac criteriul de convergenta.

Spectrul tinta si media +/- o abatere standard a spectrelor accelerogramelor



Accelerograma 1

Accelerograma 2

Accelerograma 3

Accelerograma 4



Accelerograma 5

Accelerograma 6

Accelerograma 7

-toate accelerogramele au fost scalate egaland aria de sub spectrele accelerogramelor cu aria de sub spectru tinta in intervalul de perioade 0.1-5 sec. -accelerogramele obtinute satisfac conditiile impuse de SR EN 1998-1:2004 paragraful 3.2.3.1.2 (4)a,b,c a),,se vor utiliza minim 3 accelerograme in cazul de fata se utilizeaza 7 accelerograme putandu-se folosi media valorilor de raspuns rezultat din toate aceste analize cf. paragraph 4.3.3.4.3(3). b)media acceleratiei de varf a terenului pentru accelerogramele individuale va fi mai mare decat acceleratia de varf a terenului in amplasament. In amplas. ag=2.35m/s2



PASUL 2 Modelul structurii -schema statica a structurii se va mentine fiind necesara completarea modelului comportarii post-elastice cu relatii constitutive histeretice(ciclice) conform figurii de mai jos.



PASUL 3 Incarcarea accelerogramelor in program si crearea cazurilor de analiza -o accelerograma este practic istoria in timp a acceleratiei terenului intr-o anumita directie. -daca modelul static al structurii este definitivat vom incarca accelerogramele in programul SAP2000 pornind de la un fisier TXT astfel: -se selecteaza din bara de meniu DEFINE FUNCTIONSTIME HISTORY.

-accelerograma va fi incarcata in SAP2000 ca functie ,,FROM FILE in fereastra de dialog



Dupa selectarea modului de definire a functiei click ,,Add New function

Accelerograma incarcata are un numar de 7997 de pasi digitizati la un interval de 0.005 -aceste informatii se vor regasi in randurile de inceput ale accelerogramei -primele randuri din accelerograma sunt informatii despre accelerograma respectiva si trebuie setat in program la sectiunea ,,headers line to skip ca programul sa nu ia in considerare aceste randuri,in acest caz se vor ignora 1 rand. Accelerograma originala

Accelerograma dupa scalare



Accelerograma finala va fi sub forma unor valori (acceleratii)pe un singur rand la intervale egal distantate -dupa incrcarea accelerogramei se da click pe butonul ,,Display Graph pentru vizualizarea functiei. -pentru a nu fi necesara pastrarea fisierului TXT cu functia se recomanda convertirea functiei in functie definite de utilizator prin apasarea butonului ,,Convert to user defined Prin acelasi procedeu se vor incarca toate cele 7 accelerograme.

Pentru a putea fi utilizate intr-o simulare seismica accelerogramele definite anterior trebuie atribuite in mod corespunzator unui caz de incarcare care va continua cazul de incarcare gravitational definit anterior in analiza statica neliniara. Pentru a face acest lucru: Selectam din meniu DEFINELOAD CASES



In mod similar se defines 7 cazuri de incarcare pentru cele 7 miscari seismice



Deoarece toate inregistrarile din baza Americana de date ,,PEER ground motion database http://peer.berkeley.edu/peer_ground_motion_database sunt date in unitati ,,g factorul de scalare al accelerogramei pentru analiza dinamica neliniara in vederea evaluarii performantelor cladirii va fi acceleratia gravitationala 9.81m/s2 pentru cerinta de performanta ,,siguranta vietii; va fi 0.5x9.81=4.905 m/s2 pentru cerinta ,,limitarea degradarilor si va fi 1.5x9.81=14.715m/s2 pentru cerinta ,,Prevenirea colapsului. PASUL 4 Efectuarea analizei dinamice neliniare si extragerea rezulatatelor Rezulate obtinute pentru un nivel al solicitarii seismice corespunzator cerintei ,,siguranta vietii Tabloul articulatiilor plastice infasuratoare accelerograma 1

Tabloul articulatiilor plastice infasuratoare accelerograma 2





Desi articulatiile plastice care se formeaza in grinzi si contravantuiri sunt corespunzatoare cerintei de,, ocupare imediata la un nivel de solicitare pentru accelerograme corespunzator unei cerinte de ,,siguranta vietii se observa formarea articulatiilor in stalpii de la baza si in unele cazuri si in stalpii etajului unu fapt inacceptabil.Nu acceptam articulatii plastice nici macar in stalpii de la baza deoarece din verificari s-a constatat un nivel de solicitare peste 0.5 in acestia motiv pentru care articulatiile plastice in acestia au fost modelate in control de forta, adica un mod de cedare fragil la atingerea fortei capabile ci nu un comportament ductil.Stalpii avand un nivel de solicitare la forta axiala peste 0.5 capacitatea acestora de formare de articulatii plastice si deci de disipare a energiei seismice este foarte mult redusa sau chiar inexistenta.



