Erläuterungen zu den Stabanforderungen finden Sie in einem separaten Fachbeitrag: KB 001767 | Momentrahmen - Stabbemessung nach AISC 341-16 in RFEM 6 .
Ausführlichere Einzelheiten zur Eingabe der "Erdbebenkonfiguration" werden in einem separaten Fachbeitrag behandelt: KB 001761 | Erdbebenbemessung nach AISC 341 in RFEM 6 .
Anschlussanforderungen
Zu den "Erdbeben-Anforderungen" gehören die erforderliche Biegefestigkeit und der erforderliche Schubwiderstand der Träger-Stützen-Verbindung. Sie sind im Register Momentenrahmenverbindung stabweise aufgelistet. Die Nachweisdetails sind für die Verbindungsfestigkeit nicht verfügbar. Gleichungen und Normverweise werden jedoch aufgeführt. Die Symbole und Definitionen sind in der folgenden Tabelle zusammengefasst (Bild 1).
Handbuch zur Erdbebenbemessung nach AISC - Beispiel 4.3.7 Bemessung der Verbindung mit geschraubter Flanschplatte (BFP - Bolted Flange Plate) von SMF (Special Moment Frame)
Zur Vereinfachung besteht das RFEM-Modell nur aus einem einzelnen Rahmen (Bild 2) und nicht aus dem gesamten Gebäude, wie es im AISC-Beispiel dargestellt ist. Die Gewichtslast auf dem Träger beträgt 1,15 kip/ft.
Die Nummerierung der Schritte in diesem Beispiel folgt dem schrittweisen Bemessungsverfahren, das im AISC 358-16 Abschnitt 7.6 [3] beschrieben ist.
Schritt 1: Berechnung des wahrscheinlichen Maximalmoments an der Stelle des plastischen Gelenks Mpr
| Mpr | Wahrscheinliches maximales Moment am plastischen Gelenk |
| Cpr |
Faktor zur Berücksichtigung der Spitzenverbindungsfestigkeit (Dehnungsverfestigung) gemäß AISC 358. Cpr = (Fy +Fu )/(2Fy ) ≤ 1,2
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| Ry | Verhältnis der erwarteten Streckgrenze zur angegebenen Mindeststreckgrenze |
| Fy | Spezifizierte Mindestfließspannung |
| Ze | Effektiver plastischer Widerstandsmoment am plastischen Gelenk |
Die Schritte 2 bis 5 beinhalten die Anforderungen an die Schrauben und werden nicht vom Add-On Stahlbemessung übernommen.
Schritt 6: Berechnung der Querkräfte an der plastischen Gelenkstelle des Trägers Vpr + Vg
| Vpr |
Erforderlicher Schub, um das maximal wahrscheinliche Moment am plastischen Gelenk zu erzeugen Vpr = 2Mpr/Lh
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| Vg |
Schub aus Schwerkraftlasten an der plastischen Gelenkstelle Vg = wu Lh/2
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| Mpr | Wahrscheinliches maximales Moment an der plastischen Gelenkstelle |
| Lh |
Abstand zwischen den Positionen der Kunststoffgelenke Lh = L-Träger - dc - 2Sh = 360,0 in - 15,20 in - 2*22,50 in = 299,8 in Lh ist gleich Lcf (lichte Trägerlänge), wenn die plastische Gelenkstelle weggelassen wird
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| wu | Schwerelasten auf den Träger |
Schritt 7: Ermittlung des an der Seite des Stützenflansches erwarteten Moments Mf
| Mf | An der Stirnseite der Stütze erwartetes Moment |
| Mpr | Wahrscheinliches maximales Moment an der plastischen Gelenkstelle |
| Mextra | Zusatzmoment aus Querkraft an der plastischen Gelenkstelle |
| Vpr + Vg | Querkräfte an der plastischen Gelenkstelle |
| Sh | Abstand Stützen-Stirnseite zur Gelenklagerstelle |
Die obige Gleichung vernachlässigt die Auflast auf dem kleinen Teil des Trägers zwischen dem plastischen Gelenk und der Stützenseite (1,15 kip/ft*1,875 ft = 2,16 kips*22,5 in = 48,6 k-in). Dieser Wert darf in [3] enthalten sein.
Schritt 14: Bestimmung der erforderlichen Schubfestigkeit an der Stützenseite Vu
Die erforderliche Schubfestigkeit an der Stützenseite wird zur Bemessung der Schubverbindung beim Trägersteg-Stützen-Anschluss (Einzelplatte) verwendet.
| Vu | Erforderliche Schubfestigkeit an der Stirnseite der Stütze |
| V pr |
Erforderlicher Schub, um das maximal wahrscheinliche Moment an der plastischen Gelenkstelle zu erzeugen |
| Vg (an der Stützenseite) | Schub aus Gravitationslasten an der Stirnseite der Stütze |
| Fy | Streckgrenze |
| MC | Absolutwert des Moments am Dreiviertelpunkt des verschieblichen Segments |
Um genau zu sein, wird Vg bei der obigen Berechnung an der Stützenseite und nicht an der Mittellinie angenommen (wie im AISC-Beispiel [2] gezeigt). Der geringe Unterschied ist in den Schubdiagrammen zu erkennen (Bild 3).
Die Werte aus den obigen Formeln können mit dem Ergebnis verglichen werden, das RFEM unter den "Erdbebenanforderungen" liefert (Bild 1). Kleine Abweichungen sind auf Rundungen zurückzuführen. Das Ergebnis kann auch in das Ausdruckprotokoll übernommen werden (Bild 4).
Detaillierte Vorgehensweisen zur Bemessung von Schrauben, Flanschblechen, Einzelblechen, Durchlaufblechen und Doppelblechen sind nicht Teil des Anwendungsbereichs. Daher wurde im vorliegenden Beitrag auf die Schritte für diese Nachweise verzichtet.
Die Momenten- und Schubanforderungen, die auf dem Worst-Case-Szenario der Überfestigkeits-Lastkombinationen ΩoM und ΩoV beruhen, werden ebenfalls aufgelistet. Bei der Bemessung von gewöhnlichen Momentrahmen (OMFs - Ordinary Moment Frames) schließen die möglicherweise einschränkenden Aspekte der Verbindungsfestigkeit die Überfestigkeits-Erdbebenlast mit ein [Abschnitt 4.2(b) im AISC Seismic Design Manual].
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