NBC 2015 Análisis modal del espectro de respuesta y consideración del cortante horizontal

Artículo técnico

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El artículo 4.1.8.7 del Código Nacional de Construcción de Canadá (NBC) de 2015 proporciona un procedimiento claro para los métodos de análisis sísmico. El método más avanzado, a saber, el método de análisis dinámico del Artículo 4.1.8.12, debería utilizarse para todos los tipos de estructuras, excepto aquellos que cumplen los criterios en 4.1.8.7. El método más simple, el Procedimiento de fuerza estática equivalente (ESFP) en el Artículo 4.1.8.11, se puede usar para todas las demás estructuras.

Para las estructuras que son adecuadas para el método de cálculo dinámico, hay otros dos submétodos en 4.1.8.12 [1] , que incluyen un análisis dinámico lineal, ya sea con un método de espectro de respuesta modal o con la integración numérica del método lineal del historial del tiempo, o un análisis dinámico no lineal. Este artículo técnico trata sobre el método del espectro de respuesta modal (RSA) y los otros requisitos de cortante horizontal definidos en NBC 2015.

Variantes de cortante horizontal de NBC 2015

Suponiendo que se calcula un método del espectro de respuesta (RSA) según el NBC, que no se describe en detalle aquí, se puede determinar el cortante horizontal en el plano de la cimentación en el piso inferior de la estructura en cada una de las direcciones ortogonales en las que se aplica una carga sísmica lateral. Una serie de pasos en el Artículo 4.1.8.12 [1] define las diferentes variantes de cortante horizontal que se requieren para finalmente escalar los esfuerzos cortantes e internos en el piso, los esfuerzos en las barras y, si es necesario, la flecha.

Paso 1) En el teorema (5) [1] , el esfuerzo cortante horizontal elástico Ve se debe determinar a partir de un análisis dinámico lineal, que es el primer paso para comprender los requisitos de cortante horizontal NBC. Ve no debe incluir factores o escalas adicionales para el espectro de respuesta.

Paso 2) Determine la cortante elástica de cálculo horizontal Ved , también conocida como " elasticidad de cálculo sísmica lateral" según el Teorema (6) [1] utilizando Ve determinado a partir del Teorema (5) [1] . Para todas las estructuras ubicadas en ubicaciones distintas a las de la clase F y que tienen un sistema de resistencia a esfuerzos sísmicos (SFRS) con un factor de modificación de la fuerza relacionada con la ductilidad Rd de al menos 1,5, Ve debe ser el mayor de los dos factores siguientes. multiplicado:

Cizalla horizontal elástica de cálculo, Ve y factor de NBC 2015

Max 2 S(0.2)3 S(Ta)  1.0 , S(0.5)S(Ta)  1.0 

S (0,2) Diseño de la aceleración espectral para el período de tiempo T = 0,2 s
S (0,5) Diseño de la aceleración espectral para el período de tiempo T = 0,5 s
S (Ta ) Diseñe la aceleración espectral para el período fundamental de la estructura en la dirección considerada

Paso 3) El esfuerzo cortante Ved determinado previamente se debe multiplicar por elfactor de importancia I e especificado en el Artículo 4.1.8.5 [1] y dividir por el factor de modificación de la fuerza relacionada con la ductilidad, multiplicado por el factor de modificación R de la fuerza relacionada con la sobrerresistenciad Ro , que se especifica en la tabla 4.1.8.9 [1] para determinar el esfuerzo cortante horizontal decálculo V d.

Paso 4) Determinación de la fuerza de cálculo sísmica lateral V según el Artículo 4.1.8.11 [1] según el ESFP simplificado.

Requisitos de escala de NBC 2015 para cortante horizontal

Teniendo en cuenta la información anterior y en relación con 4.1.8.12 (8) [1] , Vd , si Vd del paso 3 es menor que el 80% de V del paso 4, se debe suponer que es 0,8 V para todos los valores unos y estructuras irregulares que se pueden diseñar con el ESFP.

