دستورالعمل انجام تحلیل طیفی زلزله برای سکوهای ثابت فلزی دریایی بر اساس آیین نامه API و با استفاده از نرم افزار SACS Design Instructions Of Jacket Seismic Response-Spectrum Analysis Based On The API And Using SACS Software

این دستورالعمل جهت  انجام تحلیل طیفی زلزله برای سکوهای ثابت فلزی دریایی بر اساس آیین نامه API و با استفاده از نرم افزار SACS قابل استفاده میباشد.

اهداف

ارایه یک روش استاندارد و گام به گام جهت انجام یک تحلیل لرزه ای طیفی روی سکوهای ثابت فلزی دریایی با در نظر گرفتن نکات آیین نامه ای (API) و استخراج نتایج جهت طراحی و گزارش گیری.

منابع و مراجع

API RP2A – API recommended practice 2A-WSD (RP 2A-WSD) twenty-first edition, December 2000. Errata and supplement 1 , December 2002

SACS 5.3.1.1 manual Copyright ©2010 by ENGINEERING DYNAMICS, INC                Version 7.0  Revision 1

مبانی طرح و اجرای سکوهای دریایی. مولف: سیامک هوشیار خوشدل. انتشارات فدک ایستاتیس

آموزش کاربردی نرم افزار SACS  آنالیز و طراحی سکوهای دریایی. مولف: سیامک هوشیار خوشدل، امیر گیوکی. انتشارات الیاس

تعاریف

آنالیز زلزله و لزوم انجام آن برای سکوهای دریایی

از آنجایی که زلزله میتواند به عنوان یک واقعه طبیعی در طول عمر سکو به وقوع بپیوندد و باعث ایجاد خرابی سازه ای یا نقص در سیستم سازه ای و عملکردی سکو گردد لذا میبایست تمهیدات لازم جهت پیشگیری از آسیبهای ناشی از زلزله پیش بینی شوند. هر چند در منطقه خلیج فارس عموما تاثیرات نیروهای موج و باد غالب بر نیروهای ناشی از زلزله هستند.

تعریف آنالیز زلزله و لزوم انجام آن برای سکوهای دریایی

هدف از انجام آنالیز زلزله، کنترل کفایت اعضای سازه ای جاکت و عرشه، ظرفیت باربری شمع و ضخامت نواحی اتصال در اعضا (joint can) طبق ضوابط آیین نامه API RP 2A برای ترکیب بارهای منتجه از بارهای استاتیکی به همراه اثر زلزله های محتمل SLE و زلزله های شدی RIE  میباشد.

آنالیز لرزه ای زلزله سکوها در راستای اهداف زیر انجام میشود:

برای ارزیابی مقاومت اعضا و پایداری سازه در شرایط لرزه ای

برای اطمینان از اینکه شمعها در وضعیت بارگذاری لرزه ای دارای مقاومت و ظرفیت باربری لازم با طول مطلوب می باشند.

مقاومت سازه و شکل پذیری

سازه مورد بحث میبایست دارای سختی و مقاومت کافی در برابر زلزله متعارف احتمالی  که در طول عمر سکو رخ میدهد را باشد به نحویکه آسیبهای مهم سازه ای در آن ایجاد نشود. همچنین شکل پذیری سازه باید به گونه ای باشد که سازه پس وقوع زلزله مهیب در طول عمرش ظرفیت ذخیره کافی در برابر فروپاشی را داشته باشد، هرچند برخی از اعضای سازه ممکن است دچار آسیب شوند.

برای اطمینان از کفایت مقاومت لرزه ای سازه ها، میباست از آخرین روشهای تحلیل و طراحی  به همراه انتخاب اعضای سازه ای مناسب جهت برآورده کردن سختی و شکل پذیری مناسب سازه های سود برد. همچنین مقاومت کافی باید در گره ها و اتصالات جوشی برای ایجاد عملکرد مناسب لرزه ای تامین گردد.

ملاحظات اولیه و الزامات کلی

ملاحظات اولیه

در ابتدا میبایست مطالعات ساختگاه لرزه ای در محل احداث سکو انجام گردد.

برای هریک از سطوح زلزله ذکر شده، مقدار پیک شتاب زمین PGA (Peak Ground Acceleration) مشخص میشود. درطی یک آنالیز دینامیکی، شکل مودهای ارتعاش آزاد سازه به همراه زمان تناوب آنها تعیین میشود. همانند سایر سازه ها، سختی و جرم، مشخصه های اصلی موثر در پارامترهای دینامیکی سیستم  میباشند. در ضمن ضریب میرایی نیز برای انجام آنالیز مشخص میشود (معمولا 5 درصد در نظر گرفته میشود). میزان تاثیر بار زنده در آنالیز در شرایط مختلف نیز طبق ضوابط مندرج در آیین نامه های سازه های فراساحل منظور میگردد.

انواع آنالیز زلزله

در برآورد تاثیر زلزله بر سازه و محاسبه پاسخ سازه در مقابل حرکت زمین در حین زلزله، تخمین رفتار دینامیکی سازه ضروری میباشد. در روش معمول دینامیک سازه ها، تعیین مقادیر ویژه (فرکانس ها یا پریودهای طبیعی ارتعاش) و بردارهای ویژه (شکل مودهای ارتعاش آزاد) وسپس استفاده از روش طیفی یا آنالیز مودال در برآورد پاسخ سازه ها در حین زلزله متداول می باشد. با توجه به ماهیت آنالیز دینامیکی و پیچیدگی تحلیل های دینامیکی غیر خطی، در آنالیز سکوها در برابر زلزله از فرمولاسیون خاصی با رفتار خطی برای فونداسیون استفاده شده و به این ترتیب مشکلات تحلیل آن به میزان قابل توجهی کاهش میابد.

الزامات کلی

به طور کلی سکو میبایست در برابر زلزله های احتمالی در طول عمر سکو مقاومت و شکل پذیری کافی را داشته باشد. در طراحی لرزه ای زلزله ها به دو دسته تقسیم میشوند:

زلزله هایی که احتمال وقوع آنها در طول عمر مفید سازه بالاست(Strength Level Earthquake – SLE). : که سازه میبایست در برابر آن سختی و مقاومت کافی را داشته باشد و در صورت وقوع چنین زلزله ای دچار آسیبهای سازه ای قابل توجه نشود. معمولا دوره بازگشت زلزله SLE برابر 200 سال در نظر گرفته میشود، تحلیل زلزله به روش طیفی یا تاریخچه زمانی (با توجه به طیف و شتابنگاشت طرح که از مطالعات ساختگاه بدست می آید) انجام می گردد.

زلزله هایی که احتمال وقوع آنها در طول عمر مفید سازه پایین است. (Rare Intense Earthquake – RIE) : در صورت وقع چنین زلزله ای سکو نباید دچار فروپاشی کلی گردد. دوره بازگشت این سطح از زلزله معمولا 2000 سال منظور میگردد.

جرم موثر

در مدلسازی دینامیکی، جرم موثر معادل جرم اجزای سازه و تجهیزات روی آنها، جرم آب محصور در اجزای سازه ای و غیر سازه ای و جرم افزوده ی دینامیکی منظور میگردد. در مودهای حرکتی که در جهت محور طولی اجزای سازه ای هستند میتوان از اثر جرم افزوده صرف نظر کرد.

مدلسازی

توزیع جرم و سختی میبایست کاملا دقیق انجام گیرد. با توجه به امکان مدلسازی سازه ها در نرم افزارهای تخصصی از جمله SACS این مهم با انجام مدلسازی دقیق سکو قابل انجام است.

تحلیل طیفی

در تحلیل طیفی معمولا برای ترکیب مودهای ارتعاشی، از روش ترکیب مربعات کامل (CQC) استفاده میشود. همچنین جهت ترکیب نیروهای داخلی اعضا از روش جذر مجموع مربعات  (SRSS) استفاده میشود.

بارگذاری زلزله

بارگذاری زلزله میبایست با سایر بارهای همزمان همچون وزن، شناوری و فشار هیدرواستاتیک ترکیب گردد. بارهای ثقلی در این حالت شامل کل وزن سازه و تجهیزات، بار زنده و 75 درصد وزن محتویات مخازن در حالت پر میباشند.

الزامات API

ملاحظات اولیه

براورد استعداد لرزه خیزی: با توجه به موقعیت جغرافیایی سکو موارد زیر در برآورد استعداد لرزه خیزی سکو میبایست مورد توجه قرار گیرند:

گسلهای فعال

سابقه زلزه های قبلی

نوع گسل

امکان وقوع بزرگترین زلزله ای که توسط گسل ایجاد میشود

نرخ فعالیت لرزه ای منطقه

نزدیکی سایت به گسل

میرایی مورد انتظار در فاصله بین گسل و محل سکو

شرایط خاک

جهت برآورده کردن نیازهای مقاومتی، سکو میبایست برای زلزله ای که احتمال وقوع در طول دوره عمر سکو منطقی است طراحی گردد (در خلیج فارس معمولا200 سال) به طوریکه دچار آسیب دیدگیهای عمده نگردد. در صورتیکه که بخواهیم نیازهای شکل پذیری را نیز در سکو براورده کنیم، میباست شدت زمین لرزه ای را که احتمال وقوع آن در طول عمر سکو پایین است را با توجه به معیارهای این نوع تحلیل تعیین کنیم.

برآورد برای نواحی با فعالیت لرزه ای کم:  در نواحی که شتاب لرزه ای از مقدار معینی کمتر است ( کمتر از 0.05g  با توجه به API ) میتوان از انجام آنالیز زلزله صرفنظر کرد در اینصورت همان آنالیزهای Inplace (با بارهای محیطی غیر از زلزله) جوابگوی نیازهای سکو هستند.

برای نواحی که شتاب زمین لرزه بین 0.05g تا 0.10 g است، تمامی ملاحظات لرزه ای غیر از آنچه که به ملحقات سازه ای عرشه مربوط میشوند باید در نظر گرفته شوند.

الزامات مقاومتی

به طور کلی سکو میبایست در برابر نیروهای داخلی که تحت اثر زلزله سطح مقاومت ایجاد میشوند و با استفاده از آنالیز طیفی مشخص میشوند، مقاومت کافی را داشته باشد.

مدلسازی سازه ای

جرم مورد استفاده جهت تولید مدل سازه در آنالیز دینامیکی شامل وزن اعضای سازه، وزن آب داخل اجزا، ملحقات و ضمایم، وزن آب جرم افزوده که با حرکت ارتعاشی اعضا بهمراه اعضا حرکت میکنند (در جهت عمود بر محور طولی اعضا) . برای حرکت اعضا در جهت محور طولی میتوان از جرم افزوده آب صرفنظر کرد.

مدل تحلیل سازه میبایست سه بعدی و شامل ماتریس جرم و سختی سازه باشد. در صورتیکه سازه نامتقارن باشد، اثرات پیچش سهم زیادی پیدا خواهند کرد که میبایست در نظر گرفته شوند.

برای محاسبه خصوصیات دینامیکی سازه مهار بندی شده که به وسیله شمع در جای خود مستقر است، ضریب میرایی 5% مورد استفاده قرار میگیرد. در صورتیکه اطلاعات قابل اطمینان ناشی از مطالعات خاص در دسترس است، میتوان از ضرایب میرایی متفاوت استفاده کرد.

آنالیز پاسخ

وقتی تحلیل طیف پاسخ انجام میشود، و یک طیف طراحی معادل برای دو جهت افقی مورد استفاده قرار میگیرد از روش CQC  برای ترکیب پاسخ مودال استفاده میشود و همچنین از روش SRSS برای ترکیب نیروهای داخلی استفاده میشود. تعداد مودهای انتخابی باید به میزانی باشد که حداقل 90% کل جرم سازه در هریک از امتدادهای اصلی سازه مشارکت نمایند.

طیف پاسخ شتاب لرزه ای طرح بطور مساوی در هر دو جهت اصلی افقی سازه اعمال میشود در حالیکه نصف طیف شتاب افقی برای جهت عمودی اعمال میشود. طیفها در هر سه جهت بطور همزمان به سازه اعمال شده و پاسخ ها با استفاده از روش SRSS ترکیب میشوند. نسبت میرایی 5% برای همه مودها در نظر گرفته میشود.

بارگذاری زلزله بصورت همزمان با بارهای بهره برداری نظیر بارهای ثقلی، شناوری و فشار هیدرواستاتیکی ترکیب میشود. ضرایب هیدرو دینامیکی نیز مشابه آنالیز برجا (inplace) میباشد.

در صورت استفاده از روشهای دیگر میبایست این اطمینان حاصل شود که نیروهای شمعهای کناری دستکم براورد نشوند.

بار زلزله میبایست با سایر بارهایی که احتمال همزمانی دارند ترکیب شود. این بارها شامل نیروهای گرانشی، شناوری و فشار هیدرو استاتیکی،  بارهای ثقلی شامل بارهای مرده سکو، وزن سازه، تجهیزات و ملحقات، بارهای زنده حقیقی و 75 درصد وزن مخازن در حالت پر میباشند.

