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Stine Effler, M.Sc.

2020-01-07

Opciones para considerar acciones de torsión accidentales conforme a las normas

Para considerar las imprecisiones con respecto a la posición de las masas en un análisis del espectro de respuesta, las normas para el cálculo sísmico especifican reglas que se deben aplicar tanto en el análisis del espectro de respuesta simplificado como en el multimodal. Estas reglas describen el siguiente procedimiento general: La masa del dominio se debe ser desplazar por una cierta excentricidad, lo que da como resultado un momento de torsión.

Este artículo describe dos formas de determinar las acciones de torsión accidentales en RFEM y RSTAB.

Automatische Ermittlung innerhalb des Zusatzmoduls RF-/DYNAM Pro - Ersatzlasten

Es besteht die Möglichkeit einer automatischen Ermittlung der zufälligen Torsion innerhalb des Zusatzmoduls RF-/DYNAM Pro - Ersatzlasten. Esta opción se puede activar en "Casos de carga dinámicos" en la pestaña "Análisis de fuerzas equivalentes". Al utilizar esta opción, sólo se necesita el valor de la excentricidad en el módulo adicional. In der EN 1998-1 und dem ASCE 7 beispielsweise beträgt dieser Wert 5 % der Gebäudelänge beziehungsweise -breite in der jeweils senkrecht dazu wirkenden Richtung. In RFEM und RSTAB muss dieser Wert in die jeweilige Richtung eingegeben werden:

e_x = 0,05 ⋅ L_x
e_y = 0,05 ⋅ L_y

Activación de acciones de torsión accidentales en RF-/DYNAM Pro

Das Zusatzmodul ermittelt anhand dieser Exzentrizität, multipliziert mit der Ersatzlast, ein Torsionsmoment, welches an jedem FE-Knoten beziehungsweise internen Knoten angesetzt wird (für jeden einzelnen Lastfall). La fórmula es:
M = |F_x ⋅ e_y| + |F_y ⋅ e_x|

Durch den lokalen Ansatz eines Torsionsmomentes in jedem FE-Knoten, kann es in den einzelnen Bauteilen zu einer hohen Torsionsbeanspruchung kommen. Um dies zu vermeiden, wäre ein manueller Ansatz der Torsionswirkung nötig. Im nachfolgenden Abschnitt wird dieser beschrieben.

Determinación manual de acciones de torsión accidentales

Eine wirtschaftlichere Möglichkeit, die zufälligen Torsionswirkungen zu berücksichtigen, ist der Ansatz eines globalen Torsionsmomentes. Esto se obtiene de las cargas sísmicas totales por piso, y se debe distribuir a los muros a cortante individuales de un edificio Diese Vorgehensweise ermittelt in der Regel wirtschaftlichere Ergebnisse und ist normkonform.

Como ejemplo, este método se describe para un edificio que es regular en su diseño y tiene una planta baja en forma de L. Es wird ein Antwortspektrenverfahren innerhalb des Zusatzmoduls RF-/DYNAM Pro - Ersatzlasten durchgeführt. Als Ergebnis erhält man zwei Ergebniskombinationen, getrennt für die X- und Y-Richtung des Gebäudes. La evaluación se ha hecho por medio de la vida de resultados, evaluando los esfuerzos cortantes (V_y y V_z) por piso (V_z se corresponde con la fuerza sísmica en la dirección X → F_x y V_y se corresponden con la fuerza sísmica en la dirección Y → F_y). Esta carga sísmica por piso por lo tanto se multiplica por la excentricidad (5% de la longitud vertical del edificio) y se añaden ambas direcciones, dando como resultado un momento torsor por piso. Los resultados se enumeran a continuación.

Modelo de edificio

Ergebnisse der Ergebniskombination 1 (Erdbeben in X-Richtung):

	F_x	F_y	e_x	e_y	M
OG 3	138,0 kN	70,4 kN	0,60 m	0,525 m	119,8 kNm
OG 2	91,0 kN	56,0 kN	0,60 m	0,525 m	84,0 kNm
OG 1	56,9 kN	30,5 kN	0,60 m	0,525 m	50,2 kNm
EC	21,6 kN	4,5 kN	0,60 m	0,525 m	15,3 kNm

Ergebnisse der Ergebniskombination 2 (Erdbeben in Y-Richtung):

	F_x	F_y	e_x	e_y	M
OG 3	71,5 kN	113,4 kN	0,60 m	0,525 m	102,4 kNm
OG 2	55,5 kN	66,8 kN	0,60 m	0,525 m	68,4 kNm
OG 1	29,9 kN	46,1 kN	0,60 m	0,525 m	42,1 kNm
EC	4,6 kN	17,6 kN	0,60 m	0,525 m	12,0 kNm

Für die korrekte Aufteilung des Torsionsmomentes auf die einzelnen Schubwände kann das Querschnittsprogramm DUENQ zu Hilfe genommen werden, da die Berechnung nicht zusammenhängender Querschnitte nach der Theorie der aussteifenden Systeme möglich ist. Dafür wird der Grundriss (alle Schubwände, die Stützen spielen keine Rolle in der Aussteifung) modelliert und mit einem Einheitstorsionsmoment von 100 kNm belastet. El resultado es una fuerza cortante resultante por muro.

Ergebnisse des Querschnittsprogramms DUENQ

Dado que estos esfuerzos cortantes estaban calculados para un momento puntual de 100 kNm, se deben determinar para los momentos que ocurren realmente por piso. Los valores se pueden multiplicar por el momento mostrado en la tabla y dividir por 100. Estos esfuerzos por muro se deben aplicar en el modelo del edificio como cargas lineales (divididas por la longitud del muro)

Por lo tanto, se obtiene como resultado dos nuevos casos de carga: Torsion in X-Richtung und Torsion in Y-Richtung. Posteriormente, estos casos de carga se pueden superponer en una nueva combinación de resultados con la condición "O" y combinar con las cargas sísmicas. Entonces obtenemos los resultados finales: die resultierenden Erdbebenlasten inklusive eines korrekten Ansatzes der zufälligen Torsion.

Kombinationsregeln der Ergebniskombination Erdbeben + Torsion

Eine ausführliche Beschreibung dieser Methode, sowie Tipps und Tricks zur Eingabe, finden sich im verlinkten Webinar (nur in deutscher Sprache verfügbar).