150x

004767

Cisca Tjoa, PE

21.10.2022

KB 001875 | Posouzení momentových rámových prutů podle AISC 341-22 v programu RFEM 6

Téma:
Posouzení momentových rámových prutů podle AISC 341-22 v programu RFEM 6

Komentář:
V addonu Posouzení ocelových konstrukcí v programu RFEM 6 jsou k dispozici tři typy momentových rámů (běžné, dočasné a speciální). Výsledek seizmického posouzení podle AISC 341-22 je rozdělen do dvou částí: požadavky na pruty a požadavky na spoje.

Popis:
Podrobnější informace o zadání konfigurace pro seizmicitu najdeme v dalším příspěvku. KB | Seizmické posouzení podle AISC 341 v programu RFEM 6 .

Požadavky na pruty

V programu RFEM jsou k dispozici následující posudky prutů, které jsou součástí seizmicky odolného systému (SFRS). Uvedené články vycházejí ze Seismic Provisions AISC 341-22 [1].

Omezení šířky k tloušťce [Článek D1.1]
Stabilitní ztužení nosníků - požadovaná pevnost a tuhost [Článek D1.2a.1(b) pro IMF a D1.2b pro SMF]
Stabilitní ztužení nosníků - maximální vzdálenost [Článek D1.2a.1(c) pro IMF a D1.2b pro SMF]
Stabilitní ztužení nosníků v místech kloubů - požadovaná pevnost [Článek D1.2c.1(b)]
Požadovaná pevnost sloupu [Článek D1.4a]
Štíhlostní poměr sloupu pro nevyztužený spoj [Článek E3.4c.2b]

Omezení šířky k tloušťce pro požadavky na duktilitu

Pruty v IMF jsou označeny jako mírně poddajné pruty podle článku E2.5a. Pruty v SMF jsou označeny jako vysoce poddajné pruty podle článku E3.5a.

Pásnice sloupu

Pásnice sloupu v SMF musí splňovat požadavky AISC Seismic Provisions článku D1.1 [1] pro vysoce poddajné pruty. Tyto posudky se v programu RFEM zobrazí jako EQ 1200 (obrázek 1).

KB 001875 | Posouzení momentových rámových prutů podle AISC 341-22 v programu RFEM 6

Požadavek na duktilitu pásnice

Stojina sloupu

Omezení poměru šířky ku tloušťce u stojin vysoce poddajných prutů se stanoví pomocí rozhodujícího zatěžovacího stavu pro osové zatížení, jak je stanoveno v článku D1.4a [1]. Rozhodující zatěžovací stav je založen na všech kombinacích zatížení, včetně KZ pouze s tíhou, KZ při normálním seizmickém zatížení a KZ se seizmickým zatížením s navýšenou pevností. Tento posudek je v programu RFEM v EQ 1100 (obrázek 2).

Požadavek na duktilitu stojiny

Podobně jako u sloupů se provádí posouzení šířky k tloušťce také u nosníků.

Stabilitní ztužení nosníků

Požadovaná pevnost a tuhost stabilitních ztužení jsou uvedeny v záložce Stabilitní ztužení po prutech v sekci „Požadavky na seizmicitu“ (obrázek 3). Tyto hodnoty lze porovnat s vypočítanou dostupnou pevností a tuhostí při posouzení ztužujících prutů, které se připojují na nosník. Detaily posudku nejsou k dispozici (pouze reference).

Stabilitní ztužení po prutech

Pro požadované pevnosti jsou uvedeny dvě různé hodnoty. První hodnota P-br platí pro ztužení, která se nacházejí mimo oblast plastického kloubu. P-br je definováno v rovnici A-6-7 v dodatku 6 normy AISC 360 [3]:

P_{br} = 0.02 \cdot (\frac{M_{r} \cdot C_{d}}{h_{o}})

P_br	Required strength of the stability beam bracing
M_r	Required flexural strength of the beam. M_r = R_yF_yZ/α_s[AISC 341 Equation D1-1]
C_d	Double curvature factor = 1.0 [AISC 341 Section D1.2a(b)]
h_o	Distance between the flange centroid h_o = d - t_f

Stabilita nosníků (požadovaná únosnost)

