541x
001875
2024-02-27

Расчет стержней, устойчивых к моменту, по норме AISC 341-22 в программе RFEM 6

В аддоне Расчёт стальных конструкций для RFEM 6 доступны три типа рам (обычные, промежуточные и специальные). Результат сейсмического расчета по AISC 341-22 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 AISC 341 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 341-22 [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.

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 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 задан в уравнении A-6-7 в Приложении 6 к AISC 360 [3]:

Второе, большее значение, Pr, предназначено специально для связей устойчивости в месте пластического шарнира. Она определяется уравнением D1-4 в норме AISC 341 [1]:

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

Максимальный шаг связей устойчивости должен удовлетворять требованиям AISC 341-22, раздел D1.2a.1 (c) для IMF и раздел D1.2b для SMF.

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 увеличенную 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 360-22, 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 отвечает за техническую поддержку пользователей и за разработку наших программ для североамериканского рынка.

Ссылки
Ссылки
  1. AISC (2022). Seismic Provisions for Structural Steel Buildings, AISC 341-22. American Institute of Steel Construction, Chicago.
  2. AISC Seismic Design Manual, 3rd Edition
  3. AISC (2022). Specification for Structural Steel Buildings, ANSI/AISC 360-22. American Institute of Steel Construction, Chicago, August 1.