Erdbebenkonfigurationen

Erdbeben-Konfigurationen sind derzeit für die Stahlbemessung nach folgenden Normen verfügbar:

• AISC 360
• CSA S16

Diese Konfigurationen steuern die Kriterien, nach denen die Erdbebennachweise eines Objekts durchgeführt werden. Hier können Sie den Typ des seismischen Lastabtragungssystems (SFRS) für die Erdbebenbemessung nach AISC 341 [1] oder CSA S16 [2] festlegen.

Die Erdbeben-Konfiguration kann in den Globale Einstellungen aktiviert werden.

AISC 360

Allgemein

In dieser Kategorie definieren Sie das seismische Lastabtragungssystem und den Bauteiltyp.

Seismisches Lastabtragungssystem

In der Liste stehen sechs Arten von seismischen Lastabtragungssystemen (SFRS) zur Auswahl.

Bauteiltyp

Verwenden Sie die Liste, um den seismischen Bauteiltyp zu definieren. Die Optionen hängen vom gewählten SFRS ab.

Abhängig vom gewählten SFRS-Typ und Bauteiltyp sind für jede Konfiguration verschiedene Einstellungen und Eingaben zu berücksichtigen. Diese Optionen sind in der folgenden Tabelle zusammengefasst. Der Bauteiltyp "Strut" ist für mehrstöckige Ausfachungsrahmen reserviert (zukünftige Version).

Überfestigkeits-Erdbebenlast einbeziehen

Der Überfestigkeitsfaktor Ω_o ist ein Verstärkungsfaktor, der auf die Kräfte in bestimmten Elementen im seismischen Lastpfad angewendet wird. Der Zweck besteht darin, zu verhindern, dass ein schwaches Glied vor der vollständigen Energiedissipation und dem Erreichen des Duktilitätspotenzials des primären SFRS auftritt. Beispielsweise müssen bei einem Stahlfachwerkrahmen alle anderen Elemente des Lastpfads (z. B. Verbindungen, Stützen und Kollektoren) stärker sein als die maximal zu erwartende Festigkeit der Diagonalstrebe, damit diese kontrolliert fließen und Energie dissipieren kann. Daher basiert die Bemessung dieser Elemente auf der mit dem Überfestigkeitsfaktor verstärkten Belastung.

Wenn das Kontrollkästchen "Überfestigkeits-Erdbebenlast einbeziehen" aktiviert ist, werden die Überfestigkeitsfaktoren in den Lastkombinationen berücksichtigt. Infolgedessen wird der Stab mit den verstärkten Lasten bemessen. Stützen müssen immer mit den verstärkten Lasten bemessen werden, daher wird die Option zum Deaktivieren nicht angezeigt. Dasselbe gilt für Träger in OCBF.

Stützenfestigkeit: Momente für Überfestigkeits-Grenzzustand vernachlässigen

Alle Stützen in einem seismischen Lastabtragungssystem (SFRS) müssen mit Überfestigkeitslasten bemessen werden. In vielen Fällen muss die verstärkte Normalkraft nicht mit den gleichzeitig wirkenden Biegemomenten kombiniert werden. Die Option, alle Biegemomente, Querkräfte und Torsion für den Überfestigkeits-Grenzzustand von Stützen-Bauteilen zu vernachlässigen, ist standardmäßig aktiviert.

Für Standard-Lastkombinationen ohne Überfestigkeit aus seismischer Lasteinwirkung wird die kombinierte Belastung gemäß AISC Kapitel H nachgewiesen. Für Überfestigkeits-Lastkombinationen wird der Nachweis nach Kapitel H ignoriert, wenn die Option "Momente vernachlässigen" ausgewählt ist. Gemäß AISC 341-16 müssen sowohl Standard- als auch Überfestigkeits-Lastkombinationen nachgewiesen werden. Dies wird in Beispiel 4.3.2 des AISC Seismic Design Manual gezeigt.

Träger / Stütze / Verband

Die Optionen der zweiten Kategorie hängen vom oben gewählten seismischen Lastabtragungssystem und Bauteiltyp ab.

