305x

004795

Cisca Tjoa, PE

31.10.2022

KB 001775 | Posouzení vyztužených rámů podle AISC 341 v programu RFEM 6

KB|001775

Téma:
Posouzení vyztužených rámů podle AISC 341 v programu RFEM 6

Komentář:
V addonu Posouzení ocelových konstrukcí v programu RFEM 6 lze provést posouzení běžného koncentricky vyztuženého rámu (OCBF) a speciálního koncentricky vyztuženého rámu (SCBF). Výsledek seizmického posouzení podle AISC 341-16 a 341-22 je rozdělen do dvou částí: Požadavky na pruty a požadavky na spoje.

Popis:
Podrobnější informace o zadání konfigurace pro seizmicitu najdete v tomto 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 341-16/22 [1].

Omezení šířky k tloušťce [Článek D1.1 a F1.5a]
Stabilitní ztužení nosníků SCBF - nutná pevnost a tuhost [Články F2.4b a D1.2a.1(b)]
Stabilitní ztužení nosníků SCBF - maximální vzdálenost [Články F2.4b a D1.2a.1(c)]
Požadovaná pevnost sloupu [Článek D1.4a]
Štíhlostní poměr ztužení [Článek F1.5b pro OCBF a F2.5b(a) pro SCBF]

Omezení šířky k tloušťce pro požadavky na duktilitu

Ztužení v OCBF se označují jako mírně poddajné pruty podle článku F1.5a. Všechny pruty (ztužení, nosníky, sloupy) v SCBF jsou označeny jako vysoce poddajné pruty podle článku F2.5a.

Ztužení v OCBF musí splňovat požadavky AISC Seizmic Provisions, čl. D1.1 pro středně poddajné pruty. Výjimečně podle článku F1.5a nemusí ztužení v pouze tahových rámech s L-c/r větším než 200 splňovat požadavek na poddajnost. Toto posouzení je v programu RFEM znázorněno jako EQ 1300 (obrázek 1).

KB 001775 | Posouzení vyztužených rámů podle AISC 341-16 v programu RFEM 6

Posouzení duktility

Pozor: Pouze tahové rámy nejsou v SCBF podle článku F2.4d přípustné.

Stabilitní ztužení nosníků v SCBF

Požadavek na stabilitní ztužení platí pouze pro nosníky v rámech se ztužením ve tvaru V a obráceného V podle článku F2.4b [1]. Požadovaná pevnost a tuhost stabilitních ztužení jsou uvedeny v záložce Stabilitní ztužení po prutech v sekci „Požadavky na seizmicitu“ (obrázek 2). 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).

KB 001775 | Posouzení vyztužených rámů podle AISC 341-16 v programu RFEM 6

Stabilitní ztužení nosníků

Požadovaná pevnost Pbr je definována v rovnici A-6-7 v dodatku 6 normy AISC 360-16/22 [3]:

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

P_br	Požadovaná pevnost ztužení nosníku stability
M_r	Požadovaná pevnost v ohybu nosníku. M_r = R_y F_y Z/ α_s [AISC 341 rovnice D1-1]
C_d	Součinitel dvojité křivosti = 1,0 [AISC 341 Section D1.2a(b)]
h_o	Vzdálenost mezi těžištěm pásnice h_o = d - t_f

Stabilita nosníků (požadovaná únosnost)

Pozor: Pr nelze použít pro vyztužené rámy.

Požadovaná tuhost βbr je definována v rovnici A-6-8 v dodatku 6 normy AISC 360-16/22 [3]:

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

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

d	Staticky účinná výška
d	Staticky účinná výška
d	Staticky účinná výška
f_y	Mez kluzu betonářské oceli
d	Staticky účinná výška

Stabilita nosníků (požadovaná tuhost)

Maximální vzdálenost stabilního ztužení musí splňovat požadavky AISC 341-16/22, článku F2.4b, který odkazuje na článek D1.2a.1(c):

$L_{br} = \frac{0.19 \cdot r_{y} \cdot E}{R_{y} \cdot F_{y}} (AISC 341 - 16)$

$L_{br} = \frac{0.17 \cdot r_{y} \cdot E}{R_{y} \cdot F_{y}} (AISC 341 - 22)$

L_br	Maximální vzdálenost ztužení stabilizačního nosníku
r_y	Poloměr setrvačnosti okolo osy nejmenší tuhosti
E	Modul pružnosti
R_y	Poměr očekávané meze kluzu a zadané minimální meze kluzu
F_y	Zadaná minimální mez kluzu

Stabilitní ztužení nosníků pro SCBF (maximální vzdálenost)

Posudek pro maximální vzdálenost je uveden spolu s dalšími požadavky na pruty v položce Využití prutů. Vyztužená délka Lb je zadaná vzpěrná délka pro klopení. Detail posudku je znázorněn v EQ 2100 (obrázek 3).

KB 001775 | Posouzení vyztužených rámů podle AISC 341-16 v programu RFEM 6

Detaily posudku

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 360-16/22, Kapitoly H.

U kombinací zatížení se seizmickým zatížením s navýšenou pevností není kapitola H posuzována, pokud je aktivována možnost zanedbat ve sloupech všechny ohybové momenty, smykové síly a kroucení pro mezní stav s navýšenou pevností. Příklad 4.3.2 příručky pro seizmicitu [2] ukazuje posouzení užívající 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 (obrázek 4).

KB 001775 | Posouzení vyztužených rámů podle AISC 341-16 v programu RFEM 6

Požadovaná pevnost sloupu

Štíhlostní poměr ztužení

Pro ztužení ve tvaru V nebo obráceného V rámů v OCBF musí být poměrná štíhlost L-c/r menší nebo rovna 4*√(E/F-y) podle článku F1.5b [1]. Cílem je omezit nevyvážené síly, které vznikají v rámových prutech po vybočení ztužení. Toto posouzení je v programu RFEM znázorněno jako EQ 3300 (obrázek 5).

U ztužení v konfiguraci X lze možnost splnění tohoto požadavku deaktivovat v Konfiguraci pro seizmicitu.

KB 001775 | Posouzení vyztužených rámů podle AISC 341-16 v programu RFEM 6

Posouzení štíhlosti ztužení OCBF

Pro ztužení v SCBF musí být štíhlostní poměr L-c/r menší nebo roven 200 podle článku F2.5b(a) [1]. Toto posouzení je v programu RFEM znázorněno jako EQ 3310...

KB 001775

;