ارزیابی پاسخ

تنشهای ناشی از زلزله میبایست با نیروهای ثقلی ، فشار هیدرواستاتیکی و شناوری ترکیب گردد. برای کنترل گره ها (Joint Can) و اعضا  (Member) از ضوابط نیازمندیهای مقاومت به شرح زیر استفاده میشود:

کفایت اعضای سازه ای جکت برای ترکیب 100 درصد بارهای استاتیکی بعلاوه 100 درصد بارهای زلزله سطح شکل پذیری کنترل می گردند، در حالیکه گره های سازه ای جکت برای ترکیب 100 درصد بارهای استاتیکی بعلاوه 200 درصد بارهای زلزله سطح شکل پذیری  کنترل خواهند شد.

برای تامین نیازهای مقاومتی تنش های مجاز پایه AISC و آنچه که در بخش 3.2. از API معرفی شده اند، میتوانند تا میزان 70 درصد افزایش یابند.

عملکرد شمع و خاک نیز جهت طراحی مناسب شمع میبایست بامطالعات ویژه مشخص گردند. مطالعات فوق میبایست با درنظر گرفتن بارگذاری، پروسه نصب،  تاثیرات زلزله روی مشخصات خاک و همچنین استفاده از یک الگوریتم مناسب جهت در نظر گرفتن خصوصیات جانبی و محوری خاک باشند.

نیازهای شکل پذیری

برآورده کردن نیازهای شکل پذیری برای اطمینان حاصل کردن از عدم فروپاشی کلی سازه (collapse)  تحت زلزله RIE میباشد.

براساس آیین نامه API آنالیز شکل پذیری برای سکوهای 8 پایه و بیشتر که در نواحی ای قرار دارند که شدت زلزله RIE کمتر از دو برابر زلزله سطح SLE است، مورد نیاز نمیباشد. همچنین ضوابط API در خصوص شمعها و مهار بندی های افقی و عمودی و همچنین محدودیتهای لاغری اعضا در این سکوها میبایست رعایت شود.

سیستمهای فونداسیون که شرایط مذکور در 2.3.6d.3 آیین نامهAPI  را ارضا نمیکنند میبایست با استفاده از روشهای تحلیل مناسب جهت کنترل کفایت در برابر زلزله سطح  RIE کنترل شوند.

رهنمون های تکمیلی

شتاب طراحی تجهیزات عرشه معمولا بدلیل اثر پاسخ دینامیکی سکو از شتاب طراحی در تجهیزات onshore  بالاتر است. به طور کلی برای مهار اجزای سازه ای عرشه، شتاب طراحی از ماکزیمم شتاب حرکتی محاسباتی عرشه، محاسبه میگردد و از اثرات موضعی افزایشی دینامیکی صرفنظر میگردد. اجزای سازه ای که شامل موارد فوق نمیشوند شامل: drilling rig، flare booms، عرشه های طره ای، tall vessels، large unbalanced tanks و جرثقالها. (برای موارد ذکر شده میبایست اثرات موضعی افزایش دینامیکی در نظر گرفته شوند.)

آنالیز زلزله با استفاده از نرم افزار SACS

با توجه به اینکه آنالیز زلزله در نرم افزار SACS شامل مراحل مختلفی است برای ساده تر شدن شرح آنالیز، مراحل آنالیز به صورت روش گام به گام و به شرح زیر ارایه میگردد:

گام اول: استخراج مدل خطی سازی شده شمع و خاک

گام دوم: تحلیل مقدار ویژه برای استخراج پارامترهای دینامیکی سازه (شکل مودها و پریودهای طبیعی سازه) با استفاده از زیر برنامه DYNPAC

گام سوم: تحلیل استاتیکی خطی همراه بارهای ثقلی، فشار هیدرواستاتیک و نیروی شناوری به منظور بدست آوردن پاسخ استاتیکی

گام چهارم: تحلیل لرزه ای برای بدست آوردن پاسخ دینامیکی زلزله

گام پنجم: ترکیب پاسخ دینامیکی زلزله و پاسخ استاتیکی

گام ششم: مرحله post processing روی نتایج و کنترل المانها و گره ها

گام هفتم: کنترل شمعها با استفاده از ماکزیمم بارهای ترکیب شده ثقلی و زلزله

با توجه به اینکه آنالیز زلزله در نرم افزار SACS، به صورت خطی انجام میپذیرد، نیاز است که اندرکنش شمع و خاک جهت انجام آنالیز به صورت خطی شبیه سازی شود. این امر عموما به دو روش در نرم افزار SACS انجام میپذیرد:

استخراج مدل خطی سازی شده شمع و خاک با استفاده از روش Super Element Creation  در نرم افزار SACS

تخمین مشخصات عضو جایگزین شمع بدون در نظر گرفتن خاک  (Pile Stub)

استفاده از روش super element creation ساده تر از روش pile stub است ولی چون شرکتهای مشاور در ایران از روش pile stub نیز استفاده میکنند، در این دستورالمعل به هر دو روش میپردازیم(شرح روش Pile Stub در ضمایم این دستورالعمل در دسترس میباشد). ولی مبنای کار را استفاده از روش super element creation قرار میدهیم.

گام اول: استخراج مدل خطی سازی شده شمع و خاک به روش Super Element Creation

با توجه به اینکه آنالیز مودال از مجموع تعدادی آنالیز خطی در مودهای مختلف سازه انجام میپذیرد، فونداسیون به وسیله ماتریس سختی خطی مدل میشود، که این مدل توسط سوپر المان فونداسیون SACS ایجاد میشود. این ماتریس سختی برای هر شمع بر اساس متوسط جابجایی شمع مطابق  با بار انتخابی ایجاد میشود. تخمین اولیه بار انتخابی برای ایجاد فنرهای خطی فونداسیون، بارهای تحلیل inplace در شرایط بهره برداری عادی میباشند. سپس سختی فونداسیون تا همگرایی 10% برای برش پایه با استفاده از بارهای اینرسی ناشی از زلزله تدقیق می شود.

این مرحله شامل یک تحلیل استاتیکی با در نظر گرفتن اثر اندرکنش شمع و خاک می باشد. فایلهای ورودی این تحلیل شامل مدل هندسی سازه و بارگذاری ثقلی و محیطی (Sacinp) و فایل مدل اندرکنش خاک و شمع  (Psiinp) می باشد.

توجه:

فایل ورودی مورد نیاز برای انجام این آنالیز باتغیرات اندکی بر فایل ورودی آنالیز Inplace ساخته میشود. به این ترتیب که ابتدا یک پوشه جداگانه جهت ذخیره کردن فایلهای این آنالیز ایجاد میگردد و فایل Sacinp  را برای اعمال تغییرات زیر در آن ذخیره مینماییم.

تغییرات در فایل Sacinp شامل موارد زیر میشوند:

اصلاح سطر اطلاعاتی Option بدین صورت که گزینه مربوط به ساخت المان پیشرفته (Super Element Creation) با حرف C فعال میشود.

در سطر دستور LDOPT عمق آب و تراز  Mudline اصلاح میشود (عمق آب در تمامی مراحل آنالیز زلزله  برابر LAT+1/2x(HAT-LAT) در نظر گرفته میشود.

ترکیبات بار مورد نیاز برای انجام این تحلیل شامل بیشینه بارهای ثقلی در حالت بهره برداری عادی و بارهای محیطی شامل موج و جریان تنها در جهت های اصلی ±X و ±Y میباشد که با تغییرات لازم در سطرهای LCSEL و LCOMB انجام میپذیرد.

ضمن اینکه در فایل Psiinp نیز میبایست تغیراتی به عمل آید ، به این ترتیب که ترکیبات بارگذاری ایجاد شده در مرحله قبل به صورت 4 جفت (+X,+Y) و (+X,-Y) و(-X,+Y) و(-X,-Y)  وارد شود. بدین منظور خط دستور PILSUP (Pile Super Element Creation) به فایل Psiinp برای معرفی ترکیبات فوق اضافه میشود. برای اضافه کردن این سطر، با استفاده از امکان insert line و زیر سطر PSIOPT دستور PILSUP انتخاب میگردد.

پس از ایجاد سطر جدید، پنجره ای باز شده که در گزینه Pile Super Element Option مطابق شکل،  گزینه Average (برای اینکه ماتریس سختی برای هر شمع بر اساس متوسط جابجایی شمع مطابق با بار انتخابی ایجاد شود) انتخاب میشود.

پس از ایجاد اصلاحات روی دو فایل Sacinp و Psiinp ، یک تحلیل استاتیکی همراه با اثر اندرکنش شمع و خاک انجام میشود و فایلهای Psiinp و Sacinp در پنجره Analyze Option مطابق شکل وارد میشود و تحلیل انجام میپذیرد.

اولین فایل خروجی این تحلیل Dynsef (super element file) نام دارد و حاوی ماتریس سختی خطی سازی شده مدل فونداسیون (شمع و خاک) برای تحلیل دینامیکی میباشد. این فایل در مراحل بعدی تحلیل لرزه ای مورد نیاز خواهد بود.

دومین فایل خروجی این تحلیل Psicsf میباشد که برای انتقال اطلاعات بین زیربرنامه ها در آنالیزهای مختلف مورد استفاده قرار میگیرد.

فایل Psilst نیز حاوی نتایج تحلیل و Seaoci فایل ورودی  برنامه  (Sacinp) میباشد. با این تفاوت که کلیه بارگذاریهای سازه اعم از ثقلی و محیطی  را تبدیل به بارهای گسترده و نقطه ای روی اعضای سازه نموده است.

گام دوم: تحلیل مقادیر ویژه برای استخراج پارامترهای دینامیکی سازه با استفاده از زیر برنامه DYNPAC

زیر برنامه DYNPAC برای بدست آوردن پارامترهای دینامیکی شامل بردارهای ویژه یا شکل مودهای طبیعی و مقادیر ویژه یا پریودهای طبیعی و فرکانسهای طبیعی ارتعاش سازه و بردارهای نیرو و تنشهای داخلی مودال برای یک سازه انجام میشود. بعلت آنکه زیربرنامه DYNPAC مشخصات مودی و جرمی مورد نیاز برای تحلیلهای دینامیکی مودال را برآورد مینماید، انجام این تحلیل مقدار ویژه قبل از انجام هر تحلیل دینامیکی (همچون تحلیل زلزله) به روش آنالیز مودال ضروریست.

زیر برنامه DYNPAC برای اجرا به یک فایل ورودی Sacinp ، ماتریس سختی خطی شده مدل فونداسیون ( فایل  dynsef استخراج شده از مرحله اول) و یک فایل ورودی dyninp احتیاج دارد. این برنامه فایلهای خروجی شامل شکل مودها، فرکانسها و نیرو و تنشهای مودی و غیره Dynmod و همچنین ماتریس جرم سازه Dynmas برای استفاده در تحلیل زلزله که در مراحل بعدی انجام میشود را تشکیل میدهد.

همچنین با استفاده از این تحلیل میتوان پریودهای اصلی سازه و درصد مشارکت جرمی برای هر مود در فایل خروجی Dynlst را بدست آورد و بوسیله آنها میتوان تعداد مودهای مورد نیاز برای آنالیز زلزله را براورد نمود.

مشابه مرحله قبل فایل ورودی مورد نیاز برای انجام این آنالیز باتغیرات اندکی بر فایل ورودی آنالیز Inplace ساخته میشود. به این ترتیب که ابتدا یک پوشه جداگانه جهت ذخیره کردن فایلهای این آنالیز ایجاد میگردد و فایل Sacinp  را برای اعمال تغییرات زیر در آن ذخیره مینماییم. فایل ورودی شامل مدل سازه ای (سختی سازه) و بارگذاری های ثقلی میباشد که توسط زیربرنامه DYNPAC به مدل جرمی شبیه سازی میشود.

مدل جرم سازه

جرم سازه بایستی شامل موارد زیر باشد:

جرم خود سازه: این جرم ، جرم سازه مدل شده شامل جرم المانهای سازه ای جکت، عرشه، سازه پهلوگیری  (boat landing) ، سازه ضربه گیر (barge bumper) ، لوله خروجی نفت و گاز (riser) ، و دیگر اجزای مدل شده  در فایل هندسی میباشد. این جرم توسط برنامه DYNPAC ایجاد میشود.

جرم روییدنیهای دریایی (marine growth): این جرم نیز توسط زیر برنامه بوسیله داده های marine growth  ایجاد میشود.

جرمهای متفرقه سازه که شامل وزن اجزای مدل نشده سازه میباشد. این جرم از تبدیل بارگذاری های اعمال شده (load conditions) در فایل Sacinp ایجاد میشود و شامل اجزای الحاقی سازه و بارهای مخازن، تجهیزات مکانیکی و الکتریکی، ابزار دقیق و غیره در حالت بهره برداری عادی و بار زنده عرشه می باشد.

جرم سیال محبوس برای عضوهای پر شده از آب و همچنین جرم افزوده عضوهای زیر سطح آب، که بر اساس قطر افزایش یافته اعضا با توجه به ضخامت marine growth محاسبه میشود. این جرم توسط زیر برنامه DYNPAC ایجاد میگردد.

تغییرات فایل ورودی Sacinp در این مرحله بدین صورت اعمال میشوند که برای شبیه سازی جرم در مدل سازه ای بایستی درجات آزادی متمرکز کننده جرم برای گره های خاصی بنام master joint تعریف شود. انتخاب این گره ها به نحوی انجام میشود که بهترین مدل دینامیکی از سازه بدست آید. معمولا این گره ها در گوشه های جکت و عرشه و نقاط اتصال مهاربندهای اصلی درنظر گرفته میشوند.

