כיצד לבצע ניתוח באקלינג בריסה עבור מבנים גבוהים

הבנת ניתוח באקלינג במבנהים גבוהים

ניתוח באקלינג קובע את העומס הקריטי שבו חבר מבני או מערכת שלמה חווה שינוי פתאומי בגיאומטריה - באופן זמני תפנית מאוחרת - עקב לחצים דחוסים.עבור מבנים גבוהים כגון בניינים גבוהים, מגדלי שידור, וכיסים, הסיכון של קלינג הוא מוגדל על ידי מכפליים שלהם ואת נוכחות של עומסים גדולים של כוח הכבידה, וכוחות סיסמיים יכול להתרחש רמות כוח עמוק מתחת למתח, בניגוד לכשלים החומריים, עלולים עמוק מתחת ליציבות.

בהנדסה מבנית, יש שתי גישות נפוצות לניתוח buckling: ליניארי (ערך עצמי) buckling ולא לינארי (עומס) buckling. Linear buckling ניתוח - הסוג הזמין במודול הקינגלינג הבסיסי של RISA - מספק הערכה מהירה של נקודת ה-RISA-SECL, נותן את העומס שבו המבנה האידיאלי, מושלם הופך להיות בלתי יציב.

כאשר מבצעים ניתוח קפיצה על מבנה גבוה, מהנדסים חייבים לשקול את הבזבוז העולמי (כל מסגרת sways צדדי) ואת ה- buckling המקומי (חברים דחיסה אינדיווידואלית, כגון עמודות או חזיות, בין הוראות הקוד שלהם) כגון אלה ב- AISC 360 (פרק E) ו- ASCE 7 לספק כללי עיצוב המשלבים התנגדות מבזבזנית, אבל הנחה ישירה של קוד פתוח עוזר אימות תקלות וזיהוי תקלות מסייעות מוסתרות.

(ברקע נוסף על יסודות, ה-FLT:0AISC Steel Design GuidesFLT:1) מציע דיונים מפורטים.

הכנת המודל שלך לניתוח Buckling ב RISA

דיוק בניתוח buckling מתחיל עם מודל מאורגן היטב. ב RISA-3D או RISA-Floor, בצע את השלבים הכנה אלה בזהירות.

Defining Geometry and Materials Properties

השתמש בממשק RISA סטנדרטי כדי להגדיר את המבנה שלך. עבור בניינים גבוהים, כולל את כל האלמנטים העיקריים של עומס מאוחר יותר (מסגרות, ליבות, קירות הרהר, ו outriggers) , תוך חישוב תכונות חומריות ריאליות - מודלים מרשימים, יחסו של Poisson, ותשואות קשיחות - מן הספרייה החומרית או נתונים מותאמים אישית.עבור פלדה, השתמש בערך של 29,000 ksi; לשימוש קונקרטי, לדוגמה, שינוי צבע (למשל, 000).

סעיפים נכסים וגורמים יעילים

(הופנה מהדף ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

תנאים ותומכים

מבנים גבוהים לעתים נדירות מסודרים לחלוטין בבסיס.הגמישות של הקרן יכולה להפחית את העומס היעיל של buckling. in RISA, מודל הבסיס תומך בערכי נוקשות נאותה (תחילות ותרגומים) אם אינטראקציה במבנה הקרקע חשובה.עבור ניתוח ראשוני, pinned או קבוע תומך עבודה, אבל לבדיקה מפורטת, לשקול קבועות האביב הנגזרות מדיווחים גיאוטכניים באופן דומה, כל מודל ביניים תומך כמו עניבה או עניבה נכונה של חברים.

תגית: Cases andשלבs

ניתוח באקלינג ב RISA מונע על ידי שילובי העומס שאתה מציין.התוכנה קובע את הגורם המכריע לטעון (CLF) על ידי אשר ערכת העומס החל חייב להיות מוכפל כדי לגרום קריסה.בדרך כלל, אתה יוצר שילובים עומס כולל עומס מת, עומס חי, עומס חי, עומס חי, עומס רוח, עומס סיסמית', באמצעות הגורמים המתאימים של ASCE 7.ללינג, שילוב הגרוע ביותר יכול לעתים קרובות ליצור שילוב (DLL) מאוחר יותר (D1.2 + דחיסה).

