Utilizarea Programelor de Calcul - Etabs

MODULUL SECTION DESIGNER ANALIZA SECŢIONALĂ ENCIPEDIA

>

EDUCATIONAL > UTILIZAREA PROGRAMELOR DE CALCUL

>

ETABSPUBLICAT ETABS PUBLICAT LA 20.02.2013SCRIS DE

MIHAI PAVEL

Modulul Section Designer, înglobat în programul de calcul ETABS oferă o serie de informaţii folositoare legate de calculul structural secţional. Printre aceastea se evidenţiază determinarea suprafeţelor de interacţiune pentru orice tip de secţiune introdusă în acest modul, precum şi trasarea diagramelor moment-curbură aferente. Prin acest modul, se poate defini orice tip de secţiune, din orice tip de material. Definirea secţiunilor în acest modul presupune parcurgerea unui set de operaţii de editare specifice. Aceste operaţiii nu fac obiectul acestui articol. Prezentul material detaliază doar modul de analiză secţională a unei secţiuni deja definite. Astfel, modulul Section Designer se accesează din Define/ Frame Sections/ Add SD Section şi apoi la Define/Edit/Show Section se dă click pe Section Designer urmând a se deschide acest modul.

Accesarea modulului Section Designer

Accesarea modulului Section Designer

Odată accesat modulul Section Designer se defineşte, prin operaţiile de editare specifice, secţiunea care urmează a fi analizată. În acest caz, se va analiza o secţiune pătrată de stâlp (500x500 mm) armată cu 4 bare de diametrul 20 mm pe fiecare latură. Betonul are clasa C16/20, iar oţelul este PC52.

Definirea secţiunii de analizat în Section Designer

După definirea secţiunii prin intermediul meniului Display din modulul Section Designer se pot accesa informaţii referitoare la proprietăţile secţionale (Display-Show Properties), la suprafaţa de interacţiune aferentă secţiunii (Display-Show Interaction Surface) sau la diagrama momentcurbură (Display-Show Moment-Curvature).

Trasarea unei curbe de interacţiune

Cu ajutorul acestei funcţionalităti a modulului Section Designer se poate trasa suprafaţa de interacţiune a secţiunii (forţa axială şi momente încovoietoare pe două direcţii) şi respectiv obţine secţiuni prin această suprafaţă (curbe de interacţiune) pentru orice unghi definit de utilizator. Deasemenea acest instrument poate fi folosit pentru determinarea momentelor capabile ale secţiunii, în felul următor : - pentru un unghi dat programul furnizează punctele de pe curba de capacitate a secţiunii (forţa axială şi moment încovoietor). Se alege din aceste puncte o valoare a forţei axiale cât mai apropiată de valoarea forţei axiale efective (cunoscute din evaluarea încărcărilor şi analiza structurală) şi se citeşte valoarea momentului capabil corespunzător de pe suprafaţa de interacţiune. În cazul în care intervalele de forţă axială nu sunt generate la un pas satisf ăcător se poate rafina pasul de generare prin sporirea numărului de curbe de interacţiune generate. Deasemenea modulul Section Designer poate genera diagramele moment-curbură pentru o secţiune dată precum şi diagramele efort-deformaţie specifică (Specify Stress- Strain Curves), conform figurii de mai jos.

Diagrama moment-curbură

PRECIZĂRI : 1. Caracteristicile de material, precum şi parametrii de analiză trebuie aleşi înainte de accesarea modulului Section Designer. Caracteristicile de material se aleg din Define/Material Properties, iar parametrii de analiză se aleg din Options/Preferences/Concrete Frame Design. Aceşti parametri conţin codul după care se face analiza (în acest exemplu Eurocode 2), precum şi numărul de suprafeţe de interacţiune generate.

Definirea parametrilor de analiză pentru modulul Section Designer 2. Acest articol a fost scris utilizănd versiunea majoră 9 a programului de calcul Etabs.