زیربرنامه DYNPAC ازاین مجموعه درجات آزادی متمرکز کننده جرم برای بدست آوردن مقادیر ویژه (پریودها)  و بردارهای ویژه (شکل مودها) با استفاده از تحلیل مدل دینامیکی با جرم متمرکز استفاده میکند. سه درجه آزادی انتقالی برای این گره ها با مشخص کردن 222000 در قسمت Joint fixity در نظر گرفته میشود.

فایل Sacinp مورد استفاده در این تحلیل شامل  هندسه سازه و بارهای ثقلی میباشد.  بنابراین بارگذاریهای محیطی در این فایل حذف شده یا با قراردادن * در ابتدای خط دستور، سطر اطلاعاتی مورد نظر نادیده گرفته میشود. سایر تغییرات در این فایل به شرح زیر است:

در سطر اطلاعاتی options گزینه  Supet Element Input فعال میشود

در سطر اطلاعاتی LCSEL در قسمت Function، گزینه DYNA (Conver to mass for Dynamic Characteristics) فعال شده و حالت بارگذاری مربوط به حداکثر بارهای ثقلی در حالت بهره برداری عادی انتخاب میشود.

در تحلیل مقدار ویژه و همچنین تحلیل دینامیکی زلزله 50% بار زنده در نظر گرفته میشود.

فایل ورودی برنامه تحلیل مقدار ویژه DYNPAC (Dyninp):

ابتدا به برخی قابلیتهای برنامه DYNPAC اشاره میشود:

قابلیت تشکیل مودهای 6 درجه آزادی کامل

کاهش درجات آزادی (با استفاده از روش Guyan) برای کاهش ابعاد ماتریس جرم و روش Condensed Method برای ماتریس سختی

ایجادجرم سازه ای، جرم سیال و جرمهای مجازی بصورت اتوماتیک

ایجاد جرمهای متمرکز و گسترده روی اعضا

توانایی تبدیل بارگذاری های سازه در مدل به جرم

قابلیت بکار بردن مشخصات هیدرودینامیکی و مدل کردن آنها

قابلیت تغییر در دانسیته المانهای تیر و صفحه ای

قابلیت تغییر در مشخصات جرم افزوده سیال در اعضا و گروه اعضا

تعیین درصد مشارکت جرمی برای تخمین تعداد مودهای مورد نیاز در تحلیلهای دینامیکی بعدی (زلزله)

برای ایجاد فایل ورودی برنامه DYNPAC از منوی Data file\create a new data file\Dynamic Analysis\ Dynpac گزینه Dynam و سپس DYNPAC انتخاب میشود.

فایل ورودی DYNPAC شامل اطلاعات عمومی تحلیل دینامیکی و همچنین در صورت نیاز تغییر مشخصات هیدرودینامیکی اضافی میباشد.

سطرهای اطلاعاتی ورودی فایل DYNPAC به شرح زیر میباشد:

TITLE: عنوان فایل DYNPAC

DYNOPT: انتخابهای تحلیل دینامیکی مقدار ویژه

در پنجره Mass انتخابهای مربوط به محاسبه جرم قرار دارد. در گزینه  Mass Calculation Option دو انتخاب Lump و Consistent وجود دارد که با وارد کردن گزینه Lump تمام جرمها در یک نقطه روی اعضا متمرکز فرض میشود. و با وارد کردن گزینه Cons جرمها به صورت گسترده روی اعضا درنظر گرفته خواهند شد که این گزینه ممکن است برای سازه های داخل آب مطلوب تر باشد.

در گزینه Masses From SACS Loads Option با انتخاب گزینه SA جرمهای سازه ای (جرم های مربوط به سازه مدل شده در فایل SACS یا به عبارت دیگر بار مرده ایجاد شده توسط برنامهGenerated Dead Loads) به صورت اتوماتیک ایجاد میشوند. (با انتخاب گزینه SO این جرمها ایجاد نمیگردند)

گزینه SACS Load Direction For Masses برای وارد کردن جهت عمومی برای تبدیل حالتهای بارگذاری به جرم میباشد. که در اینجا به علت آنکه در فایل ورودی SACS حالت بارگذاری که باید به جرم تبدیل شود بارهای ثقلی مربوط به حالت بهره برداری عادی میباشد، جهت -Z برای تبدیل این حالت بارگذاری انتخاب میشود.

DYNOPT2: انتخابهای اضافی تحلیل دینامیکی مربوط به اعمال ضریب به جرمهای سازه ای و جرمهای مربوط به حالت بارگذاری انتخابی در فایل SACS   میباشد.

PLOVR: اصلاح (Override) اطلاعات مربوط به المانهای صفحه ای

PGOVR: اصلاح مشخصات مربوط به گروه المانهای صفحه ای

GROVR: اصلاح مشخصات هیدرودینامیکی و دانسیته گروه اعضا

MBOVR: اصلاح مشخصات هیدرودینامیکی و دانسیته اعضا

SHOVR: اصلاح مشخصات وزنی المانهای پوسته ای  (Shell Elements)

JTWGT: اطلاعات وزن متمرکز شده گره ها

بعد از آماده شدن فایلهای ورودی، تحلیل مقدار ویژه بصورت زیر انجام میشود.

ابتدا فایلهای ساخته شده Sacinp، Dyninp و Dynsef در پوشه جداگانه کپی میشود و سپس از قسمت Runfile Wizard گزینه  Dyn و سپس از لیست Dynamic Analysis گزینه Extract Mode Shapes انتخاب میشود.

جهت اجرای آنالیز مقدارهای ویژه، به انتخابهای انجام شده در پنجره Analysis Generator که در شکل فوق نشان داده شده توجه شود.

در نهایت با انتخاب گزینهRun آنالیز انجام میشود.

نتایج تحلیل مقدار ویژه

فایل متنی Dynlst شامل فرکانس، شکل مود و درصد مشارکت جرمی مودهای مختلف ارتعاش آزاد آورده شده است. در شکلهای زیر موارد مهم فایل خروجی Dynlst قابل مشاهده هستند.

برای مشاهد شکل مودهای ارتعاشی به زیر برنامهPostvue  با انتخاب پوشه Psvdb وارد شده و ازمنوی Display گزینه Shape انتخاب میشود. با وارد شدن به این قسمت شکل مودهای ارتعاشی با تنظیمات نمایش عنوان، فاکتور بزرگنمایی و نحوه نمایش شکل اصلی و تغییر شکل یافته مطابق شکل زیر قابل دستیابی میباشد.

برای انتخاب بقیه مودها در قسمت Load گزینه Display Next LC یا در قسمت Display Single LC مود موردنظر انتخاب میشود. گام سوم: تحلیل استاتیکی خطی همراه با بارهای ثقلی، فشار هیدرواستاتیک و نیروهای شناوری به منظور بدست آوردن پاسخ استاتیکی

برای انجام این مرحله به یک فایل ورودی Sacinp و ماتریس سختی خطی شده مدل فونداسیون (فایل dynsef استخراج شده از مرحله اول) احتیاج میباشد. این برنامه فایل خروجی Saccsf شامل پاسخ استاتیکی (نیرو و تنش در اعضا و گره ها) برای ترکیب شدن با تحلیل زلزله که در مراحل بعدی انجام میشود را تشکیل میدهد.

تغییرات فایل ورودی Sacinp

فایل ورودی این مرحله شامل مدل سازه ای (سختی سازه)  و بارگذاری های ثقلی می باشد. تغییرات فایل ورودی در این مرحله نسبت به فایل ورودی مرحله اول به شرح زیر صورت میگیرد:

در سطر اطلاعاتی Option گزینه مربوط به وارد کردن المان پیشرفته (Super Element Input) با حرف I فعال میشود.

بارگذاری های محیطی حذف میشود.

در سطر اطلاعاتی LCSEL در قسمت Function، گزینه  STND (Use for Standard Static and/or PSI Analysis) فعال شده و حالت بارگذاری مربوط به حداکثر بارهای ثقلی در حالت بهره برداری عادی انتخاب میشود.

بعد از آماده شدن فایل ورودی Sacinp، تحلیل استاتیکی ساده با انتخاب گزینه Linear Static Analysis از قسمت Runfile Wizard/Static با انتخاب و وارد کردن فایل Sacinp و Dynsef انجام میشود.

گام چهارم تحلیل لرزه ای برای بدست آوردن پاسخ دینامیکی زلزله

تحلیل لرزه ای با استفاده از زیر برنامه Dynamic Response برنامه SACS انجام میشود.

تحلیل Dynamic Response  برای اجرا به فایلهای زیر نیاز دارد:

فایل ورودی Sacinp شامل مدل سازه ای (سختی سازه) بدون هرگونه بارگذاری ثقلی و جانبی

فایل ماتریس جرم دینامیکی (dynmas) سازه، استخراج شده از گام دوم (تحلیل مقدار ویژه).

فایل شکل مودهای دینامیکی (dynmod) سازه، استخراج شده از گام دوم (تحلیل مقدار ویژه).

فایل ورودی زیر برنامه Dynamic Response، (dyrinp)

فایل ماتریس سختی خطی مدل فونداسیون (dynsef) استخراج شده از گام اول.

فایلهای خروجی این تحلیل شامل موارد زیر است:

Dyrlst فایل متنی نتایج تحلیل شامل پاسخ مودی (نیرو و جابجایی) در جهات X، Y،Z  وشتاب (یا سرعت یا جابجایی) در گره ها میباشد.

Dyrnpf فایل گرافیکی طیف پاسخ

Eqkoci که شبیه فایل ورودی Seainp است با این تفاوت که شامل بارگذاری اینرسی ناشی از زلزله میباشد.

Eqkcsf فایل خروجی جهت انتقال اطلاعات به مرحله بعد جهت ترکیب نتایج پاسخ استاتیکی و دینامیکی میباشد.

تغییرات فایل ورودی Sacinp

فایل ورودی این مرحله تنها شامل مدل سازه ای (سختی سازه) باحذف تمامی بارگذاری ها میباشد. نمونه فایل ورودی که تنها شامل سطرهای اطلاعاتی مربوط به هندسه سازه و اختصاص مشخصات مربوطه به مقاطع میباشد در شکل زیر نمایش داده شده است.

فایل ورودی زیر برنامه  (Dyrinp) Dynamic Response

ابتدا به برخی قابلیتهای زیربرنامه Dynamic Response اشاره میشود:

این زیر برنامه قابلیت محاسبه پاسخ دینامیکی سازه تحت تحریکهای دینامیکی ناشی از حرکات پایه نظیر یک زلزله، نیروهای دینامیکی ناشی از ارتعاشات پریودیک نظیر موتورها، نیروهای ضربه ای یا نیروی باد طیفی را دارا میباشد. این زیر برنامه همچنین قابلیت تحلیل زلزله بصورت طیفی و یا تاریخچه زمانی را شامل میشود.

برخی قابلیتهای تحلیل زلزله به روش طیفی به شرح زیر میباشد:

قابلیت ساخت طیف پاسخ API

قابلیت تعریف طیف پاسخ توسط کاربر

حرکات طیفی میتواند بصورت شتاب، سرعت یا جابجایی معرفی شود.

ترکیبات طیفی میتواند بصورت روشهای خطی، SRSS، Peak plus SRSS و CQC استفاده شود.

قابلیت استفاده از طیف های پاسخ مختلف برای هر جهت

قابلیت ترکیب نتایج لرزه ای و استاتیکی بصورت اتوماتیک

قابلیت معرفی دانسیته طیفی توان (PDF) تسط کاربر

قابلیت ایجاد تابع پاسخ برای همه درجات آزادی گره ها.

برای ایجاد فایل ورودی برنامه Dynamic Response از منوی Iteractive/data file/Create New Data File و سپس Spectral Earthquake انتخاب می شود. فایل ورودی dyrinp شامل اطلاعات پایه تحلیل زلزله، نوع تحلیل، اطلاعات بارهای لرزه ای و انتخابهای خروجی تحلیل میباشد.

سطرهای اطلاعاتی ورودی فایل Dyrinp به شرح زیر است:

DROPT: مربوط به معرفی اطلاعات پایه تحلیل شامل نوع تحلیل، تعداد مودهایی انتخابی،جهت عمودی سازه و انتخاب نوع خروجی گره ها براساس شتاب، سرعت و جابجایی.

SDAMP: مربوط به میرایی سازه ای میباشد که میرایی کلی در قسمت Overal Modal Damping برابر 5% برای تمامی مودها تعیین میشود. لازم به ذکر است در تحلیل طیفی با استفاده از طیف API تنها میرایی سازه ای وارد میشود.

EQKLOD: مربوط به ایجاد نیروی استاتیکی معادل (بارهای اینرسی ناشی از زلزله) میباشد. این سطر اطلاعاتی جهت تشکیل فایل  eqkoci استفاده میشود. در حقیقت این فایل برای ترکیب پاسخهای استاتیکی و دینامیکی به منظور کنترل شمعها و همچنین جهت فرآیند تکرار در ایجاد فنرهای خطی فونداسیون (فایل Dynsef) استفاده میشود.

