PERFORMANCE-BASED DESIGN OF 3D STRUCTURES
Επισκόπηση
Knowledge Base | |
|
|
PERFORM-3D Releases | |
|
|
8.0.0 Released 15-Jun-2021 Released 15-Jun-2021 |
|
|
Παραδοσιακά, ο αντισεισμικός σχεδιασμός βασιζόταν στην αντοχή της κατασκευής, που υπολογιζόταν με την χρήση της γραμμικής ελαστικής ανάλυσης. Από την στιγμή όμως που η ανελαστική συμπεριφορά έγινε επιτρεπτή για ισχυρές σεισμικές δονήσεις, έγινε εμφανές ότι η παραπάνω λογική δεν είναι πλήρως σωστή. Ο σχεδιασμός της κατασκευής με βάση την πραγματική αντοχή της, λαμβάνει υπόψη την ανελαστική συμπεριφορά μόνο έμμεσα. Αντίθετα, ο σχεδιασμός με βάση τις μετατοπίσεις της κατασκευής (Displacement-based ή deformation-based design) συμπεριλαμβάνει αναλυτικότερα την παραπάνω μη-γραμμική συμπεριφορά, χρησιμοποιώντας τη μη-γραμμική ανελαστική ανάλυση. Συγκεκριμένα, αναγνωρίζεται ότι σε έναν ισχυρό σεισμό η ανελαστική παραμόρφωση της κατασκευής και η πλαστιμότητά της μπορεί να είναι πολύ πιο σημαντικές από την αντοχή της κατασκευής. Το PERFORM-3D σας επιτρέπει την εφαρμογή τέτοιων μεθόδων σχεδιασμού με βάση τις ακραίες μετατοπίσεις της κατασκευής.
Η διαδικασία σχεδιασμού με βάση τις μετατοπίσεις της κατασκευής με τη χρήση ανελαστικής ανάλυσης, προσδιορίζεται στον κανονισμό ASCE 41, με τίτλο «Σεισμική Αποκατάσταση Υφιστάμενων Κτιρίων» (Seismic Rehabilitation of Existing Buildings). Ο ASCE 41 εφαρμόζεται για την ανακατασκευή και αποκατάσταση υφιστάμενων κατασκευών, παρόλα αυτά οι διαδικασίες που περιγράφονται μπορούν να εφαρμοστούν και για τον σχεδιασμό ενός καινούριου κτιρίου. Το PERFORM-3D εφαρμόζει στην πράξη τις διατάξεις του ASCE 41. Την ίδια στιγμή παρόλα αυτά, αποτελεί ένα γενικό εργαλείο που πραγματοποιεί σχεδιασμό με βάση τις μετατοπίσεις το οποίο δεν περιορίζεται μόνο στον ASCE 41.
Η απόκριση μιας κατασκευής στην σεισμική διέγερση του εδάφους, ανεξαρτήτως αν είναι ελαστική ή ανελαστική, εμπεριέχει αρκετές αβεβαιότητες. Ο ικανοτικός σχεδιασμός είναι μια λογική και εύκολη μέθοδος να βελτιωθεί η απόκριση της κατασκευής σε ένα ισχυρό σεισμό, ελέγχοντας με αυτόν τον τρόπο στοχευμένα την συμπεριφορά της. Μέσω του σχεδιασμού αυτού, ελέγχεται η ανελαστική συμπεριφορά της κατασκευής, επιτρέποντας την δημιουργία πλαστικών ζωνών σε περιοχές που έχουν προεπιλεγεί από τον χρήστη. Σε αυτές τις περιοχές τα δομικά στοιχεία της κατασκευής έχουν σχεδιαστεί έτσι ώστε να είναι πλάστιμα. Η υπόλοιπη κατασκευή παραμένει ουσιαστικά ελαστική, και για αυτό τον λόγο μπορεί να σχεδιαστεί ώστε να είναι λιγότερο πλάστιμη. Ελέγχοντας την συμπεριφορά της κατασκευής με αυτό τον τρόπο, βελτιώνεται η αξιοπιστία της, μειώνεται το ποσοστό των ζημιών στην περίπτωση ακραίας σεισμικής διέγερσης, καθώς και το κόστος κατασκευής της. Το PERFORM-3D σας επιτρέπει να εφαρμόσετε αρχές ικανοτικού σχεδιασμού στις κατασκευές σας.
