Предмет:
Расчёт жёсткой рамы по норме AISC 341 в программе RFEM 6
Комментарий:
Расчёт обыкновенной рамы с концентрическими связями (OCBF) и рамы специальной конструкции с концентрическими связями (SCBF) можно выполнить в аддоне Расчёт стальных конструкций для RFEM 6. Результат сейсмического расчета по AISC 341-16 и 341-22 разделен на две части: Требования к стержням и требованиям к соединениям.
Легенда:
Более подробные подробности о вводе сейсмической конфигурации описаны в 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 341-16/22 [1].
- Ограничения ширины-толщины [Сечение D1.1 и F1.5a]
- SCBF Связи устойчивости балок - требуемая прочность и жесткость [сечения F2.4b и D1.2a.1(b)]
- SCBF Связи устойчивости балок - максимальный шаг [сечения F2.4b и D1.2a.1(c)]
- Требуемая прочность колонны [Раздел D1.4a]
- Коэффициент гибкости связи [сечение F1.5b для OCBF и F2.5b(a) для SCBF]
Ограничения ширины к толщине для требований к податливости
Связи в OCBF определяются как умеренно податливые стержни согласно разделу F1.5a. Все стержни (связи, балки, колонны) в SCBF обозначены как высоко податливые стержни в соответствии с разделом F2.5a.
Связи в OCBF должны удовлетворять требованиям сейсмических норм AISC, раздел D1.1, для стержней с умеренной податливостью. В качестве исключения, согласно разделу F1.5a, связи в рамах, работающих только на растяжение, с Lc/r более 200 не должны удовлетворять требованию податливости. Эта расчетная проверка показана в RFEM как EQ 1300 (рисунок 1).
Внимание! Согласно разделу F2.4d, только растянутые рамы не допускаются в SCBF.
Связи устойчивости балок в SCBF
Требование по связям устойчивости применимо только для балок в рамах с V-образными и перевернутыми V-образными связями по разделу F2.4b [1]. Требуемая прочность и жесткость связей устойчивости указаны во вкладке «Связи устойчивости по стержням» в разделе «Сейсмические требования» (рисунок 2). Эти значения можно сравнить с рассчитанными доступной прочностью и жесткостью при расчете элементов жесткости, которые встраиваются в балку. Нет доступных подробностей расчета (только ссылки).
Требуемая прочность Pbr определяется по уравнению A-6-7 в Приложении 6 нормы AISC 360-16/22 [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 |
Внимание! P не применимо к жёстким рамам.
Требуемая жесткость βbr определена по уравнению A-6-8 в Приложении 6 нормы AISC 360-16/22 [3]:
| 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 341-16/22, раздел F2.4b, который ссылается на раздел D1.2a.1 (c):
| 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 расчетных соотношениях на стержнях. Длина связи Lb - это заданная свободная длина для потери устойчивости плоской формы изгиба (LTB). Подробности расчета затем показаны в EQ 2100 (рисунок 3).
Требуемая прочность колонны
Все колонны, входящие в сейсмоустойчивую систему (SFRS), должны быть рассчитаны со сверхпрочными нагрузками. Во многих случаях нет необходимости сочетать усиленную 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 360-16/22, глава H.
Для сочетаний нагрузок с сейсмической нагрузкой сверхпрочности глава H не применяется, если для предельного состояния сверхпрочности активирована опция пренебрежения всеми изгибающими моментами, сдвигом и кручением в колоннах. Пример 4.3.2 из Руководства по сейсмическому расчету [2] демонстрирует расчет с использованием контрольного случая из обоих сочетаний нагрузок, стандартного и повышения прочности.
Изгибающие моменты, возникающие в результате нагрузки, приложенной между точками боковых опор, могут вызвать потерю устойчивости колонны. Поэтому их необходимо учесть одновременно с осевыми нагрузками, отключив функцию пренебрежения моментами (рисунок 4).
Коэффициент гибкости связи
Для связей в V-образных или перевернутых V-образных рамах в OCBF коэффициент гибкости Lc/r должен быть меньше или равен 4*√(E/Fy) по разделу F1.5b [1]. Цель состоит в том, чтобы ограничить неуравновешенные силы, которые возникают в стержнях каркаса после потери устойчивости связей. Данная расчетная проверка показана в программе RFEM как EQ 3300 (рисунок 5).
Для связей в X-конфигурации опцию выполнения данного требования можно отключить в ''сейсмической конфигурации''.
Для связей в SCBF коэффициент гибкости Lc/r должен быть меньше или равен 200 согласно разделу F2.5b(a) [1]. Данная расчетная проверка обозначена в программе RFEM как EQ 3310 ...