Solutia Se vor prevedea la fiecare al cincilea etaj grinzi cu zabrele pe inaltimea unui etaj cu rol de a descarca stalpii.

Rezulate obtinute pentru un nivel al solicitarii seismice corespunzator cerintei ,,siguranta vietii pentru noua configuratie Tabloul articulatiilor plastice infasuratoare accelerograma 1





Se observa un tablou satisfacator al articulatiilor plastic in cazul celor 7 accelerograme pentru un nivel de solicitare corespunzator cerintei ,,siguranta vietii.



Model de comportare histeretica pentru contravantuiri

Model de comportare histeretica pentru grinzi



Analiza incremental dinamica ,,IDA -analiza incremental dinamica se va realiza prin rularea analizei la diferite nivele de solicitare(factor de multiplicare al accelerogramei) pentru toate cele 7 accelerograme,pentru fiecare nivel de solicitare se va stabili rotirea de nivelmaxima[(+1

)/] calculate in modul. In functie de aceste rotiri corespunzatoare fiecarui nivel de solicitare (factor de multiplicare al accelerogramei) se va trasa curba IDA avand pe verticala multiplicatorul accelerogramei in unitati ,,g iar pe orizontala rotirea de nivel. -in final se poate calcula factorul de comportare al cladirii pe directia respectiva ca fiind media pentru toate cele 7 accelerograme intre raportul dintre factorul de multiplicare 1 la care se formeaza prima articulatie si factorul de multiplicare corespunzator capacitatii globale a structurii pentru accelerograma respectiva = 1 . Capacitatea globala a structurii pentru o anumita accelerograma se poate considera in momentul in care panta dreptei intre 2 puncte de pe curba este mai mica decat 20% din panta elastica.Panta elastica de pe curba va fi panta dreptei ce uneste doua puncte inainte de aparitia de articulatii plastice sau la limita articulatii plastice in faza incipienta.(Vezi FEMA 350/2000 anexa A 24aragraph A.6). Deasemenea capacitatea globala a structurii poate fi considerate in momentul in care rotirea de nivel atinge 10% oricare din cele 2 conditii care apare prima. In continuare se prezinta tabelar rezultatele si curbele IDA obtinute pentru cele 7 accelerograme.

In consecinta se observa potrivit pentru aceasta structura folosirea pentru calcul a unui factor de comportare q=4.5.

0

0.5

1

1.5

2

2.5

0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05

acc.1

acc.2

acc3

acc.4

acc.5

acc.6

acc.7

Sa

rotirea de nivel

acc.1 q

acc.1

rotirea de nivel

acc.2 q

acc.2

rotirea de nivel

acc.3 q

acc.3

rotirea de nivel

acc.4 q

acc.4

rotirea de

nivel acc.4

q acc.5

rotirea de

nivel acc.6

q acc.6

rotirea de nivel

acc.7 q

acc.7 MEDIA

0 0 0 0 0 0 0 0

0.2 0.00217 0.002 0.00214 0.0019 0.0012 0.0012 0.0024

0.4 0.0042 0.0041 0.0042 0.0022 0.0033 0.0038 0.0046

0.6 0.0068 0.0059 0.0062 0.0035 0.0062 0.0072 0.007

0.8 0.0095 0.0087 0.0076 0.0062 0.0076 0.0077 0.0098

1 0.0093 0.0092 0.0085 0.0095 0.0095 0.0105 0.0134

1.2 0.011 0.015 0.0129 0.0139 0.0149 0.0159 0.0172

1.4 0.012 0.0156 0.0143 0.0133 0.0143 0.0143 0.021

1.6 0.0136 0.0185 0.0147 0.0357 0.0147 0.0147 0.0242

1.8 0.0145 0.0325 0.0384 0.0312 0.003 0.031

2 0.025

1.8/0.4=4.5 4.52/0.4=5 1.8/0.4=4.5 1.8/0.4=4.5 1.6/0.4=4 1.8/0.4=4.5 1.8/0.4=4.5

Procedura Calcul Dinamic Neliniar

Documents

date

the european strong

butonul

search si

incarcarea spectrului

obtinere a accelerogramelor

spectrul incarcat in

rapida a accelerogramelor