Cum se efectuează analiza pushover neliniară

Acest articol descrie modul în care se efectuează, cu fereastra Analiză pushover neliniară din StatiCAD, evaluarea de performanță bazată pe deformații a unei clădiri existente din beton armat, conform TBDY 2018 Capitolul 15 și EK 5B. Pentru fundamentul metodei consultați articolul Principiile teoretice ale analizei pushover, iar pentru compararea rezultatelor cu un program independent consultați articolul Studii de validare a analizei pushover.

info

În ce ediții? Evaluarea performanței clădirilor din beton armat și consolidarea se regăsesc în edițiile Ultimate, Profesyonel și Betonarme.

1. Condiții prealabile

• Proiectul trebuie să fie în modul evaluare de performanță pentru beton armat (clădire existentă): se activează din grupul Setări generale proiect → Selectarea normativului → Performanță B.15. Secțiunile, armăturile și rezistențele materialelor existente trebuie să fie definite.
• Trebuie să fi fost efectuată analiza statică/dinamică. Solverul pushover preia secțiunile elementelor, forțele de capăt din încărcările verticale (G și Q) și rezultatele analizei modale din acest calcul. Dacă analiza pushover este pornită fără o analiză prealabilă, fereastra afișează mesajul "UYARI: önce analiz yapılmalıdır" (avertisment: mai întâi trebuie efectuată analiza).
• Dacă se folosesc opțiunile SAP2000, pe calculator trebuie să fie instalat și licențiat SAP2000 V27 (vezi Secțiunea 4). Fără SAP2000, toate analizele și rapoartele se obțin cu solverul propriu al StatiCAD.

2. Vedere de ansamblu a ferestrei

Fereastra se deschide cu comanda Analiză → Analiză pushover neliniară.

Fereastra Analiză pushover neliniară: în stânga setările, în dreapta sus curba pushover, în dreapta jos fereastra de progres/rezultate.

Zonă	Funcție
Opțiuni de direcție	Direcțiile de încărcare pushover și parametrii de bază ai analizei
Metoda de evaluare a clădirii	Alegerea nivelului de cunoaștere (cuprinzător / limitat)
Validare SAP2000	Comparare opțională cu SAP2000 sau calcul cu soluția SAP2000
Analiză / Închide	Rularea direcțiilor selectate
Direcție + Raport	Obținerea raportului pentru unul dintre cazurile finalizate
Grafic	Curba pushover și punctul de performanță ale direcției selectate
Fereastra de progres	Evenimentele de formare a articulațiilor, cererea seismică și verdictul clădirii

3. Setările analizei

Setare	Descriere
Casete de direcție (8 bucăți)	Combinațiile de direcții din TBDY: direcția principală ±X ± 0,3·Y și direcția principală ±Y ± 0,3·X. Pentru fiecare combinație bifată se efectuează o analiză pushover separată. Într-o evaluare tipică se bifează toate cele 8 direcții; pentru o verificare preliminară rapidă este suficientă o singură direcție.
Multiplicator pentru direcția secundară	Coeficientul componentei ortogonale din combinație; valoarea din normativ este 0,30.
Punct de performanță definit [mm]	Dacă este bifat, în locul calculării cererii seismice, împingerea se continuă până la deplasarea la vârf introdusă direct (în scopuri de cercetare și comparare). În evaluarea normală lăsați caseta nebifată; cererea se calculează automat conform EK 5B.
Participarea încărcării utile (n)	Coeficientul N = G + nQ folosit pentru forța axială din stâlpi și pereți structurali și pentru mase; se stabilește după destinația clădirii (0,30 pentru locuințe și birouri).
Articulații cu ecruisare (biliniar, My → MMax)	Când nu este bifat, articulațiile au comportament elastic–perfect plastic (EPP) (valoarea implicită, în favoarea siguranței). Când este bifat, după curgere articulațiile cresc până la MMax cu panta reală de ecruisare a secțiunii; capacitatea crește de obicei cu 5–10%.
Nivelul de cunoaștere ŞGDT	La alegerea „Cuprinzător” coeficientul nivelului de cunoaștere este 1,0; la „Limitat” se ia 0,75; rezistențele materialelor existente se înmulțesc cu acest coeficient.
Exclude și grinzile secundare din criteriul SH (20%)	Grinzile secundare (grinzi care reazemă pe altă grindă și nu fac parte din sistemul care preia încărcările orizontale) sunt întotdeauna excluse din rapoartele de grinzi de 35% pentru Degradare Controlată și de 20% pentru Prevenirea Colapsului. Deoarece formularea regulii de 20% pentru Degradare Limitată nu menționează această excepție, cu caseta nebifată grinzile secundare sunt incluse în numărătoarea SH; dacă este bifată, ele sunt excluse și din criteriul SH. Alegerea influențează atât evaluarea liniară, cât și pe cea pushover; grinzile secundare apar în rapoarte cu sufixul „[Tali]”.

info

În partea de jos a ferestrei se găsesc și opțiunile pushover multimodal, IRSA, pushover cu un singur mod variabil și P-Δ (ordinul doi). Aceste opțiuni sunt descrise în articolul Analiza pushover multimodală și IRSA.

note

Toate setările din fereastră se salvează în fișierul de proiect; la redeschiderea fișierului revin ultimele setări utilizate.