انتخابهای موجود این سطر اطلاعاتی شامل تعیین نیرو بر اساس برش پایه بیشینه یا لنگر واژگونی بیشینه و انتخاب جهات ایجاد این نیرو (براساس شتاب های مثبت و منفی) و نامگذاری بار استاتیکی معادل میباشد.

لازم به ذکر است برای نامگذاری بار استاتیکی معادل زلزله در گزینه Number Skipped Load Case با وارد نمودن هر عدد به عنوان تعداد حالات بارگذاری که بایستی به عنوان زلزله در نظر گرفته نشوند، برنامه یک عدد بالاتر را به شماره اولین بار استاتیکی معادل زلزله اختصاص میدهد. مثلا با واردکردن عدد 100 برنامه حالات بارگذاری زلزله به شماره 101 و 102 متناظر باحرکات رفت و برگشتی زمین را در فایل eqkoci ایجاد میکند.

STCMB: اطلاعات ترکیب بارهای زلزله واستاتیکی در این سطر اطلاعاتی وارد میشود. در این مبحث بعلت آنکه ترکیب پاسخهای دینامیکی و استاتیکی در مرحله بعدی و بطور جداگانه توسط زیر برنامه Combine انجام میشود، از این سطر صرفنظر میشود.

LOAD: اطلاعات نیروی لرزه ای بعد از سطر اطلاعاتی Load وارد میشود که این نیرو به صورت طیف پاسخ یا تابع دانسیته طیفی توان وارد میگردد. برنامه شامل یک تحلیل طیفی براساس API بصورت اتوماتیک که با سطر اطلاعاتی SPLAPI معرفی میشود و همچنین یک تحلیل طیف پاسخ به صورت عمومی (بامعرفی طیف های مختلف و یا تشکیل طیف توسط کاربر) میباشد، که با استفاده از سطر اطلاعاتی SPLOAD وارد میشود.

SPLAPI: در این سطر اطلاعاتی در قسمت Overal Response Factor نسبت شتاب موثر افقی به شتاب گرانش زمین وارد میشود که همانطور که قبلا اشاره شد شتاب موثر زلزله سطح شکل پذیری وارد میشود. در قسمتهای دیگر ضرایب مشارکت مودی جهت های X،Y،Z و نوع خاک در هر جهت و همچنین روش ترکیب مودها مشخص میگردد.

با فعال کردن گزینه Create Response Spectrum Plot فایل تصویری از طیف پاسخ در فایل dyrnpf ایجاد میشود.

بعد از آماده شدن فایل dyrinp و Sacinp ، فایلهای مورد نیاز برای تحلیل در پوشهجداگانه کپی شده و تحلیل دینامیکی زلزله با انتخاب گزینه Earthquake  از قسمت Runfile Wizard/Dyn و وارد کردن فایلهای ورودی مربوطه انجام میشود.

گام پنجم: ترکیب پاسخ دینامیکی زلزله و پاسخ استاتیکی

ترکیب پاسخ دینامیکی زلزله و پاسخ استاتیکی بگونه ای انجام میشود که مطابق آیین نامه API برای کنترل اعضا (Member) 100% نیروهای استاتیکی با 100% نیروی دینامیکی زلزله ترکیب شود، و همینطور برای کنترل گره ها (Joint) 100% نیروهای استاتیکی با 200% نیروی دینامیکی زلزله ترکیب شود.

از آنجایی که نیروهای القا شده زلزله طبیعت نوسانی (رفت و برگشتی) داشته و جهت خاصی ندارند، از اینرو ترکیبات بارگذاری لرزه ای شامل بار زلزله در دو جهت عکس یکدیگر میباشند. بنابراین تنشهای محوری زلزله میتوانند هم به صورت کششی و هم فشاری باشند.

ترکیبات بارگذاری زلزله و استاتیکی در 4 حالت بارگذاری به شرح زیر انجام میشود:

LC1- روش PRST – حالت کنترل اعضا در شرایط کشش در اثر نیروی زلزله

LC2 – روش PRSC – حالت کنترل اعضا در شرایط فشار در اثر نیروی زلزله

LC3 – روش PRST – حالت کنترل گره ها در شرایط کشش در اثر نیروی زلزله

LC4 – روش PRSC – حالت کنترل گره ها در شرایط فشار در اثر نیروی زلزله

لازم به توضیح میباشد که روش PRST ترکیب بار استاتیکی بعلاوه بار زلزله (کششی) به روش SRSS بوده و PRSC ترکیب بار استاتیکی بعلاوه بار زلزله (فشاری) به روش SRSS میباشد. برای کنترل شمع ها که در مراحل بعدی انجام میشود از دو ترکیب LC1 و LC2 استفاده میشود.

ترکیب نتایج بصورت شرح داده شده بوسیله زیر برنامه Combine انجام میشود.

زیر برنامه Combine یک برنامه مفید و کاملا سازگار با Common Solution Files بدست آمده از زیر برنامه های دیگر SACS میباشد. این برنامه نتایج استاتیکی و دینامیکی مدلهای سازه ای یکسان در تحلیل های مختلف را ترکیب کرده و یک Common Solution File واحد ایجاد مینماید.

فایل های Saccsf و Eqkcsf استخراج شده از مراحل سوم و چهارم میباشند.

برای ایجاد فایل ورودی برنامه (cmbinp) Combine از منوی Interactive/Data File/Create New Data File گزینه Utilities و سپس Combine انتخاب میشود. فایل ورودی Cmbinp شامل اطلاعات پایه، مشخص کردن ترکیب بارگذاری، روش ترکیب کردن بارها، انتخاب منبع بار و اختصاص ضریب به بارها میباشد.

سطرهای اطلاعاتی ورودی فایل Cmbinp به شرح زیر میباشد:

CMBOPT: اطلاعات پایه زیر برنامه Combine

OPTION: اطلاعات پایه فایل Sacinp در صورت تغییر آنها

LCOND: معرفی نام ترکیب بار خروجی و روش ترکیب بارها

COMP: مربوط به مشخص کردن نام حالت بارگذاری در فایلهای مرجع، و اولیه یا ثانویه بودن آنها و همچنین اختصاص ضریب به حالت بارگذاری

شکل زیر یک نمونه فایل cmbinp رانمایش میدهد.

برای توضیح بیشتر همانطور که ملاحظه میشود در سطر اطلاعاتی COMP حالت بارگذاری GRAV مربوط به پاسخ استاتیکی در گام سوم میباشدکه به عنوان فایل اولیه جهت ورود اطلاعات در نظر گرفته شده است و حالت بارگذاری 1  مربوط به پاسخ زلزله در گام چهارم میباشد (نام این حالت بارگذاری در دستور EQKLOD در زیربرنامه Dynamic Response توضیح داده شده است) که به عنوان فایل ثانویه در نظر گرفته شده است.

بعد از آماده شدن فایل Cmbinp، فایلهای مورد نیاز برای تحلیل در پوشه جداگانه کپی شده و ترکیب پاسخهای دینامیکی و استاتیکی با انتخاب گزینه Combine Solution File از قسمت Runfile Wizard/Utils انجام میشود. خروجی این مرحله فایل cmbcsf میباشد که جهت مرحله بعدی مورد استفاده قرار میگیرد.

ورودی و خروجی تحلیل به شرح زیر میباشد. گام ششم: مرحله پس پردازش (Post Processing) روی نتایج و کنترل المانها و گره ها

پس از ترکیب پاسخهای استاتیکی و دینامیکی زلزله، در این مرحله با استفاده از زیر برنامه POST عملیات پس پردازش (Post Processing) روی نتایج انجام میشود وکفایت المانها (element) و گره ها (Joint Can)  کنترل میشود.

کنترل المانها و گره ها بایستی به تفکیک در دو تحلیل جداگانه صورت پذیرد. با توجه به روند مرحله قبل ترکیبات بارگذاری LC1 و LC2 جهت کنترل اعضا و همینطور ترکیبات بارگذاری LC3 و LC4 جهت کنترل گره ها در فایل cmbcsf (استخراج شده از گام پنجم) ذخیره شده است که در فایل ورودی زیربرنامه Post از آنها استفاده خواهد شد.

الف: کنترل اعضا (Element)

برای ایجاد فایل ورودی برنامه  (pstinp) Post از منوی اصلی Interactive/Data File/Create New Data File گزینه POST و سپس در قسمت Post Processing، حالت Post انتخاب میشود. فایل ورودی Pstinp شامل اطلاعات پایه، مشخص کردن ترکیب بارگذاری و تغییرات در تنش مجاز میباشد.

سطرهای اطلاعاتی ورودی فایل Pstinp  به شرح زیر میباشد:

OPTION: اطلاعات پایه Sacinp در صورت تغییر آنها

UCPART: ایجاد محدوده تنش در خروجی تحلیل

LDCASE, LCSEL: معرفی ترکیب بارگذاری

AMOD: ایجاد تغییر در تنش مجاز

بعد از آماده شدن فایل Pstinp، فایلهای مورد نیاز برای تحلیل در پوشه جداگانه کپی شده و مرحله پس پردازش با انتخاب گزینه Element Stress and Code Check از قسمت  Runfile Wizard انجام میشود. نتایج این مرحله در فایل متنی Pstlst و پوشه Psvdb مربوط به برنامه Postvue قابل دسترسی میباشد.

ب: کنترل اتصالات (Joint Can)

برای فایل Sacinp مورد استفاده در تحلیل پس پردازش میتوان از فایل Sacinp گام چهارم (مدل سازه ای بدون بارگذاری) استفاده کرد. فایل Jcninp  همان فایل ورودی Joint Can در تحلیل Inplace بوده، با این تفاوت که ترکیب بارگذاری لازم برای کنترل گره ها (LC3 , LC4) همراه تغییرات در تنش مجاز توسط سطر اطلاعاتی LCSEL و AMOD به آن اضافه میشود.

بعد از آماده شدن فایل Jcninp، فایلهای مورد نیاز برای تحلیل در پوشه جداگانه کپی شده و مرحله پس پردازش با انتخاب گزینه Joint Can Tubular Connection Check از قسمت Runfile Wizard/Post انجام میشود. نتایج این مرحله در فایل متنی jcnlst قابل دسترسی میباشد.

گام هفتم: کنترل شمعها با استفاده از ماکزیمم بارهای ترکیب شده ثقلی و زلزله

برای کنترل شمعها بایستی یک فایل ورودی Sacinp که شامل بارهای ثقلی و زلزله باشد تهیه و با استفاده از این فایل و فایل Psiinp (مطابق با تحلیل برجا)، یک تحلیل استاتیکی خطی همراه با اثر اندرکنش شمع و خاک انجام شود.

برای استخراج نیروی استاتیکی معادل زلزله (بارهای اینرسی ناشی از زلزله)، همانطور که در گام چهارم توضیح داده شد دستور EQKLOD در زیربرنامه Dynamic Response برای ایجاد فایل eqkoci که حاوی نیروی اینرسی زلزله در دوجهت رفت و برگشتی میباشد بکاربرده میشود.

بنابراین یک فایل Sacinp (V) حاوی ماکزیمم بارهای ثقلی در حالت بهره داری عادی و بارهای اینرسی زلزله ساخته میشود. برای ساخت این فایل میتوان ازفایل Sacinp گام سوم (بدست آوردن پاسخ استاتیکی) با اضافه کردن حالات بارگذاری ایجاده شده در فایل Eqkoci استفاده نمود. تغییرات فایل Sacinp(V) در شکل زیر قابل ملاحظه میباشد.

همانطور که در شکل  نمایش داده شده است، حالات بارگذاری 1  و 2  از فایل eqkoci در فایل Sacinp  وارد میشود و ترکیبهای بارگذاری LC1 و LC2 از مجموع بارهای GRAV در دو جهت 1 و 2 ایجاد میشود. در قسمت LCSEL این بارها انتخاب میشوند و در سطر AMOD افزایش تنش مجاز پایه به میزان 70% قرار داده میشود.

بعد از آماده شدن Sacinp(V) ، فایلهای مورد نیاز برای تحلیل در پوشه جداگانه کپی شده و تحلیل استاتیکی همراه با اثر اندرکنش شمع و خاک انجام شده و سپس برای کنترل شمع ها از فایل خروجی Psilst استفاده میگردد.

آنالیز زلزله با استفاده از تعریف المان Pile stub

آنالیز modal

نتایج این آنالیز عموما پیش نیاز انجام آنالیز زلزله و خستگی می باشد. با توجه به اینکه این آنالیز به صورت خطی Linear  انجام می شود، لذا جهت انجام این آنالیز نیاز داریم تا خصوصیات غیر خطی Nonlinear سازه را به نحوی به صورت خطی Linear به مدل معرفی کنیم. برای این منظور به جای مدل کردن اندرکنش شمع وخاک که طبیعت غیر خطی دارد، از یک شمع معادل Pilestub که خواص غیر خطی سازه در شرایط مورد نظر ما را داراست استفاده می کنیم. نحوه محاسبه و وارد کردن Pilestub در بخش مربوطه شرح داده شده است.

پس از محاسبه خصوصیات و مدل کردن Pilestub ، می توان آنالیز modal را انجام داد.