RISA מאפשר לך לבחור אילו שילובים לכלול בניתוח ה- buckling. Include את כל הצירוףים הרלוונטיים, אך להיות מודע לכך שכל שילוב נוסף מגביר את זמן החישוב. A התרגול הטוב ביותר הוא להתחיל עם שילובים של כוח הכבידה ולאחר מכן לבדוק את אלה מאוחר יותר.

קביעת ניתוח Buckling ב RISA

לאחר שהמודל מוכן, הגדר את הפרמטרים הניתוחים ב-FLT:0 אנליז הגדרות 1Felotation.

בחירת סוג Buckling Analysis

(ב) ב[[1924]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]], [[1924]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]], [[1924]]]]]], [[[[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[[[1924]]]], [[[[1924]]]]]], [[[[1924]]]]]]]], [[[[1924]]]]]] [[[[1924]]]]]]

מספר מצבי באקלינג

הגדר את מספר ה- (FLT:0) מודינגסומבייט 1 (בשיתוף: עבור בניין גבוה, בקשה של 10 עד 20 מודות היא טיפוסית.המצבים הראשונים (ערכים נמוכים ביותר) הם הקריטיים ביותר.עם זאת, מצבים גבוהים יותר עשויים לחשוף את הבלוטות המקומיות באלמנטים מזחלים או מתוך התנהגות של כוכבי הלכת של שימוש לפחות 10 מ- 10 למצבים מקומיים.

ניתוח באקלינג רגיש לדיסקרטיזציה. RISA משתמשת בדבורה ואלמנטים בעמודה עם גורמים קשיחים שלזון ודיסקרטיזציה המונית. עבור מסגרות, השמצה האוטומטית ברירת המחדל היא בדרך כלל מספיק, אבל עבור דבורים עם עומס אקסילי גבוה וטווחים ארוכים, באופן ידני חברי תת-חלקי עד 4-6 אלמנטים כדי ללכוד קשיחות מדויקת.

כדי לאמת את ההתכנסות של Mesh, להפעיל את הניתוח עם שתי נקודות שונות של כיס ולהשוות את חמשת גורמי העומס המובילים.אם ההבדל עולה על 5%, לחדד את האפר.

כולל אי-השלמות ראשונית (Optional)

בעוד ניתוח לינארי של קפיצה מניח גיאומטריה מושלמת, מבנים גבוהים תמיד יש ראשוני מחוץ לנפיחות, חבר סומבר, ולחצים שוכנים. עבור הערכה ריאלית יותר, RISA מאפשר לך לדרג את צורות מצב המבזבז וליישם אותם כמו פגמים ראשוניים לפני הפעלת ניתוח לא ליניארית incremental. זה נקרא LT:0Geometric Imperfection Analysis > FLT / HD הוא בעיקר עבור עיצוב גבוה (R).

עקבו אחרי Buckling Analysis

לאחר הגדרות תצורה, להפעיל את הניתוח על ידי לחיצה על שיטת ה-FLT:0 [SolveFLT:1] כפתור RISA מבצע מיצוי ערכי אגני באמצעות שיטת ההסרה subspace או שיטת Lanczos (בהתאם לגרסה).

(FLT:0)Critical Load Factor (CLF)cioF)veF:1 עבור כל מצב. A CLF פחות מ- 1.0 מציין כי המבנה מסתכם בצירוף העומס החל. A CLF בין 1.0 ל- 2.0 מציע בטיחות שולית, הדורשת חיזוק חבר או חזייה.
(ב) ,0) ,[[1924]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]
(ב) .0 (התוצאות של קונסולת ה-1) , רשם את יחסי המסה המשתתפים ואת גורמי אורך יעיל עבור כל מצב.

במהלך הריצה, לפקח על פותרים עבור אזהרות.בעיות נפוצות כוללות צמתים לא מוחקים, קשיחות ייחודית (בדרך כלל בשל חוסר עכבות), או אקסצנטריות גבוהות.בעיות אלה מופיעות לעתים קרובות כערכים נמוכים מאוד (למשל, 0.001) שאינם מתאימים להתנהגות גופנית.

