Предмет:
Расчет стержней, устойчивых к моменту, по норме AISC 341-22 в программе RFEM 6
Комментарий:
В аддоне Расчёт стальных конструкций для RFEM 6 доступны три типа рам (обычные, промежуточные и специальные). Результат сейсмического расчета по AISC 341-22 подразделяется на две части: требования к стержням и требования к соединениям.
Легенда:
Более подробная информация о вводе «Сейсмической конфигурации» описана в отдельной статье
КБ | Сейсмический расчёт по AISC 341 в программе RFEM 6
.
Требования к стержню
В программе RFEM доступны следующие расчеты для стержней, являющихся частью устойчивой к сейсмической нагрузке системы (SFRS). Перечисленные сечения относятся к сейсмическим нормам AISC 341-22 [1].
- Ограничения ширины к толщине [Раздел D1.1]
- Связи устойчивости балок - требуемая прочность и жесткость [сечение D1.2a.1(b) для IMF и D1.2b для SMF]
- Связи устойчивости балок - максимальный шаг [раздел D1.2a.1(c) для IMF и D1.2b для SRF]
- Связи устойчивости балок в местах шарниров - требуемая прочность [Раздел D1.2c.1(b)]
- Требуемая прочность колонны [Раздел D1.4a]
- Коэффициент гибкости колонны для соединения без связей [Сечение E3.4c.2b]
Ограничения ширины к толщине для требований к податливости
Стержни в IFO определяются как умеренно податливые стержни согласно разделу E2.5a. Стержни в SRF обозначены как высоко податливые стержни в соответствии с разделом E3.5a.
'''Полка колонны'''
Полка колонны SMF должна удовлетворять требованиям AISC Seismic Profisions, раздел D1.1 [1] для высоко податливых стержней. Эта расчетная проверка показана в RFEM как EQ 1200 (рисунок 1).
'''Стенка колонны'''
Предельное отношение ширины к толщине для стенок высоко податливых стержней определяется с помощью определяющего загружения для осевой нагрузки, как указано в разделе D1.4a [1]. Определяющее загружение основано на всех сочетаниях нагрузок, включая только гравитацию, СН со стандартной сейсмической нагрузкой и СН с сейсмической нагрузкой сверхпрочности. Данная проверка показана в EQ 1100 в программе RFEM (рисунок 2).
Аналогично колоннам, проверки соотношения ширины и толщины выполняются для балок.
Связи устойчивости балок
Требуемая прочность и жёсткость связей устойчивости указаны во вкладке ''Связи устойчивости по стержням'' в разделе «Сейсмические требования» (рисунок 3). Эти значения можно сравнить с рассчитанными доступной прочностью и жесткостью при расчете элементов жесткости, которые встраиваются в балку. Нет доступных подробностей расчета (только ссылки).
Для требуемой прочности указаны два различных значения. Первое значение, P-br, применяется для связей устойчивости, которые расположены за пределами позиции пластического шарнира. P-br определяется в уравнении A-6-7 в Приложении 6 к AISC 360 [3]:
| Pbr | Требуемая прочность связей устойчивой балки |
| Mr | Требуемая прочность балки на изгиб. Mr = Ry Fy Z/ αs [AISC 341 формула D1-1] |
| Cd | Коэффициент двойной кривизны = 1,0 [AISC 341, раздел D1.2a (b)] |
| ho | Расстояние между центром тяжести полки ho = d - tf |
Второе, большее значение, Pr, предназначено специально для связей устойчивости в месте пластического шарнира. Она определяется уравнением D1-4 в норме AISC 341 [1]:
| Pr | Требуемая прочность связи устойчивой балки в месте расположения пластического шарнира |
| Ry | Отношение ожидаемого предела текучести к заданному минимальному пределу текучести |
| Fy | Заданный минимальный предел текучести |
| Z | Эффективный пластический момент сопротивления сечения (или соединения) в месте расположения пластического шарнира |
| αs | Коэффициент регулировки уровня силы LRFD-ASD = 1,0 для LRFD и 1,5 для ASD |
| ho | Расстояние между центром тяжести полки |
Требуемая жесткость β-br определена по уравнению A-6-8 в Приложении 6:
| d | Расчетная высота |
| d | Расчетная высота |
| d | Расчетная высота |
| fy | Предел текучести арматурной стали |
| d | Расчетная высота |
Максимальный шаг связей устойчивости должен удовлетворять требованиям AISC 341-22, раздел D1.2a.1 (c) для IMF и раздел D1.2b для SMF.
| Lbr | Максимальный шаг связей устойчивой балки |
| ry | Радиус инерции вокруг слабой оси |
| E | Модуль упругости |
| Ry | Отношение ожидаемого предела текучести к заданному минимальному пределу текучести |
| Fy | Заданный минимальный предел текучести |
Расчетная проверка для максимального шага представлена вместе с другими требованиями к стержням в разделе «Расчетные соотношения стержней». Подробности расчета затем показаны в EQ 2100 (рисунок 4). Длина связи Lb - это заданная свободная длина для потери устойчивости плоской формы изгиба (LTB).
Требуемая прочность колонны
Все колонны, входящие в сейсмоустойчивую систему (SFRS), должны быть рассчитаны со сверхпрочными нагрузками. Во многих случаях нет необходимости сочетать увеличенную нормальную силу с одновременными изгибающими моментами. Опция пренебрежения всеми изгибающими моментами, сдвигом и кручением в колоннах для предельного состояния по сверхпрочности активирована по умолчанию. Данную опцию можно деактивировать в ''Сейсмической конфигурации''.
Для стандартных сочетаний нагрузок без увеличения прочности от действия сейсмической нагрузки комбинированное нагружение проверяется по AISC 360-22, глава H.
Для сочетаний нагрузок с сейсмической нагрузкой сверхпрочности главы F и H не проверяются, если активирована опция пренебрежения всеми изгибающими моментами, сдвигом и кручением в колоннах для предельного состояния сверхпрочности.
В примере 4.3.2 руководства по сейсмике [2] должен быть рассмотрен контрольный случай из обоих сочетаний нагрузок, стандартного и сверхпрочного.
Изгибающие моменты, возникающие в результате нагрузки, приложенной между точками боковых опор, могут вызвать потерю устойчивости колонны. Поэтому их необходимо учитывать одновременно с осевыми нагрузками, отключив возможность пренебрежения моментами.
Коэффициент гибкости колонны для соединения без связей
Для колонн в SRF без связей поперечных стержней в соединении, потенциальная потеря устойчивости соединения из плоскости должна быть мин.