Более подробная информация о вводе сейсмической конфигурации описана в отдельной статье. КБ | Сейсмический расчёт по AISC 341 в программе RFEM 6 .
Требования к стержням
В программе RFEM имеются следующие виды расчетов для стержней, являющихся частью устойчивой к сейсмической нагрузке системы (SFRS). Перечисленные пункты относятся к нормам по сейсмостойкости AISC 341-16 [1].
- Ограничения ширины к толщине [п. D1.1]
- Связи устойчивости балок - требуемая прочность и жесткость [пп. D1.2a.1(b) для IMF и D1.2b для SMF]
- Связи устойчивости балок - максимальный шаг [пп. D1.2a.1(c) для IMF и D1.2b для SRF]
- Связи устойчивости балок в местах расположения шарниров - требуемая прочность [п. D1.2c.1(b)]
- Требуемая прочность колонны [п. D1.4a]
- Коэффициент гибкости колонны для незакрепленного соединения [п. E3.4c.2b]
Ограничения ширины к толщине для требований к податливости
Стержни в IMF заданы как умеренно податливые стержни согласно п. E2.5a. Стержни в SMF заданы как высоко податливые стержни согласно п. E3.5a.
Полка колонны
Полка колонны SMF должна удовлетворять требованиям сейсмических норм AISC, п. D1.1 [1] для высоко податливых стержней. Данный расчет отображен в RFEM как EQ 1200 (рисунок 1).
Стенка колонны
Предельное отношение ширины к толщине для стенок стержней с высокой податливостью находятся с помощью определяющего загружения для осевой нагрузки, как указано в п. D1.4a [1]. Определяющее загружение основано на всех сочетаниях нагрузок, включая СН только с гравитацией, СН со стандартной сейсмической нагрузкой и СН с сейсмической нагрузкой сверхпрочности. Данный расчет показан в EQ 1100 в программе RFEM (рисунок 2).
Аналогично колоннам, проверка соотношения ширины и толщины выполняется для балок.
Придание жесткости для 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 для имеющейся прочности и жесткости при расчете элементов жесткости, которые соединяются с балкой. Подробности расчета не доступны (только ссылки).
Для требуемой прочности указаны два различных значения. Первое значение, Pbr, применяется для связей устойчивости, которые расположены за пределами области пластического шарнира. Pbr задана в уравнении A-6-7 приложения 6 нормы AISC 360-16 [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 |
Второе, более высокое значение, Pr, относится прямо к связям устойчивости в области пластического шарнира. Они заданы в уравнении D1-4 нормы AISC 341-16 [1]:
| 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:
| 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, п. D1.2a.1 (c) для IMF и п. D1.2b для SMF.
| Lbr | Максимальный шаг связей устойчивой балки |
| ho | Расстояние между центрами тяжести полок |
| U | Удлинение |
| S (Ta ) | Расчетное спектральное ускорение для основного периода конструкции в рассматриваемом направлении |
| û | Перемещение узла |
Расчет максимального шага представлен наряду с другими требованиями к стержням в разделе «расчетные соотношения стержней». Подробности расчета 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 увеличенную нормальную силу с сопутствующими 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 норме AISC 360-16, глава H.
Для сочетаний нагрузок с сейсмической нагрузкой сверхпрочности расчет по главе F и H не производится в случае, 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 опцию 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, так, чтобы он не превышал значения 60, согласно разделу E3. 4c.2b [1]. Подвижные соединения встречаются в особых случаях, например, в двухэтажном каркасе без промежуточного перекрытия.
Во всех других случаях опцию выполнения данного требования можно отключить в сейсмической конфигурации.
Требования к соединению описаны в статье КБ | Прочность соединения рам, устойчивых к моменту, по AISC 341-16 в RFEM 6 .
