Конфигурации для сейсмики в настоящее время доступны для расчета стальных конструкций по следующим стандартам:
- AISC 360
- CSA S16
Эти конфигурации определяют критерии, по которым выполняется сейсмическая проверка объекта. Здесь вы можете задать тип системы сейсмического сопротивления (SFRS) для сейсмического расчета согласно AISC 341 [1] или CSA S16 [2].
Сейсмическую конфигурацию можно активировать в Global Settings (Глобальные настройки).
AISC 360
Общие (General)
В этой категории вы определяете систему сейсмического сопротивления и тип элемента.
Система сейсмического сопротивления (Seismic Force-Resisting System)
В списке доступны шесть типов систем сейсмического сопротивления (SFRS).
Тип элемента (Member Type)
Используйте список для определения сейсмического типа элемента. Доступные опции зависят от выбранной SFRS.
В зависимости от типа SFRS и типа элемента, выбранного для каждой конфигурации, необходимо учитывать различные настройки и исходные данные. Эти опции сведены в таблицу ниже. Тип элемента «Strut (Раскос)» зарезервирован для многоярусных связевых рам (в будущих версиях).
Включить сейсмическую нагрузку с учетом повышенной прочности (Include Overstrength Seismic Load)
Коэффициент повышенной прочности, Ωo, представляет собой коэффициент усиления, применяемый к усилиям в определенных элементах сейсмического пути нагружения. Цель состоит в том, чтобы предотвратить появление слабого звена до полного рассеивания энергии и достижения потенциала пластичности основной SFRS. Например, для того чтобы диагональная связь в стальной связевой раме могла пластически деформироваться и рассеивать энергию контролируемым образом, все остальные элементы пути нагружения (например, соединения, колонны и коллекторы) должны быть прочнее максимальной ожидаемой прочности связи. Поэтому расчет этих элементов выполняется на основе усиленных нагрузок с использованием коэффициента повышенной прочности.
При установке флажка «Include overstrength seismic load (Включить сейсмическую нагрузку с учетом повышенной прочности)» коэффициенты повышенной прочности учитываются в комбинациях нагрузок. В результате стержень рассчитывается на усиленные нагрузки. Для колонн всегда требуется расчет на усиленные нагрузки, поэтому опция деактивации не отображается. То же самое относится к балкам в OCBF.
Прочность колонны: Пренебречь моментами для предельного состояния с повышенной прочностью (Column Strength: Neglect Moments for Overstrength Limit State)
Все колонны в системе сейсмического сопротивления (SFRS) должны быть рассчитаны на нагрузки с учетом повышенной прочности. Во многих случаях усиленное осевое усилие не требуется сочетать с сопутствующими изгибающими моментами. Опция пренебрежения всеми изгибающими моментами, сдвигом и кручением для предельного состояния с повышенной прочностью для элементов типа колонна (column) активирована по умолчанию.
Для стандартных комбинаций нагрузок без учета повышенной прочности от сейсмического воздействия проверяется совместное действие нагрузок согласно главе H AISC. Для комбинаций нагрузок с повышенной прочностью проверка по главе H игнорируется, если выбрана опция «Neglect moments (Пренебречь моментами)». Согласно AISC 341-16, необходимо проверять как стандартные комбинации нагрузок, так и комбинации с повышенной прочностью. Это показано в Примере 4.3.2 Руководства по сейсмическому расчету AISC.
Балка / Колонна / Связь (Beam / Column / Brace)
Опции второй категории зависят от выбранной выше системы сейсмического сопротивления и типа элемента.
Расстояние от грани колонны до пластического шарнира (Distance from Face of Column to Plastic Hinge)
Расположение пластического шарнира, Sh, и высота сечения колонны, dc, используются для определения требуемой прочности на изгиб и сдвиг соединения балки с колонной.
Проверить связи устойчивости для V-образных рам (Check Stability Bracing for V-Frames)
Связи устойчивости балок требуются для балок в IMF и SMF для предотвращения потери устойчивости из плоскости изгиба. В SCBF это требование применяется к балкам с V-образными или перевернутыми V-образными рамами.
Проверить гибкость (Check Slenderness)
AISC 341 требует более строгого коэффициента гибкости для колонн (columns) в SMF, связей (braces) с V-образной или перевернутой V-образной конфигурацией в OCBF и всех связей в SCBF. Опция соблюдения этих требований может быть деактивирована пользователем.
Тип расчетной ситуации и Тип предельного состояния (Design Situation Type & Limit State Type)
Для учета сейсмических нагрузок необходимо добавить Тип расчетной ситуации (Design Situation Type), включающий сейсмические комбинации нагрузок. Особое внимание следует уделить выбору типа предельного состояния.
Сейсмический расчет по AISC 341 выполняется только в том случае, если в таблице Design Situations (Расчетные ситуации) в качестве типа предельного состояния выбрано Earthquake Limit State (Предельное состояние землетрясения). Только стержни с назначенной сейсмической конфигурацией рассчитываются для всех трех типов предельных состояний: Strength (Прочность), Earthquake (Землетрясение) и Earthquake (overstrength) (Землетрясение (повышенная прочность)). Все остальные стержни, не являющиеся частью SFRS, рассчитываются на предельное состояние по прочности (Strength Limit State).
Предельное состояние по эксплуатационной пригодности (serviceability limit state) используется для проверки предельного прогиба и может быть деактивировано пользователем, если в этом нет необходимости.
CSA S16
Общие (General)
В этой категории вы определяете систему сейсмического сопротивления и её тип, а также сейсмический тип элемента, как указано в [2] Раздел 27.