4. Opțiuni SAP2000 (opțional)

Din lista derulantă se alege unul dintre cele trei moduri de lucru:

Opțiune	Ce face?
Nu folosi SAP2000 (implicit)	Tot calculul se efectuează cu solverul StatiCAD; SAP2000 nu este necesar.
Validează cu SAP2000 (comparare)	După terminarea rulărilor StatiCAD, direcțiile principale (±X, ±Y) ale direcțiilor selectate sunt transferate la SAP2000 împreună cu aceleași articulații ale modelului și sunt împinse și acolo. În fereastra de progres se scriu alăturat curbele pushover ale celor două programe, starea articulațiilor în punctul de cerere și rapoartele forței tăietoare de bază. Rezultatele calculului rămân tot cele ale StatiCAD; SAP2000 oferă o verificare independentă.
Continuă calculele cu rezultatul SAP2000	Fiecare combinație de direcții selectată este rezolvată în SAP2000; curba pushover și rotirile plastice ale articulațiilor din SAP2000 sunt citite înapoi, iar cererea seismică, zonele de degradare, verdictul clădirii și raportul sunt produse în continuare în StatiCAD, prin lanțul de calcul TBDY. Aceste rulări se adaugă în lista de rapoarte cu etichete precum „SAP +X+0.30Y”, iar rapoartele lor pot fi obținute. La finalul rulărilor, în fereastra de progres se scrie un tabel comparativ global care rezumă rezultatele celor două programe.

note

Deschiderea SAP2000: Dacă SAP2000 este deschis, StatiCAD se conectează la copia în execuție; dacă este închis, îl pornește automat. Prima conexiune poate dura 20–30 de secunde și apare pas cu pas în fereastra de progres.

note

Opțiunea Articulații cu ecruisare se aplică și rulărilor SAP2000: cei doi solveri lucrează cu același model de articulație, astfel încât compararea se face întotdeauna cu aceleași ipoteze.

5. Rularea analizei

1. Efectuați setările și apăsați butonul Analiză.
2. Pentru fiecare direcție selectată, analiza pushover se efectuează pe rând. În fereastra de progres, fiecare eveniment de formare a unei articulații (pas, multiplicator de încărcare, deplasare la vârf, element) este listat rând cu rând; la sfârșitul rulării se scriu cererea seismică și verdictul clădirii.
3. Dacă a fost aleasă opțiunea SAP2000, lucrările SAP2000 continuă în fundal, iar rândurile lor continuă să curgă în aceeași fereastră. În acest timp puteți folosi fereastra; pentru a porni o analiză nouă, așteptați terminarea cozii SAP2000.

Fereastra de progres: fluxul de evenimente, cererea seismică și verdictul clădirii.

6. Rezultate: curba pushover, punctul de performanță și raportul

Curba pushover a direcției selectate; punctul închis la culoare este punctul de performanță (de cerere) calculat conform EK 5B.

• Din lista Direcție alegeți unul dintre cazurile finalizate; curba sa este trasată în grafic.
• Butonul Raport deschide raportul detaliat pentru direcția selectată. Raportul conține: curba pushover și graficele capacitate–cerere modale, rezumatul calculului cererii, verificările de aplicabilitate (ηbi, participarea maselor), tabelele de rotiri plastice și de zone de degradare element cu element, modelele de material și verificările deformațiilor specifice din zonele de capăt ale pereților structurali. Poate fi tipărit din previzualizare sau salvat ca PDF.
• Dacă ați folosit „Continuă calculele cu rezultatul SAP2000”, rulările cu eticheta „SAP ...” pot fi selectate din aceeași listă și raportate.
• După rularea pushover, forma deformată și articulațiile plastice pot fi urmărite pas cu pas în vizualizarea 3D (vezi Analiza pushover multimodală și IRSA, Secțiunea 5).

7. Utilizarea împreună cu consolidarea

info

Dacă clădirea rezultă insuficientă, consolidarea se definește pe elemente în același proiect și se ia în calcul cu o singură opțiune. Efectele consolidării asupra rigidității și secțiunii (confinare cu polimer armat cu fibre, cămășuire, perete nou, perete de umplutură) se reflectă și în analiza pushover. Pentru detalii consultați articolul Cum se efectuează consolidarea clădirilor din beton armat.

8. Situații frecvente

Situație	Explicație / soluție
"UYARI: önce analiz yapılmalıdır"	Analiza pushover a fost pornită fără analiza statică. Rulați analiza și încercați din nou.
"Önceki SAP2000 doğrulaması hâlâ koşuyor"	O analiză nouă a fost pornită înainte de terminarea cozii SAP2000 din fundal; așteptați în fereastra de progres rândul „SAP2000 doğrulaması tamamlandı”.
Avertisment ηbi > 1,4 sau participarea maselor < 70%	Condiția de aplicabilitate a pushover-ului cu un singur mod nu este îndeplinită (TBDY 5.6.2.2). Rezultatele se produc în continuare, dar în raport această verificare este marcată „SAĞLANMIYOR”. Pentru aceste clădiri efectuați evaluarea cu pushover multimodal sau cu IRSA.
Eroare de conexiune SAP2000	SAP2000 V27 nu este instalat sau licențiat, ori pornirea nu a putut fi finalizată. Deschideți manual SAP2000, confirmați licența și repetați analiza; detaliile se găsesc în rândurile de conexiune din fereastra de progres.
Curba SAP2000 se oprește înainte de țintă	În articulațiile SAP2000 este definită scăderea de rezistență (ramura descendentă), în timp ce articulația StatiCAD continuă pe palier. Aceasta este o diferență de modelare intenționată; comparațiile se fac în jurul punctului de cerere (vezi Studii de validare a analizei pushover).