762x
001775
2023-12-05

Расчёт жёсткой рамы по норме AISC 341 в программе RFEM 6

Расчёт обыкновенной рамы с концентрическими связями (OCBF) и рамы специальной конструкции с концентрическими связями (SCBF) можно выполнить в аддоне Расчёт стальных конструкций для RFEM 6. Результат сейсмического расчета по AISC 341-16 и 341-22 разделен на две части: Требования к стержням и требованиям к соединениям.

Более подробные подробности о вводе сейсмической конфигурации описаны в статье КБ 001761 | AISC 341 Seismic Design in 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 341-16/22 [1].

  • Ограничения ширины и толщины [Сечение D1.1 и F1.5a]
  • SCBF связи устойчивости балок - требуемая прочность и жесткость [сечения F2.4b и D1.2a.1(b)]
  • Связи устойчивости балок SCBF - максимальный шаг [сечения F2.4b и D1.2a.1(c)]
  • Требуемая прочность колонны [сечение D1.4a]
  • Коэффициент гибкости связи [сечение F1.5b для OCBF и F2.5b(a) для SCBF]

Ограничения ширины и толщины для требований к податливости

Связи в OCBF определяются как умеренно податливые стержни согласно разделу F1.5a. Все стержни (связи, балки, колонны) в SCBF обозначены как высоко податливые стержни в соответствии с разделом F2.5a.

Связи в OCBF должны удовлетворять требованиям сейсмических норм AISC, раздел D1.1, для стержней с умеренной податливостью. В качестве исключения, согласно разделу F1.5a, связи в рамах, работающих только на растяжение, с Lc/r более 200, не должны удовлетворять требованию податливости. Эта расчетная проверка показана в RFEM как EQ 1300 (рисунок 1).

Внимание! Согласно разделу F2.4d, только растянутые рамы не допускаются в SCBF.

Связи устойчивости балок в модуле SCBF

Требование по связям устойчивости применимо только для балок в рамах с V-образными и перевернутыми V-образными связями по разделу F2.4b [1]. Требуемая прочность и жесткость связей устойчивости указаны на вкладке « Связи устойчивости» по стержням в разделе «Сейсмические требования» (рисунок 2). Эти значения можно сравнить с рассчитанными доступной прочностью и жесткостью при расчете элементов жесткости, которые встраиваются в балку. Нет доступных подробностей расчета (только ссылки).

Требуемая прочность Pbr определяется по уравнению A-6-7 в Приложении 6 нормы AISC 360-16/22 [3]:

Внимание! P не применимо к жёстким рамам.

Требуемая жесткость βbr определена по уравнению A-6-8 в Приложении 6 нормы AISC 360-16/22 [3]:

Максимальный шаг связей устойчивости должен удовлетворять требованиям AISC 341-16/22, раздел F2.4b, который ссылается на раздел D1.2a.1 (c):

Расчетная проверка для максимального шага представлена вместе с другими требованиями к стержням в расчетных соотношениях на стержнях. Длина связи Lb - это заданная свободная длина для потери устойчивости плоской формы изгиба (LTB). Подробности расчета затем показаны в EQ 2100 (рисунок 3).

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 360-16/22, глава H.

Для сочетаний нагрузок с сейсмической нагрузкой сверхпрочности глава H не применяется, если для предельного состояния сверхпрочности активирована опция пренебрежения всеми изгибающими моментами, сдвигом и кручением в колоннах. Пример 4.3.2 из Руководства по сейсмическому расчету [2] демонстрирует расчет с использованием контрольного случая из обоих сочетаний нагрузок, стандартного и повышения прочности.

Изгибающие моменты, возникающие в результате нагрузки, приложенной между точками боковых опор, могут вызвать потерю устойчивости колонны. Поэтому их необходимо учесть одновременно с осевыми нагрузками, отключив функцию пренебрежения моментами (рисунок 4).

Коэффициент гибкости связи

Для связей в V-образных или перевернутых V-образных рамах в OCBF коэффициент гибкости Lc/r должен быть меньше или равен 4*√(E/Fy ) по разделуF1.5b [1]. Цель состоит в том, чтобы ограничить неуравновешенные силы, которые возникают в стержнях каркаса после потери устойчивости связей. Данная расчетная проверка показана в программе RFEM как EQ 3300 (рисунок 5).

Для связей в X-конфигурации это условие можно отключить в сейсмической конфигурации.

Для связей в SCBF коэффициент гибкости Lc/r должен быть меньше или равен 200 согласно разделу F2.5b(a) [1]. Эта расчетная проверка показана в программе RFEM как EQ 3310 (рисунок 6).

Требования к соединению

Сейсмические требования включают в себя Требуемую прочность соединения на растяжение и Требуемую прочность соединения при сжатии. Они перечислены в закладке Соединение связей по стержням (рисунок 7). Подробности расчета недоступны для прочности соединения. Тем не менее, уравнения и ссылки на нормы перечислены в таблице.

Символы и определения показаны в следующих формулах:

Внимание! Расчет с ограниченной несущей способностью, основанный на ожидаемой прочности связей, будет доступен в следующем выпуске.


Автор

Cisca отвечает за техническую поддержку пользователей и за разработку наших программ для североамериканского рынка.

Ссылки
Ссылки
  1. AISC 341-16. Требования к сейсмостойкости зданий из стальных конструкций. (2016). Американский институт стальных конструкций
  2. AISC Seismic Design Manual, 3rd Edition
  3. ANSI/AISC 360-16, Specification for Structural Steel Buildings
  4. AISC (2022). Seismic Provisions for Structural Steel Buildings, AISC 341-22. American Institute of Steel Construction, Chicago.
  5. AISC (2022). Specification for Structural Steel Buildings, ANSI/AISC 360-22. American Institute of Steel Construction, Chicago, August 1.