Επικόμβια Φορτία

Στο SeismoStruct υπάρχουν τέσσερις κατηγορίες επικόμβιων φορτίων που μπορούν να επιλεγούν. Μπορούν να εφαρμοστούν σε οποιοδήποτε μοντέλο κατασκευής, είτε μεμονωμένα είτε σε συνδυασμό, ανάλογα με τον τύπο της ανάλυσης που εκτελείται. Επιπλέον, αξίζει να σημειωθεί ότι ο όρος ’φορτίο’, όπως χρησιμοποιείται στο SeismoStruct, αναφέρεται σε οποιονδήποτε τύπο δράσης που μπορεί να εφαρμοστεί στην κατασκευή, και μπορεί να αποτελείται από δυνάμεις, μετακινήσεις και/ή επιταχύνσεις.

Μόνιμα Φορτία (αποδίδονται με σκούρο μπλε χρώμα βέλους στην απεικόνιση)
Αυτό περιλαμβάνει όλα τα στατικά φορτία που εφαρμόζονται σε μόνιμη βάση στην κατασκευή. Μπορεί να είναι δυνάμεις (π.χ. ίδιο-βάρος) ή προκαθορισμένες μετακινήσεις (π.χ. στη θεμελίωση) που εφαρμόζεται στους κόμβους. Όταν εκτελείται μια ανάλυση, τα μόνιμα φορτία λαμβάνονται υπόψη πριν από κάθε άλλο τύπο φορτίων, και μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε κάθε τύπο ανάλυσης. Σημειώστε ότι τα φορτία βαρύτητας πρέπει να επιβληθούν με κατεύθυνση προς τα κάτων, γι’ αυτό το λόγο λαμβάνουν πάντα αρνητική τιμή.

Σημείωση: Αν έχει επιλεγεί από τις Ρυθμίσεις Έργου > Ενότητα Βαρύτητα & Μάζα ότι τα φορτία παράγονται από τις μάζες (στην κατεύθυνση της βαρύτητας με βάση την τιμή του g, ή σε οποιαδήποτε μεταφορική διεύθυνση, σύμφωνα με καθορισμένες από το χρήστη συντεταγμένες) και το μοντέλο έχει ήδη μάζες (που ορίστηκαν στις ενότητες υλικών, διατομών, ή κλάσεων στοιχείων), τότε το πρόγραμμα θα υπολογίσει και θα επιβάλλει αυτόματα κατανεμημένα μόνιμα φορτία.

Αυξητικά Φορτία (αποδίδονται με ανοικτό μπλε χρώμα βέλους στην απεικόνιση)
Αναπαριστούν ψευδο-στατικά φορτία (δυνάμεις ή μετακινήσεις) που μεταβάλλονται σταδιακά. Το μέγεθος του φορτίου σε κάθε βήμα δίνεται από το γινόμενο της ονομαστικής του τιμής, που ορίζεται από τον χρήστη, και του τρέχοντος συντελεστή φορτίου, ο οποίος ανανεώνεται αυτόματα ή με καθοριζόμενο από το χρήστη τρόπο. Τα αυξητικά φορτία χρησιμοποιούνται αποκλειστικά στις αναλύσεις τύπου pushover, γενικά χρησιμοποιούνται για να εκτιμήσουν την οριζόντια ικανότητα της κατασκευής. Μπορούν να χρησιμοποιηθούν τόσο προσαρμοζόμενες όσο και μη-προσαρμοζόμενες κατανομές φορτίων, όμως σε περίπτωση προσαρμοζόμενης Pushover συνίσταται ξεκάθαρα η επιλογή της επιβολής Μετακινήσεων [e.g. Antoniou and Pinho, 2004b; Pietra et al., 2006; Pinho et al., 2007].

Στατικά Φορτία Χρονοϊστορίας (αποδίδονται με ανοικτό μπλε χρώμα βέλους στην απεικόνιση)
Είναι στατικά φορτία (δυνάμεις και/ή μετακινήσεις) που μεταβάλλονται στον ψευδο-χρόνο σύμφωνα με τις καθοριζόμενες από το χρήστη καμπύλες φόρτισης. Το μέγεθος ενός φορτίου σε κάθε βήμα χρόνου υπολογίζεται ως το γινόμενο μεταξύ της ονομαστικής του τιμής, που καθορίζεται από τον χρήστη, και τον μεταβλητό συντελεστή φόρτισης, που χαρακτηρίζεται από την καμπύλη φόρτισης. Αυτός ο τύπος φορτίων χρησιμοποιείται στην στατική ανάλυση χρονοϊστορίας και στην μη γραμμική ανάλυση τσουνάμι, η οποία συχνά εκτελείται για την προσομοίωση ψευδο στατικού ελέγχου κατασκευών που υπόκεινται σε ποικίλες διατάξεις δυνάμεων ή μετακινήσεων (π.χ. ανακυκλιζόμενη φόρτιση).