تهیه فایل Dyninp :

جهت معرفی فرضیات آنالیز modal از ایجاد فایل Dyninp استفاده می کنیم. در این فایل پارامترهایی همچون راستای عمود، تعداد مودهای ارتعاشی، چگالی سازه، نوع محاسبه وزن (متمرکز در گره یا به صورت گسترده روی اعضا)، جهت اعمال وزن، نحوه تبدیل کردن بارها از مدل sacs به جرم، میزان Added mass ، و سایر پارامترهای مشخص شده در منوی زیر قابل تعریف هستند.

به یاد داشته باشیم قبل ازانجام آنالیز modal کلیه بارهای ثقلی می بایست در قالب یک ترکیب بار با اسم دلخواه (به عنوان مثال GRAV ) تعریف گردند. به تصاویر زیر در مورد نحوه تعریف بار ثقلی توجه کنید:

توجه: قبل از انجام آنالیز modal می بایست fixity مربوط به آن گره های  Joint  سازه که در آنها تجمع جرم داریم به 222000 تغییر کنند. معمولا برای گره های اصلی در ترازهای اصلی jacket و گره های اصلی ترازهای اصلی topside این تغییرات اعمال می گردد.

اجرای آنالیز

پس از طی مراحل فوق کلیه پیش نیازها جهت انجام آنالیز مودال آماده شده اند، در منوی اصلی نرم افزار SACS گزینه های زیر را انتخاب می کنیم (مطابق تصویر زیر)

نکته: به انتخابهای انجام شده در زیر بخش Analysis Type توجه شود.

به این ترتیب با استفاده از دو فایل ورودیSacinp و Dyninp قادر به اجرای این آنالیز هستیم، همچنین پس از انجام آنالیز اطلاعات ماتریس جرم و ماتریس سختی مرتبط با آنالیز مودال در فایلهای Dynmod و Dynmas در دسترس هستند (این فایلها پیش نیاز انجام آنالیزهای همچون زلزله و خستگی می باشند). همچنین می توان شکل مودهای ارتعاشی سازه را به صورت گرافیکی در یکی از فایلهای خروجی مشاهده کرد.

محاسبه pile stub

همانطور که قبلاً ذکر شد جهت تطابق خواص غیر خطی سازه در آنالیز خطی، نیاز به محاسبه و تعریف pile stub می باشد. پیش نیاز محاسبه pile stub انجام آنالیز inplace با شرایط محیطی مناسب جهت محاسبه مودهای ارتعاشی طبیعی سازه می باشد. (به عنوان مثال بار جانبی از نوع موج طراحی یا موج حد نهایی). به این منظور پس از انجام آنالیز inplace تغییر مکانهای سر شمع ها را از فایل خروجی psilst استخراج می کنیم:

لازم به ذکر است برای این منظور می توان از نیروهای سر شمع نیز استفاده کرد، در بخش بعدی ملاحظه خواهیم کرد که نرم افزار به کاربر امکان انتخاب جهت وارد کردن نیرو یا تغییر مکان را می دهد.

ایجاد فایل pilinp

پس از برداشت اطلاعات فوق، به منظور محاسبه مشخصات pile stub ، می بایست اطلاعات به نحو مقتضی در فایل pilinp به نرم افزار sacs معرفی شوند. به این منظور از منوی اصلی نرم افزار SACS و طبق مسیر زیر Data file\create a new data file\miscellaneous \ pile جهت ایجاد فایل اقدام مینماییم.

پس از وارد کردن اطلاعات مورد درخواست فایل pilinp نوبت به وارد کردن اطلاعات لایه های خاک می رسد که مشابه اطلاعات فایل psiinp هستند. (پیشنهاد می شود از اطلاعات مشابه فایل psiinp برای ایجاد فایل pilinp استفاده شود).

جهت محاسبه pile stub در انتهای فایل pilinp اطلاعات مربوط به تغییر مکان های (یا نیروها) سر شمع که در مراحل قبل استخراج گردید، وارد می شوند.

آنالیز pilinp

پس از اتمام مراحل بالا می توان با انجام آنالیز مربوطه مشخصات pile stub را استخراج نمود. جهت اجرای آنالیز مطابق تصویر زیر عمل می کنیم:

توجه: به انتخابهای زیر Analysis Type توجه کنید.

پس از پایان آنالیز، مشخصات pile stub در فایل pillst قابل ملاحظه هستند. در این فایل علاوه بر اینکه مشخصات pile stub ارائه شده، نحوه وارد کردن آنها به فایل sacinp نیز زیر عنوان  sacs sample card images نیز ارائه شده است. به تصویر زیر توجه کنید:

آنالیز Seismic

پیش نیاز انجام آنالیز زلزله، تهیه یک فایل sacinp کامل و همچنین انجام آنالیز مودال میباشد. گفتنی است که جهت انجام یک آنالیز کامل زلزله مراحل زیر باید طی شوند:

آنالیز سازه صرفاً تحت اثر بارهای ثقلی

آنالیز زلزله براساس شتاب مبنای طرح (که پیش نیاز آن انجام آنالیز مودال و محاسبه pilestub  می باشد).

ترکیب نتایج آنالیز زلزله و آنالیز بارهای ثقلی (جمع آثار)

در اولین مرحله با استفاده از فایل sacinp آنالیز استاتیکی را با اعمال صرفاً بارهای ثقلی انجام میدهیم. به این منظور کلیه بارهای ثقلی را تحت عنوان یک ترکیب بار به نرم افزار معرفی می کنیم (مشابه آنچه در آنالیز مودال انجام دادیم). همچنین می بایست fixity مربوط به گره های pilecap را به 111111 تغییر دهیم. پیشنهاد می شود فایلهای مربوط به انجام این آنالیز در یک پوشه  (folder) جداگانه ذخیره شود.

توجه: به انتخابهای انجام شده در قست Analysis Type توجه کنید.

در مرحله بعد بخش اصلی کار یعنی آنالیز زلزله انجام میگیرد. تا اینجای کار می بایست آنالیز مودال براساس محاسبات انجام شده برای pilestub که در قبل به آن پرداختیم انجام شده باشد. به این ترتیب کاربر یک فایل sacinp در برگیرنده خصوصیات Pilestub و تغییرات لازم در fixity گره های مربوط به خصوصیات دینامیکی (به شرحی که در آنالیز مودال گفته شد) در اختیار دارد.  حال می توان گفت خوراک آنالیز زلزله در اختیار است. برای انجام آنالیز زلزله می بایست فایلهای ورودی جداگانه ای جهت تعریف پارامترهای آنالیز در نرم افزار sacs ایجاد کرد.

فایل Dynpac

جهت انجام آنالیز زلزله می توان یک  فایل  Dynpac ایجاد نمود که در بر گیرنده خصوصیات دینامیکی مورد نظر است. برای این منظور ازمسیر زیر برای ایجاد این فایل عمل میکنیم:

Data file\create a new data file\Dynamic Analysis\ Dynpac

فایل Dyrinp

جهت انجام آنالیز دینامیکی سازه و مشخص شدن طیف پاسخ در برابر زلزله طرح و نهایی می بایست فایل Dyrinp را ایجاد کرد که در برگیرنده  تعداد مودهای ارتعاشی سازه، ضریب damping ، شتاب زلزله طرح و ضریب زلزله در جهات مختلف و همچنین نوع خاک بر اساس آیین نامه های  API , UBC می باشد. برای این منظور ازمسیر زیر برای ایجاد این فایل عمل میکنیم:

Data file\create a new data file\Dynamic Analysis\ Spectral Earthquake

همچنین در تصویر زیر یک فایل Dyrinp به عنوان نمونه قابل مشاهده است:

توجه: فرضیات استفاده شده در فایل فوق برای محاسبه پاسخ سازه برای یک زلزله با شتاب مبنای 0.16g می باشد. می توان از داده های فایل فوق به عنوان راهنما جهت تعریف فرضیات مورد نیاز استفاده کرد.

اجرای آنالیز زلزله

پس از تهیه پیش نیاز های مذکور از ابتدای بحث آنالیز زلزله، نوبت به انجام آنالیز می رسد. تصویر زیرمبین انتخابهای مناسب جهت انجام آنالیز می باشد:

توجه: به انتخاب های زیر Analysis Type توجه شود.

توجه: به فایلهای زیر  Input Files توجه شود، لازم به ذکر است فایلهای dynmod , dynmass خروجیهای آنالیز در بخش Modal هستند.

به یاد داشته باشیم هنوز نمی توانیم تفسیری قابل استفاده از نیروهای حاصل از زلزله در سازه داشته باشیم چراکه تا به حال نیروی های ناشی از زلزله و نیروهای ناشی از بارهای ثقلی با استفاده از دو آنالیز جداگانه محاسبه شده اند. جهت بررسی شرایط واقعی سازه تحت نیروی زلزله، اکنون نیازمند ترکیب بارهای مذکور هستیم.

فایل cmbinp

جهت ترکیب نیروهای ناشی از بارهای ثقلی و نیروهای ناشی از زلزله در اعضای سازه، نیاز به تعریف فایل cmbinp داریم. در این فایل نحوه ترکیب نیروها بر اساس load case و ضرایب آنها و همچنین ضریب افزایش تنش مجاز به همراه سایر پارامترهای مورد نیاز در مورد ترکیب نیروها قابل تعریف هستند. برای تعریف فایل cmbinp طبق مسیر زیر عمل می نماییم:

Data file\create a new data file\Utilities\ Combine

در زیر محتوای یک فایل cmbinp قابل مشاهده می باشد:

توجه: پس از آنالیز زلزله، نرم افزار sacs بارهای ناشی از زلزله را به صورت پیش فرض به عنوان بار 1 در  فایل csf  مربوطه ذخیره می کند.

توجه: در مثال فوق چهار حالت مختلف ترکیب بار تعریف شده است، به این ترتیب که در هر ترکیب بار، بار NRM2  را از فایل ورودی اول میخواند و بار 1 را از فایل ورودی دوم می خواند.

توجه: در بحث آنالیز زلزله نیروها در اعضا نیروها به صورت زیر جهت کنترل عضو ترکیب میشوند:

gravity+ 1.0 earthquake

حال آنکه این ترکیب برای کنترل گره ها به صورت زیر در می آید:

gravity + 2.0 earthquake

باید توجه داشت که این ترکیبات باید برای حالتهای کشش و فشار (+و-) زلزله به صورت جداگانه تعریف گردد لذا همانند مثال فوق چهار ترکیب بار متفاوت در فایل cmbinp تعریف میگردد.

اجرای cmbinp: پس از تکمیل مراحل فوق مطابق تصویر زیر مرحله cmbinp را اجرا می کنیم:

توجه: به انتخابهای زیر Analysis Type توجه نمایید.

توجه: در بخش Input file فایل saccsf حاصل آنالیز بارهای ثقلی و فایل   dyrcsf حاصل آنالیز زلزله میباشد. به ترتیب معرفی آنها در قسمت primary , secondary توجه شود. (ترتیب این فایلها به سبب معرفی ضرایب بار در فایل  cmbinp اهمیت پیدا میکند).

پس از پایان این مرحله نتایج نهایی در فایل cmbcsf ذخیره شده اند. در واقع آنالیز زلزله تکمیل شده ولی نتایج برای کاربر قابل لمس نیستند،  چراکه میبایست با توجه به نیروهای داخلی محاسبه شده برای اعضا و گره ها ، آنها را با توجه به آیین نامه های طراحی کنترل کرد. به این منظور می باست از طریق post processing  نتایج را قابل دیدن و یا برای چاپ آماده کرد.

Post processing

به منظور تهیه نتایج نهایی طراحی با استفاده از منوی post processing در نرم افزار sacs یک فایل حاوی نتایج آنالیز (به عنوان مثال آنالیز زلزله) ایجاد میکند. اجرای post processing مطابق تصویر زیر می باشد:

توجه: به انتخابهای زیر Analysis Type توجه نمایید.

نتایج در فایل با فرمت text با عنوان  pstlst قابل ملاحظه هستند.

در صورتیکه مایل باشیم نتایج را به صورت گرافیکی در دسترس داشته باشیم باید به صورت زیر عمل کنیم:

توجه: به انتخابهای زیر Analysis Type توجه نمایید.

توجه: در بخش input file می بایست sacs model file مرتبط با آنالیزهای انجام شده در همین بخش را انتخاب کنید.

This instruction is for directions Perform spectral analysis of earthquakes for fixed metal platforms on the basis of regulations API And using the software SACS Can be used .

Goals

Provide a standard and step-by-step method for performing a seismic spectral analysis on fixed metal platforms of the sea, taking into account the rules of the regulations. (API) And extracting results for designing and reporting .

sources and resources

API RP2A - API recommended practice 2A-WSD (RP 2A-WSD) twenty-first edition, December 2000. Errata and supplement 1, December 2002

SACS 5.3.1.1 manual Copyright © 20 10 by ENGINEERING DYNAMICS, INC Version 7.0 Revision 1

The basics of the design and implementation of offshore platforms . Author : Siamak and Shiyar Khoshadl . Police arrest Fadak Press

Applied software education SACS Analysis and design of offshore platforms . Author : Siamak Hooshyar Khoshdel, Amir Giwiki . Elias Publishing

Definitions

Earthquake analysis and its necessity for offshore platforms

Since the earthquake can occur as a natural occurrence during the life of the platform, causing structural deterioration or defect in the structural and functional system of the platform Therefore, the necessary measures to prevent earthquake damage should be predicted . However, in the Persian Gulf region, the effects of wave and wind forces are predominantly on the forces caused by the earthquake .

