AISC 341-16 Wymiarowanie prętów zginających w RFEM 6

Artykuł techniczny na temat analizy statyczno-wytrzymałościowej w programach Dlubal Software

  • Baza informacji

Artykuł o tematyce technicznej

Artykuł został przetłumaczony przez Google Translator

Podgląd oryginalnego tekstu

W rozszerzeniu Projektowanie konstrukcji stalowych dla programu RFEM 6 dostępne są trzy typy ram sprężystych (zwykłe, pośrednie i specjalne). Wyniki obliczeń sejsmicznych zgodnie z AISC 341-16 są podzielone na dwie sekcje: wymagania dotyczące prętów i połączeń.

Więcej szczegółów na temat danych wejściowych z konfiguracji sejsmicznej znajduje się w osobnym artykule, KB 001761 | AISC 341 Obliczenia sejsmiczne w RFEM 6.

Wymagania prętowe

W programie RFEM dla prętów sejsmicznych (SFRS) dostępne są następujące warunki obliczeniowe. Wymienione rozdziały odnoszą się do przepisów sejsmicznych AISC 341-16 [1].

  • Ograniczenia szerokości do grubości [przekrój D1.1]
  • Stężenie belek - Wymagana wytrzymałość i sztywność [Przekrój D1.2a.1(b) dla IMF i D1.2b dla SMF]
  • Stężenie belek - maksymalny rozstaw [Przekrój D1.2a.1(c) dla IMF i D1.2b dla SMF]
  • Stężenie belek w miejscach przegubów - Wymagana wytrzymałość [sekcja D1.2c.1(b)]
  • Wymagana wytrzymałość słupa [przekrój D1.4a]
  • Smukłość słupa dla połączenia niestężonego [Przekrój E3.4c.2b]

Ograniczenia szerokości do grubości dla wymagań dotyczących ciągliwości

Pręty w IMF są oznaczone jako pręty umiarkowanie ciągliwe zgodnie z sekcją E2.5a. Pręty w SMF są oznaczone jako pręty o wysokiej ciągliwości zgodnie z sekcją E3.5a.

Pas słupa

Pas słupa SMF musi spełniać wymagania przepisów sejsmicznych AISC, sekcja D1.1 [1] dla prętów o wysokiej ciągliwości. Ta forma kontrolna jest pokazana jako EQ 1200 w programie RFEM (zdjęcie 1).

Środnik słupa

Graniczny stosunek szerokości do grubości dla środników z prętów o wysokiej ciągliwości jest określany przy użyciu decydującego przypadku obciążenia dla obciążenia osiowego, zgodnie z opisem w sekcji D1.4a [1]. Decydujący przypadek obciążenia oparty jest na wszystkich kombinacjach obciążeń, w tym tylko grawitacyjnych KO, KO ze standardowym obciążeniem sejsmicznym oraz KO ze standardowym obciążeniem sejsmicznym. Kontrola ta jest pokazana w EQ 1100 w RFEM (zdjęcie 2).

Podobnie jak w przypadku słupów, weryfikacja szerokości do grubości jest również przeprowadzana dla belek.

Stężenie belek

Wymagana wytrzymałość i sztywność stężeń są podane w zakładce Stężenia według prętów w sekcji „Wymagania sejsmiczne” (rysunek 3). Wartości te można porównać z obliczoną dostępną wytrzymałością i sztywnością podczas wymiarowania prętów stężających stanowiących ramy dla belki. Brak dostępnych szczegółów warunku projektowego (tylko odniesienia).

Dla wymaganych wytrzymałości podane są dwie różne wartości. Pierwsza wartość, Pbr, może być stosowana dla stężeń statecznościowych znajdujących się poza położeniem przegubu plastycznego. Pbr jest zdefiniowane w równaniu A-6-7 w dodatku 6 do AISC 360-16 [3]:

Stężenie belek (wytrzymałość wymagana)

Pbr = 0.02·(Mr·Cdho)

Pbr Wymagana wytrzymałość stężenia nośnego belki
Mr Wymagana wytrzymałość belki na zginanie. Mr = Ry Fy Z/ αs [AISC 341 Równanie D1-1]
Cd Współczynnik podwójnej krzywizny = 1.0 [AISC 341 Section D1.2a(b)]
ho Odległość między środkiem ciężkości pasa ho = d - tf

Druga, większa wartość, Pr, jest przeznaczona dla stężeń stabilizujących w miejscu przegubu plastycznego. Jest ona zdefiniowana w równaniu D1-4 normy AISC 341-16 [1]:

Stężenie belek (wytrzymałość wymagana na przegubie plastycznym)

Pr = 0.06·Ry·Fy·Z/(αs·ho)

Pr Wymagana wytrzymałość stężenia nośnego belki w miejscu przegubu plastycznego
Ry Stosunek oczekiwanej granicy plastyczności do określonej minimalnej granicy plastyczności
Fy Zadana minimalna granica plastyczności
Z Wskaźnik oporu plastycznego przekroju (lub połączenia) w miejscu przegubu plastycznego
αs Współczynnik dostosowania poziomu siły LRFD-ASD = 1,0 dla LRFD i 1,5 dla ASD
ho Odległość między środkiem ciężkości pasa

Wymagana sztywność βbr jest zdefiniowana w równaniu A-6-8 w dodatku 6:

Stężenie belek (sztywność wymagana)

βbr =1Φ·(10·Mr·CdLbr·ho)  (LRFD)βbr =Ω·(10·Mr·CdLbr·ho)  (ASD)

βbr Wymagana sztywność stężenia belki
Mr Wymagana wytrzymałość belki na zginanie
Cd Współczynnik krzywizny podwójnej = 1.0
Lbr Maksymalny rozstaw stężeń belki nośnej
ho Odległość między środkiem ciężkości pasa

Maksymalny rozstaw stężeń musi spełniać wymagania normy AISC 341-16, sekcja D1.2a.1(c) dla IMF oraz sekcja D1.2b dla SMF.

