Λογισμικά ανάλυσης κατασκευών κι εφαρμογή Ε.Α.Κ.

[mek]

Ανοίγω αυτό το θέμα, γιατί με απασχολούν κάποια πράγματα στο τι κάνουν τα λογισμικά όσον αφορά την πιστή εφαρμογή του Ε.Α.Κ(ας μη μπλέξουμε και τον Ε.Κ.Ω.Σ.,θα γίνει χαμός) και για τα οποία δεν έχω πάρει σαφής απαντήσεις από τις εταιρείες ή και καθόλου.Έτσι θα ήθελα να ακούσω τις απόψεις σας.

Συγκεκριμένα:

α)Πολλές φορές σε αναλύσεις(γραμμικές ελαστικές) κτηριακών κατασκευών παρατηρώ ότι η απαίτηση για το ποσοστό 90% της συνολικής ταλαντούμενης μάζας δεν επιτυγχάνεται μέχρι την ιδιομορφή με Τ=0.03s. Αυτό σύμφωνα με το κανονισμό εμφανίζεται σπάνια σε ειδικές κατασκευές(π.χ. με μεγάλη ανομοιομορφία δυσκαμψιών) ή οφείλεται σε ανεπιτυχή μοντελοποίηση(εισαγωγή μη σημαντικών ελευθεριών κίνησης και αντίστοιχων παρασιτικών ιδιομορφών ταλάντωσης).Όμως, τα κτήρια για τα οποία μιλάω έχουν τυπικούς ορόφους κι έχουν σαν στατικά συστήματα είτε πλαίσια είτε μικτό σύστημα. Άρα θέμα κακής μοντελοποίησης μπορεί να τίθεται και το θέμα είναι αν οφείλεται στο χρήστη η στο πρόγραμμα. Μιας και μιλάμε για ελληνικά προγράμματα και κτηριακές κατασκευές τα πράγματα είναι συγκεκριμένα στη μοντελοποίηση(αρχείο dwg,τοποθέτηση δομικών στοιχείων,φορτία...ανάλυσηκ.τ.λ) δε ξέρω τι μπορεί να συμβαίνει. Ο κανονισμός προτείνει μια λύση,αλλά δε ξέρω αν εφαρμόζεται από το πρόγραμμα.

β)Στις αναλύσεις(Δυναμική ή απλοποιημένη) πως κάνει την κατανομή των δυνάμεων των ορόφων στα επιμέρους δομικά στοιχεία και βρίσκει εντάσεις? Κανονικά με δεδομένη τη διαφραγματική λειτουργιά(κοινη μετακίνηση στα στοιχεία του διαφράγματος) η κατανομή γίνεται με βάσει τις δυσκαμψίες των επιμέρους πλαισίων,αλλά δε ξέρω πως αυτό μπορεί να προγραμματισθεί γενικά σε πρόγραμμα μιας και σε κάθε κατασκευή έχουμε διάφορα πλαίσια. Απλούστευση των παραπάνω είναι η θεώρηση διατμητικών πλαισίων(με θεωρητικά άπειρης αδράνειας ζύγωμα) οπότε και η κατανομή γίνεται με βάση τις δυσκαμψίες των κατακορύφων στοιχείων. Τη θεωρώ όμως πολύ απλοποιητική παραδοχή. Όταν δεν υπάρχει διαφραγματική λειτουργία πως κάνουν τη κατανομή? Με τις μετακινήσεις? Το κάνουν?

Σε μεταλλικές κατασκευές(βιομηχανικά κτήρια), που δεν υπάρχει διάφραγμα(και άρα θέωρηση συγκέντρωσης της μάζας ορόφου στο κέντρο μάζας) κι επομένως ούτε κάποιο κέντρο μάζας για εφαρμογή των σεισμικών δυνάμεων ορόφου για να γίνει η ανάλυση, πως κατανέμει κι εφαρμόζει τις σεισμικές δυνάμεις στα επιμέρους πλαίσια?

