Erdbebenkonfigurationen sind derzeit für den Stahlbau nach folgenden Normen verfügbar:
- AISC 360
- CSA S16
Diese Konfigurationen steuern die Kriterien, nach denen der Erdbebennachweis eines Objekts geführt wird. Hier können Sie das Typ des seismischen tragenden Systems (SFRS) für den Erdbebennachweis gemäß AISC 341 [1] oder CSA S16 [2] definieren.
Die Erdbebenkonfiguration kann in den Globalen Einstellungen aktiviert werden.
AISC 360
Allgemein
In dieser Kategorie definieren Sie das seismische tragende System und den Stabtyp.
Seismisches tragendes System
In der Liste stehen fünf Typen seismischer tragender Systeme (SFRS) zur Verfügung.
Stabtyp
Verwenden Sie die Liste, um den seismischen Stabtyp festzulegen. Die Optionen hängen von dem ausgewählten SFRS ab.
Je nach ausgewähltem SFRS-Typ und Stabtyp sind verschiedene Einstellungen und Eingaben zu berücksichtigen. Diese Optionen sind in der folgenden Tabelle zusammengefasst. Der Stabtyp „Strut“ ist für mehrgeschossige Verbände reserviert (zukünftige Version).
Erdbebenlast unter Berücksichtigung der Überfestigkeit einbeziehen
Der Überfestigkeitsbeiwert Ωo ist ein Verstärkungsfaktor, der auf die Kräfte in bestimmten Bauteilen im Erdbebenlastpfad angewendet wird. Ziel ist es, ein Versagen eines schwachen Glieds zu verhindern, bevor die vollständige Energiedissipation erreicht wird und das Duktilitätspotenzial des primären SFRS ausgeschöpft ist. Damit beispielsweise die Diagonalstrebe in einem Stahlverbandsystem plastisch wird und Energie kontrolliert dissipiert, müssen alle anderen Elemente des Lastpfads (z. B. Verbindungen, Stützen und Kollektoren) stärker sein als die maximal zu erwartende Tragfähigkeit der Strebe. Daher basiert die Bemessung dieser Bauteile auf der verstärkten Last unter Anwendung des Überfestigkeitsbeiwerts.
Wenn das Kontrollkästchen „Erdbebenlast unter Berücksichtigung der Überfestigkeit einbeziehen“ aktiviert ist, werden die Überfestigkeitsbeiwerte in den Lastkombinationen berücksichtigt. Dadurch wird der Stab mit den verstärkten Lasten bemessen. Stützen müssen immer mit den verstärkten Lasten bemessen werden, daher wird die Option zum Deaktivieren nicht angezeigt. Gleiches gilt für Träger in OCBF.
Stützenfestigkeit: Momente für Grenzzustand der Überfestigkeit vernachlässigen
Alle Stützen in einem seismischen tragenden System (SFRS) müssen mit Überfestigkeitslasten bemessen werden. In vielen Fällen muss die verstärkte Normalkraft nicht mit den gleichzeitig auftretenden Biegemomenten kombiniert werden. Die Option, alle Biegemomente, Querkräfte und Torsionen für den Grenzzustand der Überfestigkeit von Stäben des Typs column zu vernachlässigen, ist standardmäßig aktiviert.
Für Standardlastkombinationen ohne Überfestigkeit aus der Erdbebenlasteinwirkung wird die kombinierte Beanspruchung gemäß AISC Kapitel H überprüft. Bei Lastkombinationen mit Überfestigkeit wird die Prüfung nach Kapitel H ignoriert, wenn die Option „Momente vernachlässigen“ aktiviert ist. Gemäß AISC 341-16 müssen sowohl Standard- als auch Überfestigkeits-Lastkombinationen überprüft werden. Dies ist in Beispiel 4.3.2 des AISC Seismic Design Manual dargestellt.
Träger / Stütze / Verbandsstrebe
Die Optionen der zweiten Kategorie hängen von dem oben ausgewählten seismischen tragenden System und Stabtyp ab.