Definition of earthquake analysis and its necessity for offshore platforms

The purpose of the earthquake analysis, the adequacy control of structural members of the jacket and deck, the capacity of the piles and the thickness of the connecting areas in the members (joint can) According to the rules of the regulations API RP 2A To combine the loads that result from static loads along with the effect of possible earthquakes SLE And earthquakes RIE Is .

Seismic analysis of earthquake platforms is carried out for the following purposes :

To evaluate the resistance of members and structural stability in seismic conditions

To ensure that the piles in the seismic loading condition have the required load and bearing capacity with a desired length .

Structural Resistance and Ductility

Discussed the structure should have sufficient strength and stiffness of conventional earthquake may occur in the lifetime of the platform is important to Nhvyk·h a structural apples are not created. Also, the structural shape of the structure should be such that the structure of the aftermath of a stingy earthquake has a sufficient storage capacity throughout its life , although some members of the structure may be injured .

In order to ensure the reliability of the seismic resistance of the structures, it is necessary to use the latest methods of analysis and design. With the selection of an appropriate structure in order to achieve the appropriate hardness and ductility benefit structures. Also, sufficient strength must be provided in the welds and joints for proper seismic performance .

Primary considerations and general requirements

Primary considerations

Initially, seismic site studies should be carried out at the site of the platform construction .

For each level of the earthquake mentioned, the amount of peak earth acceleration PGA (Peak Ground Acceleration) It is determined . During a dynamic analysis, the shape of the free vibrational paths of the structure along with their period of time is determined . Like other structures, hardness and mass , the main characteristics affect the dynamic parameters of the system . In addition, the damping coefficient is also indicated for performing the analysis ( usually 5 % is considered ) . The effect of live load on analysis in different conditions is considered in accordance with the rules contained in the offshore structures regulations .

Types of earthquake analysis

In estimating the effect of the earthquake on the structure and calculating the response of the structure against the movement of the earth during an earthquake, estimating the dynamic behavior of the structure is essential . In the usual method of dynamics of structures, the determination of specific values ( natural vibration frequencies or frequencies ) and special vectors ( free vibration modes ), and then the use of spectral method or modal analysis in estimating the response of structures during the earthquake is common . Due to the nature of the dynamic analysis and the complexity of nonlinear dynamic analysis, in analyzing the platforms against earthquakes, a special formulation with linear behavior for the foundation has been used and thus its analysis problems are significantly reduced .

1.1   General requirements

Generally speaking, the platform should be able to withstand the possible earthquakes during the life of the platform . In seismic design, earthquakes are divided into two categories :

1-      The earthquakes that are likely to occur over the lifetime of the structure are high (Strength Level Earthquake - SLE) . : The structure must have sufficient hardness and strength against it and, if such an earthquake occurs, it will not be damaged by structural damage . Usually the earthquake return period SLE 200 years is considered, by spectral or time history analysis of earthquake (according to the range and Accelerogram plan obtained from site studies) are performed.

2-      Earthquakes that are likely to occur during the useful life of the structure are low . (Rare Intense Earthquake - RIE) : In the event of such an earthquake, the platform should not collapse . The return period for this level of earthquake is usually 2000 years .

1.1.1       Effective mass

In dynamic modeling, the effective mass equals the mass of the structural components and equipment on them, the mass of water enclosed in structural and non-structural components, and the dynamic addition mass . In the motion modes that are in the longitudinal axis of the structural components, we can ignore the effect of the added mass .

1.1.2       Modeling

The distribution of crime should be done thoroughly . Considering the possibility of modeling structures in specialized software such as SACS This can be accomplished by performing precise modeling of the platform .

1.1.3       Spectral analysis

In the spectral analysis, it is usually used to combine vibrational modes with complete squares (CQC) Is used . Also, for combining the internal forces of the members with the square summation method (SRSS) Is used .

1.1.4       Earthquake loading

Earthquake loading should be combined with other simultaneous loads such as weight, flotation and hydrostatic pressure . Grain loads in this case include total weight of structures and equipment, live weight and 75 % of the contents of reservoirs .

1.2   requirements API

1.2.1       Primary considerations

1-      Estimate Seismic Potential : Based on the geographic location of the platform, the following factors should be taken into account in estimating the seismic capacity of the platform :

-          Active faults

-          The history of previous springs

-          Fault type

-          Possible occurrence of the largest earthquake caused by the fault

-          Seismic activity rate of the region

-          Close to fault

-          Expected damping at the distance between the fault and the location of the platform

-          Soil conditions

In order to meet the resistance requirements, the platform should be designed for an earthquake that is likely to occur during the shelf life of the platform ( in the Persian Gulf, usually 200 years ), so that it does not suffer any major damage . If we want to meet the ductility requirements in the platform, we should determine the intensity of the earthquake, which is likely to occur during the life of the platform, according to the criteria of this type of analysis .

2-      Estimation for areas with low seismic activity : In areas where seismic acceleration is less than a certain amount ( less than 0.05g Due to the API ) It is possible to ignore the analysis of the earthquake, then the same analyzes Inplace ( With external loads other than earthquakes ) meet the needs of the platform .

For areas that accelerate the earthquake 0.05g until the 0.10 g All seismic considerations other than those related to the deck structural components should be taken into account .

1.2.2       Resistance Requirements

Generally speaking, the platform should be resistant to internal forces that are exposed to earthquake resistance and are characterized by spectral analysis .

1.2.3       Structural Modeling

The mass used to produce the structure model in the dynamic analysis includes the weight of the structural members, the weight of the water in the components, the accessories and additions, the mass of added water mass, which moves with the vibrational motion of the members with the members ( in the direction of the perpendicular to the longitudinal axis of the members ). For the movement of the members in the direction of the longitudinal axis, we can ignore the added mass of the water .

Structural analysis model should be three dimensional and include structural matrix and stiffness . If the structure is asymmetric, the effects of the twist will be large, which should be considered .

In order to calculate the dynamic properties of the structure, which is installed by a candle in its place, the damping coefficient 5% Is used . If there is reliable information available from specific studies , different damping factors can be used .

1.2.4       Answering analysis

When the response spectrum analysis is performed, and an equivalent design spectrum is used for two horizontal directions, the method CQC It is used to combine the modal response and also to the method SRSS Used to combine internal forces . The number of selective moves must be such that at least 90% of the total mass of the structure is involved in each of the main structural steps .

The seismic acceleration response of the design is applied equally to both horizontal directions of the structure, while half the horizontal acceleration spectrum is applied to the vertical direction . The spectra are applied to the structure at the same time in all three directions and the responses using the method SRSS Are combined . The damping ratio is considered to be 5% for all modes .

The earthquake loading is combined with operating loads such as gravity loads, flotation and hydrostatic pressure . Hydrodynamic coefficients are similar to those of the analysis (inplace) Is .

If other methods are used, it must be ensured that the side plugs are not at least underestimated .

The earthquake load should be combined with other loads that are likely to coincide . These loads include gravity, floatation and hydrostatic pressure, gravity loads including dead loads of the platform, weight of the structure, equipment and accessories, actual live loads and 75 % of the reservoir's weight in the full state .

1.2.5       Evaluation of the answer

Earthquake stresses should be combined with gravity, hydrostatic pressure and floatation . To control nodes (Joint Can) And members (Member) The criteria for resistance requirements are as follows :

The adequacy of the structural members of the jacket is controlled for the composition of 100 % static loads plus 100 % of the earthquake surface droplet loads, while structural jackets for controlling 100 % static loads plus 200 % earthquake loads will be controlled .

To meet the strength requirements of the base stresses AISC And what's in the section 3.2. From API Can be increased up to 70 % .

The performance of the pile and the soil should also be specified in order to design the piles properly . The above studies should take into account the loading, the installation process, the effects of earthquakes on soil characteristics, and the use of an appropriate algorithm to consider the lateral and axial properties of the soil .

1.2.6       Durability Needs

Meet the needs of ductility to ensure the absence of structural collapse (collapse) Under the earthquake RIE Is .

According to the regulations API Density analysis for platforms with 8 bases and more located in areas where earthquake severity RIE Less than twice the earthquake level SLE Is not needed . Also the criteria API In the case of piles and horizontal and vertical braces, as well as the limitation of the members' weariness in these platforms, it should be observed .

The conditions mentioned in foundation systems 2.3.6d.3 Regulations API They do not have to be satisfied using appropriate analysis methods to control the adequacy of the earthquake against the surface. RIE To be controlled .

1.2.7       Additional guides

The deceleration deceleration design acceleration is usually due to the dynamic response of the platform to the design acceleration in the equipment onshore Higher . In general, for deck structural components control, the design acceleration is calculated from the maximum deceleration motor acceleration and is discarded from the local dynamic incremental effects . Structural components that do not include the following : drilling rig , flare booms Treadmill decks tall vessels , large unbalanced tanks And cranes . ( For the aforementioned cases, the local effects of increasing the dynamic should be considered .)

2          Earthquake analysis using software SACS

Given that earthquake analysis in software SACS There are several steps to simplify the description of the analysis, the analysis steps are presented in step-by-step procedure as follows :

Step 1 : Extracting a linearized model of candle and soil

Step Two: Analysis of particular value for dynamic parameters (structure, mode shapes and natural periods) using the following program DYNPAC

Step 3 : Static linear analysis with gravity loads, hydrostatic pressure and floating force to obtain static response.

Step Four : Seismic Analysis to Acquire the Dynamic Response of the Earthquake

Step Five : Combining the Dynamic Response of the Earthquake and Static Response

Step Six : Step post processing On the results and control of elements and nodes

Step 7 : Control the piles using the maximum gravity and earthquake combined loads

Since the earthquake analysis software SACS , Is performed linearly, it is necessary to simulate the interaction of the pile and the soil in order to carry out the analysis linearly . This is generally done in two ways in the software SACS Performed :

-          Extraction of linearized model of pile and soil using method Super Element Creation In the application SACS

-          Estimation of the member's profile of the candle individually regardless of the soil (Pile Stub)

using method super element creation Simpler than the method pile stub But because the consulting firms in Iran are using the method pile stub They also use the two methods in this manual ( description of method Pile Stub These instructions are available in the appendices). But the basis for using the method is super element creation We.

2.1   Step 1 : Extraction of a linearized model of pile and soil by method Super Element Creation

Given that modal analysis is performed from a number of linear analyzes in different structures of the structure, the foundation is modeled by a linear stiffness matrix, which is modeled by a supermatom of the foundation SACS Is being created . This hard matrix is created for each pile based on the average displacement of the pile according to the selected load . Initial Estimation of Selective Load for Linear Springs, Analysis Boards inplace In normal operation conditions . Then, the foundation hardness is determined to 10% convergence for baseline cutting using inertial loads due to earthquake .

This step involves a static analysis taking into account the effect of the interaction between the pile and the soil . Input files of this analysis include structural geometric model and gravity and environmental loading (Sacinp) And the model of soil-candle interaction model (Psiinp ) Is .

Note :

Input file required for this analysis with a small change over the input file of the analysis. Inplace It is made . This will first create a separate folder for storing the files of this analysis and create a file Sacinp We reserve the right to make the changes below .

Changes to file Sacinp Includes :

1-      Correct the information row Option So the option to build advanced elements (Super Element Creation) With the letter C Is activated.

2-      In the command line LDOPT Depth of water and level Mudline Corrected ( water depth at all stages of earthquake analysis is equal LAT + 1 / 2x (HAT-LAT) Considered.

3-      Load components required for this analysis include the maximum gravity loads in normal operation and environmental loads, including wave and flow in the main directions ± X And ± Y With the necessary changes in the rows LCSEL And LCOMB It's done .

While in the file Psp Also, changes should be made, so that the loading components created in the previous step are 4 pairs (+ X, + Y) And (+ X, -Y) And (-X, + Y) And (-X, -Y) Enter . To this end, the command line Pile Super Element Creation To the file Psp To introduce the above compounds is added . To add this row, using the option insert line And under the row PSIOPT Recipe CASTLE Is selected .

After creating a new row, the window opens in the option Pile Super Element Option According to the form, option Average (For the stiffness matrix for each pile based on the average displacement piles in accordance with the selection time) is selected.

After making corrections on two files Sacinp And Psp , A static analysis is performed with the effect of the interaction between the pile and the soil and the files Psp And Sacinp In the window Analyze Option As shown in Fig Mypz enters the analysis is done.

The first output file for this analysis Dynsef (super element file) It contains a linearized hardness matrix of foundation model ( pile and soil ) for dynamic analysis . This file will be needed at a later stage of seismic analysis .

The second output file of this analysis Psicsf Which is to transfer information between different subroutine used in the analysis.

File Psyst It also contains the results of the analysis Seaoci Input file Program (Sacinp) Is . With the difference that all loadings of gravity and environmental structures have become a massive load and a point on the structural members .

