Kollaps-Simulation von Gebäuden unter dynamischer Belastung
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Die Norm ASCE 7-22 [1], Abschn. 12.9.1.6 legt fest, wann P-Delta-Effekte berücksichtigt werden sollten, wenn ein multimodales Antwortspektrenverfahren für die Erdbebenbemessung durchgeführt wird. Im NBC 2020 [2], Sent. 4.1.8.3.8.c stellt nur eine kurze Anforderung dar, dass Schwingungseffekte aufgrund der Wechselwirkung von Gewichtskräften mit der verformten Struktur berücksichtigt werden sollten. Daher kann es Situationen geben, in denen Auswirkungen nach Theorie II. Ordnung, auch P-Delta genannt, bei der Erdbebenanalyse berücksichtigt werden müssen.
Im Add-On Stahlbemessung von RFEM 6 stehen drei Arten von biegesteifen Rahmen (OMF, IMF, SMF) zur Verfügung. Das Ergebnis der Erdbebenbemessung ist nach AISC 341-22 in zwei Abschnitte gegliedert: Stabanforderungen und Anschlussanforderungen.
Der National Building Code of Canada (NBC) 2020 Artikel 4.1.8.7 sieht ein klares Verfahren für Analysemethoden bei Erdbeben vor. Die fortgeschrittenere Methode, nämlich das Verfahren der dynamischen Analyse in Artikel 4.1.8.12, sollte für alle Tragwerkstypen verwendet werden, mit Ausnahme derjenigen, die die Kriterien in 4.1.8.7 erfüllen. Die einfachere Methode, das Ersatzkraftverfahren (Equivalent Static Force Procedure (ESFP)) in Artikel 4.1.8.11, kann für alle anderen Tragwerke verwendet werden.
Für die Beurteilung, ob bei einer dynamischen Berechnung auch die Theorie II. Ordnung berücksichtigt werden muss, stellt die EN 1998-1 Abschnitt 2.2.2 und 4.4.2.2 den Empfindlichkeitsbeiwert der gegenseitigen Stockwerksverschiebung θ zur Verfügung. Dieser kann mit RFEM 6 und RSTAB 9 berechnet und untersucht werden.
Der Beiwert θ lautet:$$\mathrm\theta\;=\;\frac{\displaystyle{\mathrm P}_\mathrm{tot}\;\cdot\;{\mathrm d}_\mathrm r}{{\mathrm V}_\mathrm{tot}\;\cdot\;\mathrm h}\;$$
- Die Bemessung von fünf Arten von Erdbebenkraftresistenzsystemen (Seismic Force-Resisting Systems - SFRS) umfasst den Special Moment Frame (SMF), den Intermediate Moment Frame (IMF), den Ordinary Moment Frame (OMF), den Ordinary Concentrically Braced Frame (OCBF) und den Special Concentrically Braced Frame (SCBF)
- Duktilitätsnachweis der Breiten-Dicken-Verhältnisse für Stege und Flansche
- Berechnung der erforderlichen Festigkeit und Steifigkeit für Stabilitätsverbände von Trägern
- Berechnung des maximalen Abstands für Stabilitätsverbände von Trägern
- Berechnung der erforderlichen Festigkeit an Gelenkstellen für Stabilitätsverbände von Trägern
- Berechnung der erforderlichen Stützenfestigkeit mit der Option, alle Biegemomente, Schub und Torsion für den Grenzzustand der Überfestigkeit zu vernachlässigen
- Nachweis der Schlankheitsgrade von Stützen und Verbänden
Das Ergebnis der Erdbebenbemessung ist in zwei Abschnitte gegliedert: Stabanforderungen und Verbindungsanforderungen.
Zu den "Erdbebenanforderungen" gehören die erforderliche Biegefestigkeit und der erforderliche Schubwiderstand der Träger-Stützen-Verbindung für biegesteife Rahmen. Sie sind im Register 'Momentenrahmenverbindung stabweise' aufgelistet. Bei ausgesteiften Rahmen werden die erforderliche Verbindungszugfestigkeit und die erforderliche Verbindungsdruckfestigkeit des Verbands im Register 'Verbandsanschluss stabweise' aufgeführt.
Das Programm stellt Ihnen die geführten Nachweise tabellarisch zur Verfügung. In den Nachweisdetails werden die Formeln und Verweise zur Norm übersichtlich dargestellt.
Mithilfe des Stabtyps "Dämpfer" ist es möglich, einen Dämpfungskoeffizient, eine Federkonstante und eine Masse zu definieren. Dieser Stabtyp erweitert die Möglichkeiten innerhalb der Zeitverlaufsanalyse.
Hinsichtlich der Viskoelastizität ähnelt der Stabtyp „Dämpfer“ dem Kelvin-Voigt-Modell, das aus dem Dämpfungselement und einer elastischen Feder (beide parallel geschaltet) besteht.
Für die Berechnungsdiagramme steht Ihnen der Diagrammtyp "2D | Gelenk" zur Verfügung. Diese Gelenkdiagramme zeigen die Gelenkantwort von Lastsituationen für nichtlineare Gelenke an.
Für Berechnungen mit mehreren Lastsituationen, wie dies beispielsweise bei Pushover-Analysen und dem Zeitverlaufsverfahren der Fall ist, können Sie so den Zustand des Gelenkes in jeder Laststufe beurteilen.
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