AISC 341-16 Momentalna wytrzymałość połączenia ramy 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

Obliczanie ramy momentowej zgodnie z AISC 341-16 jest teraz możliwe w rozszerzeniu Projektowanie konstrukcji stalowych dla programu RFEM 6. Wynik obliczeń sejsmicznych jest podzielony na dwie sekcje: wymagania dotyczące prętów i połączeń. W tym artykule omówiono wymaganą wytrzymałość połączenia. Przedstawiono przykładowe porównanie wyników pomiędzy RFEM a AISC Seismic Design Manual [2].

Wymagania dotyczące prętów są omówione w osobnym artykule, KB 001767, "AISC 341-16 Wymiarowanie prętów zginających w RFEM 6".

Więcej szczegółów na temat danych wejściowych z konfiguracji sejsmicznej znajduje się w artykule KB 001761, "AISC 341-16 Obliczenia sejsmiczne w RFEM 6".

Wymagania dotyczące połączenia

"Wymagania sejsmiczne" zawierają Wymaganą wytrzymałość na zginanie i Wymaganą wytrzymałość na ścinanie połączenia belka-słup. Są one wyszczególnione w zakładce Połączenie ram sprężystych według prętów. Szczegóły warunku projektowego nie są dostępne dla wytrzymałości połączenia. Jednak na liście znajdują się równania i odniesienia do norm. Symbole i definicje są zestawione w poniższej tabeli (Rysunek 1).

AISC Poradnik projektowania sejsmicznego - przykład 4.3.7 Obliczanie połączenia śrubowego z blachą z kołnierzem (BFP)

Dla uproszczenia model w RFEM składa się tylko z pojedynczej ramy zamiast całego budynku, jak pokazano w przykładzie AISC (zdjęcie 2). Obciążenie grawitacyjne na belce = 1,15 kip/ft.

Numeracja kroków w tym przykładzie jest zgodna z procedurą projektowania krok po kroku opisaną w AISC 358-16 sekcja 7.6 [3].

Krok 1. Oblicz prawdopodobny maksymalny moment w miejscu przegubu plastycznego, Mpr

Prawdopodobny moment maksymalny

Mpr = Cpr·Ry·Fy·ZeMpr = 1.15·1.1·50 ksi·200 in3Mpr = 12650 kip·in

Mpr Prawdopodobny maksymalny moment na przegubie plastycznym
Cpr Współczynnik uwzględniający szczytową wytrzymałość połączenia (utwardzanie odkształceniowe) zgodnie z AISC 358.
Cpr = (Fy +Fu )/(2Fy ) ≤ 1,2
Ry Stosunek oczekiwanej granicy plastyczności do określonej minimalnej granicy plastyczności
Fy Zadana minimalna granica plastyczności
Ze Efektywny plastyczny wskaźnik wytrzymałości przekroju na przegubie plastycznym

Kroki od 2 do 5 zawierają wymagania dotyczące śrub i wykraczają poza zakres zastosowania rozszerzenia Projektowanie konstrukcji stalowych.

Krok 6. Oblicz siły tnące w miejscu przegubu plastycznego belki, Vpr + Vg

Siły tnące na przegubie plastycznym

Vpr+Vg = 2·MprLh + wu·Lh2Vpr+Vg = 2·12650 kip·in299.8 in + 1.15 kipft·299.8 in2Vpr+Vg = 84.4 kips + 14.4 kipsVpr+Vg = 98.8 kips

Vpr Ścinanie wymagane do wytworzenia maksymalnego prawdopodobnego momentu w przegubie plastycznym
Vpr = 2Mpr/Lh
Vg Ścinanie od obciążeń grawitacyjnych w miejscu przegubu plastycznego
Vg = wu Lh/2

Mpr Prawdopodobny maksymalny moment w miejscu przegubu plastycznego
Lh Odległość między miejscami przegubów plastycznych
Lh = Lbelka - dc - 2Sh = 360,0 cala - 15,20 cala - 2*22,50 cala = 299,8 cala
Lh jest równe Lcf (długość w świetle belki), jeżeli położenie przegubu plastycznego jest pominięte
WU Obciążenia grawitacyjne na belce