Stężenie belek (maksymalny rozstaw)

Lbr = 0.19·ry·ERy·Fy  for IMFLbr = 0.095·ry·ERy·Fy  for SMF

Lbr Maksymalny rozstaw stężeń belki nośnej
ry Promień bezwładności względem osi słabej
E Moduł sprężystości
Ry Stosunek oczekiwanej granicy plastyczności do określonej minimalnej granicy plastyczności
Fy Zadana minimalna granica plastyczności

Warunek projektowy dla maksymalnego rozstawu jest przedstawiony wraz z innymi wymaganiami dotyczącymi prętów w sekcji „Stopnie wykorzystania prętów”. Szczegóły warunku projektowego pokazano w EQ 2100 (rysunek 4). Długość stężona Lb jest zadaną długością efektywną dla zwichrzenia (LTB).

Wymagana wytrzymałość słupa

Wszystkie słupy stanowiące część systemu SFRS (sejsmiczne siły przenoszące obciążenia) muszą być projektowane na obciążenia z uwagi na rezerwę nośności. W wielu przypadkach zwiększona siła osiowa nie musi być łączona z występującymi jednocześnie momentami zginającymi. Opcja pomijania wszystkich momentów zginających, ścinania i skręcania w słupach dla stanu granicznego rezerwy nośności jest domyślnie aktywowana. Opcję tę można wyłączyć w konfiguracji sejsmicznej.

W przypadku standardowych kombinacji obciążeń bez rezerwy nośności wynikającej z wpływu obciążenia sejsmicznego, połączone obciążenie jest sprawdzane zgodnie z AISC 360-16, rozdział H.

W przypadku kombinacji obciążeń z obciążeniem sejsmicznym nadmiernej nośności rozdziały F i H nie są zaznaczone, jeżeli aktywna jest opcja pominięcia wszystkich momentów zginających, ścinania i skręcania w kolumnach dla stanu granicznego rezerwy nośności. W przykładzie 4.3.2 w instrukcji sejsmicznej [2], należy uwzględnić przypadek kontrolny z obu kombinacji obciążeń, standardowego i rezerwowego.

Momenty zginające od obciążenia przyłożonego pomiędzy punktami podpory bocznej mogą przyczyniać się do wyboczenia słupa. Z tego względu należy je uwzględniać jednocześnie z obciążeniami osiowymi poprzez dezaktywację opcji pomijania momentów.

Smukłość słupa dla połączenia niestężonego

W przypadku słupów w SMF bez stężeń na połączeniu możliwość wyboczenia z płaszczyzny na połączeniu należy zminimalizować poprzez ograniczenie smukłości L/r do wartości równej lub mniejszej niż 60, zgodnie z sekcją E3. 4c.2b [1]. Połączenia niestężone występują w szczególnych przypadkach, takich jak np. w dwukondygnacyjnej ramie bez stropu pośredniego.

We wszystkich innych przypadkach opcję spełnienia tego wymagania można wyłączyć w konfiguracji sejsmicznej.

Wymagania dotyczące połączeń są omówione w artykule KB 001768 | AISC 341-16 Wytrzymałość połączenia ramy na zginanie w RFEM 6.

Autor

Cisca Tjoa, PE

Cisca Tjoa, PE

inzynier-ds-wsparcia-technicznego

Firma Cisca jest odpowiedzialna za wsparcie techniczne dla klientów i ciągły rozwój programu na rynek północnoamerykański.

Słowa kluczowe

Obliczenia sejsmiczne AISC 341-16 Konstrukcja stalowa Projektowanie konstrukcji stalowych Trzęsienia ziemi Współczynnik rezerwy nośności Stężenie stateczności Rama momentu

Literatura

[1]   AISC 341-16 Seismic Provisions for Structural Steel Building
[2]   AISC Seismic Design Manual, 3rd Edition
[3]   ANSI/AISC 360-16, Specification for Structural Steel Buildings

Linki

Skomentuj...

Skomentuj...

  • Odwiedziny 398x
  • Zaktualizowane 27. lutego 2024

Kontakt

Skontaktuj się z firmą Dlubal

Masz dodatkowe pytania lub potrzebujesz porady? Zachęcamy do bezpłatnego kontaktu z nami drogą mailową, poprzez czat lub forum lub odwiedzenia naszej strony (FAQ).

+48 (32) 782 46 26

+48 884 794 700

[email protected]

RFEM 6
Hala z dachem łukowym

Program główny

Nowa generacja oprogramowania wykorzystującego MES służy do analizy statyczno -wytrzymałościowej 3D prętów, powierzchni i brył.

Cena pierwszej licencji
4 650,00 EUR
RFEM 6

Steel Design for RFEM 6

Obliczenia

Rozszerzenie Projektowanie konstrukcji stalowych umożliwia sprawdzenie stanu granicznego nośności i użytkowalności prętów stalowych zgodnie z różnymi normami.

Cena pierwszej licencji
2 850,00 EUR