AISC 341 Wymiarowanie ramy stężonej 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

Obliczenia zwykłej ramy stężonej koncentrycznie (OCBF) oraz SCBF (specjalnej konstrukcji szkieletowej stężonej koncentrycznie) można przeprowadzić w rozszerzeniu Projektowanie konstrukcji stalowych dla programu RFEM 6. Wyniki obliczeń sejsmicznych zgodnie z AISC 341-16 i 341-22 są podzielone na dwie sekcje: Wymagania dotyczące prętów i połączeń.

Więcej szczegółów na temat danych wejściowych z konfiguracji sejsmicznej znajduje się w 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 341-16/22 [1].

  • Ograniczenia szerokości do grubości [przekrój D1.1 i F1.5a]
  • SCBF Stężenie belek - Wymagana wytrzymałość i sztywność [przekroje F2.4b i D1.2a.1(b)]
  • Stężenie belek SCBF - maksymalny rozstaw [przekroje F2.4b i D1.2a.1(c)]
  • Wymagana wytrzymałość słupa [przekrój D1.4a]
  • Smukłość współczynnika stężenia [Przekrój F1.5b dla OCBF i F2.5b(a) dla SCBF]

Ograniczenia szerokości do grubości dla wymagań dotyczących ciągliwości

Stężenia w OCBF są oznaczone jako pręty umiarkowanie ciągliwe zgodnie z sekcją F1.5a. Wszystkie pręty (stężenia, belki, słupy) w SCBF są oznaczone jako pręty o wysokiej ciągliwości zgodnie z sekcją F2.5a.

Stężenia w OCBF muszą spełniać wymagania przepisów sejsmicznych AISC, sekcja D1.1 dla umiarkowanie ciągliwych prętów. W drodze wyjątku zgodnie z sekcją F1.5a stężenia w ramach wyłącznie rozciąganych o Lc/r większym niż 200 nie muszą spełniać wymagania dotyczącego ciągliwości. Ta forma kontrolna jest pokazana jako EQ 1300 w programie RFEM (zdjęcie 1).

Uwaga: Ramy tylko rozciągane nie są dozwolone w SCBF zgodnie z sekcją F2.4d.

Stężenie belek w SCBF

Wymaganie dotyczące stężeń statecznościowych ma zastosowanie tylko do belek w ramach stężonych typu V i typu odwróconego typu V, zgodnie z sekcją F2.4b [1]. Wymagana wytrzymałość i sztywność stężeń są podane w zakładce Stężenia według prętów w sekcji „Wymagania sejsmiczne” (rysunek 2). 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).

Wymagana wytrzymałość Pbr jest zdefiniowana w równaniu A-6-7 w załączniku 6 do AISC 360-16/22 [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

Uwaga: Pr nie ma zastosowania dla ram stężonych.

Wymagana sztywność, βbr, jest zdefiniowana w równaniu A-6-8 w dodatku 6 do AISC 360-16/22 [3]:

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 341-16/22 Sekcji F2.4b, która ma odniesienie do Sekcji D1.2a.1(c):

Stężenie belek dla SCBF (maksymalny rozstaw)

Lbr = 0.19·ry·ERy·Fy  (AISC 341-16)Lbr = 0.17·ry·ERy·Fy  (AISC 341-22)

Lbr Maksymalny rozstaw stężeń belki nośnej
ry Promień bezwładności względem słabej osi
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 dla prętów w Stopniach wykorzystania na prętach. Długość stężona Lb jest zadaną długością efektywną dla zwichrzenia (LTB). Szczegóły warunku projektowego pokazano w EQ 2100 (rysunek 3).

Wymagana wytrzymałość słupa

Wszystkie słupy stanowiące część systemu SFRS (sejsmiczne) muszą być wymiarowane na obciążenia rezerwowe. 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 360-16/22 rozdział H.

W przypadku kombinacji obciążeń z obciążeniem sejsmicznym rezerwy nośności rozdział H nie jest stosowany, jeżeli opcja pominięcia wszystkich momentów zginających, ścinania i skręcania w słupach dla stanu granicznego rezerwy nośności jest aktywna. Przykład 4.3.2 w Instrukcji projektowania sejsmicznego [2] ilustruje obliczenia z wykorzystaniem przypadku kontrolnego dla obu kombinacji obciążeń, standardowej i rezerwy nośności.

Momenty zginające od obciążenia przyłożonego pomiędzy punktami podpory bocznej mogą przyczyniać się do wyboczenia słupa. Dlatego należy je uwzględniać jednocześnie z obciążeniami osiowymi poprzez dezaktywację opcji pomijania momentów (rysunek 4).