γ)Πως γίνεται να γίνεται φασματική ανάλυση(απλοποιημένη ή δυναμική) με προσομοίωση του εδάφους με ελατήρια που σημαίνει ότι μπορεί να εμφανιστεί κι εφελκυσμός στα ελάτήρια κάτι το οποίο δεν έχει νόημα, δεν μπορεί να αντιμετωπιστεί από μια γραμμική μέθοδο ανάλυσης και άρα η ανάλυση έχει πρόβλημα. Βέβαια κάποια προγράμματα ελληνικά αυτό(θεμελίωση) το αντιμετωπίζουν με ισοδύναμη στατική ανάλυση αλλά κι αυτή είναι μια ακόμα πιο προσεγγιστική μέθοδος από τις άλλες που δεν μπορεί να εφαρμοστεί σε μη κανονικά κτήρια. Το θέμα έχει ξανασυζητηθεί στο forum αλλά δε είχε καταλήξει σε κάποια ομοφωνία. Μάλιστα κάποιος συνάδελφος, αν θυμάμαι καλά ο Χάρης, είχε θέσει το έρωτημα ότι αν στη φασματική ανάλυση δε προκύπτει εφελκυσμός στο ελατήριο, τότε λογικά δεν έχουμε πρόβλημα. Αν μπορεί ας μας πει πως μπορούμε να μην έχουμε εφελκυσμό(ανασήκωμα θεμελίωσης) σε ελατήριο.

δ)Τα ελληνικά προγράμματα ίσως και τα ξένα δεν κάνουν τον έλεγχο του nv με τα ταυτόχρονα εντατικά μεγέθη αλλά με τα πιθανά μέγιστα από τις περιβάλλουσες, κάτι το οποίο είναι λάθος. Πιο σωστό θα ήταν με ισοδύναμη στατική να γίνεται αυτός ο έλεγχος, αλλά όπως προανέφερα δεν είναι και η πιο αξιόπιστη για όλα τα κτήρια μέθοδος.

ε)Τέλος όσον αφορά τον ικανοτικό έλεγχο των κόμβων(ικανοτικος κάμψης) αυτός πάλι γίνεται για τα πιθανά μέγιστα μεγέθη κι όχι για τα ταυτόχρονα. Γι'αυτό δεν είμαι σίγουρος αν είναι υπερ της ασφαλείας πάντα η κρύβει κάποιο μειονέκτημα, σε αντίθεση με τον ικανοτικό τέμνουσας που όπως γίνεται είναι υπερ τις ασφαλείας, αν και στη τελική εξαρτάται από τον τοποθετούμενο οπλισμό, ο οποίος μπορεί να προκύπτει από τον ικανοτικό κάμψης αν δε προκύπτει από το βασικό συνδυασμό δράσεων.

Αυτά από εμένα,συγνώμη αν σας κουρασα, αν κάποιος έχει κι άλλους προβληματισμούς πολυ θα θελα να τους ακούσω. Πάντως θέλω τη γνώμη σας γι'αυτά που είπα για να καταλήξουμε αν γίνεται σε κάποια ομοφωνία. Ευχαριστώ εκ των προτέρων!

[mek]

κανείς δεν έχει κάποια γνώμη για το θέμα?

[maximos75]

Αγαπητέ συνάδελφε

 

a, Κλασσική περίπτωση μαύρου κουτιού. Το όποιο πρόγραμμα πρέπει να συνοδεύεται από τεχνικό εγχειρίδιο το οποίο θα αναφέρει λεπτομερώς πως μοντελοποιεί, με τι είδους στοιχεία , τι παραδοχές κάνει σε υλικά, τι μέθοδο επίλυσης εφαρμόζει λ.χ.(άμεσης ακαμψίας), με τι τρόπο επιλύει το πρόβλημα ιδιοτιμών , τι συντελεστές ασφαλείας ορίζει κ.ο.κ . Τσέκαρε ξένα προγράμματα να δεις διαφορά, τουλάχιστον ξέρεις πως λύνεις το καθετί.

