Dynamická analýza v programech RFEM 6 a RSTAB 9: nejdůležitější funkce a addony

Dynamická analýza je základním aspektem statické analýzy, který je rozhodující pro pochopení toho, jak konstrukce reagují na časově závislé síly, jako jsou zemětřesení, vítr, vibrace strojů a zatížení z vozidel. Na rozdíl od statické analýzy, která předpokládá, že zatížení jsou aplikována postupně a zůstávají konstantní, dynamická analýza zohledňuje účinky setrvačnosti, tlumení a rozptylu energie. To je nezbytné pro posouzení pružných konstrukcí, které odolávají seizmickým jevům, brání nadměrným vibracím a zajišťují dlouhodobou stabilitu. Ve stavebnictví se tak dynamická analýza široce používá v:

• Seizmické posouzení
• Regulace kmitání
• Základy strojů
• Analýza vlastních frekvencí

Dlubal Software nabízí výkonná řešení pro řešení těchto dynamických výzev. S programy RFEM 6 a RSTAB 9 a se specializovanými addony pro modální analýzu, analýzu spektra odezvy, pushover a časovou analýzu můžete bez problémů provádět seizmickou analýzu, navrhovat konstrukce odolné proti kmitání, vyhodnocovat základy strojů a posuzovat vlastní frekvence. Následující text nabízí přehled jednotlivých addonů spolu s cennými zdroji informací z webových stránek společnosti Dlubal Software, které vám pomohou při jejich praktickém používání.

Addon Modální analýza

Modální analýza je důležitým nástrojem ve statice, který poskytuje pohled na charakteristiky vlastního kmitání konstrukce. Identifikací vlastních frekvencí a vlastních tvarů konstrukce mohou inženýři zabránit rezonanci, optimalizovat návrh a zvýšit celkovou stabilitu a bezpečnost.

Addon Modální analýza společnosti Dlubal Software umožňuje rychlé a efektivní vyhodnocení vlastních frekvencí a vlastních tvarů u modelů s pruty, plochami a tělesy a je nezbytným předpokladem pro všechny ostatní dynamické addony. Všechna potřebná vstupní data lze bez problémů převzít z hlavního programu RFEM 6/RSTAB 9. Po úspěšném výpočtu jsou pro každý tvar k dispozici vlastní tvar, vlastní číslo, úhlová frekvence, vlastní frekvence, perioda, účinná modální hmota a spolupůsobící faktor, které jsou plně integrovány do hlavního rozhraní programu.

• KB 1739 | Modální analýza v programu RFEM 6 na praktickém příkladu
• KB 1891 | Metody stanovení počtu vlastních tvarů v addonu Modální analýza
• KB 1878 | Klíčové prvky dynamiky konstrukcí: vlastní tvar, vlastní perioda a modální hmota

• 3D prohlížeč | Google
• 3D prohlížeč | Babylon
• Virtuální realita

Modální analýza kontejnerové konstrukce

Addon Analýza spektra odezvy

Addon Analýza spektra odezvy v programech RFEM 6 a RSTAB 9 umožňuje efektivní seizmickou analýzu metodou multimodálního spektra odezvy. Uživatel si může vybrat buď předem definovaná spektra podle mezinárodních norem, nebo definovat vlastní spektra podle potřeby. Addon také umožňuje zohlednit náhodné kroucení, což zajišťuje komplexnější analýzu. Kombinací tvarů deformací jednotlivých tvarů s příslušnými zrychleními ze spektra odezvy program počítá přímo deformace a vnitřní síly systému, aniž by bylo nutné generovat náhradní statická zatížení.

• Posouzení seizmicity v programech RFEM 6 a RSTAB 9 podle Eurokódu
• KB 1721 | Seizmická analýza v programu RFEM 6
• KB 1860 | Modální analýza spektra odezvy a zohlednění smyku v základu podle NBC 2020 v programu RFEM 6
• KB 1823 | Superpozice modálních odezev při analýze spektra odezvy pomocí ekvivalentní lineární kombinace v programech RFEM 6 a RSTAB 9
• KB 1833 | Využití nelinearit při analýze spektra odezvy v programu RFEM 6

• 3D prohlížeč | Google
• 3D prohlížeč | Babylon
• Virtuální realita

Obálka zmenšených součtů

Addon Pushover analýza

Addon Pushover analýza nabízí výkonný nástroj pro posouzení vlivu zemětřesení na model, který pomáhá předpovídat deformace a potenciální poškození konstrukce. Umožňuje uživateli definovat parametry, jako je vodorovný průběh zatížení, směr zatížení, konstantní zatížení a spektra odezvy pro stanovení požadovaného posunu.

Během analýzy jsou vodorovná zatížení aplikována v přírůstkových krocích, přičemž v každém kroku se provádí nelineární statická analýza až do dosažení předem definované mezní hodnoty. Získané výsledky poskytují všechny standardní výsledky statické analýzy s údaji pro každý zatěžovací krok. Z výsledků pro každý krok pak lze vytvořit křivku únosnosti konstrukce, která se obvykle zobrazí v diagramu síla-deformace.

Kromě toho lze únosnost konstrukce převést spolu se spektrem odezvy do formátu zrychlení-posuv (AD). To vede k vytvoření jak kapacitního spektra, tak spektra odezvy zrychlení-pohyb (ADRS). Jednotný formát zobrazení umožňuje přímé srovnání mezi únosností konstrukce a seizmickou náročností v jednom grafu.