MODELAREA UNEI GRINZI CU SECŢIUNE VARIABILĂ ENCIPEDIA

>


>

ETABSPUBLICAT LA 03.01.2013SCRIS DE

MIHAI PAVEL

Deseori, în alcătuirea structurilor apare necesitatea folosirii grinzilor cu înălţime variabilă. Aceste grinzi pot rezulta atât din considerente arhitecturale cât şi din considerente structurale sau tehnlogice. În programul de calcul ETABS se pot modela cu uşurinţă astfel de elemente. În continuare se prezintă modelarea unei grinzi cu secţiune variabilă folosite la sprijinul unor balcoane, la o clădire rezidenţială. În figura de mai jos, elementele de tip grindă B186, B187, B188, B189, B190 se vor modela cu secţiune variabilă liniar de la dimensiunea de 30x80 cm la 30x50 cm.

În acest scop din meniul Define - Frame Sections se selectează opţiunea Add Nonprismatic.

Din meniul de definire a proprietaţilor pentru grinda variabilă se selectează secţiunea iniţială şi finală a grinzii ( secţiunile iniţială şi finală ale grinzii vor coincide cu ordinea în care a fost amplasate capetele (nodurile) elementului de tip grindă). Se poate specifica si lungimea pe care să fie definită variaţia secţiunii (relativă sau absolută în raport cu lungimea barei), precum deasemenea şi variaţia rigidităţii elementului de tip bară. Se fac modificările dorite şi se confirmă cu Ok. În final, din vederea 3D cu posibilitatea vizualizării grosimilor elementelor (3D - Set Building View Options - Extrude) se confirmă definirea corectă.

ESTIMAREA CONSUMULUI DE MATERIALE ENCIPEDIA

>


>


MIHAI PAVEL

Programul de calcul ETABS pune la dispoziţia utilizatorului un instrument de estimare al cantităţii de materiale structurale folosite în modelul de calcul. Acest instrument are un caracter orientativ şi chiar acoperitor, programul de calcul netinând cont de elemente reale de geometrie (cum ar fi intersecţiile de elemente în care cantităţile sunt socotite multiplu) dar poate fi folosit cu succes de către inginerul proiectant pentru o imagine de ansamblu folositoare la optimizarea tehnico-economică a modelului de calcul structural. În continuare se exemplifică folosirea acestui instrument pe un model de calcul alcătuit din cadre de beton armat, cu următoarele caracteristici : - Regim de înălţime P+4 etaje, cu înălţimea de nivel de 3,2 m; - 4 deschideri şi 5 travei, cu o suprafaţă în plan de 530 m2 ; - Stâlpii au secţiunea de 80 x 80 cm, grinzile longitudinale de 30 x 60 cm, iar cele transversale de 30 x70 cm ; - Planşeul are 15 cm, iar structura are o greutate unitară în gruparea specială de încărcări (seismică) de 14,7 kN/m2;

Configuraţia modelului de calcul După rularea analizelor (nu este nevoie de rularea analizelor seismice) din meniul Display Show Tables se expandează tabelul Building Data şi apoi se selectează subtabelul Material List cu toate cele trei componente ( Material List by Element Type, Material List by Section, Material List by Story) bifate după caz. Se confirma selecţia cu OK.

Selectarea tabelelor referitoare la consumul de materiale Rezultatele puse la dispoziţie sunt următoarele :

Tabelul centralizator al consumului de materiale pe tip de element In acest tabel se prezintă rezultatele centralizate ale consumului de materiale pe tip de element. Exemplul curent arată că s-au folosit 150 de elemente de tip stâlp cu o greutate totală de 7680 kN şi 245 elemente de tip grindă cu o greutate totală de 5382 kN.

Tabelul centralizator al consumului de materiale pe tip de secţiune

Tabelul centralizator al consumului de materiale pe fiecare etaj. PRECIZĂRI :

1. Greutatea furnizată de către programul de calcul este exprimată în unităţile de măsură alese la începutul creării modelului. Exemplul curent foloseşte kN şi m ca unităţi de măsură dar pot exista si alte variante. 2. Programul de calcul foloseşte greutatea unitară a materialului (beton) furnizată la definirea acestuia . În prezentul exemplu s-a folosit 25 kN/m2. 3. Programul nu ia în calcul elementele de intersecţie (noduri, zonă comună grindă-placă) etc. În acest sens, valorile obţinute pot fi mai mari decât cele calculate manual. Se recomand ă aten ţ ie deosebit ă la verificarea precizărilor 1-3 pentru evitarea erorilor nedorite !

4. Pentru structurile metalice sau mixte metal-beton valabilitatea celor de mai sus ramâne aceeaşi. 5. Articolul a fost scris utilizând versiunea majoră 9 a programului ETABS.

