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001768

Cisca Tjoa, PE

2023-12-05

Resistenza del collegamento del telaio del momento AISC 341-16 in RFEM 6

La verifica del telaio di momento secondo AISC 341-16 è ora possibile nell'add-on Verifica acciaio di RFEM 6. Il risultato della verifica sismica è classificato in due sezioni: requisiti delle aste e dei collegamenti. Questo articolo copre la resistenza richiesta del collegamento. Viene presentato un esempio di confronto dei risultati tra RFEM e il Manuale di progettazione sismica AISC.

I requisiti delle aste sono trattati in un articolo separato, Kb | AISC 341-16 Verifica di aste del telaio a momento in RFEM 6 .

Dettagli più approfonditi sull'input della configurazione sismica sono trattati nell'articolo Kb | Verifica sismica AISC 341 in RFEM 6 .

Requisiti di collegamento

I "Requisiti sismici" includono la resistenza a flessione richiesta e la resistenza a taglio richiesta del collegamento trave-colonna. Sono elencati nella scheda Collegamento del telaio dei momenti per asta. I dettagli della verifica non sono disponibili per la resistenza del collegamento. Tuttavia, sono elencate le equazioni e i riferimenti normativi. I simboli e le definizioni sono riassunti nella tabella seguente (Figura 1).

KB 001768 | Resistenza del collegamento del telaio del momento AISC 341-16 in RFEM 6

Collegamento del telaio di momenti per asta

Manuale di progettazione sismica AISC - Esempio 4.3.7 Progettazione di collegamenti con piastra flangiata bullonata (BFP) SMF

Per semplicità, il modello RFEM è costituito solo da un singolo telaio invece dell'intero edificio presentato nell'esempio AISC (Figura 2). Il carico gravitazionale sulla trave = 1,15 kip/ft.

Esempio 4.3.7 del manuale di verifica sismica AISC

La numerazione dei passaggi in questo esempio segue la procedura di progettazione passo dopo passo delineata in AISC 358-16 sezione 7.6 [3].

Passaggio 1. Calcola il momento massimo probabile nella posizione della cerniera plastica, M_pr

$M_{pr} = C_{pr} \cdot R_{y} \cdot F_{y} \cdot Z_{e}$

$M_{pr} = 1.15 \cdot 1.1 \cdot 50 ksi \cdot 200 {in}^{3}$

$M_{pr} = 12650 kip \cdot in$

y_M5	Coefficiente parziale di sicurezza
M_{op, i, Rd}	Valore di progetto della resistenza al momento del collegamento per la flessione fuori dal piano del sistema strutturale per il componente strutturale i
ν	Viscosità cinematica
d	Costante
ω_d	frequenza angolare

Momento massimo probabile

I passaggi da 2 a 5 contengono i requisiti dei bulloni e non rientrano nell'ambito dell'add-on Verifica acciaio.

Passaggio 6. Calcola le forze di taglio nella posizione del vincolo plastico della trave, V_pr + V_g

$V_{pr} + V_{g} = \frac{2 \cdot M_{pr}}{L_{h}} + \frac{w_{u} \cdot L_{h}}{2}$

$V_{pr} + V_{g} = \frac{2 \cdot 12650 kip \cdot in}{299.8 in} + \frac{1.15 \frac{kip}{ft} \cdot 299.8 in}{2}$

$V_{pr} + V_{g} = 84.4 kips + 14.4 kips$

$V_{pr} + V_{g} = 98.8 kips$

V_pr	Taglio richiesto per produrre il momento probabile massimo sulla cerniera plastica V_pr = 2M_pr/L_h
V_g	Taglio da carichi gravitazionali nella posizione del vincolo plastico V_g = w_u L_h/2
M_pr	Momento massimo probabile nella posizione della cerniera plastica
P₁₀	Sovrapressione massima di picco di esplosione a distanza (Kinney & Graham) [kPa]
Z	Distanza ridotta[m/kg ^1/3 ] per Z> 2,8

