Konfiguracje sejsmiczne

Konfiguracje sejsmiczne są obecnie dostępne dla projektowania konstrukcji stalowych według następujących norm:

• AISC 360
• CSA S16

Konfiguracje te określają kryteria, według których wykonywane jest sprawdzenie sejsmiczne obiektu. Tutaj można zdefiniować typ sejsmicznego układu przejmującego siły (SFRS) dla projektowania sejsmicznego zgodnie z AISC 341 [1] lub CSA S16 [2].

Konfigurację sejsmiczną można aktywować w Global Settings.

AISC 360

General

W tej kategorii definiuje się sejsmiczny układ przejmujący siły oraz typ pręta.

Seismic Force-Resisting System

Na liście dostępnych jest pięć typów sejsmicznych układów przejmujących siły (SFRS).

Member Type

Za pomocą listy definiuje się typ sejsmicznego pręta. Dostępne opcje zależą od wybranego SFRS.

W zależności od wybranego typu SFRS oraz typu pręta należy uwzględnić różne ustawienia i dane wejściowe dla każdej konfiguracji. Opcje te są zestawione w poniższej tabeli. Typ pręta „Strut” jest zarezerwowany dla wielokondygnacyjnych ram stężonych (przyszła wersja).

Include Overstrength Seismic Load

Współczynnik nadwytrzymałości, Ω_o, jest współczynnikiem powiększającym siły w niektórych elementach ścieżki przenoszenia obciążeń sejsmicznych. Jego celem jest zapobieżenie powstaniu słabego ogniwa przed pełnym rozproszeniem energii i osiągnięciem potencjału plastyczności podstawowego SFRS. Na przykład, aby ukośne stężenie w stalowej ramie stężonej mogło uplastycznić się i rozpraszać energię w kontrolowany sposób, wszystkie pozostałe elementy ścieżki przenoszenia obciążeń (np. połączenia, słupy i kolektory) muszą być mocniejsze niż maksymalnie przewidywana wytrzymałość stężenia. Dlatego projekt tych elementów opiera się na powiększonych obciążeniach z zastosowaniem współczynnika nadwytrzymałości.

Po zaznaczeniu pola „Include overstrength seismic load” współczynniki nadwytrzymałości są uwzględniane w kombinacjach obciążeń. W rezultacie pręt jest projektowany z powiększonymi obciążeniami. Słupy zawsze muszą być projektowane z powiększonymi obciążeniami, dlatego opcja dezaktywacji nie jest wyświetlana. To samo dotyczy belek w OCBF.

Column Strength: Neglect Moments for Overstrength Limit State

Wszystkie słupy w sejsmicznym układzie przejmującym siły (SFRS) muszą być projektowane z obciążeniami nadwytrzymałościowymi. W wielu przypadkach powiększona siła osiowa nie musi być łączona z jednoczesnymi momentami zginającymi. Opcja pominięcia wszystkich momentów zginających, sił tnących i skręcania dla stanu granicznego nadwytrzymałości prętów typu column jest domyślnie aktywna.

Dla standardowych kombinacji obciążeń bez nadwytrzymałości od efektu sejsmicznego sprawdzane jest obciążenie złożone zgodnie z rozdziałem H AISC. Dla kombinacji obciążeń nadwytrzymałościowych sprawdzenie z rozdziału H jest pomijane, gdy wybrano opcję "Neglect moments". Zgodnie z AISC 341-16 należy sprawdzać zarówno standardowe, jak i nadwytrzymałościowe kombinacje obciążeń. Pokazano to w przykładzie 4.3.2 AISC Seismic Design Manual.

Beam / Column / Brace

Opcje drugiej kategorii zależą od wybranego powyżej sejsmicznego układu przejmującego siły oraz typu pręta.

Distance from Face of Column to Plastic Hinge

Położenie przegubu plastycznego, S_h, oraz wysokość słupa, d_c, są wykorzystywane do określenia wymaganej nośności na zginanie i ścinanie połączenia belka-słup.

Check Stability Bracing for V-Frames

Stężenia statecznościowe belek są wymagane dla belek w IMF i SMF w celu zabezpieczenia przed wyboczeniem skrętnym. W SCBF wymaganie to dotyczy belek w ramach V- lub odwróconych V.

Check Slenderness

AISC 341 wymaga bardziej rygorystycznego smukłościowego stosunku dla słupów w SMF, stężeń o układzie V- lub odwróconego V w OCBF oraz wszystkich stężeń w SCBF. Użytkownik może dezaktywować opcję spełnienia tych wymagań.

Design Situation Type & Limit State Type

Należy dodać Design Situation Type, który obejmuje kombinacje obciążeń sejsmicznych, aby uwzględnić obciążenia sejsmiczne. Należy zachować szczególną ostrożność przy stosowaniu typu stanu granicznego.

Projektowanie sejsmiczne zgodnie z AISC 341 jest wykonywane tylko wtedy, gdy w tabeli Design Situations jako typ stanu granicznego wybrano Earthquake Limit State. Tylko pręty z przypisaną konfiguracją sejsmiczną są projektowane dla wszystkich trzech typów stanu granicznego: Strength, Earthquake i Earthquake (overstrength). Wszystkie pozostałe pręty, które nie są częścią SFRS, są projektowane dla stanu granicznego Strength.

Stan graniczny użytkowalności służy do sprawdzenia granicy ugięcia i może zostać dezaktywowany przez użytkownika, jeśli nie jest potrzebny.

