W tym artykule opisano dwa sposoby określania przypadkowych oddziaływań skrętnych w programach RFEM i RSTAB.
Automatyczne określanie w module dodatkowym RF-/DYNAM Pro - Equivalent Loads
W module dodatkowym RF-/DYNAM Pro-Equivalent Loads możliwe jest automatyczne określenie przypadkowego skręcania. Opcję tą można aktywować w „Przypadkach obciążeń dynamicznych” w zakładce „Analiza sił równoważnych”. W przypadku korzystania z tej opcji w module dodatkowym wymagane jest jedynie podanie wartości mimośrodu. W normie EN 1998-1 wartość ta wynosi 5% długości lub szerokości budynku w kierunku prostopadłym do budynku. W programach RFEM i RSTAB wartość tę należy wprowadzić w odpowiednim kierunku:
ex = 0,05 ⋅ Lx
ey = 0,05 ⋅ Ly
Na podstawie mimośrodu, który jest mnożony przez obciążenie zastępcze, moduł dodatkowy określa moment skręcający przykładany do każdego węzła ES lub węzła wewnętrznego (dla każdego przypadku obciążenia z osobna). Wzór jest następujący:
M = | F x ⋅ e y | + | F y ⋅ e x |
Ze względu na lokalne przyłożenie momentu skręcającego w każdym węźle ES, w poszczególnych elementach konstrukcyjnych mogą wystąpić duże naprężenia skręcające. Aby temu zapobiec, oddziaływanie skręcające należy zastosować ręcznie. Zostało to opisane poniżej.
Ręczne określanie przypadkowych oddziaływań skrętnych
Bardziej ekonomicznym sposobem uwzględnienia przypadkowych oddziaływań skręcających jest zastosowanie globalnego momentu skręcającego. Wynika to z całkowitych obciążeń sejsmicznych na kondygnację, które należy rozłożyć na poszczególne ściany usztywniające budynku. Procedura ta zazwyczaj prowadzi do bardziej ekonomicznych wyników i jest zgodna z normami.
Jako przykład opisano tę metodę dla budynku o typowym układzie konstrukcyjnym i rzucie w kształcie litery „L”. Analiza spektrum odpowiedzi przeprowadzana jest w module dodatkowym RF-/DYNAM Pro-Equivalent Loads. Wynikiem są dwie kombinacje wyników, jedna dla kierunku X, a druga dla kierunku Y budynku. Obliczenia dokonuje się z wykorzystaniem belki wynikowej, oceniając siły tnące (V y i V z) na kondygnację (V z odpowiada sile sejsmicznej w kierunku X → F x, a V y odpowiada sile sejsmicznej w kierunku Y → F y ). Te obciążenia sejsmiczne z poszczególnych kondygnacji są następnie mnożone przez mimośród (5% długości budynku w odpowiednim kierunku) oraz są sumowane, co daje moment skręcający na kondygnację. Wyniki zestawiono poniżej.
Kombinacja wyników 1 (trzęsienie ziemi w kierunku X):
| Fx | Fy | e x | ey | M | |
|---|---|---|---|---|---|
| 4 piętro | 138,0 kN | 70,4 kN | 0,60 m | 0,525 m | 119,8 kNm |
| 3 piętro | 91,0 kN | 56,0 kN | 0,60 m | 0,525 m | 84,0 kNm |
| Drugie piętro | 56,9 kN | 30,5 kN | 0,60 m | 0,525 m | 50,2 kNm |
| PW | 21,6 kN | 4,5 kN | 0,60 m | 0,525 m | 15,3 kNm |
Kombinacja wyników 2 (trzęsienie ziemi w kierunku Y):
| Fx | Fy | e x | ey | M | |
|---|---|---|---|---|---|
| 4 piętro | 71,5 kN | 113,4 kN | 0,60 m | 0,525 m | 102,4 kNm |
| 3 piętro | 55,5 kN | 66,8 kN | 0,60 m | 0,525 m | 68,4 kNm |
| Drugie piętro | 29,9 kN | 46,1 kN | 0,60 m | 0,525 m | 42,1 kNm |
| PW | 4,6 kN | 17,6 kN | 0,60 m | 0,525 m | 12,0 kNm |
W celu prawidłowego rozłożenia momentu skręcającego na poszczególne ściany usztywniające można wykorzystać program do obliczania przekrojów SHAPE-THIN, ponieważ możliwe jest obliczanie niepołączonych przekrojów zgodnie z teorią układów usztywniających. Odpowiednio, rzut fundamentu (wszystkie ściany usztywniające; słupy nie są istotne dla usztywnienia) zostaje zamodelowany i obciążony jednostkowym momentem skręcającym 100 kNm. Rezultatem jest wynikowa siła tnąca oddziałująca na każdą ścianę.
.png?mw=760&hash=c73b83816b8db30e2caf10cad81e5adb094fc2d6)
Ponieważ tak wyznaczone siły tnące zostały obliczone dla momentu jednostkowego 100 kNm, należy je wyznaczyć dla momentów rzeczywistych na kondygnację. Wyniki można pomnożyć przez moment pokazany w tabeli i podzielić przez 100. Siły te, oddziałujące na ścianę, należy przyłożyć do modelu budynku jako obciążenia liniowe (podzielone przez długość ściany).
W ten sposób powstają dwa nowe przypadki obciążeń: Skręcanie w kierunku X i skręcanie w kierunku Y. Następnie te dwa przypadki obciążeń można nałożyć na siebie w nowej kombinacji wyników zaznaczając warunek LUB i połączyć je z obciążeniami sejsmicznymi. Otrzymujemy tym samym końcowe wyniki: wynikowe obciążenia sejsmiczne, z uwzględnieniem prawidłowego zastosowania wyjątkowego skręcania.
.png?mw=760&hash=c62d8b7417ba35d78ad275309228070b7e435af4)
Szczegółowy opis tej metody oraz porady i wskazówki dotyczące wprowadzania danych można znaleźć w powiązanym webinarium (tylko w języku niemieckim).
.png?mw=350&hash=356ae40789a75e88639ec519a814b3a0987b1a69)
.png?mw=350&hash=4af2df24863036d163e9587c1c6856e9b7ece877)