2.2   Step 2 : Analyzing Specific Values for Extracting Dynamic Parameters of Structures Using Sub Program DYNPAC

The following program DYNPAC To obtain dynamic parameters including specific vectors or natural modes, and special values or natural periods, and the natural modes of vibration of the structure and the vectors of forces and internal modal stresses for a structure are done . Because of subprogram DYNPAC Moody and mass export of specified requirements, is estimated modal dynamic analysis, this analysis prior to any specific amount of dynamic analysis (including seismic analysis) Modal analysis is necessary.

Sub program DYNPAC To run to an input file Sacinp Linear Hardness Matrix Fundamentals Model ( file dynsef Extracted from the first step ) and an input file dyninp It needs . This program outputs files including the shape of the mods, frequencies and forces and modes, etc. Dynmod And also the structural mass matrix Dynmas For use in earthquake analysis, which is carried out in the next steps .

Also, using this analysis, the main periodicity of the structure and the percentage of mass participation for each mode in the output file can be found. Dynlst They can be obtained by a number of modes and requirements analysis to estimate the earthquake.

Similar to the previous step, the input file needed to perform this analysis with a slight change over the input file of the analysis Inplace It is made . This will first create a separate folder for storing the files of this analysis and create a file Sacinp We reserve the right to make the changes below . The input file consists of a structural model ( structural stiffness ) and gravity loading, which is provided by subprogram DYNPAC Simulates a mass model .

2.2.1       Structural mass model

Structural offense should include :

1-      Self- constructed mass : This mass is the mass of the model structure including the mass of the structural elements of the jacket, the deck, the structure of the dipping (boat landing) , Shock absorber structure (barge bumper) , Oil and gas output pipe (riser) , And other components that are modeled in the geometry file . This crime is by program DYNPAC Is being created .

2-      Rvyydnyhay maritime crime (marine growth) This crime is also on the program by using data marine gr owth Is created.

3-      Miscellaneous masses of the structure, including the weight of unstructured structural components . This crime is subject to the conversion of the uploads (load conditions) In the file Sacinp It consists of structural components and reservoir loads, mechanical and electrical equipment , precision tools, etc. in normal operation and live load of the deck .

4-      The mass of the suspended fluid for the members of the water and also the added mass of the members below the water surface, based on the increased diameter of the members due to the thickness marine growth Calculated . This crime is by sub program DYNPAC Is created .

Changes to the input file Sacinp At this stage, we apply the following: for the simulation of the mass in the structural model, the degree of mass concentrating freedom should be for certain nodes master joint To be defined . Selection of these nodes is done in such a way that the best dynamic model of the structure is obtained . Usually these nodes are considered in the corners of the jacket and the deck and the points of connection of the main braces .

Subprogram DYNPAC This set of degrees of freedom of the mass concentrated to obtain the eigenvalues (period) and eigenvectors (mode shapes) Using dynamic model uses a concentrated mass. Three degrees of transfer freedom for these nodes by specifying 222000 in part of Joint fixity E is considered.

File Sacinp The method used for this analysis is structural geometry and gravity loads . Therefore, permutations in this file are deleted or embedded * At the beginning of the command line, the desired information line is ignored . Other changes to this file are as follows :

-          In the future information line options Option Supet Element Input Activated

-          The information in row LCSEL in part of Function , Option DYNA (Convert to mass for Dynamic Chart Cteristics) Activated and loading position corresponding to the maximum gravity loads in normal operation mode selection is .

In the analysis of the specific value as well as the dynamic analysis of the earthquake, 50% of the live weight is considered .

2.2.2 Input file of the special value analysis program      DYNPAC (Dyninp) :

At first, some of the features of the program DYNPAC It is noted :

1-      Possibility of forming 6 degrees of complete freedom

2-      Decreased degrees of freedom ( using method Guyan ) To reduce the dimensions of the mass matrix and the method Condensed Method For the hard matrix

3-      Creating a structural constraint, fluid mass and virtual masses automatically

4-      Creating concentrated and massive masses on members

5-      The ability to convert structural loads into models in mass

6-      Ability to use hydrodynamic characteristics and model them

7-      Potential changes in the density of beam elements and page of

8-      The ability to change the fluid mass addition profile in the members and members of the group

9-      Determination of the percentage of mass participation to estimate the number of required motions in the next dynamic analysis ( earthquake ).

To create an application input file DYNPAC From the menu Data file \ create a new data file \ Dynamic Analysis \ Dynpac Option Dynam And then DYNPAC Choose to be .

Input file DYNPAC Includes general information on dynamic analysis and, if needed, a change in additional hydrodynamic characteristics .

Input Info Rows File DYNPAC The value of H follows :

TITLE : As file DYNPAC

DYNOPT : Selection of Dynamic Analysis of Specific Values

In the window Mass There are choices for calculating the crime . In option Mass Calculation Option Two choices Lump And Consistent There is an option by entering it Lump All the masses are assumed to be concentrated on the same point in the members . And by entering the option Cons Masses will be considered extensively on the members, which may be more desirable for structures inside the water .

In option Masses From SACS Loads Option By choosing the option SA Structural masses ( masses related to structures constructed in the file SACS Or in other words the dead load created by the program Generated Dead Loads ) Are created automatically . ( By selecting option S O These crimes are not created )

Option SACS Load Direction For Masses To enter general direction to convert load states to mass . Which is here because it is in the input file SACS The loading mode to be converted into mass is the gravity loads associated with the normal operation mode, the direction -Z To convert this mode, the load is selected .

DYNOPT2 : Excessive selection of dynamic analyzes related to the application of coefficients to structural masses and masses related to the mode of loading in the file. SACS Is .

PLOVR : Correction (Override) Information on page elements

PGOVR : Corrects the characteristics of the page element group

GROVR : Modification of hydrodynamic characteristics and group density

MBOVR : Modification of hydrodynamic characteristics and density of members

SHOVR : Reform weight of shell elements (Shell Elements)

JTWGT : From a la topics focused weight knots

After preparing the input files, the special value analysis is done as follows .

Firstly, files made Sacinp , Dyninp And Dynsef Copy to separate folder and then to the destination Runfile Wizard Option Dyn And then from the list Dynamic Analysis Option Extract Mode Shapes Choose to be .

To perform the analysis of special values, the choices made in the window Analysis Gen erator Look out for the image shown above .

Finally by choosing the option Run Analysis is .

2.2.3. Results of the analysis of the specific value

Text file Dynlst Includes the frequency, shape of the mode and the percentage of mass participation of various vibrational modes . The following are the important output files Dynlst Can be viewed .

To see the shape of the vibration modes below the program Postvue By selecting the folder Psvdb Signed in and out of the menu Display Option Shape Is selected . By entering this section, the shape of the vibration modes can be accessed with the title display settings, magnification factor, and how to display the original shape and shape as shown below .

To select the rest of the items in the section Load Option Display Next LC Or in the episode Display Single LC Selecting the desired mode of B is . Step 3 : Linear static analysis with gravity loads, hydrostatic pressure and floating forces in order to obtain a static response.

To do this step to an input file Sacinp And linear stiffness matrix foundation model ( file dynsef Extracted from the first stage ) is required . This program is an outgoing file Saccsf شامل پاسخ استاتیکی ( نیرو و تنش در اعضا و گره ها ) برای ترکیب شدن با تحلیل زلزله که در مراحل بعدی انجام میشود را تشکیل میدهد .

2.2.4 Changes to the input file      Sacinp

The input file of this stage includes a structural model ( structural stiffness ) and gravity loading . Changes to the input file at this stage are compared to the input file of the first stage as follows :

-          In the line of information Option An option to enter an advanced element (Super Element Input) With the letter I Activation is .

-          Environmental uploads will be deleted .

-          In the info line LCSEL in part of Function , Option STND (Use for Standard Static and / or PSI Analysis) Is activated and the loading mode associated with the maximum gravity loads is selected in normal operation mode .

After preparing the input file Sacinp Simple static analysis by choosing the option Linear Static Analysis From the section Runfile Wizard / Static By selecting and importing the file Sacinp And Dynsef Ewes carrying children .

2.3 Phase 4 Seismic Analysis to Acquire the Dynamic Response of an Earthquake

Seismic analysis using sub program Dynamic Response Program SACS Is done .

analyze Dynamic Response Requires the following files to run :

-          Input file Sacinp Includes structural model ( structure hardness ) without any gravity and lateral loading

-          Dynamic Mass Matrix File (dynamics) Structures extracted from step two ( special value analysis ).

-          Dynamic Dynamic Drives File Form (dynmod) Structures extracted from step two ( special value analysis ).

-          Sub-program input file Dynamic Response , (dyrinp)

-          Linear Stiffness Matrix File Model Foundation (dynsef) Extracted from the first step .

The output files of this analysis include :

-          Dyrlst Text file The results of the analysis include the modular response ( force and displacement ) in directions X , Y , Z The tide ( or speed or displacement ) in the nodes .

-          Dyrnpf Graphic file of the response spectrum

-          Eqkoci Which is similar to the input file Seinap With the difference that includes loading the inertia caused by the earthquake .

-          Eqkcsf Output file to transfer information to the next step to combine the results of static and dynamic response .

2.3.1 Changes to the input file      Sacinp

The input file of this stage only includes the structural model ( structural stiffness ), with the exception of all loading . The input file sample, which contains only information rows for structural geometry and assigns profile related to the sections, is shown in the following figure .

Sub-program input file (Dyrinp) Dynamic Response

First, some of the features of the subprogram Dynamic Response Reference is :

This sub-program has the ability to calculate the dynamic response of a structure under dynamic stimuli due to basic movements such as an earthquake, dynamic forces due to periodic vibrations such as motors, impact forces or spectral wind forces . This sub-program also includes spectral analysis and time histories .

Some spectral analysis capabilities of the spectrum are as follows :

1-      Ability to build a response spectrum API

2-      Ability to define user response spectrum

3-      Spectral movements can be introduced as acceleration, speed, or displacement .

4-      Spectral compounds can be linear, SRSS , Peak plus SRSS And CQC To be used .

5-      Ability to use different response spectra for each direction

6-      The seismic and static results are automatically combined

7-      The ability to introduce the power spectral density (PDF) User interface

8-      Ability to create a response function for all degrees of node freedom .

To create an application input file Dynamic Response From the menu Iteractive / data file / Create New Data File And then Spectral Earthquake Is selected . Input file dyrinp Includes basic earthquake analysis data, analysis type, seismic load data, and output analysis options .

Input Info Rows File Dyrinp Is as follows :

DROPT : The introduction of the basic information of the analysis includes the type of analysis, the number of selectable modalities, the vertical direction of the structure, and the choice of the output type of the nodes based on acceleration, speed and displacement .

SDAMP : It is related to the damping of the structure with a general groove in section Overal Modal Damping To 5% for all modes is determined . It should be mentioned in the spectral analysis using spectrum API Only structural damping is introduced .

EQKLOD : The equivalent static force ( inertial loads caused by the earthquake ) is . This is the information line to create the file eqkoci Is used . In fact, this file is used to combine static and dynamic responses to control the pile, as well as to repeat the process of creating linear springs ( file Dynsef ) Used to be .

Available choices This information row includes the determination of the force based on the maximum base or maximum reversal anchor and the choice of direction for this force ( based on positive and negative acceleration ) and the equivalent static load naming .

It is worth mentioning that to name the static load equal to the earthquake in the option Number Skipped Load Case By entering each number as the number of loading states that should not be considered as an earthquake, the program allocates a higher number to the first static equivalent of the earthquake . For example, by entering the number 100, the earthquake loading scenarios for numbers 101 and 102 correspond to the movements of the earth in the file eqkoci It creates .

STCMB The information on the combination of earthquake and earthquake loads is entered in this row . Due to the combination of static and dynamic responses on this topic in the next step and separately by sub- program Combine Is done, this line is ignored .

LOADS : Data Force net after a line of information Load This force is introduced as a spectrum response or spectral density function . The program includes a spectral analysis based on API Automatically with info line SPLAPI It is also introduced as a general response spectrum analysis (with the representation of different spectra or spectrum formulation by the user ) , using the information line SPLOAD It arrives .

SPLAPI : In this row you will find information in the section Overal Response Factor In other sections, the coefficients of the participation of the modi of the directions X , Y , Z And the type of soil in each direction as well as the method of combining the modes .

Enable option Create Response Spectrum Plot Image file of the response spectrum in the file dyrnpf Of the road is .

After the file is ready dyrinp And Sacinp , The files needed for analysis in the interleaved folder are copied and the dynamic analysis of the earthquake by choosing the option Earthquake From the section Runfile Wizard / Dyn And enter the relevant input files are .

2.4. Step 5 : Combine the dynamic response of the earthquake and the static response

The composition of the earthquake dynamic response and the static response are carried out in such a way that according to the rules API To control the members (Member) 100% static forces with 100% earthquake dynamic force, and also for controlling the nodes (Joint) 100% static forces combined with 200% of the earthquake dynamic force .

Since earthquake-induced forces have oscillating nature ( return and return ) and have no specific direction, therefore, seismic loading compounds including earthquake loads are in opposite directions . Therefore, the axial stresses of the earthquake can be both tensile and compressive .