 

c)Στο STAADPro που χρησιμοποιώ εγώ έχει τη δυνατότητα χρήσης τόσο μη ενεργού μέλους (inactive member), όσο και μελών που παραλαμβάνουν μόνο εφελκυσμό ή θλίψη (tension, compression only members)

 

d,e) Εχω δουλέψει μόνο το NEXT από Ελληνικά λογισμικά εδώ και καιρό όμως και πρέπει να τσεκάρω αυτό που λες. Θα συμφωνήσω ότι η διαστασιολόγηση οφείλει να γίνεται με την μέγιστη τιμή του εκάστοτε μεγέθους σε συνδυασμό με τις συνυπάρχουσες τιμές των άλλων μεγεθών όχι κατ'ανάγκη μέγιστες.

 

Θα σε παρέπεμπα επίσης να τσεκάρεις τον έλεγχο στρέψης κατα πόσον υφίσταται και εάν όντως γίνεται σε κάποια διαδεδομένα Ελληνικά προγράμματα.

[mek]

όσον αφορά τη στρέψη των δοκών maximos75 κάποια προγράμματα ελληνικά την κάνουν κάποιες φορές έχω παρατηρήσει και υπερδιαστασιολόγηση. Πάντως περιμένω να ακούσω αν έχετε παρατηρήσει αυτά τα ολίγα που είπα στα προγράμματα που χρησιμοποιείται...

[Dr Engineer]

α) Πολύ σπάνια συμβαίνει. Άν σου προκύπτει συχνά πρέπει να προβληματιστείς για σφάλμα είτε δικό σου, είτε του προγράμματος που χρησιμοποιείς.

β) Εξαρτάται από το πρόγραμμα. Δέν είναι πάντως απαραίτητο να υπάρχει διαφραγματική λειτουργία για να κάνεις κατανομή σεισμικών φορτίων.

γ) Φασματική = ελαστική ανάλυση, άρα υποχρεωτικά τα ελατήρια συμπεριφέρονται γραμμικά. Ακόμα και εάν το πρόγραμμά σου έχει την δυνατότητα μή-γραμμικών στοιχείων, τότε το σωστό είναι να κάνεις δυναμική μη-γραμμική ανάλυση (non-linear time history) και όχι φασματική (δέν νομίζω να σου δίνεται κάν αυτή η δυνατότητα από κάποιο πρόγραμμα, αφού δέν μπορώ να φανταστώ και το φυσικό της νόημα). Σε διαφορετική περίπτωση το καλύτερο που μπορείς να κάνεις (και που υποστηρίζεται από ελληνικό πρόγραμμα) είναι να χρησιμοποιήσεις δυναμικό δείκτη εδάφους, δηλαδή σταθερά εδάφους ανάλογη της ιδιοπεριόδου της κατασκευής.

δ-ε) Δέν ισχύει για το σύνολο των προγραμμάτων. Κάθε πρόγραμμα κάνει τις δικές του παραδοχές, και πρέπει να είσαι ενήμερος για τις παραδοχές που κάνει αυτό που χρησιμοποιείς.

 

Εσύ ποιό πρόγραμμα/προγράμματα δουλεύεις και έχεις παρατηρήσει τα παραπάνω?

[mek]

α)πολύ σπάνια πρέπει να συμβαίνει(συμφωνα με τον κανονισμό), αλλά εγώ το έχω συναντήσει συχνά και δε ξέρω αν οφείλεται σε μένα, μιας και πρόκειται για μοντελοποιήση κτηριακών κατασκευών.Έχεις να μου προτείνεις κάτι να προσέξω στη μοντελοποιήση που ίσως μου διαφεύγει?

β)το ξέρω ότι δεν είναι η απαραίτητη η διαφραγματική λειτουργία για κατανομή φορτίων,αλλά θέλω να μου πεις εσύ κι όποιος άλλος από την εμπειρία σας με κάποιο πρόγραμμα πως κάνουν κατα κόρον την κατανομή με διαφραγματική και πώς χωρίς διαφραγματική λειτουργία.

