908x
001860
2024-02-22

Analiza modalnego spektrum odpowiedzi NBC 2020 i podstawowe uwzględnienie ścinania w RFEM 6

Artykuł 4.1.8.7 kanadyjskich przepisów budowlanych (NBC) 2020 zawiera jasną procedurę dotyczącą metod analizy trzęsień ziemi. Metoda bardziej zaawansowana, a mianowicie metoda analizy dynamicznej opisana w rozdziale 4.1.8.12, powinna być stosowana dla wszystkich typów konstrukcji, z wyjątkiem tych, które spełniają kryteria podane w 4.1.8.7. W przypadku pozostałych konstrukcji, może być stosowana nieco prostsza metoda równoważnych sił statycznych (ESFP), opisana w rozdziale 4.1.8.11.

W przypadku konstrukcji zakwalifikowanych do procedury analizy dynamicznej, istnieją dwie dalsze podmetody zdefiniowane w 4.1.8.12 [1], w tym liniowa analiza dynamiczna, z wykorzystaniem metody spektrum odpowiedzi modalnej lub metody liniowej integracji numerycznej w czasie lub nieliniowej Analiza dynamiczna. Niniejszy artykuł skupi się na metodzie spektrum odpowiedzi modalnej (RSA) oraz na dalszych podstawowych wymaganiach dotyczących ścinania zdefiniowanych w NBC 2020.

NBC 2020 Podstawowe odmiany ścinania

Zakładając, że RSA został obliczony zgodnie z NBC 2020, co wykracza poza zakres tego artykułu, podstawowe ścinanie może być określone na dolnej kondygnacji konstrukcji w każdym z kierunków ortogonalnych przyłożenia bocznego obciążenia sejsmicznego. W artykule 4.1.8.12 [1] zdefiniowano szereg kroków, zgodnie z którymi zdefiniowano różne podstawowe warianty ścinania potrzebne do ostatecznego skalowania ścinania kondygnacji, sił w kondygnacjach, sił w prętach oraz, w razie potrzeby, ugięcia.

Krok 1: W zdaniu (5) [1], podstawowe ścinanie sprężyste, Ve, powinno być określane na podstawie analizy liniowo-dynamicznej, która jest pierwszym krokiem do zrozumienia wymagań dotyczących ścinania podstawowego NBC. Wartość Ve nie powinna uwzględniać żadnych dodatkowych współczynników ani skalowania spektrum odpowiedzi.

Krok 2: Wyznacz skorygowaną podstawę ścinania sprężystego, Ved, znaną również jako "skorygowana boczna siła sprężysta w dolnej części konstrukcji" sejsmiczna, zgodnie ze zdaniem (6) [1], przy użyciu Ve wyznaczonego ze zdania (5) [ [1]]. W przypadku wszystkich konstrukcji znajdujących się w miejscach innych niż XF i posiadających układ odpornościowy na obciążenia sejsmiczne (SFRS) o współczynniku modyfikującym siły zależnej od ciągliwościRd równym lub większym niż 1,5, Ve należy pomnożyć przez większą z wartości następujące dwa współczynniki pozwalają uzyskać Ved :

Krok 3: Wyznaczoną wcześniej wartość Ved należy pomnożyć przez współczynnik ważności Ie podany w § 4.1.8.5 [1] i podzielić przez współczynnik modyfikujący siłę wynikającą z ciągliwości pomnożony przez współczynnik modyfikujący siłę Rd Ro, zgodnie z tabelą 4.1.8.9 [1], w celu określenia określonej bocznej siły sejsmicznej Vd.

Krok 4: Wyznacz boczną siłę sejsmiczną V, podaną w artykule 4.1.8.11 [1], zgodnie z uproszczonym ESFP.

Wymagania dotyczące podstawowej skali ścinania NBC 2020

Na podstawie powyższych informacji we współpracy z 4.1.8.12(8) [1] [1], jeżeli Vd z kroku 3 jest mniejsze niż 80% V z kroku 4, wówczas Vd należy przyjąć jako 0,8 V dla wszystkich regularnych i nieregularnych konstrukcji dopuszczone do obliczania za pomocą procedury równoważnych sił statycznych.

W przypadku wszystkich nieregularnych konstrukcji, które wymagają analizy dynamicznej określonej w 4.1.8.7 [1], a także konstrukcji drewnianych o wysokości powyżej 4 kondygnacji, które spełniają kryteria podane w 4.1.8.12(12) [1], wówczas Vd powinna należy przyjąć większą z wartości Vd lub 100% V podanej w 4.1.8.12(9) [1].