ANALIZA ELASTIC NELINIARĂ A ELEMENTELOR METALICE DE TIP BARĂ SOLICITATE AXIAL ENCIPEDIA

>


>


MIHAI PAVEL

Programul de calcul automat ETABS permite considerarea proprietăților elastic neliniare a elementelor metalice de tip bară. Acest tip de analiză este util în modelarea structurilor metalice conținând elemente solicitate axial care pot flamba în domeniul elastic. Un caz semnificativ pentru acest tip de analiză, exemplificat mai jos, este cel al unui acoperiș metalic al unei structuri industriale, contravântuit în plan orizontal. Considerarea proprietăților diferite ale contravântuirilor orizontale se poate evidenția numai printr-o analiză neliniară și presupune parcurgerea următorilor pași : - După crearea modelului pentru analiza static liniară se selectează barele pentru care se dorește considerarea proprietaților elastic neliniare ; - Din meniul Assign/Frame Line se selectează Tension/Compression Limits; - Se poate considera limitarea forțelor în elementele selectate atât pentru solicitarea de întindere, cât și pentru cea de compresiune. Limitele se introduc în forțe, în unitățile de măsure alese pentru forțe la definirea modelului(cazul cel mai întâlnit - kN). După depășirea acestor limite bara selectată nu se va mai încărca sporul de încărcare distribuindu-se altor elemente care nu și-au atins limitele definite. O limit ă de 0 înseamnă că bara respectivă nu poate prelua deloc solicitarea. În cazul de față s-a considerat că barele nu lucrează la compresiune.

- Acest tip de proprietăți pot fi evidențiate numai printr-o analiză neliniară, statică sau dinamică. În acest exemplu s-a considerat un tipar(pattern) provenit din analiza liniară cu forțe static echivalente. Se face observația că metoda de calcul cu spectre de răspuns nu poate fi folosită decât în cazul unei analize liniare.

- Se rulează analiza liniară (din meniul Analyze/Run Analysis) și apoi cea neliniară (din meniul Analyze/Run Static Nonlinear Analysis). - Diagramele de forțe axiale la nivelul contravântuirilor rezultată din analiza neliniară (CVX) va pune în evidență doar starea de eforturi de întindere nicio bară nelucrând la compresiune.

Precizări : - Pentru rularea analizelor neliniare este necesară o versiune de program care să conțină acest tip de modul; - Acest articol a fost scris utilizând versiunea majoră 9 a programului de calcul Etabs

ANALIZA MODALĂ CU SPECTRE DE RĂSPUNS CONFORM P100-1/2012 ENCIPEDIA

>


>


MIHAI PAVEL

1. 2. 3. 4.

Generalități Spectrul de r ăspuns inelastic pentru ac țiuni orizontale Definirea în Etabs a spectrului de r ăspuns inelastic ß(T),T Definirea ipotezei de înc ărcare

Generalități Metoda de calcul cu spectre de răspuns este asociată deobicei un calcul spațial al structurilor care nu îndeplinesc criteriile de regularitate pe orizontală și verticală impuse de către normativul P100, dar este aplicabil oricărui tip de clădire analizată. Metodologia și fundamentele dinamice care stau la baza selectării și utilizării spectrelor de răspuns sunt descrise pe larg atât în normativul P100, dar și în literatura de specialitate. Prezentul articol trateaz ă doar modul de considerare în programul de calcul Etabs al acestei metode de calcul, adaptată la cerințele capitolului 4 din P100.

Spectrul de răspuns inelastic pentru ac țiuni orizontale Spectrul de răspuns pentru acțiuni orizontale conform P100-1/2012 are trei configurații posibile, diferențiate de tipul de amplasament (Tc=0,7 sec, Tc=1,0 sec sau Tc= 1,6 sec). Pentru fiecare din aceste configurații există în normativul P100 o reprezentare grafică a parametrilor ß(T) și T definite ca o funcție continuă, dar de diferite grade. Deasemnea pentru definirea spectrului inelastic este necesară cunoașterea parametrilor ag și q. În prezentul articol se consideră, exemplicativ, o valoare a accelerației ag= 0,24 g și q = 5. Cu parametrii astfel definiți se construiește spectrul inelastic ale cărui perechi de valori sunt prezentate mai jos (arhivă .zip, necesită dezarhivare) Spectrul de răspuns inelastic ß(T) și T pentru Tc=1,6 sec

