Сейсмические конфигурации в настоящее время доступны для расчета стальных конструкций по следующим нормам:
- AISC 360
- CSA S16
Эти конфигурации определяют критерии, по которым выполняется сейсмическая проверка объекта. Здесь можно задать тип сейсмической системы сопротивления нагрузкам (SFRS) для сейсмического расчета согласно AISC 341 [1] или CSA S16 [2].
Сейсмическую конфигурацию можно активировать в Global Settings.
AISC 360
Общие
В этой категории задаются сейсмическая система сопротивления нагрузкам и тип элемента.
Seismic Force-Resisting System
В списке доступны пять типов сейсмических систем сопротивления нагрузкам (SFRS).
Тип элемента
С помощью списка задается тип сейсмического элемента. Доступные варианты зависят от выбранной SFRS.
Для каждой конфигурации необходимо учитывать различные настройки и исходные данные в зависимости от выбранных типа SFRS и типа элемента. Эти параметры приведены в таблице ниже. Тип элемента «Strut» зарезервирован для многоярусных раскосных рам (будущее обновление).
Include Overstrength Seismic Load
Коэффициент прочности, Ωo, является коэффициентом увеличения, применяемым к усилиям в определенных элементах на пути сейсмической нагрузки. Его назначение — предотвратить появление слабого звена до полного рассеивания энергии и достижения пластического потенциала основной SFRS. Например, чтобы диагональная связь в стальной раскосной раме могла текуче деформироваться и рассеивать энергию контролируемым образом, все остальные элементы пути нагрузки (например, соединения, колонны и коллекторы) должны быть прочнее максимальной предполагаемой прочности связи. Поэтому расчет этих элементов выполняется по увеличенным нагрузкам с учетом коэффициента прочности.
Если установлен флажок «Include overstrength seismic load», в сочетаниях нагрузок учитываются коэффициенты прочности. В результате расчет элемента выполняется по увеличенным нагрузкам. Для колонн всегда требуется расчет по увеличенным нагрузкам, поэтому возможность деактивации не отображается. То же самое относится к балкам в OCBF.
Column Strength: Neglect Moments for Overstrength Limit State
Все колонны в сейсмической системе сопротивления нагрузкам (SFRS) должны рассчитываться с учетом нагрузок с коэффициентом прочности. Во многих случаях увеличенное осевое усилие не нужно сочетать с одновременными изгибающими моментами. По умолчанию активирована опция пренебрежения всеми изгибающими моментами, поперечными силами и кручением для предельного состояния по коэффициенту прочности для элементов типа column.
Для стандартных сочетаний нагрузок без увеличения от сейсмического воздействия выполняется проверка комбинированного нагружения согласно главе H AISC. Для сочетаний нагрузок с коэффициентом прочности проверка по главе H игнорируется, если выбрана опция "Neglect moments". Согласно AISC 341-16, должны выполняться проверки как для стандартных, так и для увеличенных сочетаний нагрузок. Это показано в примере 4.3.2 Руководства по сейсмическому расчету AISC.
Балка / Колонна / Раскос
Параметры второй категории зависят от выбранных выше типа сейсмической системы сопротивления нагрузкам и типа элемента.
Distance from Face of Column to Plastic Hinge
Положение пластического шарнира, Sh, и высота колонны, dc, используются для определения требуемой прочности на изгиб и срез узла балки с колонной.
Check Stability Bracing for V-Frames
Для балок в IMF и SMF требуется раскрепление устойчивости балок для предотвращения бокового изгиба с кручением. В SCBF это требование относится к балкам в V-образных или перевернутых V-образных схемах.
Check Slenderness
AISC 341 требует более строгого предельного отношения гибкости для колонн в SMF, раскосов с V-образной или перевернутой V-образной схемой в OCBF и всех раскосов в SCBF. Пользователь может отключить опцию выполнения этих требований.
Тип расчетной ситуации и тип предельного состояния
Необходимо добавить Тип расчетной ситуации, включающий сейсмические сочетания нагрузок, чтобы учитывать сейсмические нагрузки. При выборе типа предельного состояния следует проявлять особую осторожность.
Сейсмический расчет по AISC 341 выполняется только при выборе Earthquake Limit State в таблице Design Situations в качестве типа предельного состояния. Для всех трех типов предельного состояния: Strength, Earthquake и Earthquake (overstrength) — рассчитываются только элементы с назначенной сейсмической конфигурацией. Все остальные элементы, не входящие в SFRS, рассчитываются по предельному состоянию Strength.
Предельное состояние по эксплуатационной пригодности используется для проверки прогиба и может быть деактивировано пользователем, если в этом нет необходимости.
CSA S16
Общие
В этой категории задаются сейсмическая система сопротивления нагрузкам, ее тип и тип сейсмического элемента согласно пункту 27 [2].