Para todas las estructuras irregulares que requieren un análisis dinámico según 4.1.8.7 [1] , así como para estructuras de madera con más de cuatro pisos que cumplen los criterios según 4.1.8.12 (12) [1] , el valor mayor deV d es Vd o V según 4.1.8.12 (9) [1] .

Además de estos valores mínimos, sedebeaplicar el factor de escala V d/V e al cortante del proyectil, las fuerzas del proyectil, las fuerzas de las barras y las flechas, incluyendo los efectos de la torsión accidental, para determinar los valores de cálculo de 4.1.8.12 (10) [1 ].

NBC 2015 Aplicación de cortante horizontal en RFEM

Con el gran número de variantes para cortante horizontal discutidas en NBC 2015, puede ser difícil determinar qué variante del esfuerzo cortante horizontal está presente en el plano de la cimentación si desea realizar un análisis del espectro de respuesta según la norma en el análisis estructural programa RFEM.

En el módulo adicional RF -DYNAM Pro -Equivalent Loads, hay dos tipos de espectro disponibles después de seleccionar NBC 2015, incluyendo el "Espectro de respuesta elástica" y el "Espectro de diseño para análisis lineal".

El "Espectro de respuesta elástica" proporciona elcortante horizontal elástico de la estructura V e desde 4.1.8.12 (5) [1] o el paso 1 anterior. Este valor no incluye la consideración de Ie/Rd Ro u otros factores.

El "Espectro de cálculo para análisis lineal" proporciona elcortante horizontal de cálculo de la estructura V d desde 4.1.8.12 (7) [1] o al paso 3 anterior. Sin embargo, se debe tener en cuenta que el coeficiente adicional especificado en 4.1.8.12 (6) o en el paso 2 anterior no se incluye en este cálculo. I e/Rd Ro se incluye en el cálculo porque estas variables se enumeran en la tabla de parámetros estándar en RF -DYNAM Pro - Equivalent Loads, aunque no se enumeran para el "Elastic Response Spectrum".

Para cada tipo de espectro, el usuario puede escalar las cargas equivalentes para considerar los requisitos del factor de escala en el módulo adicional. Por ejemplo, el "espectro de respuesta elástica", que se requiere para el análisis de las flechas estructurales, ya que no incluyelos efectos de I e/Rd Ro , tiene que escalarsecon V d/Ve como en 4.1 . 8.12 (10) es obligatorio. Para el tipo "Espectro de cálculo para cálculo lineal", también se puede aplicar el factor de escala V d/Ve además del factor especificado en 4.1.8.12 (6) o en el paso 2 anterior, que no se incluye en el cálculo. RF -DYNAM Pro - Equivalent Loads proporciona una opción de escala en cada una de las direcciones globales X, Y y Z, en las que se puede aplicar la fuerza sísmica.

En resumen, se puede decir que cuando se usa el programa de elementos finitos RFEM junto con el módulo adicional RF-DYNAM Pro-Equivalent Loads, es posible considerar los requisitos del análisis dinámico lineal y, en particular, el análisis del espectro de respuesta modal, que se describen en NBC 2015. Las muchas variantes de cortante horizontal en el Artículo 4.1.8.12 se pueden calcular con la ayuda del programa, ya sea con la descripción del tipo del espectro o utilizando la entrada del factor de escala en el módulo adicional.

Palabras clave

Sísmica Acciones sísmicas Espectros de respuesta Análisis del espectro de respuesta modal Procedimiento de fuerza estática equivalente análisis de espectros de respuesta esfuerzo cortante horizontal Cortante horizontal elástico Diseño de cortante horizontal NBC NBC 2015 Código Nacional de Construcción de Canadá

Referencia

[1]   NBC 2015, National Building Code of Canada 2015

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  • Actualizado 11. enero 2021

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