γ)Το ότι δεν έχει νόημα να γίνεται φασματική ανάλυση και προσομείωση εδάφους με ελατήρια που πρέπει να εμφανίζουν μόνο θλίψη, το ξέρω.Αλλά έλα που φαίνεται ότι τα περισσότερα ελληνικά προγράμματα το κάνουν. Κάποια προτείνουν να λύνεις την ανωδομή με φασματική με πάκτωση στις στηρίξεις και την θεμελίωση με ισοδύναμη στατική που είναι πιο σωστή από την προηγούμενη λύση αλλά όχι και η πιο αξιόπιστη και πάντα σωστή. Όσον αφορά την εν χρόνω ολοκλήρωση είναι η πιο σωστή λυση, αλλά μιλάμε για ελληνικά προγράμματα και το κυριώτερο για συνήθεις κατασκευές. Ο κανονισμός τις μη γραμμικές αναλύσεις τις προτείνει απλά για ελέγχους και πάλι όχι γαι συνήθεις κατασκευές και φυσικά όχι για σχεδιασμό. Εξάλλου θα γνωρίζεις ότι για μια μη γραμμική δυναμική ανάλυση απαιτείται ικανός αριθμός κατάλληλων επιταχυνσιογραφημάτων, εμειρία στην ερμηνεία των αποτελεσμάτων της και και...κάτι που για συνήθη έργα δεν τίθεται θέμα εφαρμογής τους. Αυτό που λες για το δυναμικό δείκτη εδάφους γνωρίζω ότι υπάρχει(αν δε κάνω λάθος τον χρησιμοποιεί μόνο το Strad),αλλά δε ξέρω πόσο αξιόπιστος είναι ο τρόπος με τον οποίο εφαρμόζεται και αν είναι γιατί δεν τον χρησιμοποιούνε και τα άλλα ελληνικά προγράμματα?

ε)Ξέρω ότι τα ελληνικά προγράμματα βγάζουν περιβάλλουσες εντατικών μεγεθών και με τις τιμές αυτές κάνουν διαστασιολόγηση, ικανοτικό έλεγχο, υπολογισμό nv κοκ.

 

Στην κατοχή μου έχω τα προγράμματα StereoSTATIKA και Scada pro και έχω ενημερωθεί για τα υπόλοιπα όσο είναι αυτό εφικτό...

[iovo]

α) Αυτό ίσως είναι ένα σημαντικό στοιχείο άν σκεφτεί κανείς ότι τα περισσότερα προγράμματα κάνουν την μοντελοποίηση αυτόματα. Σου παρουσιάστηκε το πρόβλημα για προσομοίωμα του ίδιου δομήματος και στα δύο προγράμματα?

β) Η κατανομή γίνεται με την επίλυση της εξίσωσης [M]*[u(t)'']+[c]*[u(t)']+[K]*u(t) = Σfi*g(t), γίνεται δηλαδή μητρωική επίλυση. Στην περίπτωση που προκύπτουν στατιστικά συνδυασμένα μεγέθη με την μέθοδο πχ CQC οπότε αυτό μας δίνει αναγκαστικά θετικά μεγέθη η κατανομή θετικών και αρνητικών εντατικών μεγεθών μπορεί να γίνει με την χρήση τών δεσποζουσών ιδιομορφών. Στην περίπτωση του διαφράγματος η μεταφορά των δυνάμεων γίνεται με την χρήση coupling χρησιμοποιώντας έναν κεντρικό κόμβο (master node) που στην περίπτωση της δυναμικής ανάλυσης θα πρέπει να τοποθετείται στην θέση του κέντρου μάζας. Οι εξισώσεις που πρέπει να ικανοποιούνται για το συμβιβαστό της κατασκευής για κάθε κόμβο που βρίσκεται στο διάγραμμα είναι οι παρακάτω

ux(i) = ux(m) - y(i)*uθZ(m)

uy(i) = uy(m) + x(i)*uθZ(m).

H στροφή uθZ μπορεί να είναι ή να μην είναι συνδεδεμένη με το διάφραγμα ανάλογα με την κατασκευή του διαφράγματος (πχ μεταλλικό ή έγχυτο-πλήρως μονολιθικό από σκυρόδεμα) έτσι οι δυνάμεις μεταφέρονται στον κεντρικό κόμβο με μια απλή μεταφορά ροπων.

