Analiza pushover multimodală și IRSA
Analiza pushover cu un singur mod este valabilă pentru clădirile al căror comportament seismic poate fi reprezentat de un singur mod dominant de vibrație. Acest articol descrie opțiunile pushover multimodal, IRSA și pushover cu un singur mod variabil, folosite când această condiție nu este îndeplinită sau când se doresc evidențiate efectele modurilor superioare, precum și vizualizarea 3D a rezultatelor pushover. Pentru fluxul de bază al analizei pushover consultați articolul Cum se efectuează analiza pushover neliniară.
1. Când se folosește?
Conform TBDY 2018 Articolul 5.6.2.2, pushover-ul cu un singur mod poate fi utilizat în următoarele condiții:
- Raportul de participare a masei efective a modului dominant trebuie să fie de cel puțin 70%,
- Coeficientul de neregularitate la torsiune trebuie să fie ηbi ≤ 1,4.
Dacă una dintre aceste condiții nu este îndeplinită, normativul cere pushover multimodal (5.6.6) sau calcul neliniar în domeniul timp (5.7). StatiCAD verifică automat ambele condiții și le afișează în raportul pushover. Chiar dacă condițiile sunt îndeplinite, pushover-ul multimodal poate fi rulat ca verificare suplimentară, pentru a vedea contribuțiile modurilor superioare asupra elementelor de la etajele superioare.
2. Activarea opțiunilor
- Deschideți proiectul și finalizați analiza statică.
- Deschideți fereastra Analiză → Analiză pushover neliniară.
- Din casetele de direcție selectați direcțiile de încărcare (de ex. +X+0.3Y și −Y−0.3X). Rularea multimodală folosește direcția principală și semnul (+X, −X, +Y, −Y) direcțiilor selectate; componenta ortogonală cu coeficientul 0,3 nu se aplică în rularea multimodală, deoarece distribuția modală a încărcării conține deja împreună componentele Fx, Fy și de torsiune (Mz).
- Bifați opțiunile necesare din partea de jos a ferestrei:
| Opțiune | Descriere |
|---|---|
| Pushover multimodal (MPA, 5.6.6) | Pe direcțiile principale selectate se efectuează împingeri modale, iar rotirile plastice de capăt ale elementelor sunt combinate cu regula CQC pentru a da verdictul clădirii. |
| Pushover incremental multimodal IRSA | Împingerea avansează pe porțiunile liniare dintre formările de articulații, cu incrementele spectrale ale tuturor modurilor; la fiecare porțiune analiza modală este reînnoită cu rigiditatea curentă (vezi Secțiunea 4). |
| Pushover cu un singur mod variabil (5.6.5) | Distribuția încărcării este reînnoită la fiecare formare de articulație pornind de la forma modală curentă; în fereastra de progres se adaugă rânduri de comparare cu distribuția fixă. |
| P-Delta (rigiditate geometrică de ordinul 2) | Dacă este bifat, toate rulările pushover (cu un singur mod, multimodal, variabil) se efectuează cu rigiditatea geometrică ce ține seama de forța axială, iar în raport apare rândul „DİKKATE ALINDI”. |
- Apăsați butonul Analiză. În fereastra de progres se scriu mai întâi combinațiile de direcții cu un singur mod selectate, apoi secțiunile multimodală și IRSA.
Aceste opțiuni se salvează în fișierul de proiect, ca și celelalte setări pushover. La deschiderea fișierelor de proiect vechi ele sunt dezactivate.
Opțiunea multimodală în fereastra pushover (stânga jos) și verdictul combinat de performanță al clădirii din pushover-ul multimodal, în fereastra de progres.
3. Citirea rezultatelor pushover-ului multimodal
Secțiunea multimodală conține, pentru fiecare direcție principală, următoarele informații:
| Informație | Semnificație |
|---|---|
| Numărul de moduri selectate și participarea cumulată | Se selectează modurile cu participare peste 1% pe direcția principală, până când participarea cumulată ajunge la 95%. |
| Tabelul modurilor (T, participare, Sae, CR, cerere) | Perioada fiecărui mod, raportul masei efective pe direcția principală, accelerația spectrală elastică, coeficientul de amplificare a deplasării și cererea de deplasare la vârf. La modurile superioare cu perioadă scurtă CR > 1 (EK 5B); cererea modurilor superioare este mică. |
| Numărul de capete care au curs | Numărul de capete plastificate în punctul de cerere al modului respectiv. Modurile superioare rămân de obicei elastice; acesta este comportamentul așteptat. |
| Deplasarea la vârf CQC | Combinarea CQC a cererilor la vârf ale modurilor (cu titlu informativ). |
| Profilul deplasărilor relative de nivel | Combinarea CQC a deplasărilor de nivel și a deplasărilor relative de nivel; arată contribuția modurilor superioare la etajele superioare. |
| Tabelul de degradări | Valorile rotirilor plastice de capăt ale elementelor, combinate prin CQC între moduri, și zonele de degradare. |
| Performanța clădirii (multimodal) | Verdictul combinat al clădirii conform TBDY 15.8 și justificarea sa. |
Important: Conform TBDY 5.6.6.2, eforturile interne modale nu se combină statistic; evaluarea se face pe baza deformațiilor (rotirile de capăt). Coloana de moment din tabelul de degradări nu este o valoare combinată; ea arată doar, cu titlu informativ, momentul de cerere al modului dominant.