Požadovaný posun se vypočítá automaticky na základě výsledků analýzy, které lze zobrazit v grafickém i tabulkovém formátu. To usnadňuje vyhodnocení jednotlivých kritérií akceptace nejen pro požadovaný zatěžovací stupeň posunu, ale také pro všechny ostatní zatěžovací stupně. Kromě toho jsou k dispozici výsledky statické analýzy pro každý krok pro další podrobné posouzení.

• Webinář | Úvod do nového addonu Pushover analýza
• KB 1829 | Stanovení bilinearizace pro pushover křivku (metoda N2)

• 3D prohlížeč | Google
• 3D prohlížeč | Babylon
• Virtuální realita

Analýza pushover | Analýza deformační kapacity nelineárních systémů

Addon Časová analýza

Addon Časová analýza umožňuje dynamickou statickou analýzu pro vnější buzení, jako jsou seizmická zatížení, strojově vyvolané kmitání, nárazové síly a výbuchy. Uživatel může zadávat průběhy síla-čas nebo zrychlení-čas a definovat parametry výpočtu, včetně metody výpočtu a maximální doby výpočtu. Analýza se provádí buď modální analýzou nebo lineární implicitní Newmarkovou metodou. Všimněte si, že tento addon je omezen na lineární konstrukční systémy, což znamená, že nelineární prvky jsou buď ignorovány, nebo převedeny na lineární ekvivalenty.

Podstatným rozšířením možností časové analýzy je použití typu prutu Tlumič. Tato funkce umožňuje integraci lokálních systémů rozptylu energie, jako jsou například vyladěné tlumiče hmoty, což výrazně zvyšuje schopnost konstrukce zmírnit dynamické odezvy.

Jakmile je výpočet dokončen, výsledky jsou uspořádány do tabulek a lze je zobrazit pro každý časový krok nebo jako obálku. Kromě toho lze výsledky zobrazit graficky, například ve výpočtových diagramech, a animovat pro další analýzu.

• Webinář | Úvod do časové analýzy v programu RFEM 6 (USA)
• Webinář | Analýza buzeného kmitání v addonu Časová analýza v programu RFEM 6
• Webinář | Analýza kmitání vyvolaného chodci za použití lineární časové analýzy v programu RFEM 6

Znázornění deformace pro časovou analýzu

Vylepšená seizmická analýza s addonem Model budovy v programu RFEM 6

Addon Model budovy v programu RFEM 6 může také hrát významnou roli při seizmické analýze. Tento addon usnadňuje modelování na základě podlaží s tuhými stropními deskami, což zajišťuje efektivní rozdělení hmoty a přesné posouzení odezvy konstrukce. Použití metody modelování stropu „tuhé diafragmy“ dále zjednodušuje model soustředěním hmot na úrovni podlaží, které lze také vizuálně znázornit v programu.

Klíčovou výhodou addonu Model budovy je jeho schopnost stanovit mezipatrový posun, což je kritický parametr při seizmickém posouzení. Vyhodnocení posunu podlaží je zásadní pro zachování výkonu konstrukce omezením nadměrného posunu, který může vést k nestabilitě systému nebo poškození nenosných prvků, jako jsou příčky. Pomocí této funkce mohou inženýři počítat také součinitele stability a součinitele citlivosti mezipatrových posunů, což jim umožňuje určit, zda je třeba při seizmické analýze zohlednit účinky P-delta. Tyto vlivy lze následně začlenit přímo do programu RFEM 6 spolu s addonem Analýza spektra odezvy pro komplexnější posouzení.

• KB 1877 | Účinky P-Delta a seizmické posouzení podle ASCE 7-22 a NBC 2020
• KB 1866 | Stanovení součinitele citlivosti pro posouzení nutnosti teorie druhého řádu pro dynamickou analýzu

• 3D prohlížeč | Google
• 3D prohlížeč | Babylon
• Virtuální realita

Zobrazení výsledků podlaží a součinitele citlivosti

Závěr a výhled

Dynamická analýza hraje důležitou roli ve statice, protože zajišťuje, aby budovy a infrastruktura účinně odolávaly dynamickým silám, jako jsou zemětřesení, vítr, vibrace strojů a zatížení od vozidel. Programy RFEM 6 a RSTAB 9 spolu s jejich specializovanými addony nabízejí komplexní a efektivní způsob provádění těchto analýz. Addon Modální analýza tvoří základ pro dynamické vyhodnocení pomocí identifikace vlastních frekvencí a vlastních tvarů. Addon Analýza spektra odezvy umožňuje inženýrům modelovat seizmické zatížení pomocí multimodálních metod spektra odezvy, zatímco addon Pushover analýza vyhodnocuje chování konstrukce a potenciální poškození při zvyšujících se bočních silách. Pro pokročilejší časově závislé studie umožňuje addon Časová analýza simulovat strojně vyvolané kmitání a další dynamické účinky.

Addon Model budovy dále vylepšuje seizmické posouzení tím, že podporuje modelování na základě podlaží, posouzení mezipatrových posunů a posouzení účinků P-delta. Jeho bezproblémová integrace s jinými addony zajišťuje, že výsledky seizmických analýz jsou v programu RFEM 6 efektivně uspořádány a prezentovány.

Pomocí těchto pokročilých nástrojů mohou inženýři vylepšit statické návrhy, zlepšit odolnost proti dynamickým silám a zajistit dodržování norem pro seizmické posouzení, což v konečném důsledku přispívá k bezpečnější a spolehlivější infrastruktuře.