 

Στην περίπτωση που το διάφραγμα δεν υφισταται φυσικά θα πρέπει να υπάρχει η δυνατότητα συνυπολογισμού και τον 6 δ

δυναμικών β.ε. στο πρόγραμμα (όπως κάνει πχ το NEXT)

 

γ) δυστυχώς τα γνωστά προγράμματα της Ελληνικής αγοράς δεν έχουν την δυνατότητα μη γραμμικού ελατηρίου. Στο SAP παντως και στο SOFISTIK αυτό γίνεται. Ειδικά το τελευταίο παίρνει μή γραμμικό ελατήριο για την μελέτη του λικνισμού. O τρόπος να μπορέσεις να εκτιμήσεις ποιοτικά ένα τέτοιιο φαινόμενο χωρίς την χρήση των παραπάνω εξειδικευμένων προγραμμάτων είναι να κάνεις ώς ένα βαθμό ανάλυση ευαισθησίας δηλαδή, αναλύσεις με πακτωμένο μοντέλο και μια με διάφορες τιμές του ελατηρίου προσομοίωσης της αλληλεπίδρασης εδάφους - κατασκευής (Winkler- συνήθως)

δ) Θα πρέπει το κάθε πρόγραμμα να λέει τι κάνει. Εναλλακτικά μπορείς να χρησιμοποιήσεις της παράγραφο 3.5.2 [3] για ισοδύναμα στατικά φορτία να εφαρμόσεις και τις ροπες που προκύπτουν λόγω της εκκεντρότητας της μάζας και του κέντρου δυσκαμψίας και να έχεις μια λίγο βελτιωμένη εκτίμηση με στατικά φορτία

ε)Έτσι και αλλιώς στα κτήρια Ο/Σ χρησιμοποιούνται μεγέθη στατιστικά επεξεργασμένα για αυτό και ο ικανοτικός έλεγχος γίνεται με βάση τις αντοχές (Mrd) σε κάθε περίπτωση όμως θα πρέπει να μπορείς να αξιολογήσεις την διαδικασία που ακολουθεί το πρόγραμμα που χρησιμοποιείς όπως πολύ σωστά ανέφερε ο Dr Enginneer και οι υπόλοιποι.

[mek]

α)το έχω παρατηρήσει στο ένα από τα δύο προγράμματα,στο άλλο δεν το έχω ελέγξει.Από έλεγχο που έκανα στο προγραμμα σε μοντέλο πολυόροφου κτηρίου που δύνει λυμένο η εταιρεία σαν παράδειγμα έχει το ίδιο πρόβλημα. Σε επίσης λυμένα παραδείγματα με απλές ορθογωνικές κατόψεις δυόροφων με 6 υποστυλώματα και τοιχεία μαζί δεν υπάρχει πρόβλημα.Θεωρώντας 1 ιδιομορφή για κάθε ελευθερία κίνησης και 3 ελευθερίες κίνησης σε κάθε διάφραγμα με 6 ιδιομορφές(διόροφο) βγαίνει.Όταν ξεφεύγουν οι κατόψεις από το ορθογώνιο σε κάτοψη και διάταξη πλαισίων δε βγαίνει με τίποτα.Δηλαδη σε μη κανονικά κτήρια δε βγαίνει.Θα σε ανησυχούσε ή αν εφάρμοζε την λύση του κανονισμού περί ''κατάλοιπης δρώσας μάζας'' θα σε κάλυπτε?Και αν το κάνει που δε νομίζω(δε μπορώ να το ελέγξω) δε θα με κάλυπτε μιας και πρόκειται για συνηθισμένες κτηριακές κατασκευές. Προτείνεις κάτι?Γιατι για να ρωτήσω την εταιρεία δεν έχουν δείξει και ιδιαίτερο ενδιαφέρον σε ερώτήματα του πως κάνει κάποια πράγματα το πρόγραμμα.