CSA S16

General

W tej kategorii definiuje się sejsmiczny układ przejmujący siły i typ oraz sejsmiczny typ pręta zgodnie z [2] Clause 27.

Seismic Force-Resisting System

Na liście dostępne są cztery typy sejsmicznych układów przejmujących siły (SFRS).

Seismic Force-Resisting Type

Typy sejsmicznego układu przejmującego siły widoczne na liście zależą od wybranego SFRS.

Member Type

Za pomocą listy definiuje się typ sejsmicznego pręta. Dostępne opcje zależą od wybranego SFRS.

Bracing System

Dla ram stężonych koncentrycznie należy również wybrać układ stężeń:

• Tension-compression
• Chevron
• Tension-only

Options

W zależności od wybranego typu SFRS i typu pręta należy uwzględnić różne opcje i dane wejściowe dla każdej konfiguracji. Opcje te opisano poniżej.

Columns

Opcja „The only expected inelastic behavior is at the column base” dotyczy wszystkich SFRS dla typów prętów Column. Pozwala ona na to, aby F_y słupa było większe niż 350 MPa, ale nie większe niż 450 MPa zgodnie z Clause 27.1.5.1 (jak pokazano w sprawdzeniu projektowym EQ1100).

Moment-Resisting Frames

W większości przypadków przeguby plastyczne projektuje się tak, aby występowały w belkach zgodnie z filozofią Strong Column-Weak Beam (SCWB). W szczególnych przypadkach, gdy „The column is expected to develop plastic hinging”, należy spełnić dodatkowe wymagania zgodnie z Clause 27.2.3.1. W dodatku Steel Design sprawdzane są następujące wymagania:

• a) Sprawdzenie projektowe EQ2200/3200: Słup jest usztywniony bocznie zgodnie z Clause 13.7(b) przy użyciu k = 0.
• b) Sprawdzenie projektowe EQ 2300/3300: Obciążenie osiowe z uwzględnieniem współczynników ≤ 0.30AF_y w SC4 dla wszystkich sejsmicznych CO.
• d.1) Sprawdzenie projektowe EQ1200: Słup spełnia klasę 1 zgodnie z Tabelą 2.
• d.2) Sprawdzenie projektowe EQ 2400/3400: Dla „Fixed-base I-shaped column” h/w ≤ 700/√F_y, chyba że obciążenie osiowe P_f ≤ 0.15AF_y (gdy P_f ≤ 0.15AF_y, sprawdzenie projektowe nie jest wyświetlane).

Concentrically Braced Frames

Zgodnie z Clause 27.5.5.3 (b), słupy w budynkach wielokondygnacyjnych powinny uwzględniać dodatkowy moment zginający = 0.2ZF_y w kierunku przęsła stężonego, w kombinacji z obliczonymi momentami zginającymi i obciążeniami osiowymi, jak pokazano w sprawdzeniu projektowym SP6400.

Eccentrically Braced Frames

Zgodnie z Clause 27.7.13.2 (b), słupy w budynkach wielokondygnacyjnych powinny uwzględniać dodatkowy moment zginający = 0.2ZF_y w kierunku przęsła stężonego, w kombinacji z obliczonymi momentami zginającymi i obciążeniami osiowymi. W dwóch najwyższych kondygnacjach M_add = 0.4ZF_y, jak pokazano w sprawdzeniu projektowym SP6400.

Opcje dla belek łącznikowych

Zgodnie z Clause 27.7.2.2 belki łącznikowe powinny być albo

• a) odcinkiem belki (przekrój I lub spawany przekrój prostokątny), albo
• b) łącznikiem modułowym z jednym z następujących rozwiązań:
  • łącznik połączony blachą czołową (przekrój I) lub
  • łącznik połączony środnikiem (dwa spawane przekroje C).

Sprawdzenie projektowe EQ7100 weryfikuje, czy kształt przekroju łącznika spełnia powyższe wymagania na podstawie wybranego typu łącznika i typu połączenia.

Opcja dla belek

Zgodnie z Clause 27.7.9.3 belka poza łącznikiem powinna być podparta bocznie na obu półkach, górnej i dolnej. Jeśli „Yielding is anticipated at the link end of this outer beam segment”, usztywnienie musi również spełniać Clause 13.7(a), który ogranicza bocznie niepodpartą długość, L_cr, jak pokazano w sprawdzeniu projektowym EQ7600.

Buckling Restrained Braced Frames

Zgodnie z Clause 27.8.5.3 (b), słupy w budynkach wielokondygnacyjnych powinny uwzględniać dodatkowy moment zginający = 0.2ZF_y w kierunku przęsła stężonego, w kombinacji z obliczonymi momentami zginającymi i obciążeniami osiowymi, jak pokazano w sprawdzeniu projektowym SP6400.

Design Situation Type & Limit State Type

Należy dodać Design Situation Type, który obejmuje kombinacje obciążeń sejsmicznych, aby uwzględnić obciążenia sejsmiczne. Należy zachować szczególną ostrożność przy stosowaniu typu stanu granicznego.

Projektowanie sejsmiczne zgodnie z Clause 27 jest wykonywane tylko wtedy, gdy w tabeli Design Situations jako typ stanu granicznego wybrano Earthquake Limit State. Tylko pręty z przypisaną konfiguracją sejsmiczną są projektowane dla obu typów stanu granicznego: Ultimate i Earthquake. Wszystkie pozostałe pręty, które nie są częścią SFRS, są projektowane dla stanu granicznego Ultimate.

Stan graniczny użytkowalności służy do sprawdzenia granicy ugięcia na podstawie Serviceability Configurations.