В нашей статье описываются два способа определения случайных воздействий кручения в программе RFEM и RSTAB.
Automatische Ermittlung innerhalb des Zusatzmoduls RF-/DYNAM Pro - Ersatzlasten
Es besteht die Möglichkeit einer automatischen Ermittlung der zufälligen Torsion innerhalb des Zusatzmoduls RF-/DYNAM Pro - Ersatzlasten. Данную функцию можно активировать в разделе «Динамические нагружения» во вкладке «Метод эквивалентных сил». Для применения этой функции в дополнительном модуле требуется ввести только значение эксцентриситета. In der EN 1998-1 und dem ASCE 7 beispielsweise beträgt dieser Wert 5 % der Gebäudelänge beziehungsweise -breite in der jeweils senkrecht dazu wirkenden Richtung. In RFEM und RSTAB muss dieser Wert in die jeweilige Richtung eingegeben werden:
- ex = 0,05 ⋅ Lx
- ey = 0,05 ⋅ Ly
Das Zusatzmodul ermittelt anhand dieser Exzentrizität, multipliziert mit der Ersatzlast, ein Torsionsmoment, welches an jedem FE-Knoten beziehungsweise internen Knoten angesetzt wird (für jeden einzelnen Lastfall). Применяется следующая формула:
M = |Fx ⋅ ey| + |Fy ⋅ ex|
Durch den lokalen Ansatz eines Torsionsmomentes in jedem FE-Knoten, kann es in den einzelnen Bauteilen zu einer hohen Torsionsbeanspruchung kommen. Um dies zu vermeiden, wäre ein manueller Ansatz der Torsionswirkung nötig. Im nachfolgenden Abschnitt wird dieser beschrieben.
Определение случайных воздействий кручения вручную
Eine wirtschaftlichere Möglichkeit, die zufälligen Torsionswirkungen zu berücksichtigen, ist der Ansatz eines globalen Torsionsmomentes. Данный момент является следствием общих сейсмических нагрузок в расчете на один этаж и должен быть распределен по отдельным стенкам здания, работающим на сдвиг. Diese Vorgehensweise ermittelt in der Regel wirtschaftlichere Ergebnisse und ist normkonform.
Мы покажем этот метод на примере здания, которое имеет правильную вертикальную проекцию и Г-образно в плане. Es wird ein Antwortspektrenverfahren innerhalb des Zusatzmoduls RF-/DYNAM Pro - Ersatzlasten durchgeführt. Als Ergebnis erhält man zwei Ergebniskombinationen, getrennt für die X- und Y-Richtung des Gebäudes. Оценка выполняется с помощью результирующей балки, при этом рассчитываются сдвиговые силы (Vy и Vz) на каждый этаж (Vz соответствует сейсмической силе в направлении X → Fx, а Vy соответствуют сейсмической силе в направлении Y → Fy). Затем данная сейсмическая нагрузка на этаж умножается на эксцентриситет (5% от длины здания в вертикальном направлении), и оба направления складываются, в результате чего мы получим крутящий момент для каждого этажа. Результаты указаны ниже.
Ergebnisse der Ergebniskombination 1 (Erdbeben in X-Richtung):
| Fx | Fy | ех | ey | M | |
|---|---|---|---|---|---|
| OG 3 | 138,0 кН | 70,4 кН | 0,60 м | 0,525 м | 119,8 кНм |
| OG 2 | 91,0 кН | 56,0 кН | 0,60 м | 0,525 м | 84,0 кНм |
| OG 1 | 56,9 кН | 30,5 кН | 0,60 м | 0,525 м | 50,2 кНм |
| ЕС | 21,6 кН | 4,5 кН | 0,60 м | 0,525 м | 15,3 кНм |
Ergebnisse der Ergebniskombination 2 (Erdbeben in Y-Richtung):
| Fx | Fy | ех | ey | M | |
|---|---|---|---|---|---|
| OG 3 | 71,5 кН | 113,4 кН | 0,60 м | 0,525 м | 102,4 кНм |
| OG 2 | 55,5 кН | 66,8 кН | 0,60 м | 0,525 м | 68,4 кНм |
| OG 1 | 29,9 кН | 46,1 кН | 0,60 м | 0,525 м | 42,1 кНм |
| ЕС | 4,6 кН | 17,6 кН | 0,60 м | 0,525 м | 12,0 кНм |
Für die korrekte Aufteilung des Torsionsmomentes auf die einzelnen Schubwände kann das Querschnittsprogramm DUENQ zu Hilfe genommen werden, da die Berechnung nicht zusammenhängender Querschnitte nach der Theorie der aussteifenden Systeme möglich ist. Dafür wird der Grundriss (alle Schubwände, die Stützen spielen keine Rolle in der Aussteifung) modelliert und mit einem Einheitstorsionsmoment von 100 kNm belastet. В результате получим результирующую силу сдвига на каждую стенку.
Поскольку сдвиговые силы были рассчитаны для единичного момента 100 кНм, их необходимо определить для реально действующих моментов на каждый этаж. Для этого можно умножить значения на указанный в таблице момент и разделить на 100. Данные силы на стенку должны быть применены в модели здания в качестве линейных нагрузок (разделенные на длину стены).
Таким образом, результатом являются два новых нагружения: Torsion in X-Richtung und Torsion in Y-Richtung. Затем можно добавить эти нагружения в новое расчетное сочетание с условием ИЛИ и объединить с сейсмическими нагрузками. Тогда мы получим окончательные результаты: die resultierenden Erdbebenlasten inklusive eines korrekten Ansatzes der zufälligen Torsion.
Eine ausführliche Beschreibung dieser Methode, sowie Tipps und Tricks zur Eingabe, finden sich im verlinkten Webinar (nur in deutscher Sprache verfügbar).
