For structures that qualify for the Dynamic Analysis Procedure, there are two further sub methods defined in 4.1.8.12 [1], including a Linear Dynamic Analysis, with either a Modal Response Spectrum Method or the Numerical Integration Linear Time History Method, or a Nonlinear Dynamic Analysis. This article will focus on a Modal Response Spectrum Method (RSA) and the further base shear requirements defined in NBC 2015.
NBC 2015 Varianten von Horizontalschub
Unter der Annahme, dass eine Antwortspektrenmethode (RSA) nach dem NBC berechnet wird, auf den hier nicht näher eingegangen wird, kann der Horizontalschub in der Gründungsebene im untersten Geschoss der Struktur in jeder der orthogonalen Richtungen ermittelt werden, in denen die seitliche Erdbebenlast aufgebracht wird. Eine Reihe von Schritten in Artikel 4.1.8.12 [1] definiert die verschiedenen Horizontalschubvarianten, die erforderlich sind, um letztlich die Scher- sowie Schnittkräfte im Geschoss, die Stabkräfte und ggf. die Durchbiegung zu skalieren.
Step 1) In Sentence (5) [1], the elastic base shear, Ve, should be determined from a linear dynamic analysis, which is the first step in understanding the NBC base shear requirements. Ve sollte keine zusätzlichen Faktoren oder Skalierungen für das Antwortspektrum beinhalten.
Schritt 2) Bestimmen des elastischen Bemessungshorizontalschubs Ved, auch bekannt als "seitliche Erdbebenbemessungselastizität" nach Satz (6) [1] unter Verwendung von Ve, das aus Satz (5) [1] ermittelt wurde. For all structures located on sites other than Class F and having a seismic force-resisting system (SFRS) with a ductility-related force modification factor, Rd, equal to or greater than 1.5, then Ve should be multiplied by the larger of the following two factors:
| S(0,2) | Bemessungsspektralbeschleunigung für Zeitraum T = 0,2 sek |
| S(0,5) | Bemessungsspektralbeschleunigung für Zeitraum T = 0,5 sek |
| S(Ta) | Bemessungsspektralbeschleunigung für die Grundschwingungsdauer der Struktur in die betrachtete Richtung |
Schritt 3) Die zuvor ermittelte Scherkraft Ved soll mit dem in Artikel 4.1.8.5 [1] angegebenen Bedeutungsbeiwert Ie multipliziert und durch den duktilitätsbedingten Kraftmodifikationsfaktor dividiert werden, multipliziert mit dem überfestigkeitsbezogenen Kraftmodifikationsfaktor RdRo, der in Tabelle 4.1.8.9 [1] steht, um die Bemessungshorizontalschubkraft Vd zu ermitteln.
Schritt 4) Ermitteln der seitlichen Erdbebenbemessungskraft V gemäß Artikel 4.1.8.11 [1] nach dem vereinfachten ESFP.
NBC 2015 Skalierungsanforderungen zum Horizontalschub
Unter Berücksichtigung der obigen Informationen und in Zusammenhang mit 4.1.8.12(8) [1], sollte Vd, falls Vd aus Schritt 3 kleiner als 80% von V aus Schritt 4 ist, mit 0,8 V angenommen werden für alle regelmäßigen und unregelmäßigen Strukturen, die mit dem ESFP bemessen werden dürfen.
For all irregular structures which require a dynamic analysis specified in 4.1.8.7 [1], as well as wood structures greater than 4 stories which meet the criteria set forth in 4.1.8.12(12) [1], then Vd shall be taken as the larger of Vd or V stated in 4.1.8.12(9) [1].
In addition to these minimums, the scale factor Vd/Ve should be applied to story shears, story forces, member forces, and deflections, including the effects of accidental torsion to determine the design values from 4.1.8.12(10) [1].
NBC 2015 Anwendung von Horizontalschub in RFEM
With the multiple variations for base shear discussed in NBC 2015, it may be difficult to determine which base shear variant is provided when running a response spectra analysis according to the standard in the structural analysis program RFEM.
Within the RF-DYNAM Pro - Equivalent Loads module, there are two spectrum types available after selecting NBC 2015, including the "Elastic response spectrum" and the "Design spectrum for linear calculation".
Das "Elastische Antwortspektrum" liefert den elastischen Horizontalschub der Struktur Ve aus 4.1.8.12(5) [1] oder Schritt 1 oben. Dieser Wert schließt die Berücksichtigung von Ie/RdRo oder anderen Faktoren nicht ein.
Das "Bemessungsspektrum für lineare Berechnung" liefert den Bemessungshorizontalschub der Struktur Vd aus 4.1.8.12(7) [1] oder Schritt 3 oben. Es ist jedoch zu beachten, dass der in 4.1.8.12(6) bzw. Schritt 2 oben angegebene Zusatzbeiwert nicht in diese Berechnung einfließt. The calculation does include Ie/RdRo, as these variables are listed in the RF-DYNAM Pro - Equivalent Loads Code Parameters table, whereas they are not listed for the "Elastic response spectrum".
Für jeden Spektrumtyp kann der Anwender die Ersatzlasten skalieren, um die Anforderungen an den Skalierungsfaktor im Zusatzmodul zu berücksichtigen. So kann es zum Beispiel sein, dass das "Elastische Antwortspektrum", das zur Analyse der Strukturdurchbiegungen benötigt wird, da es die Einflüsse von Ie/RdRo nicht einschließt, mit Vd/Ve skaliert werden muss wie in 4.1.8.12(10) gefordert. For the "Design Spectrum for Linear Calculation" type, the Vd/Ve scale factor may also apply in addition to the factor specified in 4.1.8.12(6) or Step 2 above, which is not included in the calculation. RF-DYNAM Pro - Equivalent Loads provides a scaling option in each of global directions X, Y, and Z, in which the seismic force can be applied.
In summary, the linear dynamic analysis requirement and in particular the modal response spectrum analysis set forth by NBC 2015 are possible to consider utilizing the FEA program RFEM in addition to the RF-DYNAM Pro - Equivalent Loads add-on module. Die vielen Varianten von Horizontalschub in Artikel 4.1.8.12 können mit Hilfe des Programms entweder mit der Typbezeichnung des Spektrums oder unter Anwendung der Skalierungsfaktor-Eingabe im Zusatzmodul berechnet werden.
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