În aceeași secțiune se dă, cu titlu informativ, și o evaluare a rotirii totale (interpretarea cererilor combinate de rotire de capăt din TBDY 5.6.6.2). Din cauza ipotezelor formulelor pentru rotirea la curgere, această interpretare este de obicei conservatoare; decizia principală se ia prin combinarea CQC a rotirilor plastice.
La sfârșitul raportului pushover obținut cu butonul Raport, după efectuarea unei rulări multimodale, se adaugă automat rezumatul ultimei rulări multimodale efectuate pe direcția principală a înregistrării selectate (tabelul modurilor, deplasarea la vârf CQC, profilul deplasărilor relative de nivel și verdictul combinat al clădirii).
Consistență elastică (TBDY 5.6.6.1): Când metoda este aplicată cu rigidități elastice, ea trebuie să dea aceleași deplasări ca și calculul liniar cu combinarea modurilor. StatiCAD efectuează numeric această comparație pentru fiecare mod și pentru combinarea CQC și afișează rezultatul.
4. IRSA — combinarea incrementală a modurilor
Dacă opțiunea IRSA (Incremental Response Spectrum Analysis) este bifată, la finalul fluxului de analiză se efectuează rulări IRSA și pentru direcțiile principale ale direcțiilor selectate. În IRSA, împingerea avansează pe porțiunile liniare dintre formările de articulații cu incrementele spectrale ale tuturor modurilor, iar la fiecare porțiune analiza modală este reînnoită cu rigiditatea curentă. Astfel, faptul că o articulație modifică forma și perioada tuturor modurilor este luat în calcul pas cu pas.
Metoda implicită este IRSA completă: distribuția încărcării fiecărei porțiuni se construiește cu accelerația spectrală la perioada curentă, iar amplificarea CR la perioade scurte se aplică pas cu pas. Astfel, creșterea cererii seismice a structurii care se înmoaie intră automat în calcul.
În rezultatele IRSA se găsesc controlul consistenței elastice, tabelul porțiunilor (increment, perioada curentă, capetele deschise), cererea la vârf și forța tăietoare de bază, profilul de nivel, tabelul de degradări și verdictul de performanță al clădirii IRSA. La sfârșitul raportului pushover se adaugă și rezumatul IRSA efectuat pe aceeași direcție principală.
5. Vizualizarea 3D a rezultatelor pushover
După efectuarea unei rulări pushover, în vizualizatorul 3D al ferestrei Sistem cu elemente finite se pot urmări forma deformată a analizei pushover și articulațiile plastice. În fila Deplasare a ferestrei cu opțiuni de vizualizare:
- Din lista Încărcare se alege Pushover (această opțiune apare dacă în sesiune s-a efectuat cel puțin o rulare pushover).
- Din lista Rulare pushover se alege combinația de direcții de vizualizat.
- Cu cursorul Pas se parcurge curba pushover. Rândul de informații de sub cursor arată forța tăietoare de bază a pasului respectiv, deplasarea la vârf, numărul de articulații plastice și nivelul de performanță al clădirii; pasul de cerere este marcat suplimentar cu eticheta (İSTEM). Pe măsură ce cursorul se mișcă, imaginea 3D se reînnoiește în timp real.
- Caseta Afișează deplasările trebuie să fie bifată. Scara de afișare este coeficientul de amplificare a deformației; când se alege Pushover pentru prima dată, scara este reglată automat la o valoare potrivită deplasărilor pushover (1000) și poate fi schimbată liber.
Articulațiile plastice sunt afișate cu pătrate colorate la capătul elementului în care s-au format:
| Culoare | Zona de degradare |
|---|---|
| Albastru | Degradare Limitată |
| Verde | Degradare Semnificativă (a curs, sub limita Degradării Controlate) |
| Galben | Degradare Avansată (între limita Degradării Controlate și cea a Prevenirii Colapsului) |
| Roșu | Zona de Colaps (limita Prevenirii Colapsului a fost depășită) |
Marcajele sunt desenate întotdeauna deasupra și nu dispar în spatele cojilor plăcilor. Dacă este bifată caseta Afișează numele elementelor, lângă fiecare articulație se scriu și numele elementului și zona de degradare.
6. Întrebări frecvente
De ce rezultatul multimodal diferă puțin de cel cu un singur mod? Dacă participarea modului dominant este mare (de exemplu 79%) și modurile superioare rămân elastice, rotirile plastice combinate sunt foarte apropiate de cele ale modului dominant, iar verdictul este de obicei același. Diferența devine evidentă la clădirile cu participare mică a modului dominant (50–60%), cu torsiune sau înalte.
De ce poate fi diferit −X față de +X? Dacă dispunerea armăturilor și geometria sunt asimetrice, sensul împingerii modifică capacitatea. Rularea multimodală se face separat pentru fiecare dintre direcțiile cu semn selectate.
Văd „Numărul de moduri selectate = 1”; este normal? Este normal dacă un singur mod asigură participarea de 95% pe direcția principală; în acest caz rezultatul multimodal este echivalent cu cel cu un singur mod.
Înlocuiește pushover-ul multimodal calculul în domeniul timp? Nicio metodă pushover statică nu este un echivalent complet al calculului neliniar în domeniul timp. În structurile critice și neregulate, evaluarea suplimentară conform TBDY 5.7 rămâne la aprecierea inginerului.