Prima di tutto, è importante considerare se è necessario considerare le non linearità o se è sufficiente una linearizzazione. L'analisi con spettro di risposta rappresenta un metodo che riduce le azioni sismiche al minimo necessario per eseguire la progettazione strutturale con il minimo sforzo. Pertanto, la linearizzazione e quindi la semplificazione della struttura dovrebbero sempre essere la prima scelta in tale verifica.
L'esempio seguente è una struttura intelaiata che include aste tese. Se queste aste sono disponibili nel sistema strutturale, sono linearizzate negli add-on dinamici, che sono Analisi modale e Analisi con spettro di risposta, e interpretate come aste reticolari che possono assorbire allo stesso modo forze di compressione e trazione. La presente struttura viene utilizzata per analizzare le differenze nei risultati quando le aste tese sono linearizzate o considerate. Questo articolo spiega anche come considerare approssimativamente le aste tese.
Considerazione approssimativa delle aste in trazione nella determinazione delle vibrazioni naturali e per l'analisi con spettro di risposta
Una possibilità è quella di determinare le vibrazioni naturali su un sistema in cui alcune aste tese hanno già ceduto (stato iniziale definito). È necessario selezionare una pre-deformazione in una direzione. Ci sono due modi per creare questo stato iniziale predefinito. Da un lato, le aste tese corrispondenti possono essere disattivate manualmente per simulare una rottura. D'altra parte, è possibile definire una forza orizzontale molto piccola in un caso di carico, che porta alla rottura delle relative aste di trazione.
In questo esempio di un telaio bidimensionale, si assume una pre-deformazione nella direzione X positiva. Le aste 5, 8 e 11 sono disattivate. Questa modifica della struttura viene quindi attivata nel caso di carico "Analisi modale". Tre modi propri sono calcolati nella direzione X. Osservando i risultati, che sono discussi più in dettaglio di seguito in questo articolo, è possibile vedere che le aste disattivate non si deformano più.
Il caso di analisi modale definito è ora assegnato all'analisi con spettro di risposta. Viene creato un nuovo caso di carico per il quale vengono mantenute le impostazioni predefinite. Uno spettro di risposta secondo la norma è assegnato nella direzione X. Non sono necessarie ulteriori impostazioni. Per confrontare i risultati, l'analisi modale e l'analisi con spettro di risposta vengono eseguite di nuovo senza disattivare le aste tese.
Valutazione e confronto dei risultati
Le vibrazioni naturali della struttura differiscono per il valore della frequenza naturale, ma la direzione e il modo sono simili. Disattivando le aste tese, la struttura diventa significativamente più morbida e le frequenze sono più piccole a causa della rigidezza inferiore. In entrambi i casi analizzati, il primo automodo è dominante (il coefficiente di massa efficace equivalente è di circa l'80%).
I risultati dell'analisi con spettro di risposta differiscono in modo significativo. Se si confrontano le forze assiali nelle aste tese, diventa chiaro che aumentano notevolmente quando si considerano le aste tese. Risulta dalla rottura delle aste soggette a compressione, che possono essere coinvolte nel primo caso analizzato e contribuire alla stabilizzazione. Diventa visibile anche un problema di linearizzazione: Anche nel caso di aste di trazione disattivate, le forze assiali nelle direzioni positiva e negativa si sviluppano in modo identico, quindi si verificano anche forze di compressione. Questo può essere spiegato con la sovrapposizione dei quadrati.
Tuttavia, la forza di taglio della base è maggiore se si trascurano le non linearità, ed è quindi al sicuro. Per la valutazione, è possibile utilizzare un'asta risultante o l'add-on "Modello edificio".
Pertanto, se si desidera analizzare solo la forza di taglio di base (ad esempio, per il confronto con altre azioni orizzontali), trascurare le aste tese sarebbe al sicuro. Tuttavia, dovrebbero essere considerati per la verifica attuale delle aste tese in caso di terremoti. Se hai analizzato una struttura asimmetrica, dovresti analizzare la pre-deformazione nelle direzioni positiva e negativa.
