Для конструкций, подходящих для процедуры динамического анализа, в 4.1.8.12 [1] определены две дополнительные подметоды, включая линейный динамический анализ с использованием метода спектра реакций на модальный отклик, метода численной интеграции линейной временной истории или нелинейного динамического анализа. Эта статья сосредоточится на методе спектра реакций на модальный отклик (RSA) и дополнительных требованиях к базовому сдвигу, определенных в NBC 2015.
Вариации базового сдвига по NBC 2015
Предполагая, что RSA рассчитывается согласно NBC, что выходит за рамки этой статьи, базовый сдвиг можно определить в нижнем этаже конструкции в каждом из ортогональных направлений, в которых прикладывается боковая сейсмическая нагрузка. В статье 4.1.8.12 [1] определяются различные вариации базового сдвига, необходимые для окончательной масштабировки сдвигов между этажами, сил на этажи, сил в элементах и деформаций, если это необходимо.
Шаг 1)
В предложении (5) [1] необходимо определить упругий базовый сдвиг, Ve, из линейного динамического анализа, что является первым шагом в понимании требований NBC к базовому сдвигу. Ve не должен включать никаких дополнительных факторов или масштабирования, применяемых к спектру реакций.
Шаг 2)
Определите проектный упругий базовый сдвиг, Ved, также известный как "упругая сила проектирования бокового землетрясения", согласно предложению (6) [1], используя Ve, определенный в предложении (5) [1]. Для всех конструкций, расположенных на участках, кроме Класса F, и имеющих систему противодействия сейсмическим силам (SFRS) с модификационным фактором силы, связанным с пластичностью, Rd, равным или превышающим 1.5, Ve следует умножить на больший из следующих двух факторов:
|
S(0.2) |
Design spectral response acceleration for a period of T = 0.2 sec |
|
S(0.5) |
Design spectral response acceleration for a period of T = 0.5 sec |
|
S(Ta) |
Design spectral response acceleration for the fundamental lateral period of vibration of the structure in the direction under consideration |
Шаг 3)
Ранее определенный Ved следует умножить на фактор важности, Ie, указанный в статье 4.1.8.5 [1], и разделить на модификационный фактор силы, связанный с пластичностью, умноженный на модификационный фактор силы, связанный с запасом прочности, RdRo, найденный в таблице 4.1.8.9 [1], чтобы определить проектный базовый сдвиг, Vd.
Шаг 4)
Определите проектную силу бокового землетрясения V, данную в статье 4.1.8.11 [1] согласно упрощенному методу ESFP.
Требования к масштабированию базового сдвига по NBC 2015
С учетом приведенной выше информации и в соответствии с 4.1.8.12(8) [1], если Vd из шага 3 меньше 80% V из шага 4, то Vd следует принять равным 0.8V для всех регулярных конструкций и нерегулярных конструкций, допустимых для проектирования с использованием ESFP.
Для всех нерегулярных конструкций, для которых требуется динамический анализ, указанный в 4.1.8.7 [1], а также деревянных конструкций выше 4 этажей, которые соответствуют критериям, изложенным в 4.1.8.12(12) [1], Vd должен быть принят как больший из Vd или V, указанный в 4.1.8.12(9) [1].
В дополнение к этим минимумам, масштабный фактор Vd/Ve следует применить к сдвигам между этажами, силам на этажи, силам в элементах и деформациям, включая эффекты случайной крутки, для определения проектных значений из 4.1.8.12(10) [1].
Применение базового сдвига NBC 2015 в RFEM
С множественными вариациями базового сдвига, обсуждаемыми в NBC 2015, может быть сложно определить, какая вариация базового сдвига предоставляется при проведении анализа спектра реакций согласно стандарту в программе анализа конструкций RFEM.
В модуле RF-DYNAM Pro – Эквивалентные Нагрузки после выбора NBC 2015 доступны два типа спектра, включая "упругий спектр реакций" и "спектр проектирования для линейного расчета".
"Упругий спектр реакций" предоставит упругий базовый сдвиг конструкции, Ve, из 4.1.8.12(5) [1] или шага 1 выше. Это значение не включает учет Ie/RdRo или других факторов.
"Спектр проектирования для линейного расчета" предоставит проектный базовый сдвиг конструкции, Vd, из 4.1.8.12(7) [1] или шага 3 выше. Однако следует отметить, что дополнительный фактор, указанный в 4.1.8.12(6) или шаге 2 выше, не включен в этот расчет. Расчет включает Ie/RdRo, так как эти переменные указаны в таблице параметров кода RF-DYNAM Pro – Эквивалентные Нагрузки, тогда как они не указаны для "упругого спектра реакций".
Для любого типа спектра пользователь сможет масштабировать эквивалентные нагрузки в соответствии с требованиями к масштабированию в дополнительном модуле. Например, "упругий спектр реакций", который необходим для анализа деформаций конструкции, так как он не включает эффекты Ie/RdRo, может потребовать масштабирования с помощью Vd/Ve как это требуется в 4.1.8.12(10). Для типа "Спектр проектирования для линейного расчета" масштабный фактор Vd/Ve также может применяться в дополнение к фактору, указанному в 4.1.8.12(6) или шаге 2 выше, который не включен в расчет. RF-DYNAM Pro – Эквивалентные Нагрузки предоставляет возможность масштабирования в каждом из глобальных направлений X, Y и Z, в которых может быть приложена сейсмическая сила.
Вкратце, требование к линейному динамическому анализу и, в частности, анализ спектра реакций на модальный отклик, изложенный в NBC 2015, можно рассмотреть с использованием программы конечных элементов RFEM в дополнение к дополнительному модулю RF-DYNAM Pro - Эквивалентные Нагрузки. Многочисленные вариации базового сдвига в статье 4.1.8.12 могут быть рассчитаны с использованием программы либо с обозначением типа спектра, либо с применением параметра ввода масштабного фактора в модуле.