Krok 7. Wyznacz moment oczekiwany na licu pasa słupa, Mf

Oczekiwany moment na powierzchni słupa

Mf = Mpr + MextraMf = Mpr + (Vpr+Vg)ShMf = 12650 kip·in + 98.8 kips22.50 inMf = 14872 kip·in

Mf Moment oczekiwany na licu słupa
Mpr Prawdopodobny maksymalny moment w miejscu przegubu plastycznego
Mextra Dodatkowy moment od siły tnącej w miejscu przegubu plastycznego
Vpr + Vg Siły tnące w miejscu przegubu plastycznego
Sh Odległość od czoła słupa do położenia przegubu plastycznego

Powyższe równanie pomija obciążenie grawitacyjne działające na małą część belki między przegubem plastycznym a licem słupa (1,15 kip/ft*1,875 ft = 2,16 kips*22,5 in = 48,6 k-in). Dozwolone jest uwzględnienie tej wartości [3].

Krok 14. Określ wymaganą wytrzymałość na ścinanie na licu słupa, Vu

Wymagana wytrzymałość na ścinanie w licu słupa jest wykorzystywana do obliczania połączenia na ścinanie belki ze środnikiem i słupem (pojedyncza płyta).

Wymagana wytrzymałość na ścinanie na powierzchni słupa

Vu =Vpr + Vg (at face of column) Vu = 2·MprLh + wu·Lcf2Vu = 84.4 kips + 1.15 kipft·344.8 in2Vu = 84.4 kips + 16.5 kipsVu = 100.9 kips

Vu Wymagana wytrzymałość na ścinanie na licu słupa
V pr Ścinanie wymagane do wytworzenia maksymalnego prawdopodobnego momentu w miejscu przegubu plastycznego

Vg (czoło słupa) Ścinanie od obciążeń grawitacyjnych na czole słupa
WU Obciążenia grawitacyjne na belce
Lcf Długość belki w świetle
Lcf =belka L - dc = 360,0 cala - 15,2 cala = 344,8 cala

Mówiąc dokładniej, powyższe obliczenia pokazują, że wartość Vg jest mierzona na licu słupa, a nie na linii środkowej (jak pokazano w przykładzie z AISC [2]). Niewielką różnicę można zobaczyć na wykresach ścinania (zdjęcie 3).

Wartości uzyskane z powyższych wzorów można porównać z wynikami wygenerowanymi przez program RFEM w sekcji „Wymagania sejsmiczne” (zdjęcie 1). Niewielkie rozbieżności wynikają z zaokrągleń. Wynik można również dołączyć do raportu (zdjęcie 4).

Szczegółowe procedury wymiarowania śrub, blach pasów, blach pojedynczych, ciągłych i blach podwójnych nie są zawarte w zakresie. Dlatego w tym artykule pominięto etapy tych kontroli.

Wyświetlane są również momenty i zapotrzebowanie na ścinanie w oparciu o najgorszy przypadek z kombinacji obciążeń rezerwy nośności, Ωo M i Ωo V. W przypadku obliczeń konstrukcji zginanych (OMF) potencjalnie ograniczającym aspektem wytrzymałości połączenia jest przekroczenie obciążenia sejsmicznego [Instrukcja projektowania sejsmicznego AISC rozdział 4.2(b)].

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

Wymiarowanie sejsmiczne AISC 341-16 Konstrukcja stalowa Projektowanie konstrukcji stalowych Trzęsienia ziemi Połączenie Analiza statyczno-wytrzymałościowa połączenia OMF IMF SMF

Literatura

[1]   AISC 341-16 Seismic Provisions for Structural Steel Building
[2]   AISC Seismic Design Manual, 3rd Edition
[3]   AISC 358-16 Prequalified Connections for Special and Intermediate Steel Moment Frames for Seismic Applications

Linki

Skomentuj...

Skomentuj...

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