Druhá, větší hodnota, Pr, platí speciálně pro stabilitní ztužení v místě plastického kloubu. Definuje se v rovnici D1-4 normy AISC 341 [1]:

P_{r} = 0.06 \cdot R_{y} \cdot F_{y} \cdot Z / (α_{s} \cdot h_{o})

P_r	Required strength of the stability beam bracing at the plastic hinge location
R_y	Ratio of the expected yield stress to the specified minimum yield stress
F_y	Specified minimum yield stress
Z	Effective plastic section modulus of a section (or a connection) at the plastic hinge location
α_s	LRFD-ASD force level adjustment factor = 1.0 for LRFD and 1.5 for ASD
h_o	Distance between the flange centroid

Stabilní ztužení nosníků (požadovaná pevnost na plastovém kloubu)

Požadovaná tuhost β-br je definována v rovnici A-6-8 v Příloze 6:

β_{br} = \frac{1}{Φ} \cdot (\frac{10 \cdot M_{r} \cdot C_{d}}{L_{br} \cdot h_{o}}) (LRFD)

β_{br} = Ω \cdot (\frac{10 \cdot M_{r} \cdot C_{d}}{L_{br} \cdot h_{o}}) (ASD)

β_br	Required stiffness of the stability beam bracing
M_r	Required flexural strength of the beam
C_d	Double curvature factor = 1.0
L_br	Maximum spacing of the stability beam bracing
h_o	Distance between the flange centroid

Stabilita nosníků (požadovaná tuhost)

Maximální vzdálenost stabilního ztužení musí splňovat požadavky AISC 341-22, článku D1.2a.1(c) pro IMF a článku D1.2b pro SMF.

L_{br} = \frac{0.17 \cdot r_{y} \cdot E}{R_{y} \cdot F_{y}} for IMF

L_{br} = \frac{0.086 \cdot r_{y} \cdot E}{R_{y} \cdot F_{y}} for SMF

L_br	Maximum spacing of the stability beam bracing
r_y	Radius of gyration about the weak axis
E	Modulus of elasticity
R_y	Ratio of the expected yield stress to the specified minimum yield stress
F_y	Specified minimum yield stress

Stabilitní ztužení nosníků (maximální vzdálenost)

Posudek pro maximální vzdálenost je uveden spolu s dalšími požadavky na pruty v položce "Využití prutů". Detail posudku je v EQ 2100 (obrázek 4). Vyztužená délka Lb je zadaná vzpěrná délka pro klopení (LTB).

Maximální vzdálenost stabilitního nosníku

Požadovaná pevnost sloupu

Všechny sloupy, které jsou součástí seizmicky odolného systému (SFRS), musí být posouzeny na zatížení s navýšenou pevností. V mnoha případech není nutné zvětšenou normálovou sílu kombinovat se spolupůsobícími ohybovými momenty. Možnost zanedbat ve sloupech všechny ohybové momenty, smykové síly a kroucení pro mezní stav s navýšenou pevností je přednastavena. Tuto volbu lze deaktivovat v Konfiguraci pro seizmicitu.

U standardních kombinací zatížení bez navýšené pevnosti od seizmického zatížení se kombinované zatížení posuzuje podle AISC 360-22, Kapitoly H.

U kombinací zatížení se seizmickým zatížením s navýšenou pevností nejsou kapitoly F a H posuzovány, pokud je aktivována možnost zanedbat ve sloupech všechny ohybové momenty, smykové síly a kroucení pro mezní stav s navýšenou pevností.
V příkladu 4.3.2 příručky pro seizmicitu [2] je třeba zohlednit rozhodující případ obou kombinací zatížení, standardní i s navýšenou pevností.

Ohybové momenty od zatížení působícího mezi body příčné podpory mohou přispět k vybočení sloupu. Proto je třeba je zohlednit současně s normálovým zatížením, a to deaktivací možnosti zanedbání momentů.

Požadovaná pevnost sloupu

Poměrná štíhlost sloupu pro nevyztužený spoj

U sloupů v SMF bez příčného ztužení ve spoji musí být potenciál pro boulení mimo rovinu ve spoji min.

KB 001875

;