Für Strukturen, die für das dynamische Analyseverfahren infrage kommen, sind in Abschnitt 4.1.8.12 [1] zwei weitere Untermethoden definiert. Dazu zählen die lineare dynamische Analyse mit dem modalen Antwortspektrumverfahren bzw. der numerischen Integration des linearen Zeitverlaufsverfahrens oder die nichtlineare dynamische Analyse. Dieser Artikel beschäftigt sich hauptsächlich mit dem modalen Antwortspektrumverfahren, kurz RSA genannt, und den weiteren Horizontalschub-Anforderungen, die in NBC 2015 aufgeführt werden.
Horizontalschub-Variationen nach NBC 2015
Unter der Annahme, dass ein RSA gemäß NBC berechnet wird, was über den Rahmen dieses Artikels hinausgeht, kann der Horizontalschub im unteren Geschoss der Struktur in jeder der orthogonalen Richtungen bestimmt werden, in denen die seitliche seismische Last angewendet wird. Eine Reihe von Schritten in Artikel 4.1.8.12 [1] definiert die verschiedenen Horizontalschub-Variationen, die erforderlich sind, um den Geschoss-Schub, die Geschosskräfte, die Stabkräfte und gegebenenfalls die Durchbiegung endgültig zu skalieren.
Schritt 1)
In Satz (5) sollte der elastische Horizontalschub Ve aus einer linearen dynamischen Analyse ermittelt werden. Dies ist der erste Schritt zum Verständnis der NBC-Horizontalschub-Anforderungen. Ve sollte keine zusätzlichen Faktoren oder Skalierungen enthalten, die auf das Antwortspektrum angewendet werden.
Schritt 2)
Bestimmen Sie den elastischen Horizontalschub Ved, auch bekannt als "elastische laterale Kraft bei Erdbebenbemessung", gemäß Satz (6) [#Refer [1]] unter Verwendung von Ve, ermittelt aus Satz (5) [#Refer [1]]. Für alle Bauwerke, die sich nicht in Klasse F befinden und über ein System mit Beständigkeit gegen seismischen Kräften (SFRS) mit einem duktilitätsbezogenen Kraftmodifikationsbeiwert Rd von mindestens 1,5 verfügen, sollte Ve mit dem größeren der beiden folgenden Beiwerte multipliziert werden:
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S(0.2) |
Design spectral response acceleration for a period of T = 0.2 sec |
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S(0.5) |
Design spectral response acceleration for a period of T = 0.5 sec |
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S(Ta) |
Design spectral response acceleration for the fundamental lateral period of vibration of the structure in the direction under consideration |
Schritt 3)
Zunächst wird das zuvor ermittelte Ved mit dem Wichtigkeitsfaktor Ie multipliziert, wie in Artikel 4.1.8.5 beschrieben. Anschließend wird es mit dem duktilitätsbezogenen Kraftmodifikationsbeiwert multipliziert und mit dem aufgrund Überfestigkeit ermittelten Kraftmodifikationsbeiwert RdRo aus der Tabelle 4.1.8.9 [1] dividiert, um den Horizontalschub Vd für die Bemessung festzulegen.
Schritt 4)
Bestimmen Sie die laterale Kraft der Erdbebenbemessung V gemäß Artikel 4.1.8.11 [1] nach dem vereinfachten ESFP.
NBC 2015 Anforderungen an die Skalierung des Horizontalschubs
Wenn gemäß den oben genannten Informationen zusammen mit 4.1.8.12(8) [#Refer [1]] Vd aus Schritt 3 weniger als 80 % von V aus Schritt 4 beträgt, dann sollte Vd für alle regulären und unregelmäßigen Strukturen, die mit dem ESFP zu bemessen sind, als 0,8 V angenommen werden.