Definirea în Etabs a spectrului de r ăspuns inelastic ß(T),T Se extrage din arhiva de mai sus fișierul text corespunzător amplasamentului (ex : P100-2012 Tc 1,6 sec.txt). În programul Etabs, după definirea geometriei structurii se selectează Define/Response Spectrum Functions iar în meniul drop-down din dreapta se selectează Spectrum from File și se încarcă fișierul descărcat mai devreme. Opțiunile în această etapă sunt : Values are Period vs Value și Headers Lines to Skip 0. Numele funcției de răspuns va fi P100TC16

Observații : Se poate încărca în configurația modelului fișierul text (opțiunea Convert to User Defined) astfel încât programul să nu mai solicite existența unui fișier extern. Cu toate acestea, spectrul va fi valabil doar pentru modelul în curs (pentru alt model va trebui repetată operațiunea). Deasemnea se solicită atenție la separatorul decimal al calculatorului. Exemplul este realizat utilizând separator decimal virgula(standard românesc). Dacă calculatorul Dvs. folosește separator decimal punctul(standard american) este necesară fie schimbarea acestuia în virgulă fie editarea fișierului și schimbarea virgulelor în puncte.

Se confirmă selecția;

Definirea ipotezei de încărcare Din meniul Define se selectează opțiunea Response Spectrum Case și apoi Add New Spectrum iar în căsuța de dialog deschisă se selectează numele funcției și direcția pe care se dorește analiza spectrală. În exemplul de mai jos s-a considerat o analiză pe direcția U1( longitudinală). Se consideră pentru combinația răspunsurilor modale opțiunea CQC. Factorul de scară al încărcării

pe U1 reprezintă în modul de definire al parametrilor forței seismice de mai sus, coeficientul de importanță al clădirii γI,e (în cazul de față s-a considerat γI,e= 1,0).

Se confirmă selecția; Din acest moment ipoteza de încărcare SPECX este activă și poate fi folosită pentru analiza seismică cu spectre de răspuns a structurii pe direcție longitudinală Precizări: -Pentru valori diferite ale parametrilor analizei seismice fișierul text definit mai sus nu mai este valabil el trebuind regenerat cu valorile specifice. - Articolul a fost scris utilizând versiunea majoră 9 a programului de calcul ETABS

CONSIDERAREA OPȚIUNII DE DIAFRAGMĂ SEMI-RIGIDĂ ENCIPEDIA

>


>


MIHAI PAVEL

În cazul modelării structurilor cu diferențe însemnate de rigiditate între elementele verticale, impunerea opțiunii de diafragmă rigidă la nivelul planșeelor are un caracter descoperitor datorită artificialității lui. Prin considerarea acestui efect se ignoră starea reală de eforturi și deformații la nivelul planșeelor, orice punct al planșeului de la fiecare nivel fiind constrâns să aibă aceeași deplasare sub acțiunea forțelor laterale. Pe de altă parte, în cazul calculului cu forțe laterale echivalente, este necesară considerarea efectelor de torsiune accidentală a acțiunii seismice și deci definirea unei diafragme la nivelul planșeelor. Opțiunea viabilă în acest caz este considerarea unei diafragme semi-rigide. Considerarea diafragmei semi-rigide permite introducerea unui efect de torsiune accidentală la nivelul fiecărui planșeu, efect care va fi aplicat la nivelul fiecărui nod și nu la nivelul centrului de masă ca în cazul utilizării diafragmei rigide. Deasemenea, spre deosebire de ipoteza diafragmei rigide se păstrează starea reală de eforturi și deformații în planșeu, iar aceste rezultate sunt disponibile prin opțiunea Section Cut a programului. Concret această opțiune se consideră în modelare în felul următor : - Dintr-o vedere în plan a planșeului la care urmează a se introduce această opțiune se selectează toate nodurile de la același nivel - Din meniul Assign - Joint/Point - Diaphragms se selectează un identificator de diafragmă (în cazul de față D1). Pentru fiecare planșeu diferit trebuie definit un identificator diferit (D2, D3, etc)

- Se selectează opțiunea Modify/Show Diaphragm și se bifează opțiunea Semi- Rigid Diaphragm;

- Se confirmă selecția

Utilizarea Programelor de Calcul - Etabs

Recommend Documents