Φορτία Δυναμικής Χρονοϊστορίας (αποδίδονται με βέλη πράσινου χρώματος στις απεικονίσεις)
Είναι δυναμικά φορτία (επιταχύνσεις ή δυνάμεις) που μεταβάλλονται σύμφωνα με διαφορετικές καμπύλες φόρτισης στον πραγματικό χρόνο. Το γινόμενο των σταθερών ονομαστικών τιμών και του μεταβλητού συντελεστή φόρτισης που εκτιμάται από την καμπύλη φόρτισης ( π.χ. επιταχυνσιογράφημα) σε κάποιον συγκεκριμένο χρόνο, δίνει το μέγεθος του φορτίου που επιβάλλεται στην κατασκευή. Αυτά τα φορτία μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε δυναμική ανάλυση χρονοϊστορίας, για να αναπαραστήσουν την απόκριση της κατασκευής σε σεισμό, ή σε σταδιακή δυναμική ανάλυση, για να εκτίμηση της οριζόντιας ικανότητας της κατασκευής.

Όλα τα φορτία ορίζονται στην ενότητα Επιβαλλόμενα Φορτία, όπου η κατηγορία τους, ο κόμβος στον οποίο επιβάλλονται, ο τύπος, η κατεύθυνση και η ονομαστική τιμή τους μπορούν να οριστούν. Όπως σε όλες τις υπόλοιπες ενότητες, ο χρήστης μπορεί να προσθέσει νέα φορτία, και να αφαιρέσει/επεξεργαστεί τα υφιστάμενα. Επιπλέον, είναι διαθέσιμη μια επιλογή προσαύξησης των φορτίων, ώστε να επιτραπεί η ευκολότερη παραγωγή νέων δράσεων στους κόμβους. Λειτουργεί με παρόμοιο τρόπο όπως η αυτόματη παραγωγή κόμβων, ο χρήστης ορίζει την ονομασία του κόμβου και τις τιμές του σταδιακού φορτίου και στη συνέχεια αυτά χρησιμοποιούνται αυτόματα για την παραγωγή νέων δράσεων στους κόμβους μέσω μιας ‘επανάληψης’ ενός επιλεγμένου σετ φορτίων. Αυτή η λειτουργία απαιτεί οι ονομασίες των κόμβων να αναφέρονται σε αριθμό (π.χ. 100) ή λέξη+αριθμό (π.χ. nod20).

Σημειώσεις

Η εφαρμογή φορτίων μετακινήσεων στους δεσμευμένους ώστε να μετακινούνται μαζί κόμβους (π.χ. μέσω ενός άκαμπτου συνδέσμου ή παρομοίως) μπορεί να οδηγήσει σε προβλήματα σύγκλισης (επειδή οι επιβαλλόμενες μετακινήσεις μπορεί να έρχονται σε αντίθεση με τις δεσμεύσεις).
Με πλαισιακά στοιχεία με βάση την δύναμη είναι δυνατό να προσομοιωθούν αποκλειστικά φορτία που δρούν κατά μήκος του μέλους, και για αυτό να αποφευχθεί η ανάγκη μετατροπής των κατανεμημένων φορτίων σε ισοδύναμες σημειακές δυνάμεις/ροπές στους ακραίους κόμβους του στοιχείου (και στην συνέχεια πρέπει να χρησιμοποιηθεί εκτενή ανάκαμψη τάσεων για την ανάκτηση ακριβών δράσεων του μέλους).
Η αντοχή και η δυσκαμψία των στοιχείων τοιχοπληρώσεων εισάγεται μετά την επιβολή των αρχικών φορτίων, ώστε τα πρώτα να μην αντιστέκονται στα φορτία βαρύτητας (τα οποία κανονικά απορροφούνται από τα γύρω πλαίσια). Αν οι χρήστες ορίσουν τις τοιχοπληρώσεις τους ώστε να αντέχουν σε φορτία βαρύτητας (φέροντα), τότε πρέπει να ορίσουν τα τελευταία ως μη-αρχικά φορτία.
Όταν εκτιμάται η οριζόντια ικανότητα μη συμμετρικών κατασκευών, οι χρήστες πρέπει να προσέξουν να επιβάλλουν τα αυξητικά φορτία και στις δύο κατευθύνσεις (δηλ. να εκτελέσουν δύο αναλύσεις Pushover) προκειμένου να προσδιορίσουν την ικανότητα της κατασκευής τόσο στην ‘ασθενή’ όσο και στην ‘ισχυρή’ κατεύθυνση.
Οι χρήστες που επιθυμούν να επιβάλλουν τα φορτία (συμπεριλαμβανομένων των επιταχυνσιογραφημάτων) με μια γωνία πρόσπτωσης διαφορετική από 90 μοίρες (π.χ. 45°), μπορούν να το κάνουν επιβάλλοντας τέτοια φορτία σε πολλαπλής διεύθυνσης στοιχεία (x, y, z).
Οι εκρήξεις μπορούν να παράγουν τρία διαφορετικά είδη φορτίων: (i) ωστικό κύμα, το οποίο μπορεί να θεωρηθεί ως ορμητικό φορτίο, δυναμική δράση ή ψευδό-στατικό κύμα ανάλογα με τα χαρακτηριστικά του, (ii) δυναμική πίεση που επιβάλλεται στην κατασκευή λόγω έκρηξης αερίου και (iii) κύμα από εδαφικό σοκ, το οποίο έχει τρεις τύπους φορτίου με διαφορετικές ταχύτητες και συχνότητες που ονομάζονται κύματα θλίψης, κύματα διάτμησης και επιφανειακά κύματα [Chege and Matalanga, 2000]. Γι' αυτό, Μόνιμα Φορτία, Στατικά Φορτία Χρονοϊστορίας και Δυναμικά Φορτία Χρονοϊστορίας πρέπει να χρησιμοποιούνται όταν προσομοιώνεται αυτός ο τύπος της δράσης.