β)ξέρω ότι γίνεται μητρωική επίλυση με σκοπό τη λύση της διαφορικής εξίσωσης ταλαντωσης(νομίζω πως στο δεύτερο όρο θέλει ένα (-)) εκφράζει το u(t)=φf(t) και βρίσκει τις ιδιομορφές του συστήματος και κατα συνέπεια και τις συνιστώσες αυτών στους κόμβους της ανωδομής. Από κει και ύστερα τι κάνει? Κάνει ιδιομορφική απόκριση με χρήση του φάσματος σχεδιασμού για κάθε συνιστώσα του σεισμού και βρίσκει ακραία απόκριση(ένταση η μετακίνηση) του master node του κάθε διαφράγματος(αν ναι πως την κάνει) ή κάνει χρήση της σχεσης (3.14) του Ε.Α.Κ. και κατανέμει την Vo = M*Φd(T)(τέμνουσα βάσης) στα διαφράγματα(στους master nodes)? Και στη συνέχεια η ακραία απόκριση των master nodes πως κατανέμεται στους υπόλοιπους κόμβους του κάθε διαφράγματος? Κάνοντας παραδοχή διατμητικών πλαισίων(θεωρητικά άπειρης δυσκαμψίας ζύγωμα) και άρα με βαση τη δυσκαμψία μόνο των κατακορύφων στοιχείων ή θεωρεί πεπερασμένη τη δυσκαμψία των ζυγωμάτων και η κατανομή γίνεται με βάση τη δυσκαμψία πλαισίων(μου φαίνεται δύσκολο να προγραμματιστεί, αν και είναι η πραγματικότητα)

Δε κατάλαβα αυτό που είπες για το αν η στροφή θα είναι συνδεμένη ή όχι με το διάφραγμα ότι εξαρτάται απότη φύση του διαφράγματος. Αν μπορείς εξήγησε το.

γ)Λέγοντας ανάλυση ευαισθησίας εννοείς να γίνει φασματική ανάλυση?

δ)Εννοείς να κάνω ισοδύναμη στατική ανάλυση?(αν και στη περίπτωση των μη κανονικών κτηρίων χάνει την όποια αξιοπιστία της)

ε)Να αξιολογήσω το ότι ο ικανοτικός στα ελληνικά προγράμματα γίνεται με πιθανά μεγιστα μεγέθη έντασης κι όχι τα ταυτόχρονα με απότέλεσμα υπερδιαστασιολόγηση και κατα συνέπεια υπεραντοχές στις θέσεις πιθανών πλαστικών αρθρώσεων και άρα κίνδυνος να μή λειτουργήσει η φιλοσοφία σχεδιασμού του Ε.Α.Κ.2000 και να μην προλάβει να αναπτυχθει έγκαιρα ένας αξιόπιστος ελαστοπλαστικός μηχανισμός απορρόφησης ενέργειας και η κατασκευη να κλιθεί να αντέξει μεγαλύτερα φορτία από αυτά για τα οποία έχει υπολογιστεί. Λέω κάτι υπερβολικό?

[Evan]

α) βασικά είναι θέμα μοντελοποίησης και μόνο. Σε αυτό συμπεριλαμβάνεται και ο αλγόριθμος επίλυσης των εξισώσεων ο οποίος δεν είναι ίδιος σε όλα τα προγράμματα και κάποιες φορές μπορεί να μην βγάζει "σωστά" αποτελέσματα ανάλογα με την γεωμετρία. Για παράδειγμα η μοντελοποίηση τοιχείων Γ ή Π από πρόγραμμα σε πρόγραμμα έχει κάποιες διαφορές.

β) συμφωνώ με Dr Engineer

γ) ΔΕΝ μπορείς να έχεις δυναμική ανάλυση και ελατήρια στη θεμελίωση. Ακόμα και το SAFE που έχει την δυνατότητα να υπολογίσει εφελκυστικές τάσεις σε ελατήρια (ανασήκωμα πεδίλου) δεν δέχεται δυναμικό σεισμό αλλά στατικό. Και μάλιστα το λύνει με επαναληπτική διαδικασία. Δηλ. υπολογίζει μια αρχική τιμή ανασηκώματος υπολογίζει ενεργές δυσκαμψίες (από τις ενεργές επιφάνειες του πεδίλου) τάσεις και ξανα μανά μέχρι να συγκλίνει ο αλγόριθμος.

δ,ε) ε ναι το πιο σωστό και ασφαλές είναι με τα ταυτόχρονα μεγέθη.

[mek]

iovo μήπως έχεις καμια απάντηση σε αυτά που σε ρώτησα?Ευχαριστώ...