1846x

001775

Cisca Tjoa, PE

2023-12-05

AISC 341 Wymiarowanie ramy stężonej w RFEM 6

Obliczenia zwykłej ramy stężonej koncentrycznie (OCBF) oraz SCBF (specjalnej konstrukcji szkieletowej stężonej koncentrycznie) można przeprowadzić w rozszerzeniu Projektowanie konstrukcji stalowych dla programu RFEM 6. Wyniki obliczeń sejsmicznych zgodnie z AISC 341-16 i 341-22 są podzielone na dwie sekcje: Wymagania dotyczące prętów i połączeń.

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

Member Requirements

The following design checks for members that are part of the seismic force-resisting system (SFRS) are available in RFEM. The sections listed refer to Seismic Provisions AISC 341-16/22 [1].

Width-to-Thickness Limitations [Section D1.1 and F1.5a]
SCBF Stability Bracing of Beams – Required Strength & Stiffness [Sections F2.4b and D1.2a.1(b)]
SCBF Stability Bracing of Beams – Maximum Spacing [Sections F2.4b and D1.2a.1(c)]
Column Required Strength [Section D1.4a]
Brace Slenderness Ratio [Section F1.5b for OCBF and F2.5b(a) for SCBF]

Width-to-Thickness Limitations for Ductility Requirements

The braces in OCBF are designated as moderately ductile members according to Section F1.5a. All members (braces, beams, columns) in SCBF are designated as highly ductile members according to Section F2.5a.

The braces in OCBF must satisfy the requirements of AISC Seismic Provisions Section D1.1 for moderately ductile members. As an exception according to Section F1.5a, braces in tension-only frames with L_c/r greater than 200 do not need to satisfy the ductility requirement. This design check is shown as EQ 1300 in RFEM (Image 1).

KB 001775 | AISC 341-16 Projektowanie konstrukcji stężonych w RFEM 6

Sprawdzenie ciągliwości

Uwaga: Tension-only frames are not permitted in SCBF as per Section F2.4d.

Stability Bracing of Beams in SCBF

The requirement for stability bracing is only applicable for beams in V- and inverted V-braced frames as per Section F2.4b [1]. The required strength and stiffness of the stability bracings are listed in the Stability Bracing by Member tab under “Seismic Requirements” (Image 2). These values can be compared to the calculated available strength and stiffness when designing the bracing members that frame into the beam. There are no design check details available (only references).

Stężenie belek

The required strength, Pbr, is defined in Equation A-6-7 of Appendix 6 of AISC 360-16/22 [3]]:

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

P_br	Wymagana wytrzymałość stężenia nośnego belki
M_r	Wymagana wytrzymałość belki na zginanie. M_r = R_y F_y Z/ α_s [AISC 341 Równanie D1-1]
C_d	Współczynnik podwójnej krzywizny = 1.0 [AISC 341 Section D1.2a(b)]
h_o	Odległość między środkiem ciężkości pasa h_o = d - t_f

Stężenie belek (wytrzymałość wymagana)

Uwaga: Pr is not applicable to braced frames.

The required stiffness, βbr, is defined in Equation A-6-8 of Appendix 6 of AISC 360-16/22 [3]:

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

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

[CRASHREASON.DESCRIPTION]	Wysokość efektywna
[CRASHREASON.DESCRIPTION]	Efektywna wysokość statyczna
[CRASHREASON.DESCRIPTION]	Efektywna wysokość statyczna
f_y	Granica plastyczności stali zbrojeniowej
[CRASHREASON.DESCRIPTION]	Efektywna wysokość statyczna

Stężenie belek (sztywność wymagana)

The maximum spacing of the stability bracing must satisfy the requirements of AISC 341-16/22 Section F2.4b, which refers to Section 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	Maksymalny rozstaw stężeń belki nośnej
r_y	Promień bezwładności względem słabej osi
E	Moduł sprężystości
R_y	Stosunek oczekiwanej granicy plastyczności do określonej minimalnej granicy plastyczności
F_y	Zadana minimalna granica plastyczności

Stężenie belek dla SCBF (maksymalny rozstaw)

The design check for the maximum spacing is presented together with the other member requirements in the Design Ratios on Members. The braced length, Lb, is the specified effective length for lateral-torsional buckling (LTB). The design check detail is shown in EQ 2100 (Image 3).