Forze di taglio allo snodo plastico

Passaggio 7. Determina il momento atteso sulla faccia dell'ala della colonna, M_f

$M_{f} = M_{pr} + M_{extra}$

$M_{f} = M_{pr} + \frac{(V_{pr} + V_{g})}{S_{h}}$

$M_{f} = 12650 kip \cdot in + \frac{98.8 kips}{22.50 in}$

$M_{f} = 14872 kip \cdot in$

α	Coefficiente di forma
t_d	Durata dell'azione a pressione positiva
c_r^-	Sottopressione del coefficiente di riflessione
t^~_d	Durata virtuale dell'azione a pressione positiva
B	Area integrata

Momento previsto sulla faccia del pilastro

L'equazione sopra trascura il carico gravitazionale sulla piccola porzione della trave tra la cerniera plastica e la faccia della colonna (1.15 kip/ft*1.875 ft = 2.16 kips*22.5 in = 48.6 k-in). Questo valore può essere incluso [3].

Fase 14. Determina la resistenza a taglio richiesta sulla faccia della colonna, V_u

La resistenza a taglio richiesta sulla faccia della colonna viene utilizzata per progettare il collegamento a taglio trave-anima-colonna (piastra singola).

$V_{u} = V_{pr} + V_{g (at face of column)}$

$V_{u} = \frac{2 \cdot M_{pr}}{L_{h}} + \frac{w_{u} \cdot L_{cf}}{2}$

$V_{u} = 84.4 kips + \frac{1.15 \frac{kip}{ft} \cdot 344.8 in}{2}$

$V_{u} = 84.4 kips + 16.5 kips$

$V_{u} = 100.9 kips$

p_r0(t)	Modello di carico per il diagramma pressione-tempo completamente riflesso
p₄(t)	Funzione de carico esponenziale (approccio di Friedlander)
y	Senkrechter Abstand der z-Achse zum Element dA
F_y	tensione di snervamento
M_C	Valore assoluto del momento nel punto dei tre quarti del segmento non controventato

Resistenza a taglio richiesta sulla faccia del pilastro

Per essere più precisi, il calcolo sopra mostra V_g preso sulla faccia della colonna invece che sulla linea centrale (come mostrato nell'esempio AISC [2]). La piccola differenza può essere vista nei diagrammi di taglio (Figura 3).

Forze di taglio sull'asse e sulla faccia delle colonne

I valori ottenuti dalle formule sopra possono essere confrontati con il risultato prodotto da RFEM in "Requisiti sismici" (Figura 1). Piccole discrepanze sono dovute agli arrotondamenti. Il risultato può anche essere incluso nella relazione di calcolo (Figura 4).

relazione di calcolo

Le procedure dettagliate per la verifica di bulloni, piastre flangiate, piastre singole, piastre di continuità e piastre doppie non fanno parte dello scopo. Pertanto, i passaggi per questi controlli sono stati omessi in questo articolo.

Sono elencati anche il momento e la domanda di taglio basata sullo scenario peggiore delle combinazioni di carico di sovraresistenza, Ω_o M e Ω_o V. Per la progettazione di telai a momento ordinario (OMF), gli aspetti potenzialmente limitanti della resistenza del collegamento includono il carico sismico di sovraresistenza [AISC Manuale per la verifica sismica, sezione 4.2(b)].

Knowledge Base

KB 001768 | Resistenza del collegamento del telaio del momento AISC 341-16 in RFEM 6

Autore

Cisca è responsabile dell'assistenza tecnica ai clienti e dello sviluppo continuo del programma per il mercato nordamericano.

Link

Bibliografia

Istituto americano per le costruzioni in acciaio. (2016). AISC 341-16, Seismic Provisions for Structural Steel Buildings. Chicago: AISC.
AISC. (2018). Manuale di progettazione sismica , (3a ed.). American Institute of Steel Construction, Chicago.
Istituto americano per le costruzioni in acciaio. (2016). AISC 358-16 Collegamenti prequalificati per telai a momenti in acciaio speciali e intermedi per applicazioni sismiche . Chicago: AISC.

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