Abstand von der Stützenvorderkante zum plastischen Gelenk
Die Lage des plastischen Gelenks Sh und die Stützenhöhe dc werden verwendet, um die erforderliche Biege- und Querkrafttragfähigkeit der Träger-Stützen-Verbindung zu ermitteln.
Stabilisierungsaussteifung für V-Rahmen prüfen
Eine Stabilisierungsaussteifung von Trägern ist für Träger in IMF und SMF erforderlich, um seitliches Kippen zu verhindern. In SCBF gilt diese Anforderung für Träger mit V- oder umgekehrter V-Ausbildung.
Schlankheit prüfen
AISC 341 fordert ein höheres Schlankheitsverhältnis für Stützen in SMF, Verbandsstreben mit V- oder umgekehrter V-Ausbildung in OCBF sowie alle Verbandsstreben in SCBF. Die Erfüllung dieser Anforderungen kann vom Benutzer deaktiviert werden.
Typ der Bemessungssituation & Typ des Grenzzustands
Der Typ der Bemessungssituation, der Erdbebenlastkombinationen enthält, muss hinzugefügt werden, um die Erdbebenlasten zu berücksichtigen. Bei der Anwendung des Grenzzustandstyps ist besondere Sorgfalt erforderlich.
Der Erdbebennachweis nach AISC 341 wird nur geführt, wenn in der Tabelle Bemessungssituationen der Grenzzustand Erdbeben als Grenzzustandstyp ausgewählt ist. Nur Stäbe mit zugewiesener Erdbebenkonfiguration werden für alle drei Grenzzustandstypen bemessen: Festigkeit, Erdbeben und Erdbeben (Überfestigkeit). Alle anderen Stäbe, die nicht Teil des SFRS sind, werden für den Grenzzustand Festigkeit bemessen.
Der Gebrauchstauglichkeitsgrenzzustand wird zur Überprüfung der Verformungsgrenze verwendet und kann bei Bedarf vom Benutzer deaktiviert werden.
CSA S16
Allgemein
In dieser Kategorie definieren Sie das seismische tragende System und den Typ sowie den seismischen Stabtyp gemäß [2] Abschnitt 27.
Seismisches tragendes System
In der Liste stehen vier Typen seismischer tragender Systeme (SFRS) zur Verfügung.
Typ des seismischen tragenden Systems
Die in der Liste angezeigten Typen des seismischen tragenden Systems hängen vom ausgewählten SFRS ab.
Stabtyp
Verwenden Sie die Liste, um den seismischen Stabtyp festzulegen. Die Optionen hängen von dem ausgewählten SFRS ab.
Aussteifungssystem
Wählen Sie für konzentrisch ausgesteifte Rahmen ebenfalls das Aussteifungssystem:
- Zug-Druck
- Chevron
- Nur Zug
Optionen
Je nach ausgewähltem SFRS-Typ und Stabtyp sind verschiedene Optionen und Eingaben zu berücksichtigen. Diese Optionen werden nachfolgend beschrieben.
Stützen
Die Option „Das einzige erwartete inelastische Verhalten tritt am Stützenfuß auf“ gilt für alle SFRS mit Stabtypen Stütze. Sie erlaubt, dass Fy der Stütze größer als 350 MPa, jedoch gemäß Abschnitt 27.1.5.1 kleiner oder gleich 450 MPa ist (wie im Nachweis EQ1100 dargestellt).
Momentenrahmen
In den meisten Fällen wird das plastische Gelenk nach dem Prinzip „starke Stütze – schwacher Träger“ (SCWB) in den Trägern angesetzt. In speziellen Fällen, in denen „Die Stütze wird voraussichtlich ein plastisches Gelenk ausbilden“, müssen zusätzliche Anforderungen gemäß Abschnitt 27.2.3.1 erfüllt werden. Im Stahlbau-Add-on werden die folgenden Anforderungen überprüft:
- a) Nachweis EQ2200/3200: Stütze ist gemäß Abschnitt 13.7(b) mit k = 0 seitlich ausgesteift.
- b) Nachweis EQ 2300/3300: Bemessungsnormalkraft ≤ 0.30AFy in SC4 für alle seismischen COs.