The earthquake and static loading components are carried out in 4 loading modes as follows :

LC1 - method PRST - Control mode of members under earthquake stress elasticity

LC2 - Method PRSC - Control mode of members under pressure from earthquake forces

LC3 - Method PRST - Knot control mode under earthquake stress elasticity

LC4 - Method PRSC - Knot control mode under earthquake pressure

It is necessary to explain the method PRST The combination of static load plus seismic load ( tensile ) method. SRSS And PRSC The combination of static load plus seismic load ( compression ) method. SRSS Is . For controlling the candles, which is done in the next steps, there are two combinations LC1 And LC2 Is used .

The combination of results is described by sub program Combine Is done .

Sub program Combine A useful and fully compatible application Common Solution Files Obtained from Other Programs SACS Is . This program combines the static and dynamic results of the same structural models in different analyzes, and one Common Solution File Unit creates .

Files Saccsf And Eqkcsf Extracted from the third and fourth stages .

To create an application input file (cmbinp) combine From the menu Interactive / Data File / Create New Data File Option Utilities And then Combine Is selected . Input file Cmbinp Includes basic information , specifying the loading combination, the method of combining loads, selecting the load source, and assigning the coefficient to the loads .

Rows of data log files Cmbinp It is as follows :

CMBOPT : Basic information on program Combine

OPTION : Basic file information Sacinp If you change them

LCOND : Introducing the name of the combination of the output load and the method of combining loads

COMP : To specify the name of the mode of loading in the reference files, and their initial or secondary ones, as well as the assignment of the coefficient to the loading mode

The following is a sample file cmbinp It gives you a chance .

For further explanation, see the information line COMP Loading mode GRAV The static response is in step 3, which is considered as the initial file for entering the data, and loading mode 1 The earthquake response is in step four (the name of this mode is loading in the command EQKLOD Under the program Dynamic Response Explained ) that is intended as a secondary file is .

After the file is ready Cmbinp , The files needed for analysis in a separate folder are copied and the combination of dynamic and static responses by choosing the option Combine Solution File From the section Runfile Wizard / Utils Is done . Output this file stage cmbcsf Which is used for the next stage of Ygyrd .

The input and output of the analysis are as follows . Step Six : The post-processing stage (Post processing) On the results and control of elements and nodes

After combining the static and dynamic responses of the earthquake, at this stage using the sub program POST Postprocessing (Post processing) On the results and the qualities of the elements (element) And nodes (Joint Can) Notify than l is .

The control of elements and nodes must be separated into two separate analyzes . According to the previous process of loading combinations LC1 And LC2 To control members as well as loading combinations LC3 And LC4 To control the nodes in the file cmbcsf ( Extracted from step 5 ) is stored in the sub-program input file Post They will be used .

A : Control members (Element)

To create an application input file (pstinp) Post From the main menu Interactive / Data File / Create New Data File Option POST And then in the episode Post Processing , state of Post Is selected . Input file Pstinp Includes basic information, specifying load combinations, and variations in tensions .

Input Info Rows File Pstinp It is as follows :

OPTION : Basic information Sacinp In Page and rats them change

UCPART : Creating a stress range in the analysis output

LDCASE, LCSEL : Introducing Download Combination

AMOD : Creating a change in permissible tension

After the file is ready Pstinp , The files needed for analysis in the separate folder are copied and the post-processing stage by choosing the option Element Stress and Code Check From the section Runfile Wizard Is done . The results of this step in the text file Pstlst And folder Psvdb Related to the program Postvue Frame L is access .

B : control connections Lots (Joint Can)

For the file Sacinp Used in post processing processing can be from the file Sacinp The fourth step ( structural model without loading ) used . File Jcninp Same input file Joint Can In analysis Inplace That , with the difference that the load combination for control nodes (LC3, LC4) Along with variations in tension allowed by the information line LCSEL And AMOD To the plus is .

After the file is ready Jcninp , The files needed for analysis in the separate folder are copied and the post-processing stage by choosing the option Joint Can Tubular Connection Check From the section Runfile Wizard / Post Is done . The results of this step in the text file jcnlst Available there .

Step 7 : Control the piles using the maximum gravity and earthquake combined loads

To control the candles, you need to have an input file Sacinp Including gravity and earthquake loads, using this file and file Psp ( According to the analysis, in situ ) , a linear static analysis with interaction the pile and soil .

To extract the static force equivalent to the earthquake ( earthquake- induced inertial loads ) , as explained in step four, the command EQKLOD Under the program Dynamic Response To create a file eqkoci Containing earthquake inertia forces in reciprocating directions is applied there .

So a file Sacinp (V) Containing the maximum gravity loads in normal operation and inertial loads of earthquakes . You can use this file to create this file Sacinp Step 3 ( Getting the Static Response ) by adding the loading states of the file. Eqkoci Used . File changes Sacinp (V) Figure on Consideration is .

As shown in the figure , loading states 1 And 2 From the file eqkoci In the file Sacinp It loads and load combinations LC1 And LC2 Of total loads GRAV In both directions 1 and 2 occur . in part of LCSEL These bars are selected in rows AMOD Basic allowable stress increase of 70% were used .

After getting ready Sacinp (V) ، فایلهای مورد نیاز برای تحلیل در پوشه جداگانه کپی شده و تحلیل استاتیکی همراه با اثر اندرکنش شمع و خاک انجام شده و سپس برای کنترل شمع ها از فایل خروجی Psyst Used to be .

3         Earthquake analysis using element definition Pile stub

3.1                       analyze modal

The results of this analysis are generally pre-requisites for earthquake analysis and fatigue . Given that this analysis is linear Linear Therefore, for this analysis, we need nonlinear characteristics Nonlinear Structures in a linear way Linear Introducing the model . For this purpose, instead of modeling the interaction of a candle and a candle, which has a nonlinear nature, has an equivalent candle Glory We use the non-linear properties of the structure in our desired condition . How to calculate and enter Glory The relevant section is described .

After calculating the characteristics and modeling Glory , Can be analyzed modal Did .

3.1.1       Preparing the file Dyninp :

To introduce the assumptions of the analysis modal Creating a file Dyninp We use . In this file, parameters such as vertical alignment, number of vibrational patterns, structural density, type of weight calculation ( centered on the node or extensively on the members ) , to apply weight, how to convert loads from the model sachet Offense, rate Added mass , And other parameters specified in the following menu can be defined .

Remember before analyzing modal All gravity loads should be in the form of a load combination with the desired name ( for example GRAV ) Are defined . Look at the following images about how to define the gravity load :

Note : Before doing the analysis modal Should fixity Related to those nodes Joint Structures in which we gather mass 222000 Change . Usually for main nodes at the main levels jacket And the main nodes of the main levels topside These changes apply .

3.1.2       Performing analysis

After the above steps, all prerequisites for modal analysis are prepared, in the main software menu SACS We select the following options ( as shown below )

Note : the choices made in the sub-section Analysis Type Pay attention .

This way using two input files Sacinp And Dyninp We are able to perform this analysis, also after analyzing the information of the matrix of mass and the matrix of difficulty associated with the modal analysis in the files Dynmod And Dynmas Available ( these files are pre-requisite analyzes such as earthquakes and fatigue ). You can also see the structure of the vibrational patterns in graphical form on one of the output files .

3.2                       Computing pile stub

As already mentioned, to reconcile the nonlinear properties of the structure in linear analysis, it is necessary to calculate and define pile stub Is . Prerequisite for calculation pile stub Doing the analysis inplace With appropriate environmental conditions to calculate the natural vibrational effects of the structure . ( Eg, a lateral load of the design wave type or the wave of the final limit ). To do this, after doing the analysis inplace Change the location of the candle head from the output file psal We extract :

It is worth mentioning that candle head forces can also be used for this purpose. In the next section, we will see that the software allows the user to choose whether to force or change the location .

3.2.1       Create file a pilgrim

After taking the above information, in order to calculate the profile pile stub , The information should be provided as appropriate in the file a pilgrim To the application sachet Introduce . To do this, use the main software menu SACS And in the following way Data file \ create a new data file \ miscellaneous \ pile We will create a file .

After entering the requested information file a pilgrim It is time to enter the soil layer information, which is similar to the file information psp Are . ( It is suggested to use the same file information psp To create a file a pilgrim Used )

To calculate pile stub At the end of the file a pilgrim Information about the displacement ( or forces ) of the candle head that has been extracted in the previous steps is entered .

3.2.2       analyze a pilgrim

After completing the above steps, you can perform the relevant analysis of the profile pile stub Extracting . We perform the analysis in accordance with the following image :

Note : The following options are available Analysis Type Note .

After the analysis, specification pile stub In the file pill Are remarkable . In this file, in addition to the profile pile stub Presented, how to import them into a file sacinp Also under title sachet sample card images Is also provided . Note the following :

3.3                       analyze Seismic

Pre-requisite earthquake analysis, preparation of a file sacinp Complete and also modal analysis . It is noteworthy that for the purpose of a complete earthquake analysis, the following steps should be taken :

-           Structural analysis is solely influenced by gravity loads

-          Earthquake analysis based on the base of the plot ( which requires modal analysis and calculation fills up Is )

-          Composition of the results of earthquake analysis and analysis of gravity loads ( sum of works )

In the first step using the file sacinp We perform static analysis by applying gravity loads only . To do this, we introduce all gravity loads as a load combination to the software ( similar to that we did in the modal analysis ). It should also be fixity Related to nodes pilecap To 111111 Change . It is suggested that files be made for this analysis in a folder (folder) Save separately .

Note : The choices made at the time Analysis Type Note .

In the next step, the main part of the work is earthquake analysis . So far, the modal analysis has to be done based on the calculations done for fills up Which we have done before . In this way, the user is a file sacinp Contains features Glory And the necessary changes fixity The nodes of the dynamic properties ( as described in Modal analysis ) are available . Now we can say that there is an earthquake analysis feed . To do earthquake analysis, there should be separate input files for defining the analysis parameters in the software. sachet Created .

3.3.1       File Dynpac

An earthquake analysis can be a file Dynpac Which has the desired dynamic characteristics . To do this, use the following procedure to create this file :

Data file \ create a new data file \ Dynamic Analysis \ Dynpac

3.3.2       File Dyrinp

In order to perform the dynamic analysis of the structure and to determine the spectrum of response to the earthquake, the design and the final file should be Dyrinp Which contains the number of vibrational effects of the structure, the coefficient damping , Earthquake acceleration and earthquake coefficient in different directions and also soil type according to the rules API, UBC Is . To do this, use the following procedure to create this file :

Data file \ create a new data file \ Dynamic Analysis \ Spectral Earthquake

Also in the image below is a file Dyrinp As an example, see :

Note : The assumptions used in the above file to calculate the structure response for a groundbreaking earthquake 0.16g Is . You can use the above file data as a guide to define the required assumptions .

3.3.3       Execution of earthquake analysis

After the preparation of these pre-requisites, an analysis is to be carried out from the beginning of the discussion of the analysis of the earthquake . Zyrmbyn image analysis is appropriate choices :

Note : The following options are available Analysis Type Note .

Note : to the following files Input Files Note that files should be noted dynmod, dynamics Analysis outputs in section Modal Are .

Remember that we still can not interpret the use of forces from the earthquake in the structure because the effects of the earthquake and gravity loads have been calculated using two separate analyzes . In order to investigate the actual condition of the structure under earthquake forces, we now need to combine these loads .

3.4   File cmbinp

In order to combine forces due to gravity loads and forces caused by an earthquake in structural members, the need for defining the file cmbinp There . In this file, how to combine forces based on load case And their coefficients, as well as the allowable increase stress coefficient along with other required parameters for the composition of forces can be defined . To define the file cmbinp We are doing the following :

Data file \ create a new data file \ Utilities \ Combine

Below is the content of a file cmbinp Visible :

Note : After the earthquake analysis, the software sachet The earthquake loads are loaded as default 1 In the file csf It stores the corresponding .

Note : In the example above, four different load combinations are defined, such that in each load combination, load NRM2 Read from the first input file and load 1 Reads from the second input file .

Note : In the discussion of earthquake analysis, the forces in the members of the forces are combined to control the members as follows :

1.0 gravity + 1.0 earthquake

While this compound is used to control the nodes as follows :

1.0 gravity + 2.0 earthquake

It should be noted that these compounds should be individually defined for the tensile and pressure (+ and -) earthquakes, so as in the above example, four different load combinations in the file cmbinp Is defined .

perform cmbinp : After completing the steps above, follow the steps below cmbinp We execute :

Note : The following options are available Analysis Type Pay attention .

Note : In the section Input file File saccsf The result of analysis of gravity loads and file dyrcsf The result of the earthquake analysis . Introduce them in section respectively primary, secondary Pay attention . (The order of these files is due to the introduction of load factors in the file cmbinp Important ).

After the end of this step, the final results in the file cmbcsf Are stored . In fact, the earthquake analysis is completed, but the results are not palpable for the user. Because it should be controlled according to the design rules for the members and nodes in terms of internal forces . To do this, you have to go through post processing The results are visible or ready for print .

3.5   Post processing

In order to prepare the final results of the design using the menu post processing In the application sachet It creates a file containing analytical results ( eg earthquake analysis ) . perform post processing According to the following image :

Note : The following options are available Analysis Type Pay attention .

Results in file format text with Title pstlst Are remarkable .

If you want to have the results available in graphical form, we should do the following :

Note : The following options are available Analysis Type Pay attention .

Note : In the section input file Should sacs model file Related to analytics done in this section .