Aby określić wartościobliczeniowe z4.1.8.12 (10) [ [1]].

Zastosowanie podstawowego ścinania NBC 2020 w RFEM 6

Ze względu na to, że w NBC 2020 występuje wiele wariantów dla ścinania podstawowego, określenie, który wariant ścinania jest dostępny, może być trudne podczas przeprowadzania analizy spektrum odpowiedzi zgodnie z normą w programie do analizy statyczno-wytrzymałościowej RFEM 6.

Dzięki rozszerzeniu Analiza spektrum odpowiedzi w szczegółach definicji spektrum odpowiedzi dostępne są dwa typy spektrum, w tym "Spektrum sprężystości" i "Spektrum obliczeniowe".

"Spektrum sprężystości" zapewnia ścinanie podstawy sprężystej konstrukcji, Ve, z 4.1.8.12(5) [1] lub kroku 1 powyżej. Wartość ta nie uwzględnia Ie/Rd Ro ani żadnych innych współczynników.

"Spektrum obliczeniowe" zapewnia obliczeniowe bazowe ścinanie konstrukcji Vd z 4.1.8.12(7) [1] lub kroku 3 powyżej. Należy jednak pamiętać, że obliczenia te nie uwzględniają dodatkowego współczynnika określonego w 4.1.8.12(6) lub w kroku 2 powyżej. Obliczenia uwzględniają Ie/Od Ro, ponieważ zmienne te są wymienione bezpośrednio w opcjach 'Spektrum obliczeniowe', podczas gdy nie są one wyświetlane w polu 'Spektrum sprężystości'.

W przypadku obu typów spektrum użytkownik ma możliwość bezpośredniego skalowania spektrum odpowiedzi w celu uwzględnienia wymagań dotyczących współczynnika skalowania. Na przykład, może zaistnieć potrzeba przeskalowania "Spektrum sprężystości", które jest konieczne do analizy ugięć konstrukcji, ponieważ nie uwzględnia wpływu Ie/Rd Ro, skalowanie za pomocą Vd/Ve zgodnie z wymaganiami w 4.1.8.12 (10). W przypadku typu „spektrum obliczeniowe” oprócz współczynnika określonego w 4.1.8.12(6) lub kroku 2 powyżej, który nie jest uwzględniany w obliczeniach, może zostać zastosowany również współczynnik skali Vd/Ve. Rozszerzenie Analiza spektrum odpowiedzi oferuje opcję skalowania w globalnych kierunkach X, Y i Z, w której można przyłożyć siłę sejsmiczną.

Należy również wspomnieć, że kondygnacja i ścinanie podstawy konstrukcji są teraz automatycznie dostępne w programie RFEM 6 w wynikach tabeli Analiza spektralna po aktywowaniu rozszerzenia Model budynku. W tabeli można wybrać "Wyniki według kondygnacji", a w zakładce "Oddziaływania kondygnacji" będzie wyświetlane ścinanie kondygnacji dla każdej kondygnacji.

Podsumowując, można spełnić wymagania analizy liniowej, a w szczególności analizy modalnej spektrum odpowiedzi, określone w normie NBC 2020, z wykorzystaniem programu RFEM 6 MES jako uzupełnienie rozszerzenia Analiza spektrum odpowiedzi. Wiele podstawowych odmian ścinania opisanych w artykule 4.1.8.12 [1] jest możliwych do uzyskania za pomocą programu z dostępnymi opcjami typu spektrum i współczynnika skalowania.

Zapoznaj się z wcześniej nagranym webinarium "Analiza spektrum odpowiedzi NBC 2020 w RFEM 6", dostępnym pod poniższymi linkami, aby zapoznać się z analizą spektrum odpowiedzi zgodnie z NBC 2020 w RFEM 6.


Autor

Amy Heilig jest Prezesem naszego biura w Filadelfii. Zajmuje się również sprzedażą i wsparciem technicznym, jednocześnie aktywnie przyczyniając się do rozwoju programów firmy Dlubal Software, dostosowanych do potrzeb rynku północnoamerykańskiego.

Odnośniki
Odniesienia
  1. National Research Council of Canada. (2020). Krajowe przepisy budowlane (t. 1). Ottawa, ON, Kanada.