Як виконати нелінійний pushover-аналіз?

Ця стаття описує, як за допомогою вікна Нелінійний pushover-аналіз у StatiCAD виконати оцінку сейсмічних характеристик існуючої залізобетонної будівлі на основі деформацій згідно з TBDY 2018 Розділ 15 та EK 5B. Про теоретичні засади методу читайте в статті Теоретичні основи pushover-аналізу, а про порівняння результатів з незалежним програмним забезпеченням — у статті Верифікація pushover-аналізу.

інформація

У яких редакціях? Оцінка сейсмічних характеристик залізобетонних будівель і підсилення доступні в редакціях Ultimate, Profesyonel і Betonarme.

1. Передумови

• Проєкт має перебувати в режимі оцінки сейсмічних характеристик залізобетонної будівлі (існуюча будівля): вмикається в групі Загальні параметри проєкту → Вибір норм → Performans B.15. Перерізи, армування та характеристики існуючих матеріалів мають бути задані.
• Має бути виконано статичний/динамічний розрахунок. Розв'язувач pushover бере перерізи елементів, зусилля на кінцях від вертикальних навантажень (G і Q) та результати модального аналізу з цього розрахунку. Якщо pushover запустити без розрахунку, вікно виведе повідомлення "UYARI: önce analiz yapılmalıdır" (УВАГА: спочатку потрібно виконати розрахунок).
• Якщо використовуватимуться опції SAP2000, на комп'ютері має бути встановлено та ліцензовано SAP2000 V27 (див. розділ 4). Без SAP2000 весь аналіз і всі звіти формуються власним розв'язувачем StatiCAD.

2. Загальний вигляд вікна

Вікно відкривається командою Аналіз → Нелінійний pushover-аналіз.

Вікно нелінійного pushover-аналізу: ліворуч параметри, праворуч угорі крива pushover, праворуч унизу вікно ходу розрахунку/результатів.

Ділянка	Призначення
Параметри напрямів	Напрями pushover і основні параметри аналізу
Метод оцінки будівлі	Вибір рівня інформації (повний / обмежений)
Верифікація SAP2000	Необов'язкове порівняння з SAP2000 або розрахунок за результатами SAP2000
Аналіз / Закрити	Запуск розрахунку за вибраними напрямами
Напрям + Звіт	Отримання звіту за одним із завершених випадків
Графік	Крива pushover вибраного напряму та точка експлуатаційних характеристик
Вікно ходу розрахунку	Події шарнірів, сейсмічний вплив і висновок щодо будівлі

3. Параметри аналізу

Параметр	Опис
Прапорці напрямів (8 шт.)	Комбінації напрямів за TBDY: основний напрям ±X ± 0,3·Y та основний напрям ±Y ± 0,3·X. Для кожної позначеної комбінації виконується окремий pushover-аналіз. У типовій оцінці позначаються всі 8 напрямів; для швидкої попередньої перевірки достатньо одного напряму.
Множник вторинного напряму	Множник перпендикулярної складової в комбінації; значення за нормами — 0,30.
Задана точка експлуатаційних характеристик [мм]	Якщо позначено, замість розрахунку сейсмічного впливу pushover продовжується до безпосередньо введеного переміщення верху (для досліджень і порівнянь). У звичайній оцінці залишайте непозначеним; вплив обчислюється автоматично за EK 5B.
Участь тимчасового навантаження (n)	Коефіцієнт N = G + nQ, що використовується в осьовій силі колон і стін жорсткості та в масах; залежить від призначення будівлі (0,30 для житлових і офісних будівель).
Шарніри зі зміцненням (білінійні, My → MMax)	Якщо не позначено, шарніри працюють за пружно-ідеально пластичною (EPP) моделлю (за замовчуванням, у запас міцності). Якщо позначено, після текучості шарніри зростають до MMax з реальним нахилом зміцнення перерізу; несуча здатність зазвичай збільшується на 5–10 %.
Рівень інформації ŞGDT	При виборі «Повний» коефіцієнт рівня інформації дорівнює 1,0; при виборі «Обмежений» — 0,75; існуючі міцності матеріалів множаться на цей коефіцієнт.
Виключати другорядні балки також із критерію SH (20 %)	Другорядні балки (балки, що спираються на іншу балку і не входять до системи, яка сприймає горизонтальне навантаження) завжди виключаються зі співвідношень балок для Контрольованих пошкоджень 35 % і Запобігання обваленню 20 %. У тексті правила Обмежених пошкоджень 20 % такого винятку не згадано, тому, поки прапорець не позначено, другорядні балки враховуються при підрахунку SH; якщо позначити — виключаються й із критерію SH. Вибір впливає і на лінійну оцінку, і на оцінку за pushover; у звітах другорядні балки відображаються з позначкою «[Tali]».

інформація

У нижній частині вікна також є опції багатомодового pushover, IRSA, адаптивного одномодового pushover та P-Δ (другого порядку). Ці опції описано в статті Багатомодовий pushover-аналіз та IRSA.

примітка

Усі параметри вікна зберігаються у файлі проєкту; при повторному відкритті файлу повертаються останні використані параметри.

