W artykule omówiono zastosowanie poziomych płaszczyzn sztywnych, stosowanych głównie w przypadku betonowych płyt stropowych. Ten typ modelowania ma kilka zalet. Szybkość obliczeń jest zatem znacznie lepsza, ponieważ masy każdego pocisku są skupione w jednym punkcie. Gwarantowana jest identyfikowalność wyników, a wyniki można analizować pojedynczo i w ten sposób uzyskać jaśniejszą dokumentację.
W programie RFEM dostępne są do tego celu wiązania węzłowe. Odnoszą się one do przemieszczeń i obrotów pomiędzy dwoma lub więcej węzłami. W obszarze pobierania tego artykułu znajduje się dokument opisujący tę opcję szczegółowo.
W tym artykule opisano zastosowanie płaszczyzn sztywnych w programie RFEM. Budynek jest budynkiem czterokondygnacyjnym, który jest regularny w elewacji, ale nie w planie piętra. Ściany są przymocowane przegubowo do sufitu.
Modelowanie płaszczyzny sztywnej w programie RFEM
Masy każdego pocisku są skupione w środku ciężkości. Aby ją wybrać, należy wybrać funkcję "Środek ciężkości i informacje ...", którą można wybrać, wybierając wszystkie obiekty na podłodze za pomocą menu kontekstowego. Za pomocą tej opcji można wygenerować węzeł w środku ciężkości pocisku z jednej strony. Z drugiej strony można określić masę pocisku w tym samym czasie. Masy te są wymienione w tabeli poniżej. Wygenerowane węzły dla każdej podłogi należy następnie przenieść do płaszczyzny podłogi (zmiana współrzędnej Z).
W tym przykładzie zdefiniowano dodatkowe obciążenia stałe, obciążenia wymuszone i obciążenia śniegiem na powierzchniach. Później należy je przeliczyć na całkowitą masę przypadającą na jedno piętro.
| Piętro 3 | Piętro 2 | Piętro 1 | Pierwsze piętro | Łącznie | |
| Obciążenie stałe | 97 631.3 kg | 97 006,3 kg | 97 006,3 kg | 97 006,3 kg | 388,650,2 kg |
| Obciążenia stałe | 18 900 kg | 18 700,0 kg | 18 700,0 kg | 18 700,0 kg | 75 000,0 kg |
| obciążenia użytkowe | 50 250,0 kg | 46.750,0 kg | 46.750,0 kg | 46.750,0 kg | 187 750 kg |
| Obciążenia śniegiem | 14 1755,0 kg | 14 1755,0 kg |
Po udokumentowaniu wszystkich mas płyty stropowe (w tym wszystkie otwory i zawiasy liniowe) można usunąć i zastąpić węzłowymi. Zaleca się podział linii łączących ściany przez węzły, aby można było bardziej realistycznie modelować połączenie. W tym przykładzie wybrano odległość elementu skończonego. Węzeł węzłowy jest wyświetlany na rysunku 02. Opcja Typ to Płaszczyzna. Należy przy tym zaznaczyć środek ciężkości każdej opowieści.
W celu umożliwienia późniejszej oceny wyników w węzłach centroidów, zdefiniowane są pręty łączące (przeguby przegubowe), każdy w pionie od środka ciężkości pocisku.
W przypadku zdefiniowania więzów węzłowych można wprowadzić masy w module dodatkowym RF-DYNAM Pro. W tym celu tworzone są trzy przypadki masowe, w których wprowadzane są tylko ręcznie zdefiniowane masy węzłowe (masy podane w tabeli). Masy są przykładane do środka ciężkości każdej opowieści.
W dalszej części zostanie wykorzystana metoda spektrum odpowiedzi z generowaniem obciążeń zastępczych. Naturalna analiza drgań jest przeprowadzana przy użyciu ośmiu wartości własnych dla kierunku X i Y. Przy użyciu tych ustawień obliczane są wszystkie dostępne kształty trybów, które są następnie wykorzystywane do analizy spektrum reakcji. Dzięki temu uzyskuje się efektywny współczynnik masy modalnej równy 1,0 w obu kierunkach.
Ocena wyników i porównanie z modelowaniem konwencjonalnym
Pierwsze dwa kształty trybów są identyczne w odniesieniu do ich kierunku w dwóch rozważanych modelach i różnią się tylko nieznacznie w zakresie częstotliwości drgań własnych. Rysunek 03 przedstawia model konwencjonalny z płytami stropowymi po lewej stronie oraz model z węzłami węzłowymi po prawej stronie. Wyświetlany jest pierwszy kształt trybu.
W celu oceny wyników analizy spektrum odpowiedzi przydatne jest modelowanie belki wynikowej, zgodnie z opisem w tym artykule. Wyniki są przedstawione w poniższej tabeli. Na przykład wyświetlany jest tylko kierunek X (kombinacja wyników: Obwiednie wyników X).
| Model z płytami stropowymi | Model z więzami węzłowymi | Różnice | |
| Częstotliwość drgań własnych (tryb 1) | 3,772 Hz | 3,478 Hz | 6,5% |
| Częstotliwość drgań własnych (tryb 2) | 5,688 Hz | 5,472 Hz | 3,8% |
| Ciąg ciągły OG3 (Vz) | 138,8 kN | 178,4 kN | -28,5% |
| Ciąg ciągły OG2 (Vz) | 90,3 kN | 104,0 kN | -15,2% |
| Ciąg ciągły OG 1 (Vz) | 56,9 kN | 62,0 kN | -9.0% |
| Ścinanie poziome EG (Vz) | 28,9 kN | 25,4 kN | 12,1% |
| Przemieszczenie OG 3 (w kierunku X) | 0,9 mm | 1,1 mm | -22,2% |
Wyniki różnią się nieznacznie, natomiast model z wiązaniami węzłowymi powoduje powstanie większych sił lub odkształceń, zwłaszcza na poziomie najwyższym, ale na dole jest nieco mniejszy.
Modelowanie to stanowi uproszczenie całego systemu i ma zalety pod względem wydajności, dalszego przetwarzania i możliwości śledzenia. W przypadku większości analiz sejsmicznych metoda ta jest bardzo odpowiednia i stanowi alternatywę dla metody konwencjonalnej.