Smukłość stężenia

W przypadku stężeń w układzie V lub odwróconej ramie V w układzie OCBF zgodnie z sekcją F1.5b [1] [1] współczynnik smukłości Lc/r musi być mniejszy niż lub równy 4*√(E/Fy ). Celem jest ograniczenie niezrównoważonych sił, które powstają w prętach ramowych po wyboczeniu stężenia. Ten warunek projektowy jest pokazany jako EQ 3300 w RFEM (rysunek 5).

W przypadku stężeń w konfiguracji X opcję spełnienia tego wymagania można wyłączyć w konfiguracji sejsmicznej.

Zgodnie z sekcją F2.5b(a) [1] w przypadku stężeń w SCBF współczynnik smukłości Lc/r musi być mniejszy niż lub równy 200. Ta forma kontrolna jest pokazana jako EQ 3310 w RFEM (zdjęcie 6).

Wymagania dotyczące połączenia

Wymagania sejsmiczne obejmują Wymaganą wytrzymałość połączenia na rozciąganie oraz Wymaganą wytrzymałość połączenia na ściskanie dla stężenia. Są one wyświetlane w zakładce Połączenie stężenia według pręta (rysunek 7). Szczegóły warunku projektowego nie są dostępne dla połączeń o różnej wytrzymałości. Jednak równania i odniesienia do norm znajdują się w tabeli.

Symbole i definicje przedstawione są za pomocą następujących wzorów:

Wymagana wytrzymałość połączenia skratacyjnego na rozciąganie (OCBF i SCBF)

Ry·Fy·Ag/αs

Ry Stosunek oczekiwanej granicy plastyczności do określonej minimalnej granicy plastyczności
Fy Zadana minimalna granica plastyczności
Ag Pole przekroju brutto stężenia
αs LRFD-ASD Współczynnik korekcyjny poziomu siły = 1,0 dla LRFD i 1,5 dla ASD

Wymagana wytrzymałość połączenia skratacyjnego na ściskanie

1.1·Fcre·Ag/αs      for OCBF (341-16)1.14·Fcre·Ag/αs    for SCBF (341-16 & 341-22)Fne·Ag/αs                for OCBF (341-22)

Fcre Krytyczne naprężenie wyboczeniowe z przekroju E AISC 360-16 z wykorzystaniem oczekiwanej granicy plastyczności, Ry Fy
Ag Pole przekroju brutto stężenia
αs LRFD-ASD Współczynnik korekcyjny poziomu siły = 1,0 dla LRFD i 1,5 dla ASD
Fne Nominalne naprężenie z przekroju E normy AISC 360-22 z wykorzystaniem oczekiwanej granicy plastyczności, Ry Fy

Uwaga: Obliczenia z ograniczoną nośnością, oparte na oczekiwanych wytrzymałościach stężonych, będą dostępne w przyszłej wersji.

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 Rama stężona AISC 341-22 AISC 341

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
[4]   AISC 341-22. Seismic Provisions for Structural Steel Buildings. (2022). American Institute of Steel Construction.
[5]   ANSI/AISC 360-22, Specification for Structural Steel Buildings

Linki

Skomentuj...

Skomentuj...

  • Odwiedziny 757x
  • Zaktualizowane 28. 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]

Świętuj z nami 10-lecie

Dlubal Software - strzał w 10! Warszawa

Konferencje 21. marca 2024 10:00 - 16:00 CEST

Liniowa analiza stateczności w RFEM 6 i RSTAB 9

Liniowa analiza stateczności w RFEM 6 i RSTAB 9

Webinarium 4. kwietnia 2024 14:00 - 15:00 CEST

Dlubal Software - strzał w 10!<BR>ZNÓW TA STATYKA

Dlubal Software - strzał w 10! ZNÓW TA STATYKA

Konferencje 5. kwietnia 2024 10:00 - 16:00 CEST

RFEM 6 | Studenci | Wprowadzenie do wymiarowania prętów

Szkolenie online 10. kwietnia 2024 16:00 - 19:00 CEST

Zaproszenie

XXXVIII Ogólnopolskie Warsztaty Pracy Projektanta Konstrukcji

Konferencje 9. kwietnia 2024 - 12. kwietnia 2024

RSECTION 1 | Studenci | Wstęp do wytrzymałości materiałów

Szkolenie online 17. kwietnia 2024 16:00 - 17:00 CEST

Projektowanie hal według Eurokodów

Projektowanie hal według Eurokodów

Konferencje 16. kwietnia 2024 - 17. kwietnia 2024

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