Seismic Force-Resisting System
В списке доступны четыре типа сейсмических систем сопротивления нагрузкам (SFRS).
Seismic Force-Resisting Type
Типы сейсмической системы сопротивления нагрузкам, отображаемые в списке, зависят от выбранной SFRS.
Тип элемента
С помощью списка задается тип сейсмического элемента. Доступные варианты зависят от выбранной SFRS.
Bracing System
Для рам с концентрическими раскосами также выберите систему раскосов:
- Растяжение-сжатие
- Chevron
- Только растяжение
Параметры
В зависимости от выбранных типа SFRS и типа элемента для каждой конфигурации необходимо учитывать различные параметры и исходные данные. Эти параметры описаны ниже.
Колонны
Опция "The only expected inelastic behavior is at the column base" применима ко всем SFRS для типов элементов Column. Она позволяет, чтобы Fy колонны было больше 350 МПа, но не более 450 МПа согласно пункту 27.1.5.1 (как показано в расчетной проверке EQ1100).
Рамы, воспринимающие изгибающий момент
В большинстве случаев пластический шарнир проектируется в балках на основе концепции Strong Column-Weak Beam (SCWB). В особых случаях, когда "The column is expected to develop plastic hinging", должны выполняться дополнительные требования согласно пункту 27.2.3.1. В модуле Steel Design проверяются следующие требования:
- a) Расчетная проверка EQ2200/3200: Колонна раскреплена по бокам согласно пункту 13.7(b) с использованием k = 0.
- b) Расчетная проверка EQ 2300/3300: Расчетное осевое усилие ≤ 0.30AFy в SC4 для всех сейсмических CO.
- d.1) Расчетная проверка EQ1200: Колонна удовлетворяет пределу класса 1 в таблице 2.
- d.2) Расчетная проверка EQ 2400/3400: Для "Fixed-base I-shaped column" h/w ≤ 700/√Fy, если только осевое усилие Pf ≤ 0.15AFy (при Pf ≤ 0.15AFy расчетная проверка не отображается).
Рамы с концентрическими раскосами
Согласно пункту 27.5.5.3 (b), колонны в многоэтажных зданиях должны включать дополнительный изгибающий момент = 0.2ZFy в направлении раскосной ячейки в сочетании с вычисленными изгибающими моментами и осевыми нагрузками, как показано в расчетной проверке SP6400.
Рамы с эксцентрическими раскосами
Согласно пункту 27.7.13.2 (b), колонны в многоэтажных зданиях должны включать дополнительный изгибающий момент = 0.2ZFy в направлении раскосной ячейки в сочетании с вычисленными изгибающими моментами и осевыми нагрузками. В двух верхних этажах Madd = 0.4ZFy, как показано в расчетной проверке SP6400.
Параметры для ригелей
Согласно пункту 27.7.2.2, ригели должны быть либо
- a) участком балки (I-сечение или составное прямоугольное сечение), либо
- b) модульным звеном с одним из вариантов:
- звено, соединенное торцевой пластиной (I-образное сечение), или
- звено, соединенное стенкой (два составных C-сечения).
Расчетная проверка EQ7100 подтверждает, что форма сечения звена соответствует указанным выше требованиям в зависимости от выбранного типа звена и типа соединения.
Параметр для балок
Согласно пункту 27.7.9.3, балка вне звена должна иметь боковое раскрепление как верхнего, так и нижнего пояса. Если "Yielding is anticipated at the link end of this outer beam segment", раскрепление также должно соответствовать пункту 13.7(a), который ограничивает боковую нераскрепленную длину Lcr, как показано в расчетной проверке EQ7600.
Рамы с сейсмоизолированными раскосами от потери устойчивости
Согласно пункту 27.8.5.3 (b), колонны в многоэтажных зданиях должны включать дополнительный изгибающий момент = 0.2ZFy в направлении раскосной ячейки в сочетании с вычисленными изгибающими моментами и осевыми нагрузками, как показано в расчетной проверке SP6400.
Тип расчетной ситуации и тип предельного состояния
Необходимо добавить Тип расчетной ситуации, включающий сейсмические сочетания нагрузок, чтобы учитывать сейсмические нагрузки. При выборе типа предельного состояния следует проявлять особую осторожность.
Сейсмический расчет согласно пункту 27 выполняется только при выборе Earthquake Limit State в таблице Design Situations в качестве типа предельного состояния. Для обоих типов предельного состояния: Ultimate и Earthquake — рассчитываются только элементы с назначенной сейсмической конфигурацией. Все остальные элементы, не входящие в SFRS, рассчитываются по предельному состоянию Ultimate.
Предельное состояние по эксплуатационной пригодности используется для проверки предельного прогиба на основе Serviceability Configurations.