Szczegóły warunku projektowego

Column Required Strength

All columns that are part of the seismic force-resisting system (SFRS) are required to be designed with overstrength loads. In many cases, the amplified axial force does not need to be combined with the concurrent bending moments. The option to neglect all bending moments, shear, and torsion in columns for overstrength limit state is activated by default. This option can be deactivated in the Seismic Configuration.

For standard load combinations without overstrength from seismic load effect, the combined loading is checked according to AISC 360-16/22 Chapter H.

For load combinations with overstrength seismic load, Chapter H is not applied when the option to neglect all bending moments, shear, and torsion in columns for overstrength limit state is activated. Example 4.3.2 of the Seismic Design Manual [2] demonstrates the design using the controlling case from both load combinations, standard and overstrength.

Bending moments resulting from a load applied between points of lateral support can contribute to column buckling. Therefore, they are required to be considered concurrently with the axial loads by deactivating the option to neglect the moments (Image 4).

Wymagana wytrzymałość słupa

Brace Slenderness Ratio

For braces in V or Inverted V Frames in OCBF, the slenderness ratio L_c/r must be less than or equal to 4*√(E/F_y) according to Section F1.5b [1]. The intent is to limit the unbalanced forces that develop in framing members after brace buckling. This design check is shown as EQ 3300 in RFEM (Image 5).

For braces in X-configuration, the option to meet this requirement can be deactivated in the Seismic Configuration.

Sprawdzenie smukłości stężenia OCBF

For braces in SCBF, the slenderness ratio L_c/r must be less than or equal to 200, according to Section F2.5b(a) [1]. This design check is shown as EQ 3310 in RFEM (Image 6).

SCBF Sprawdzenie smukłości stężenia

Connection Requirements

The Seismic Requirements include the Required Connection Tensile Strength and the Required Connection Compressive Strength of the brace. They are listed in the Brace Connection by Member tab (Image 7). The design check details are not available for the connection strengths. However, the equations and standard references are listed in the table.

Połączenie stężeń według prętów

The symbols and definitions are shown in the following formulas:

$R_{y} \cdot F_{y} \cdot A_{g} / α_{s}$

R_y	Stosunek oczekiwanej granicy plastyczności do określonej minimalnej granicy plastyczności
F_y	Zadana minimalna granica plastyczności
A_g	Pole przekroju brutto stężenia
α_s	LRFD-ASD Współczynnik korekcyjny poziomu siły = 1,0 dla LRFD i 1,5 dla ASD

Wymagana wytrzymałość połączenia skratacyjnego na rozciąganie (OCBF i SCBF)

$1.1 \cdot F_{cre} \cdot A_{g} / α_{s} for OCBF (341 - 16)$

$1.14 \cdot F_{cre} \cdot A_{g} / α_{s} for SCBF (341 - 16 & 341 - 22)$

$F_{ne} \cdot A_{g} / α_{s} for OCBF (341 - 22)$

F_cre	Krytyczne naprężenie wyboczeniowe z przekroju E AISC 360-16 z wykorzystaniem oczekiwanej granicy plastyczności, R_y F_y
A_g	Pole przekroju brutto stężenia
α_s	LRFD-ASD Współczynnik korekcyjny poziomu siły = 1,0 dla LRFD i 1,5 dla ASD
F_ne	Nominalne naprężenie z przekroju E normy AISC 360-22 z wykorzystaniem oczekiwanej granicy plastyczności, R_y F_y

Wymagana wytrzymałość połączenia skratacyjnego na ściskanie

Uwaga: The capacity-limited design based on the expected braced strengths will be available in the future release.

Baza informacji

KB 001775 | AISC 341 Wymiarowanie ramy stężonej w RFEM 6

Autor

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

Odnośniki

Kb | AISC 341 Obliczenia sejsmiczne w RFEM 6

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) Specyfikacja dla konstrukcji stalowych , ANSI/AISC 360-16. Chicago: AISC.
Amerykański Instytut Konstrukcji Stalowych (2022). Seismic Provisions for Structural Steel Buildings, AISC 341-22. Chicago: AISC.
Amerykański Instytut Konstrukcji Stalowych (2022). Specification for Structural Steel Buildings, ANSI/AISC 360-22. Chicago: AISC.

;