- d.1) Nachweis EQ1200: Stütze erfüllt die Grenzklasse 1 gemäß Tabelle 2.
- d.2) Nachweis EQ 2400/3400: Für „Stütze mit festem Fuß und I-Querschnitt“ gilt h/w ≤ 700/√Fy, sofern die Normalkraft Pf ≤ 0.15AFy ist (wenn Pf ≤ 0.15AFy, wird der Nachweis nicht angezeigt).
Konzentrisch ausgesteifte Rahmen
Gemäß Abschnitt 27.5.5.3 (b) müssen Stützen in mehrgeschossigen Gebäuden ein zusätzliches Biegemoment = 0.2ZFy in Richtung des ausgesteiften Feldes in Kombination mit den berechneten Biegemomenten und Normalkräften enthalten, wie im Nachweis SP6400 dargestellt.
Exzentrisch ausgesteifte Rahmen
Gemäß Abschnitt 27.7.13.2 (b) müssen Stützen in mehrgeschossigen Gebäuden ein zusätzliches Biegemoment = 0.2ZFy in Richtung des ausgesteiften Feldes in Kombination mit den berechneten Biegemomenten und Normalkräften enthalten. In den beiden obersten Geschossen gilt Madd = 0.4ZFy, wie im Nachweis SP6400 dargestellt.
Optionen für Verbindungsriegel
Gemäß Abschnitt 27.7.2.2 müssen Verbindungsriegel entweder
- a) ein Abschnitt des Trägers (I-Querschnitt oder zusammengesetzter Rechteckquerschnitt) oder
- b) ein modularer Verbindungsriegel mit entweder
- stirnplattenverbundenem Verbindungsriegel (I-förmiger Querschnitt) oder
- stegverbundenem Verbindungsriegel (zwei zusammengesetzte C-Profile) sein.
Nachweis EQ7100 prüft, ob der Querschnitt des Verbindungsriegels auf Grundlage des ausgewählten Verbindungsriegeltyps und Verbindungstyps den oben genannten Anforderungen entspricht.
Option für Träger
Gemäß Abschnitt 27.7.9.3 muss der Träger außerhalb des Verbindungsriegels sowohl an oberem als auch unterem Flansch seitlich ausgesteift werden. Wenn „Fließen wird am Verbindungsriegelauslauf dieses äußeren Trägerabschnitts erwartet“ aktiviert ist, muss die Aussteifung außerdem Abschnitt 13.7(a) entsprechen, der die seitliche, nicht ausgesteifte Länge Lcr begrenzt, wie im Nachweis EQ7600 dargestellt.
Durch Biegung und Druck beanspruchte ausgesteifte Rahmen
Gemäß Abschnitt 27.8.5.3 (b) müssen Stützen in mehrgeschossigen Gebäuden ein zusätzliches Biegemoment = 0.2ZFy in Richtung des ausgesteiften Feldes in Kombination mit den berechneten Biegemomenten und Normalkräften enthalten, wie im Nachweis SP6400 dargestellt.
Typ der Bemessungssituation & Typ des Grenzzustands
Der Typ der Bemessungssituation, der Erdbebenlastkombinationen enthält, muss hinzugefügt werden, um die Erdbebenlasten zu berücksichtigen. Bei der Anwendung des Grenzzustandstyps ist besondere Sorgfalt erforderlich.
Der Erdbebennachweis nach Abschnitt 27 wird nur geführt, wenn in der Tabelle Bemessungssituationen der Grenzzustand Erdbeben als Grenzzustandstyp ausgewählt ist. Nur Stäbe mit zugewiesener Erdbebenkonfiguration werden für beide Grenzzustandstypen bemessen: Grenzzustand der Tragfähigkeit und Erdbeben. Alle anderen Stäbe, die nicht Teil des SFRS sind, werden für den Grenzzustand der Tragfähigkeit bemessen.
Der Gebrauchstauglichkeitsgrenzzustand wird zur Überprüfung der Verformungsgrenze auf Grundlage der Gebrauchstauglichkeitskonfigurationen verwendet.