תוצאות חיפוש: החל מ- Raw Data to Design Insight

הבנת תפוקה ניתוח buckling היא מיומנות הליבה של מהנדס מבני.כאן גישה שיטתית לפרש תוצאות RISA עבור מבנים גבוהים.

זיהוי המצב הקריטי ביותר

סוג של מצבי ה-CLF על סדר עולה.המצב עם ה- CLF הקטן ביותר הוא מנגנון הכישלון העיקרי. עבור בניין גבוה, מצב ראשון הוא בדרך כלל מסלול עולמי - או צד ראשון (כמו קביל) או שילוב של sway-tors-sway-tors.אם המצב הראשון מראה רק את ה-cling המקומי (למשל, עמודה אחד באמצע בניין נמוך), אם לעתים קרובות ללא הגבלה או נמוך מאוד, אם זהה, אם מצב ראשון, אם זהה, או נמוך מאוד, או נמוך, אם זה לא תקין, אם זה לא מתאים, או קבוצה C-מפרק נמוך מאוד, או נמוך, אם זהה, אם זהה, אם זהה, אם זהה, אם זההתוק, אם זההתוק מקומי, אם זהה, לעתים קרובות, או נמוך מאוד, או נמוך מאוד, אם זההתוק, אם זההרכב CLF, לעתים קרובות, לעתים קרובות, אם זההת, אם זהה, או נמוך מאוד, אם זהה, אם זה לא תקין של קבוצה קטנה מאוד, אם זהה קבוצה של קבוצה של קבוצה בודד, אם זהה, אם זההת, לעתים קרובות מאוד, אם זהה, לעתים קרובות מאוד, אם זהה, אם זה

המונחים: shapes

בחנו את הצורה המוטענת של כל מצב קריטי.ב-RISA, תוכלו לצפות בצורת מצב ב 3D ולעצב אותו.

(ב) ⁇ :0) דפוסים של sway עולמי: FLT:1 האם הבניין כולו נוטה לצד אחד? A First-mode sway טיפוסי למסגרת רגע.מצב sway גבוה יותר עשוי לכלול אמצע-height בנקודת השתקפות.
(FLT:0) התנהגות תיאורטית: 1FLT אם הבניין מעוות באופן משמעותי על ציר אנכי, מערכת ניהול הכוח המאוחר עשויה להיות גמישה מדי במתחת היקפית או הגדלת עובי קיר הליבה יכול להקטין את זה.
(FLT:0) buckling: 1 (FLT) לבדוק בעמודות מקובעות, חזיות או מחוץ ל-plane buckling של דבורים עמוקות.אלה לעתים קרובות להתעלם בניתוחים ליניאריים אבל ניתן לתפוס אותם במצבי buckling.

בהשוואה לגורמי ההשתתפות של מצב - RISA מדווח על אחוז המסה המשתתפים בכל מצב.עבור בניין סימטרי, יש צורך בנקודת ההשתתפות הראשונה בהמוניהם של המוניות בכיוון אחד.

שמירה על בטיחות מרג'ינס

CLF של 1.0 מתאים לבזבוז מדויק תחת העומסים החלים.קודים דורשים גורם בטיחות.לדוגמה, AISC 360 סעיף C2 דורש כי הכוח הזמין עבור מדינות הגבול האגרה ייקבע באמצעות גורם התנגדות ⁇ =0.90 עבור חברי דחיסה, אבל עבור יציבות גלובלית, גורם גבוה יותר (כגון 1.67 עבור ASD או 0 עבור Lities) הוא מוחל על ידי גורם בטוח 2.0, בדרך כלל, על בסיס CLF, כלומר, על בסיס C.

תוצאות עבור Guide Redesign

אם CLF נמוך מדי, לזהות את החברים או תת-מערכת אשר תורמים ביותר למצב של קלינג. RISA יכול להפיק את חלוקת האנרגיה של רכיב בכל מצב.חברים עם אנרגיה גבוהה הם היעיל ביותר לשנות.עבור מצב sway, נוקשות המערכת המאוחר יותר (דלינג, הגדלת עמודה, או קירות Shear עבה) יעלה את CLF עבור מצב קפיצה מקומי, מחזק את מצב רוח ספציפית או מאריך את מצב זה או מאריך.