Система сейсмического сопротивления (Seismic Force-Resisting System)
В списке доступны четыре типа систем сейсмического сопротивления (SFRS).
Тип сейсмического сопротивления (Seismic Force-Resisting Type)
Типы сейсмического сопротивления, отображаемые в списке, зависят от выбранной SFRS.
Тип элемента (Member Type)
Используйте список для определения сейсмического типа элемента. Доступные опции зависят от выбранной SFRS.
Система связей (Bracing System)
Для рам с центральной связью также выберите систему связей:
- Tension-compression (Растяжение-сжатие)
- Chevron (Шевронные)
- Tension-only (Только растяжение)
Опции (Options)
В зависимости от типа SFRS и типа элемента, выбранного для каждой конфигурации, необходимо учитывать различные опции и исходные данные. Эти опции описаны ниже.
Колонны (Columns)
Опция «The only expected inelastic behavior is at the column base (Единственное ожидаемое неупругое поведение — в основании колонны)» применима для всех SFRS с типами элементов Колонна (Column). Она позволяет значению Fy колонны быть более 350 МПа, но не более 450 МПа согласно Разделу 27.1.5.1 (как показано в расчетной проверке EQ1100).
Моментные рамы (Moment-Resisting Frames)
В большинстве случаев пластическое шарнирообразование проектируется так, чтобы происходить в балках, на основе философии «Сильная колонна — Слабая балка» (SCWB). В особых случаях, когда «Ожидается, что в колонне разовьется пластический шарнир (The column is expected to develop plastic hinging)», должны быть выполнены дополнительные требования согласно Разделу 27.2.3.1. В модуле расчета стальных конструкций проверяются следующие требования:
- a) Расчетная проверка EQ2200/3200: Колонна имеет боковую развязку согласно Разделу 13.7(b) с использованием k = 0.
- b) Расчетная проверка EQ 2300/3300: Учтенная осевая нагрузка ≤ 0,30AFy в SC4 для всех сейсмических РС (Расчетных Сочетаний).
- d.1) Расчетная проверка EQ1200: Колонна удовлетворяет пределу Класса 1 из Таблицы 2.
- d.2) Расчетная проверка EQ 2400/3400: Для «I-образной колонны с жестким основанием» h/w ≤ 700/√Fy, если только осевая нагрузка Pf ≤ 0,15AFy (когда Pf ≤ 0,15AFy, расчетная проверка не отображается).
Рамы с центральной связью (Concentrically Braced Frames)
Согласно Разделу 27.5.5.3 (b), колонны в многоэтажных зданиях должны воспринимать дополнительный изгибающий момент = 0,2ZFy в направлении связевой ячейки, в сочетании с расчетными изгибающими моментами и осевыми нагрузками, как показано в расчетной проверке SP6400.
Рамы с эксцентричной связью (Eccentrically Braced Frames)
Согласно Разделу 27.7.13.2 (b), колонны в многоэтажных зданиях должны воспринимать дополнительный изгибающий момент = 0,2ZFy в направлении связевой ячейки, в сочетании с расчетными изгибающими моментами и осевыми нагрузками. В двух верхних этажах Madd = 0,4ZFy, как показано в расчетной проверке SP6400.
Опции для связевых балок (Options for link beams)
Согласно Разделу 27.7.2.2, связевые балки должны быть либо
- a) сегментом балки (двутавровое сечение или составное прямоугольное сечение), либо
- b) модульной связью с
- соединением с торцевой пластиной (I-образное сечение) или
- связью, соединенной стенками (два составных C-образных сечения).
Расчетная проверка EQ7100 проверяет, соответствует ли форма сечения связи вышеуказанным требованиям, на основе выбранного типа связи и типа соединения.
Опция для балок (Option for beams)
Согласно Разделу 27.7.9.3, балка вне связи должна быть снабжена боковыми связями (развязкой) как по верхней, так и по нижней полке. Если «Ожидается пластическое течение на связевом конце этого внешнего сегмента балки (Yielding is anticipated at the link end of this outer beam segment)», развязка также должна соответствовать Разделу 13.7(a), который ограничивает длину без боковой развязки, Lcr, как показано в расчетной проверке EQ7600.
Связевые рамы с удерживаемой от потери устойчивости связью (Buckling Restrained Braced Frames)
Согласно Разделу 27.8.5.3 (b), колонны в многоэтажных зданиях должны воспринимать дополнительный изгибающий момент = 0,2ZFy в направлении связевой ячейки, в сочетании с расчетными изгибающими моментами и осевыми нагрузками, как показано в расчетной проверке SP6400.
Тип расчетной ситуации и Тип предельного состояния (Design Situation Type & Limit State Type)
Для учета сейсмических нагрузок необходимо добавить Тип расчетной ситуации (Design Situation Type), включающий сейсмические комбинации нагрузок. Особое внимание следует уделить выбору типа предельного состояния.
Сейсмический расчет согласно Разделу 27 выполняется только в том случае, если в таблице Design Situations (Расчетные ситуации) в качестве типа предельного состояния выбрано Earthquake Limit State (Предельное состояние землетрясения). Только стержни с назначенной сейсмической конфигурацией рассчитываются для обоих типов предельных состояний: Ultimate (Предельное по несущей способности) и Earthquake (Землетрясение). Все остальные стержни, не являющиеся частью SFRS, рассчитываются на предельное состояние по несущей способности (Ultimate Limit State).
Предельное состояние по эксплуатационной пригодности (serviceability limit state) используется для проверки предельного прогиба на основе Serviceability Configurations (Конфигурации по эксплуатационной пригодности).
