Porovnávanie výsledkov staticko-dynamickej analýzy výškovej budovy pomocou výpočtových programov
Rubrika: Projektování
V minulom období získať informácie o vlastných frekvenciách výškových budov bolo možné len pomocou náhradných modelov: konzol, rovinných rámov... V súčasnosti nám výpočtová technika umožňuje vytvoriť výpočtové priestorové modely, ktoré sú veľmi blízke reálnej konštrukcii čo do jej zaťaženia, konštrukcie, materiálu, podložia. Pre projektantov je stále aktuálna tiež otázka voľby konštrukčného systému pre daný objekt, jeho správania sa od vplyvu vetra, podložia a v neposlednom rade aj seizmický účinkov. V príspevku sú porovnané výsledky staticko-dynamickej analýzy na priestorovom modelu výškovej budovy, ktorý je namodelovaný v programoch Ansys 5.5 a Nexis 3.30.
MODELOVANIE VÝŠKOVEJ BUDOVY
V programe Ansys 5.5 bol namodelovaný priestorový model výškovej budovy. Jednalo sa o administratívnu (4 + 34) podlažnú budovu. V pôdoryse je objekt symetrický podľa osi y. Po výške sú členené podlažia na tri časti. Prvú časť tvoria štyri podzemné podlažia. Druhú časť tvorí dvadsať nadzemných podlaží. Tretiu časť tvorí štrnásť nadzemných podlaží. Celková výška objektu je 134,4 m. Tvar pôdorysu objektu nie je jednoznačne geometricky určený. Je určený kombináciou štvorca so švrťkruhom pri nadzemnej časti objektu (časť 3) s pôdorysnými rozmermi 30,0 x 30,0 m, ktorý sa rozširuje na dvoch stranách priečelia (časť 2) s pôdorysnými rozmermi 37,0 x 37,0 m a obdĺžníkom pri podzemnej časti objektu s pôdorysnými rozmermi 61,65 x 71,00 m.
Objekt je založený na železobetónovej doske s hrúbkou 1.500 mm. Konštrukčný systém objektu bol zvolený ako železobetónový bezprievlakový skeletový s troma stužujúcimi železobetónovými jadrami a ďalšími stužujúcimi stenami. Celková hmotnosť objektu je približne 123.200 t.
CHARAKTERISTIKA VÝPOČTOVÉHO MODELU
Na vytvorenie priestorového modelu bolo použitých 35 272 prvkov a 32 386 uzlov, pričom: stĺpy boli modelované ako prútové prvky BEAM4, plošné prvky - stužujúce steny, stropné dosky a steny jadra - boli modelované prvkami SHELL 43, základová doska bola namodelovaná prvkami SHELL 63. Na modelovanie podložia bol použitý Winklerov model. Tuhostné charakteristiky boli vypočítané podľa STN 73 0036 pre podložie typu B a pre všetky štyri seizmické oblasti.
Konštrukcie boli zaťažené pre statickú analýzu najnepriaznivejšou kombináciou zaťaženia stáleho, občasného a vetra v obidvoch smeroch, pre dynamickú analýzu vlastnou hmotou, podielom hmoty občasného zaťaženia a seizmickým zaťažením podľa STN 73 0036.
ANALÝZA VÝSLEDKOV RIEŠENIA STATICKÁ ANALÝZA
Pri najnepriaznivejšej kombinácií statického zaťaženia podľa STN 730035 boli vyhodnotené hodnoty maximálnych premiestnení a pootočení v jednotlivých smeroch.
MODÁLNA ANALÝZA
Ďalším dôležitým faktorom sú hodnoty vlastných frekvencií objektu. Vo výpočte bolo vypočítaných prvých 300 vlastných tvarov, ktoré vznikli vo frekvenčnom rozsahu od 0 Hz do 33 Hz. Bola použitá redukovaná metóda modálnej analýzy. Rozhodujúce vlastné frekvencie (smer x je totožný s pozdĺžnou osou objektu, os z je zvislá): Pre smer x má rozhodujúca vlastná frekvencia hodnotu 0,291 Hz. Pre smer y má rozhodujúca vlastná frekvencia hodnotu 0,231 Hz. Pre smer z má rozhodujúca vlastná frekvencia hodnotu 3,902 Hz.
Celý nezkrácený článek včetně všech tabulek a grafů si můžete přečíst v čísle 1/2004.