טכניקה נוספת היא להתאים את גורמי אורך יעיל.אם RISA מחושבת FLT:0 (KKFelo:0) 1-factors באופן אוטומטי והם נראים גבוהים עבור חבר עם מגבלות ביניים, להפחית אותם באופן ידני כדי לשקף איפוק בפועל המסופק על ידי קשרים.

שיקולים מתקדמים למבנהים גבוהים

מבנים גבוהים דורשים תשומת לב מיוחדת מעבר לניתוח קריסה סטנדרטי.כאן נושאים מתקדמים כי RISA יכול לטפל.

תוצאות הזמנה שנייה (P-Delta)

ניתוח באקלינג ב RISA יכול להיות משולב עם ניתוח P-Delta.אפקט P-Delta מגביר עקירות מאוחר יותר עקב עומסי כבידה הפועלים על הצורה המוטעית.זה הופך את המבנה למעשה רך יותר, צמצום העומס המבזבז. לבצע ניתוח מציאותי, תחילה פתרון P-Delta סטטי כדי להשיג את שיווי המשקל של המדינה תחת עומס, אז להשתמש כיעיל עבור תהליך זה עבור ניתוח דואר אלקטרוני תומך.

גיאומטרי לא ליניאריות ואלמוות

קואר מבזבז לעתים קרובות מעל לקיבולת של מסגרות סלנדר. עבור בניינים גבוהים, זה נוטה לבצע ניתוח מלא לא ליניארית buckling באמצעות מפתר גדול (RISA-3D כולל מנוע ניתוח לא ליניארי) יישום חוסר שלמות ראשונית בצורת מצב קריסה ליניארי הראשון, בקנה מידה על מנת לאפשר מקסימום של נפילה (pbness) מזהה נקודה מדויקת יותר של נקודה קריטית (a) ואז מדויק יותר של נקודה אחת / 1 / 1.

חומרים ו Buckling במערכות Composite

מבנים גבוהים משתמשים לעתים קרובות בעמודות מורכבות (חומרי בטון סחבת) או ליבות פלדה עם מזרקים קונקרטיים.ב RISA, מודל מורכב חלקיקים באמצעות תכונות החומר המשולבות. for קונקרטי, לשקול את הנוקשות של הסעיף המפונק עבור בדיקות שירות כי סדק מפחית את הנוקשות ותחתית העומס של ה-ALTACling.RISA מאפשר לך להקצות גורם נוקשות (למשל, 0.7 עבור חשבון C.F) עבור LTI) עבור LTT) עבור LTT (קיצור של 1F) עבור LTIF).

דינמיות בקללינג ו-Sismic Loading

(ב) תחת אירועים סיסמיים הוא לעתים קרובות דינמי - עומס אקסקלי משתנה ויכול לגרום ל- קידוד דרך buckling. בעוד ניתוח ה- buckling של RISA הוא סטטי, אתה יכול להשוות את המצב הגרוע ביותר על ידי שימוש בכוחות axial המעטפה הסיסמית.עבורת מבנים חיוניים, לשקול ניתוח זמני לא ליניארי עם כלי סיסמית גבוה של RISA או לתוכנית סימפוארנטית ייעודית: 1.

מלכודות נפוצות וכיצד להימנע מהם

אפילו מהנדסים מנוסים יכולים לעשות טעויות בעת הגדרת ניתוחים מבזבזניים.כאן נושאים תכופים שנפגשו ב-RISA עבור מבנים גבוהים.

