13274x
001543
2018-11-07

Określanie przesunięcia kondygnacji zgodnie z ASCE 7-16 w warunkach obciążeń sejsmicznych

Die Geschossverschiebung eines Gebäudes liefert wertvolle Informationen über sein Tragverhalten unter seismischen Beanspruchungen. Diese können zu großen horizontalen Verformungen und sogar zu Instabilitäten führen. Einige Normen fordern deshalb die Kontrolle der Geschossverschiebung in seinem Massenschwerpunkt. Daraus kann man zum Beispiel ablesen, ob eine Berechnung nach Theorie II. Ordnung (P-Δ-Effekt) durchgeführt werden soll.

Sekcja 12.8.6 [1] podaje następujące równanie do obliczania przesunięcia całego piętra:

Wzajemne przesunięcie kondygnacji δ jest różnicą całkowitego przemieszczenia na górze i na dole kondygnacji. Należy ją określić w odpowiednich środkach ciężkości. Wird das Gebäude jedoch der Klasse C oder schlechter zugeordnet oder es sind horizontale Unregelmäßigkeiten vorhanden, muss der größte Unterschied von zwei vertikal ausgerichteten Punkten am oberen und unteren Endes des betrachtenden Geschoss entlang einer Ecke ermittelt werden. Poniższy przykład ilustruje określanie przesunięcia kondygnacji w programie RFEM.

Wprowadzanie spektrum odpowiedzi w RF-DYNAM Pro

Aby uzyskać wgląd w ten temat, zastosowano trzypiętrowy budynek pokazany na rysunku 01 na rzucie poziomym w kształcie litery L. Zdefiniowane zostaną trzy przypadki obciążeń: ciężar własny, obciążenia ruchome i obciążenia śniegiem. Widok od frontu budynku jest ciągły.

Aby wygenerować spektrum odpowiedzi, najpierw należy przeprowadzić analizę drgań własnych. W tym przykładzie uwzględniono tylko masy w obu kierunkach poziomych. Masy są łączone zgodnie z ASCE 7-16, sekcja 12.7.2 [1].

Istnieje możliwość utworzenia spektrum odpowiedzi zgodnie z wprowadzoną normą lub zaimportowania spektrum odpowiedzi zdefiniowanego przez użytkownika. W tym przykładzie spektrum odpowiedzi jest generowane zgodnie z zaimplementowaną normą ASCE 7-16. Dzięki temu możliwe jest uwzględnienie parametrów Cd i Ie podczas tworzenia spektrum odpowiedzi i uwzględnienie ich w obliczeniach przesunięcia piętra.

Do obliczeń wykorzystana zostanie metoda z równoważnymi obciążeniami konstrukcyjnymi, oparta na multimodalnej analizie spektrum odpowiedzi. Ważne jest, aby uwzględnić co najmniej 90% masy efektywnej. Kształty postaci drgań, które aktywują brak lub niewielką masę, można wyłączyć z obliczeń w zakładce „Przypadki obciążeń dynamicznych - Kształty postaci”. Po zakończeniu obliczeń przypadki obciążeń i wynikające z nich kombinacje wyników są generowane osobno dla każdego kierunku.

Określanie przesunięcia wątku w programie RFEM

Aby ocenić przesunięcie kondygnacji, należy najpierw utworzyć środek ciężkości dla każdej kondygnacji jako węzeł. Korzystając z menu kontekstowego "Środek ciężkości i informacje", można określić środek ciężkości i wygenerować w tym punkcie węzeł. Położenie środka ciężkości pokazano na poniższym rysunku. Ponieważ przesunięcie kondygnacji musi być określane zawsze na górnej i dolnej krawędzi kondygnacji, węzeł środka ciężkości należy przesunąć do płaszczyzny stropu.

Podczas określania przesunięcia w obrębie kondygnacji należy wziąć pod uwagę ważną kwestię: Różnica przemieszczeń nie może być określana na podstawie wyników już nałożonych przez dodanie kwadratów, ale może zostać nałożona dopiero po utworzeniu różnicy. Zatem obowiązuje następujący wzór:

Ze względu na ten warunek, kombinacja wyników utworzona przez moduł dodatkowy nie może być wykorzystana do oceny. Zamiast tego przesunięcie piętra musi być ocenione dla każdego kształtu drgań osobno dla każdego kierunku, a następnie ręcznie nałoŜone.

W tym przykładzie przesunięcie kondygnacji jest uwzględniane tylko w środku ciężkości. Poprzez wyświetlenie przemieszczenia ux z widokiem zdefiniowanym przez użytkownika w środku ciężkości na kondygnację, można określić przesunięcie kondygnacji na podstawie różnic nałożonych punktów.

Poniżej przedstawiono przykładową procedurę dla górnej kondygnacji. Wyniki dla poszczególnych postaci drgań własnych zestawiono w poniższej tabeli:

 Tryb 1Tryb 2Tryb 3Tryb 4Tryb 6Tryb 8Tryb 9Tryb 10
ux w węźle 46-1,083 in-0,198 in-1,038 in0,037 in0,005 in0,024 in0,000 in-0,001 in
ux w węźle 47-0,913 in-0,145 in-0,692 in-0,007 in-0,002 in-0,010 in0,001 in0,003 in
Δx-0,170 in-0,053 in-0,346 in0,044 in0,007 in0,034 in-0,001 in-0,004 in

 Tryb 1Tryb 2Tryb 3Tryb 4Tryb 6Tryb 8Tryb 9Tryb 10
uy w węźle 46-0,126 in-2,028 in-0,091 in0,004 in0,047 in0,002 in-0,003 in0,000 in
uy w węźle 47-0,105 in-1,464 in-0,060 in-0,001 in-0,023 in-0,001 in0,005 in0,001 in
Δy-0,021 in-0,564 in-0,031 in0,005 in0,070 in0,003 in-0,008 in-0,001 in

Tę procedurę należy przeprowadzić dla każdej kondygnacji; w ten sposób można określić maksymalne przesunięcie kondygnacji dla całego budynku. Jeżeli porównasz obliczone zaspy kondygnacji z tymi w automatycznie utworzonych kombinacjach wyników, różnica stanie się wyraźna. W ten sposób udowodniono, że najpierw różnica zaspy może być nałożona przez dodawanie kwadratów, w przeciwnym razie przesunięcie piętra zostanie niedoszacowane.


Autor

Pani Effler jest odpowiedzialna za rozwój produktów do analizy dynamicznej i zapewnia wsparcie techniczne dla naszych klientów.

Odnośniki
Odniesienia
  1. ASCE/SEI 7-16, Minimalne obciążenia obliczeniowe i związane z nimi kryteria dla budynków i innych konstrukcji.
Pobrane


;