Расчет моментов по AISC 341-16 в RFEM 6

Техническая статья из области расчета конструкций и использования программ Dlubal Software

  • База знаний

Техническая статья

Эта статья была переведена Google Translator

Посмотреть исходный текст

В аддоне Расчёт стальных конструкций для RFEM 6 доступны три типа рам (обычные, промежуточные и специальные). Результат сейсмического расчета по AISC 341-16 подразделяется на две части: требования к стержням и требования к соединениям.

Более подробная информация о вводе сейсмической конфигурации описана в отдельной статье КБ 001761 | Сейсмический расчёт по норме AISC 341-16 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 [1].

  • Ограничения ширины и толщины [Сечение 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 расположения шарниров - требуемая прочность [сечение D1.2c.1(b)]
  • Требуемая прочность колонны [сечение D1.4a]
  • Коэффициент гибкости колонны для незакрепленного соединения [Сечение E3.4c.2b]

Ограничения ширины и толщины 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 жесткость связей устойчивости указаны на 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, Pbr, применяется для связей устойчивости, которые расположены за пределами позиции пластического шарнира. Pbr определен в уравнении A-6-7 приложения 6 нормы AISC 360-16 [3]:

Устойчивость балок (требуемая прочность)

Pbr = 0.02·(Mr·Cdho)

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 341-16 [1]:

Устойчивые связи балок (требуемая прочность на пластическом шарнире)

Pr = 0.06·Ry·Fy·Z/(αs·ho)

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 βbr определена по уравнению A-6-8 в Приложении 6:

Устойчивость балок (требуемая жесткость)

βbr =1Φ·(10·Mr·CdLbr·ho)  (LRFD)βbr =Ω·(10·Mr·CdLbr·ho)  (ASD)

βbr Требуемая жесткость связей устойчивой балки
Mr Требуемая прочность балки на изгиб
Cd Коэффициент двойной кривизны = 1,0
Lbr Максимальный шаг связей устойчивой балки
ho Расстояние между центром тяжести полки

Максимальный шаг связей устойчивости должен удовлетворять требованиям AISC 341-16, раздел D1.2a.1 (c) для IMF и раздел D1.2b для SMF.

Связи устойчивости балок (максимальный шаг)

Lbr = 0.19·ry·ERy·Fy  for IMFLbr = 0.095·ry·ERy·Fy  for SMF

Lbr Максимальный шаг связей устойчивой балки
ry Радиус вращения 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 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 функцию можно отключить в сейсмической конфигурации.

Для стандартных сочетаний нагрузок без увеличения прочности от действия сейсмической нагрузки комбинированное нагружение проверяется по AISC 360-16, 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 подвижного соединения

Для колонн в SRF без связей поперечных стержней в соединении, возможность потери устойчивости из плоскости в соединении должна быть минимизирована путем ограничения коэффициента гибкости L/r, чтобы он был не более 60, согласно разделу E3. 4c.2b [1]. Подвижные соединения встречаются в особых случаях, например, в двухэтажном каркасе без промежуточного перекрытия.

Во всех других случаях эту функцию можно отключить в сейсмической конфигурации.

Требования к соединению описаны в статье КБ 001768 | Прочность соединения рам, устойчивых к моменту, по AISC 341-16 в RFEM 6.

Автор

Cisca Tjoa, PE

Cisca Tjoa, PE

Инженер технической поддержки

Cisca отвечает за техническую поддержку клиентов и постоянное развитие программ для рынка Северной Америки.

Ключевые слова

Сейсмический расчёт AISC 341-16 Стальные конструкции Расчёт стальных конструкций Сейсмический Коэффициент повышения прочности Укрепление устойчивости Момент кадра

Литература

[1]   AISC 341-16 Seismic Provisions for Structural Steel Building
[2]   AISC Seismic Design Manual, 3rd Edition

Ссылки

Добавить комментарий...

Добавить комментарий...

  • Просмотры 387x
  • Обновления 26. февраля 2024

Контакты

Связаться с Dlubal

У вас есть дополнительные вопросы или вам нужен совет? Свяжитесь с нами по телефону, электронной почте, в чате или на форуме, или выполните поиск по странице часто задаваемых вопросов, доступной круглосуточно и без выходных.

+49 9673 9203 0

[email protected]

Rfem 6 | Студенты | Основы расчёта стержней

Онлайн-обучение 10. апреля 2024 16:00 - 19:00 CEST

RSECTION 1 | Студенты | Основы сопротивления материалов

Онлайн-обучение 17. апреля 2024 16:00 - 17:00 CEST

Rfem 6 | Студенты | Ознакомление с МКЭ

Онлайн-обучение 24. апреля 2024 16:00 - 19:00 CEST

Rfem 6 | Студенты | Основы расчёта деревянных конструкций

Онлайн-обучение 30. апреля 2024 16:00 - 17:00 CEST

RFEM 6
Зал с арочной кровлей

Основная программа

Новое поколение программного обеспечения 3D МКЭ предназначено для расчёта стержней, поверхностей и тел.

Цена первой лицензии
4 650,00 EUR
RFEM 6

Steel Design for RFEM 6

расчет

Аддон Расчёт стальных конструкций выполняет расчёт стальных стержней по предельным состояниям по несущей способности и пригодности к эксплуатации в соответствии с различными нормативами.

Цена первой лицензии
2 850,00 EUR