Το PERFORM-3D διαθέτει ισχυρές δυνατότητες ανελαστικής ανάλυσης, παρόλα αυτά δεν προορίζεται για μη-γραμμικές αναλύσεις γενικού σκοπού. Αν δεν έχετε καθόλου υπόψη σας για το πώς θα συμπεριφερθεί η κατασκευή σας όταν αρχίσει να πλαστικοποιείται σε έναν ισχυρό σεισμό, το PERFORM-3D μπορεί να σας βοηθήσει να εντοπίσετε τα αδύναμα σημεία της κατασκευής, και ως εκ τούτου να σας καθοδηγήσει στην βελτίωση του σχεδιασμού. Ωστόσο, το PERFORM-3D δεν προορίζεται για «σχεδιασμό μέσω ανάλυσης», όπου ο μηχανικός αναμένει την ανάλυση να προσδιορίσει την ακριβή συμπεριφορά της κατασκευής. Το PERFORM-3D είναι ένα πανίσχυρο εργαλείο για την εφαρμογή σχεδιασμού με βάση τις μετατοπίσεις (displacement-based design) καθώς και την υλοποίηση ικανοτικού σχεδιασμού. Θα σας βοηθήσει να πραγματοποιήσετε βέλτιστο σχεδιασμό, αλλά δεν θα υποκαταστήσει τον ρόλο του μηχανικού.
Δομικά Χαρακτηριστικά
Ανάλυση
Εκτίμηση Συμπεριφοράς της Κατασκευής
Εργαλεία Εκτίμησης Συμπεριφοράς
Το PERFORM-3D περιλαμβάνει έναν αριθμό εργαλείων για την επεξεργασία των αποτελεσμάτων της ανάλυσης. Ένα σύνολο εργαλείων σας επιτρέπει να μελετήσετε την συμπεριφορά της κατασκευής, και να επιβεβαιώσετε ότι τα αποτελέσματα της ανάλυσης είναι λογικά. Αυτά τα εργαλεία είναι τα εξής:
- Παραμορφωμένα Σχήματα. Αυτές οι μορφές μπορούν να είναι κινούμενες, τόσο για την στατική ανάλυση push-over όσο και για την δυναμική ανάλυση χρονοϊστορίας.
- Χρονοϊστορίες για την απόκριση διαφόρων μεγεθών, συμπεριλαμβανομένων τις μετατοπίσεις των κόμβων, τις ταχύτητες και τις επιταχύνσεις τους; τις δυνάμεις και τις παραμορφώσεις των διαφόρων στοιχείων; και τις δυνάμεις στις διαμήκεις τομές της κατασκευής, οι οποίες διαπερνούν όλη την κατασκευή ή ένα μέρος της.
- Υστερητικοί βρόχοι για τα ανελαστικά στοιχεία.
- Διαγράμματα ροπών και Τεμνουσών για τις δοκούς, τα υποστυλώματα και τα τοιχία. Τα παραπάνω μπορούν να απεικονιστούν με ακρίβεια.
- Ενεργειακή Ισορροπία της ανάλυσης, που παρουσιάζει την ενέργεια παραμόρφωσης, την κινητική ενέργεια, το ανελαστικό έργο, και την ενέργεια απόσβεσης. Η διαδικασία αυτή περιλαμβάνει και μια σύγκριση του εσωτερικού και εξωτερικού έργου και αποτελεί μια καλή ένδειξη για την αριθμητική ακρίβεια της ανάλυσης.
Τα εργαλεία αυτά δεν είναι άμεσα χρήσιμα για την λήψη αποφάσεων για τον σχεδιασμό. Για τον σκοπό αυτό, ανατρέξτε στην επόμενη ενότητα, Αξιολόγηση Απόδοσης της Κατασκευής.