Für alle unregelmäßigen Strukturen, die eine dynamische Analyse gemäß 4.1.8.7 [#Refer [1]] erfordern, sowie für Holzstrukturen mit mehr als vier Stockwerken, die die in 4.1.8.12 (12) [#Refer [1]] festgelegten Kriterien erfüllen, gilt dann Vd als das größere von Vd oder V nach 4.1.8.12 (9) [#Refer [1]] .
Zusätzlich zu diesen Mindestwerten sollte der Skalierungsbeiwert Vd/Ve auf Geschoss-Schube, Geschosskräfte, Stabkräfte und Verformungen, einschließlich der Auswirkungen versehentlicher Torsion, angewendet werden, um die Bemessungswerte gemäß 4.1.8.12(10) [#Referenz [1]] zu ermitteln.
Anwendung des Horizontalschubs nach NBC 2015 in RFEM
Angesichts der zahlreichen Varianten des Horizontalschubs, die in NBC 2015 beschrieben wurden, kann es schwierig sein, die verwendete Variante des Horizontalschubs zu bestimmen, wenn ein Antwortspektrumverfahren gemäß dem Standard in der Statiksoftware RFEM durchgeführt wird.
Im Add-On RF-DYNAM Pro – Ersatzlasten stehen nach Auswahl von NBC 2015 zwei Spektrumtypen zur Verfügung, darunter das "Elastische Antwortspektrum" und das "Bemessungsspektrum für lineare Berechnung".
Das „Elastische Antwortspektrum“ liefert den elastischen Horizontalschub der Struktur Ve aus 4.1.8.12(5) oder Schritt 1 oben. In diesem Wert wird I_e/R_dR_o oder andere Beiwerte nicht berücksichtigt.
Das "Bemessungsspektrum für lineare Berechnungen" liefert den Horizontalschub für die Bemessung der Struktur Vd aus 4.1.8.12(7) oder Schritt 3 oben. Zu beachten ist jedoch, dass der in 4.1.8.12 (6) oder Schritt 2 oben angegebene zusätzliche Beiwert in dieser Berechnung nicht enthalten ist. In die Berechnung wird Ie/RdRo einbezogen, da diese Variablen in der Tabelle "Standardparameter für RF-DYNAM Pro – Ersatzlasten“ aufgeführt sind. Dies bezieht sich jedoch nicht auf das "Elastische Antwortspektrum".
Für beide Spektrumtypen hat der Benutzer die Möglichkeit, die entsprechenden Lasten zu skalieren, um den Skalierungsbeiwert-Anforderungen im Add-On gerecht zu werden. So muss beispielsweise das "Elastische Antwortspektrum", das zur Analyse der Strukturverformungen benötigt wird, da es die Auswirkungen von Ie/RdRo nicht berücksichtigt, möglicherweise mit Vd/Ve skaliert werden, wie in 4.1.8.12(10) festgelegt. Für den Typ "Bemessungsspektrum für lineare Berechnung" kann auch der Skalierungsbeiwert Vd/Ve zusätzlich zu dem in Abschnitt 4.1.8.12(6) oder Schritt 2 festgelegten Beiwert verwendet werden, der in die Berechnung nicht einbezogen wurde. Das Add-On RF-DYNAM Pro – Ersatzlasten bietet eine Skalierungsoption für jede der globalen Richtungen X, Y und Z, in denen die seismische Kraft angewendet werden kann, und ermöglicht so eine genaue Anpassung an die jeweiligen Erfordernisse.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Anforderungen an die lineare dynamische Analyse und insbesondere das in NBC 2015 dargelegte modale Antwortspektrumverfahren durch die Verwendung der Statiksoftware RFEM in Verbindung mit dem Add-On RF-DYNAM Pro – Ersatzlasten erfüllt werden können. Das Programm ermöglicht die Berechnung der vielen Variationen des Horizontalschubs in Artikel 4.1.8.12 auf zwei Arten. Entweder erfolgt die Berechnung mit der Bezeichnung des Spektrumtyps oder unter Anwendung der Eingabeoption "Skalierungsbeiwert" im Add-On.