(FLT:0) אבחון רכיבים שאינם מבנים: קיד 1 חלוקתים, קירות וילונות ומדרגות יכול להוסיף נוקשות משמעותית.למרות שהם אינם מבנה ראשוני, התנגדותם לסחף משפיעה על קריסה.מודל אותם כמו חזיות שוות ערך או מעיינות כדי להימנע מהעלאת העומס המבזבז.
(FLT:0) שימוש במספר מצבי בזבזניים: ⁇ 1:1 אם תבקש רק 5 מצבים, ייתכן שתפספס מצב של בזבז מקומי המתרחש בערכים גבוהים יותר, אך יש לו גורם בטיחות נמוך.תמיד לרוץ מספיק מצבים כדי לראות לפחות את המצב הגלובלי הראשון ואת הצורות המקומיות הראשונות.
(FLT:0Misapplying עומס שילובים: ההרחבה 1 (Duckling) דורשת שהעומסים יושמו באופן יחסי.אם אתה כולל מספר מקרים של עומס עם כיוונים שונים, הגורם הקריטי הוא רק תקף עבור דפוס העומס המדויק הזה.עבור רוח וסיסמית, השילוב צריך לשקף את האינטראקציה החמורה ביותר ברגע.
(FLT:0) ,Neglecing Foundation uplift:FreaLT:1) בניינים גבוהים על יסודות רדודים עשויים לחוות הרמת חלקית תחת עומסים מאוחרים, אשר מפחית את הדחיסה האפקטיבי בחלק מהעמודות ולשנות את מצב הבלוטות.מודל את הבסיס כמו מעיינות מתח בלבד או שימוש באלמנטים פערים.
(FLT:0) בהנחה של מפרקים נוקשים לחלוטין: ההרחבה:1 [במסגרת הרגע, נוקשות החיבור משפיעה על קפיצה. RISA מאפשר לך לציין חיבורים חצי-קשיד עם קשיחות סיבובית. השתמש בנתונים או טבלאות מבוססות קוד לערכים ריאליים.

מחקר: Buckling Analysis of a 50-Story Moment Frame

כדי להמחיש את התהליך, לשקול מסגרת זמן פלדה של 50 קומות עם יחס גבוה עד-עדי של 7:1.המבנה נמצא באזור רוח מתון.מהנדסים ביצעו ניתוח ליטלטל ליניארי עם שישה שילובי עומס כולל 1.2D+1.6L ו- 1.2D+1.0W0.5L.

מצב האגלינג הראשון נתן CLF של 1.45 תחת שילוב הכבידה.צורת המצב הציגה מסלול בולט בכיוון הארוך.המצב השני, עם CLF של 1.92, מעורב בטוריון על הציר האנכי.ה- CLF הנמוך עבור sway הצביע על בטיחות שולית.כדי לשפר את היציבות, הצוות הגדיל את גודל העמודה במסגרות החיצוניות מ- Wx398 עד Wx01x, אשר הפחית את התקני CLF ל-1.82, כולל CLF.

עיצוב וקוד Compliance

לאחר השגת תוצאות מבזבזות, בדיקה בין דרישות קוד.עבור מבני פלדה, AISC 360 פרק E מספק פורמולות עבור כוח דחיסה כי להניח אורך יעיל בהתבסס על מצב ה- buckling מניתוח. השתמש בפלט RISA כדי לוודא כי העומסים עיצוב axial הם מתחת לחוזק זמין ⁇ Pn או Pn / ⁇ עבור קונקרטי, ACI 318-19 6.6 סעיף זה דורש גם ניתוח קוד מרכזי.

עבור בניינים גבוהים, קודי בנייה כגון קוד הבניין הבינלאומי (IBC) מחייבים בדיקת יציבות באמצעות ניתוח הזמנה ראשונה מוגבר או ניתוח הזמנה שנייה ישיר. מודול ה- buckling של RISA מסמיך דרישות אלה בשילוב עם P-Delta.תמיד מתעד את הנחות הניתוח ואת התוצאה של CLF בחבילת החישוב.

מסקנה

ביצוע ניתוח buckling ב RISA עבור מבנים גבוהים הוא לא רק אימות שגרתי - זה חלק בסיסי של הבטחת כי הבניין נשאר יציב תחת טעינה קיצונית.התהליך דורש הכנה מודל זהירה, הגדרות ניתוח תיקון, והבנה עמוקה של הפלט. על ידי ביצוע השלבים המפורטים לעיל - הצבת שילובים עומסים, הפעלת מספיק מצבי לינארי, לפרש צורות, ובדיקה של קוד - גורמים יכולים לזהות ביעילות נקודות תורמות עם תכנון גבוה יותר עם מבנה בטוח.