4. Опції SAP2000 (необов'язково)

У випадному списку вибирається один із трьох режимів роботи:

Опція	Що робить
SAP2000 kullanma (не використовувати SAP2000; за замовчуванням)	Увесь розрахунок виконується розв'язувачем StatiCAD; SAP2000 не потрібен.
SAP2000 ile doğrula (верифікувати за допомогою SAP2000; порівняння)	Після завершення розрахунків StatiCAD основні напрями (±X, ±Y) вибраних напрямів разом із шарнірами тієї самої моделі передаються до SAP2000 і там також виконується pushover. У вікно ходу розрахунку поруч виводяться криві pushover обох програм, стани шарнірів у точці впливу та співвідношення поперечних сил в основі. Результати розрахунку все одно належать StatiCAD; SAP2000 забезпечує незалежну перевірку.
Hesaplara SAP2000 sonucuyla devam et (продовжити розрахунки за результатами SAP2000)	Кожна вибрана комбінація напрямів розв'язується в SAP2000; крива pushover SAP2000 і пластичні повороти шарнірів зчитуються назад, а сейсмічний вплив, зони пошкоджень, висновок щодо будівлі та звіт формуються в StatiCAD за ланцюжком TBDY. Ці випадки додаються до переліку звітів із позначками на кшталт «SAP +X+0.30Y», і звіти за ними можна отримати. Наприкінці випадків у вікно ходу розрахунку виводиться зведена порівняльна таблиця результатів обох програм.

примітка

Запуск SAP2000: якщо SAP2000 відкрито, StatiCAD підключається до запущеного екземпляра; якщо закрито — запускає його автоматично. Перше підключення може тривати 20–30 секунд і покроково відображається у вікні ходу розрахунку.

примітка

Опція Шарніри зі зміцненням застосовується й до випадків SAP2000: обидва розв'язувачі працюють з однією й тією самою моделлю шарнірів, тож порівняння завжди виконується за однакових припущень.

5. Запуск аналізу

1. Задайте параметри та натисніть кнопку Аналіз.
2. Для кожного вибраного напряму pushover-аналіз виконується послідовно. У вікні ходу розрахунку кожна подія утворення шарніра (крок, множник навантаження, переміщення верху, елемент) виводиться окремим рядком; наприкінці випадку записуються сейсмічний вплив і висновок щодо будівлі.
3. Якщо вибрано SAP2000, завдання SAP2000 виконуються у фоновому режимі, а їхні рядки й далі надходять у те саме вікно. Протягом цього часу вікном можна користуватися; щоб запустити новий аналіз, дочекайтеся завершення черги SAP2000.

Вікно ходу розрахунку: потік подій, сейсмічний вплив і висновок щодо будівлі.

6. Результати: крива pushover, точка експлуатаційних характеристик і звіт

Крива pushover вибраного напряму; темна точка — точка експлуатаційних характеристик (впливу), обчислена за EK 5B.

• У списку Напрям виберіть один із завершених випадків; його крива відобразиться на графіку.
• Кнопка Звіт відкриває докладний звіт за вибраним напрямом. Звіт містить: криву pushover і графіки модальної несучої здатності та вимоги, підсумок розрахунку впливу, перевірки застосовності (ηbi, участь мас), таблиці пластичних поворотів і зон пошкоджень по елементах, моделі матеріалів та перевірки деформацій у кінцевих зонах стін жорсткості. Його можна роздрукувати з попереднього перегляду або зберегти у форматі PDF.
• Якщо використовувалася опція «Продовжити розрахунки за результатами SAP2000», випадки з позначкою «SAP ...» також можна вибрати з того самого списку й отримати за ними звіти.
• Після pushover-розрахунку деформовану форму та пластичні шарніри можна покроково переглядати в 3D-вигляді (див. Багатомодовий pushover-аналіз та IRSA, розділ 5).

7. Спільне використання з підсиленням

інформація

Якщо будівля виявилася недостатньою, підсилення задається елементам у тому самому проєкті й враховується одним параметром. Вплив підсилення на жорсткість і перерізи (обойма з фіброармованого полімеру, залізобетонна обойма, нова стіна жорсткості, заповнювальна стіна) відображається і в pushover-аналізі. Докладніше див. статтю Як виконати підсилення залізобетонної будівлі?.

8. Типові ситуації

Ситуація	Пояснення / рішення
"UYARI: önce analiz yapılmalıdır"	Pushover запущено без статичного розрахунку. Виконайте розрахунок і повторіть спробу.
"Önceki SAP2000 doğrulaması hâlâ koşuyor" (попередня верифікація SAP2000 ще виконується)	Новий аналіз запущено до завершення фонової черги SAP2000; дочекайтеся у вікні ходу розрахунку рядка «SAP2000 doğrulaması tamamlandı» (верифікацію SAP2000 завершено).
Попередження ηbi > 1,4 або участь мас < 70 %	Умову застосовності одномодового pushover не виконано (TBDY 5.6.2.2). Результати все одно формуються, проте у звіті ця перевірка позначається як «SAĞLANMIYOR» (НЕ ЗАБЕЗПЕЧУЄТЬСЯ). Для таких будівель виконуйте оцінку багатомодовим pushover або IRSA.
Помилка підключення до SAP2000	SAP2000 V27 не встановлено чи не ліцензовано, або запуск не завершився. Відкрийте SAP2000 вручну, підтвердьте ліцензію й повторіть аналіз; подробиці наведено в рядках підключення у вікні ходу розрахунку.
Крива SAP2000 обривається раніше за ціль	У шарнірах SAP2000 задано втрату міцності (низхідна гілка), тоді як шарнір StatiCAD продовжує працювати на плато. Це свідома відмінність моделювання; порівняння виконуються в околі точки впливу (див. Верифікація pushover-аналізу).