Abstand von Stützenvorderkante zum plastischen Gelenk

Die Position des plastischen Gelenks, S_h, und die Tiefe der Stütze, d_c, werden verwendet, um die erforderliche Biege- und Schubfestigkeit des Träger-Stützen-Anschlusses zu bestimmen.

Stabilisierungsverbände für V-Rahmen prüfen

Stabilisierungsverbände von Trägern sind für Träger in IMF und SMF erforderlich, um Biegedrillknicken zu verhindern. In SCBF gilt diese Anforderung für Träger mit V- oder umgekehrtem V-Rahmen.

Schlankheit prüfen

AISC 341 fordert eine strengere Schlankheitsbegrenzung für Stützen in SMF, Diagonalen mit V- oder umgekehrter V-Konfiguration in OCBF und alle Diagonalen in SCBF. Die Option zur Erfüllung dieser Anforderungen kann vom Benutzer deaktiviert werden.

Bemessungssituations-Typ & Grenzzustandstyp

Der Bemessungssituations-Typ, der Erdbeben-Lastkombinationen enthält, muss hinzugefügt werden, um die Erdbebenlasten zu berücksichtigen. Bei der Anwendung des Grenzzustandstyps ist besondere Aufmerksamkeit erforderlich.

Die Erdbebenbemessung nach AISC 341 wird nur durchgeführt, wenn in der Tabelle der Bemessungssituationen der Grenzzustand Erdbeben als Grenzzustandstyp ausgewählt ist. Nur Stäbe mit zugewiesener Erdbeben-Konfiguration werden für alle drei Grenzzustandstypen bemessen: Festigkeit, Erdbeben und Erdbeben (Überfestigkeit). Alle anderen Stäbe, die nicht Teil des SFRS sind, werden für den Grenzzustand der Festigkeit bemessen.

Der Gebrauchstauglichkeitsgrenzzustand wird zur Überprüfung der Verformungsgrenze verwendet und kann vom Benutzer deaktiviert werden, falls nicht erforderlich.

CSA S16

Allgemein

In dieser Kategorie definieren Sie das seismische Lastabtragungssystem und den -typ sowie den seismischen Bauteiltyp gemäß Abschnitt 27 von [2].

Seismisches Lastabtragungssystem

In der Liste stehen vier Arten von seismischen Lastabtragungssystemen (SFRS) zur Auswahl.

Seismischer Lastabtragungstyp

Die in der Liste angezeigten seismischen Lastabtragungstypen hängen vom gewählten SFRS ab.

Bauteiltyp

Verwenden Sie die Liste, um den seismischen Bauteiltyp zu definieren. Die Optionen hängen vom gewählten SFRS ab.

Verbandssystem

Wählen Sie für konzentrisch ausgesteifte Rahmen auch das Verbandssystem aus:

• Zug-Druck
• Chevron
• Nur Zug

Optionen

Abhängig vom gewählten SFRS-Typ und Bauteiltyp sind für jede Konfiguration verschiedene Optionen und Eingaben zu berücksichtigen. Diese Optionen werden im Folgenden beschrieben.

Stützen

Die Option "Das einzige erwartete inelastische Verhalten tritt am Stützenfuß auf" ist für alle SFRS mit Stützen-Bauteiltypen anwendbar. Sie ermöglicht, dass F_y der Stütze größer als 350 MPa, aber kleiner oder gleich 450 MPa ist, gemäß Abschnitt 27.1.5.1 (wie im Bemessungsnachweis EQ1100 gezeigt).

Momententragfähige Rahmen

In den meisten Fällen soll die plastische Gelenkbildung in Trägern stattfinden, basierend auf dem Prinzip der starken Stütze - schwachen Träger (SCWB). In bestimmten Fällen, in denen "erwartet wird, dass die Stütze eine plastische Gelenkbildung entwickelt", müssen zusätzliche Anforderungen gemäß Abschnitt 27.2.3.1 erfüllt werden. Im Add-On Stahlbemessung werden die folgenden Anforderungen nachgewiesen:

