В нашей статье описываются два способа определения случайных воздействий кручения в программе RFEM и RSTAB.
Автоматическое определение в дополнительном модуле RF-/DYNAM Pro-Equivalent Loads
Случайное кручение можно определить в дополнительном модуле RF-/DYNAM Pro - Equivalent Loads. 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. По норме EN 1998-1 данная величина составляет 5% от длины или ширины здания в направлении, перпендикулярном направлению воздействия. В программе RFEM и RSTAB это значение должно быть задано в соответствующем направлении:
ex = 0,05 ⋅ Lx
ey = 0,05 ⋅ Ly
На основе эксцентриситета, который умножается на эквивалентную нагрузку, дополнительный модуль определит крутящий момент, который действует на каждый узел сетки КЭ либо внутренний узел (для каждого отдельного нагружения). Применяется следующая формула:
M = |Fx ⋅ ey| + |Fy ⋅ ex|
Из-за локального действия крутящего момента в каждом узле сетки КЭ в отдельных конструктивных элементах может возникнуть высокое напряжение кручения. Чтобы предотвратить это, воздействие кручения должно быть задано вручную. Данный способ описан в следующем тексте.
Определение случайных воздействий кручения вручную
Более эффективным способом учета случайных воздействий кручения является применение глобального крутящего момента. Данный момент является следствием общих сейсмических нагрузок в расчете на один этаж и должен быть распределен по отдельным стенкам здания, работающим на сдвиг. Этот метод обычно приводит к более эффективным результатам и соответствует нормам.
Мы покажем этот метод на примере здания, которое имеет правильную вертикальную проекцию и Г-образно в плане. Анализ спектра реакций выполним в дополнительном модуле RF-/DYNAM Pro-Equivalent Loads. Таким образом мы получим два расчетных сочетания, одно для направления X, а другое для направления Y здания. 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.
Результаты расчетного сочетания 1 (сейсмическое воздействие в направлении X):
| Fx | Fy | ех | ey | M | |
|---|---|---|---|---|---|
| 4-й этаж | 138,0 кН | 70,4 кН | 0,60 м | 0,525 м | 119,8 кНм |
| 3-й этаж | 91,0 кН | 56,0 кН | 0,60 м | 0,525 м | 84,0 кНм |
| 2-й этаж | 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 |
Результаты расчетного сочетания 2 (сейсмическое воздействие в направлении Y):
| Fx | Fy | ех | ey | M | |
|---|---|---|---|---|---|
| 4-й этаж | 71,5 кН | 113,4 кН | 0,60 м | 0,525 м | 102,4 кНм |
| 3-й этаж | 55,5 кН | 66,8 кН | 0,60 м | 0,525 м | 68,4 кНм |
| 2-й этаж | 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 |
Для правильного распределения крутящего момента по отдельным стенкам, работающим на сдвиг, мы можем применить программу расчета сечений SHAPE-THIN, поскольку несвязанные сечения можно будет рассчитать по теории систем жесткости. Для этого моделируется план здания (все стенки, работающие на сдвиг; колонны не имеют значения для жесткости) и нагружается единичным крутящим моментом, равным 100 кНм. 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: Кручение в направлении X и кручение в направлении Y. Затем можно добавить эти нагружения в новое расчетное сочетание с условием ИЛИ и объединить с сейсмическими нагрузками. Тогда мы получим окончательные результаты: результирующие сейсмические нагрузки, включая правильное применение случайного кручения.
Подробное описание данного метода, а также советы и рекомендации по вводу данных вы найдете в вебинаре, присоединенном по ссылке (доступен только на немецком языке).
