649x

001768

Cisca Tjoa, PE

2023-12-05

AISC 341-16 Momentalna wytrzymałość połączenia ramy w RFEM 6

Obliczanie ramy momentowej zgodnie z AISC 341-16 jest teraz możliwe w rozszerzeniu Projektowanie konstrukcji stalowych dla programu RFEM 6. Wynik obliczeń sejsmicznych jest podzielony na dwie sekcje: wymagania dotyczące prętów i połączeń. W tym artykule omówiono wymaganą wytrzymałość połączenia. Przedstawiono przykładowe porównanie wyników pomiędzy RFEM a AISC Seismic Design Manual.

Wymagania dotyczące prętów są omówione w osobnym artykule, Kb | AISC 341-16 Wymiarowanie pręta zginającego w RFEM 6 .

Więcej szczegółów na temat danych wejściowych z konfiguracji sejsmicznej znajduje się w artykule Kb | AISC 341 Obliczenia sejsmiczne w RFEM 6 .

Wymagania dotyczące połączenia

"Wymagania sejsmiczne" zawierają Wymaganą wytrzymałość na zginanie i Wymaganą wytrzymałość na ścinanie połączenia belka-słup. Są one wyszczególnione w zakładce Połączenie ram sprężystych według prętów. Szczegóły warunku projektowego nie są dostępne dla wytrzymałości połączenia. Jednak na liście znajdują się równania i odniesienia do norm. Symbole i definicje są zestawione w poniższej tabeli (Rysunek 1).

KB 001768 | AISC 341-16 Momentalna wytrzymałość połączenia ramy w RFEM 6

Połączenie ram usztywniających według prętów

AISC Poradnik projektowania sejsmicznego – przykład 4.3.7 Obliczanie połączenia śrubowego z blachą z kołnierzem (BFP)

Dla uproszczenia model w RFEM składa się tylko z pojedynczej ramy zamiast całego budynku, jak pokazano w przykładzie AISC (zdjęcie 2). Obciążenie grawitacyjne na belce = 1,15 kip/ft.

Przykład 4.3.7 z Podręcznika obliczeń sejsmicznych AISC

Numeracja kroków w tym przykładzie jest zgodna z procedurą obliczeniową opisaną w AISC 358-16 sekcja 7.6 [3].

Krok 1. Oblicz prawdopodobny maksymalny moment w miejscu przegubu plastycznego, 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	Częściowy współczynnik bezpieczeństwa
M_{op, i, Rd}	Obliczeniowa nośność połączenia na zginanie z płaszczyzny układu konstrukcyjnego dla elementu konstrukcyjnego i
ν	Lepkość kinematyczna
D	Stały
ω_D	częstość kątowa

Prawdopodobny moment maksymalny

Kroki od 2 do 5 zawierają wymagania dotyczące śrub i wykraczają poza zakres zastosowania rozszerzenia Projektowanie konstrukcji stalowych.

Krok 6. Oblicz siły tnące w miejscu przegubu plastycznego belki, 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	Ścinanie wymagane do wytworzenia maksymalnego prawdopodobnego momentu w przegubie plastycznym V_pr = 2M_pr/L_h
V_g	Ścinanie od obciążeń grawitacyjnych w miejscu przegubu plastycznego V_g = w_u L_h/2
M_pr	Prawdopodobny maksymalny moment w miejscu przegubu plastycznego
P₁₀	Maksymalne szczytowe ciśnienie detonacji zdalnej (Kinney i Graham) [kPa]
Z	Odległość skalowana [m/kg ^1/3 ] dla Z> 2.8

Siły tnące na przegubie plastycznym

Krok 7. Wyznacz moment oczekiwany na licu pasa słupa, 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	Współczynnik kształtu
t_d	Czas działania nadciśnienia
C_r^-	Współczynnik odbicia podciśnienia
t ^~_d	Umowny czas działania nadciśnienia
B	Obszar zintegrowany

Oczekiwany moment na powierzchni słupa

Powyższe równanie pomija obciążenie grawitacyjne działające na małą część belki między przegubem plastycznym a licem słupa (1,15 kip/ft*1,875 ft = 2,16 kips*22,5 in = 48,6 k-in). Dozwolone jest uwzględnienie tej wartości [3].

Krok 14. Określ wymaganą wytrzymałość na ścinanie na licu słupa, V_u

Wymagana wytrzymałość na ścinanie w licu słupa jest wykorzystywana do obliczania połączenia na ścinanie belki ze środnikiem i słupem (pojedyncza płyta).

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

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

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

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

$V_{u} = 100.9 kips$

p_r0(t)	Model obciążenia dla całkowicie odbitego wykresu ciśnienie-czas
p₄(t)	Funkcja obciążenia wykładnicza (podejście Friedlandera)
y	Senkrechter Abstand der z-Achse zum Element dA
F_y	granica plastyczności
M_C	Bezwzględna wartość momentu w punkcie trzech czwartych segmentu niestężonego

Wymagana wytrzymałość na ścinanie na powierzchni słupa

Mówiąc dokładniej, powyższe obliczenia pokazują, że V_g jest obliczane na licu słupa zamiast na linii środkowej (jak pokazano w przykładzie [2]). Niewielką różnicę można zobaczyć na wykresach ścinania (zdjęcie 3).

Siły tnące w osi i na powierzchni słupów

Wartości uzyskane z powyższych wzorów można porównać z wynikami wygenerowanymi przez program RFEM w sekcji „Wymagania sejsmiczne” (zdjęcie 1). Niewielkie rozbieżności wynikają z zaokrągleń. Wynik można również dołączyć do raportu (zdjęcie 4).

Raport

Szczegółowe procedury wymiarowania śrub, blach pasów, blach pojedynczych, ciągłych i blach podwójnych nie są zawarte w zakresie. Dlatego w tym artykule pominięto etapy tych kontroli.

Wyświetlane są również momenty i zapotrzebowanie na ścinanie w oparciu o najgorszy przypadek z kombinacji obciążeń rezerwy nośności, Ω_o M i Ω_o V. W przypadku obliczeń konstrukcji zginanych (OMF) potencjalnie ograniczającym aspektem wytrzymałości połączenia jest przekroczenie obciążenia sejsmicznego [Instrukcja projektowania sejsmicznego AISC rozdział 4.2(b)].

Baza informacji

KB 001768 | AISC 341-16 Momentalna wytrzymałość połączenia ramy w RFEM 6

Autor

Firma Cisca jest odpowiedzialna za wsparcie techniczne klienta i ciągły rozwój programu na rynek północnoamerykański.

Odnośniki

Odniesienia

Amerykańskiego Instytutu Konstrukcji Stalowych. (2016). AISC 341-16, Seismic Provisions for Structural Steel Buildings. Chicago: AISC.
AISC. (2018). Poradnik obliczeń sejsmicznych , (wyd. 3). Amerykańskiego Instytutu Konstrukcji Stalowych, Chicago.
Amerykańskiego Instytutu Konstrukcji Stalowych. (2016). AISC 358-16 Wstępnie zakwalifikowane połączenia dla stalowych specjalnych i pośrednich ram usztywniających dla zastosowań sejsmicznych . Chicago: AISC.

;