• a) Bemessungsnachweis EQ2200/3200: Die Stütze ist gemäß Abschnitt 13.7(b) mit k = 0 seitlich abgestützt.
• b) Bemessungsnachweis EQ 2300/3300: Faktorisierte Axiallast ≤ 0,30AF_y in SC4 für alle seismischen COs.
• d.1) Bemessungsnachweis EQ1200: Die Stütze erfüllt die Grenzwerte der Klasse 1 in Tabelle 2.
• d.2) Bemessungsnachweis EQ 2400/3400: Für "eingespannte I-förmige Stütze", h/w ≤ 700/√F_y, es sei denn, die Axiallast P_f ≤ 0,15AF_y (wenn P_f ≤ 0,15AF_y, wird der Bemessungsnachweis nicht angezeigt).

Konzentrisch ausgesteifte Rahmen

Gemäß Abschnitt 27.5.5.3 (b) müssen Stützen in mehrstöckigen Gebäuden ein zusätzliches Biegemoment von = 0,2ZF_y in Richtung der ausgesteiften Bucht, kombiniert mit den berechneten Biegemomenten und Axiallasten, enthalten, wie im Bemessungsnachweis SP6400 gezeigt.

Exzentrisch ausgesteifte Rahmen

Gemäß Abschnitt 27.7.13.2 (b) müssen Stützen in mehrstöckigen Gebäuden ein zusätzliches Biegemoment von = 0,2ZF_y in Richtung der ausgesteiften Bucht, kombiniert mit den berechneten Biegemomenten und Axiallasten, enthalten. In den beiden obersten Geschossen gilt M_add = 0,4ZF_y, wie im Bemessungsnachweis SP6400 gezeigt.

Optionen für Link-Träger

Gemäß Abschnitt 27.7.2.2 müssen Link-Träger entweder sein

• a) ein Segment des Trägers (I-Profil oder zusammengesetzter Rechteckquerschnitt), oder
• b) ein modularer Link mit entweder
  • Kopfplattenanschluss (I-förmiges Profil) oder
  • Steganschluss (zwei zusammengesetzte C-Profile).

Der Bemessungsnachweis EQ7100 überprüft, ob die Querschnittsform des Links die oben genannten Anforderungen basierend auf dem gewählten Link-Typ und Anschlusstyp erfüllt.

Option für Träger

Gemäß Abschnitt 27.7.9.3 muss der Träger außerhalb des Links am Ober- und Unterflansch mit seitlichen Halterungen versehen werden. Wenn "Fließen am Link-Ende dieses äußeren Trägersegments erwartet wird", muss die Halterung auch Abschnitt 13.7(a) erfüllen, der die seitlich ungestützte Länge L_cr begrenzt, wie im Bemessungsnachweis EQ7600 gezeigt.

Knickgehemmte Ausfachungsrahmen

Gemäß Abschnitt 27.8.5.3 (b) müssen Stützen in mehrstöckigen Gebäuden ein zusätzliches Biegemoment von = 0,2ZF_y in Richtung der ausgesteiften Bucht, kombiniert mit den berechneten Biegemomenten und Axiallasten, enthalten, wie im Bemessungsnachweis SP6400 gezeigt.

Bemessungssituations-Typ & Grenzzustandstyp

Der Bemessungssituations-Typ, der Erdbeben-Lastkombinationen enthält, muss hinzugefügt werden, um die Erdbebenlasten zu berücksichtigen. Bei der Anwendung des Grenzzustandstyps ist besondere Aufmerksamkeit erforderlich.

Die Erdbebenbemessung gemäß Abschnitt 27 wird nur durchgeführt, wenn in der Tabelle der Bemessungssituationen der Grenzzustand Erdbeben als Grenzzustandstyp ausgewählt ist. Nur Stäbe mit zugewiesener Erdbeben-Konfiguration werden für beide Grenzzustandstypen bemessen: Tragfähigkeit und Erdbeben. Alle anderen Stäbe, die nicht Teil des SFRS sind, werden für den Tragfähigkeitsgrenzzustand bemessen.

Der Gebrauchstauglichkeitsgrenzzustand wird zur Überprüfung der Verformungsgrenze auf Basis der Gebrauchstauglichkeitskonfigurationen verwendet.