Przedmiot:
Ocena przemieszczenia kondygnacji pod obciążeniem sejsmicznym zgodnie z ASCE 7-22 i modelem budynku
Komentarz:
Ocena przemieszczenia kondygnacji w budynku jest kluczowa dla zapewnienia zadowalających parametrów konstrukcyjnych poprzez ograniczenie przemieszczenia kondygnacji. Nadmierne znoszenie może powodować niestateczność systemu i powodować uszkodzenia elementów niekonstrukcyjnych, takich jak ściany działowe. W tym artykule opisano procedurę wyznaczania przemieszczeń międzykondygnacyjnych zgodnie z ASCE 7-22 i rozszerzeniem Model budynku w programie RFEM 6.
Opis:
'''Wyznaczanie dryfu zgodnie z ASCE 7-22'''
Zgodnie z ASCE 7, dryf kondygnacji obliczeniowej jest obliczany jako różnica obliczeniowych przemieszczeń sejsmicznych δ-DE, zgodnie z rozdziałem 12.8.6.3. Odkształcenie tarczy δ-di można pominąć przy określaniu odchyłu kondygnacji obliczeniowej zgodnie z 12.8.6.5.
| Δx | Całkowite przesunięcie kondygnacji [w (mm)] |
| C[CRASHREASON.DESCRIPTION] | Współczynnik wzmocnienia ugięcia zgodnie z tabelą 12.2-1 |
| δxe | Ugięcie w wymaganym miejscu, określone na podstawie analizy sprężystej [w (mm)] |
| I2 | Współczynnik ważności, zdefiniowany w sekcji 11.5.1 |
'''Kombinacja obciążeń dla analizy dryfu'''
Zgodnie z rozdziałem 12.8.6.1, analiza sprężysta do obliczenia znoszenia powinna opierać się na 1,0Eh w połączeniu z spodziewanymi obciążeniami grawitacyjnymi. Obciążenie grawitacyjne zostało uwzględnione w celu zachowania spójności między siłami stosowanymi w analizie dryfu z siłami wykorzystywanymi do sprawdzenia stateczności (P - Δ) [ASCE 7 Komentarz C12.8.6]. Kombinacja obciążeń 1.0Eh + 1.0D + 0.5L może być stosowana dla obciążenia użytkowego mniejszego lub równego 100 psf (wyjątek 1, sekcja 2.3.1).
'''Lokalizacja oceny dryfu (ASCE 7 rozdział 12.8.6.5)'''
1) W przypadku wyrównania środków masy (CoM) obliczany jest dryf kondygnacji na podstawie środka przemieszczeń masy.
2) W przypadku, gdy mimośrody CoM nie są wyrównane (mimośród między CoM dwóch sąsiednich kondygnacji przekracza 5% szerokości membrany), przemieszczenie obliczone dla dolnej kondygnacji opiera się na rzucie pionowym CoM kondygnacji górnej (Komentarz C12.8.6).
3) W przypadku konstrukcji o nieregularnym skręcaniu, zaliczonych do sejsmicznej kategorii projektowej C, D, E lub F, przesunięcie obliczane jest wzdłuż '''krawędzi''' konstrukcji za pomocą dwóch pionowo ustawionych punktów.
'''Rozszerzenia do analizy modalnej i analizy spektrum odpowiedzi'''
Aby lepiej zrozumieć ten temat, wykorzystano trzykondygnacyjny budynek z betonu na planie litery L (zdjęcie 01). Najpierw przeprowadzana jest analiza modalna w celu uzyskania częstotliwości i kształtów drgań własnych konstrukcji.
Następnie analiza spektrum odpowiedzi (RSA) jest wykorzystywana do wygenerowania spektrum odpowiedzi zgodnie z normą ASCE 7-22. Parametry związane z przemieszczeniem, Cd i Ie, można uwzględnić podczas tworzenia spektrum odpowiedzi i uwzględnić w obliczaniu przemieszczenia kondygnacji. W tym przykładzie zastosowano Cd = 1.5 oraz Ie = 1.0 (rysunek 02).
W rozszerzeniu Model budynku lokalizacje środków masy są podawane dla każdej kondygnacji po rozwiązaniu problemu dla analizy spektralnej. Z tabeli 'Środek masy i sztywności' widać, że CoM nie są wyrównane między sąsiednimi kondygnacjami (zdjęcie 03).
Aby ocenić ślizg kondygnacji, należy najpierw utworzyć CoM dla każdej kondygnacji jako węzeł. Węzeł 47 został dodany na najwyższej kondygnacji na wysokości Z = 40.0 ft. Ponieważ znoszenie obliczone dla dolnej kondygnacji opiera się na rzucie pionowym CoM górnej kondygnacji, kopia węzła została dodana do Z = 9 m, tworząc węzeł 73. Procedurę można kontynuować dla niższych kondygnacji.
Podczas obliczania ślizgu kondygnacji, krytycznym czynnikiem jest: różnicy przemieszczeń nie można wyznaczyć na podstawie wyników już nałożonych przez dodanie kwadratów, lecz można ją przeprowadzić dopiero po określeniu różnicy. W związku z tym zastosowanie ma następujący wzór:
Ze względu na ten warunek, przemieszczenia obwiedni od „X” nie mogą być wykorzystane bezpośrednio do oceny. Znoszenie kondygnacji należy natomiast ocenić indywidualnie dla każdego kształtu drgań w każdym kierunku, a następnie ręcznie wprowadzić superpozycję.
Wyświetlając przemieszczenie ux w środkach masy każdego kondygnacji, można wyznaczyć ślizg kondygnacji na podstawie różnic między nałożonymi punktami (rysunek 04).
Postaci własne z minimalnym udziałem masy (np. w tym przypadku postać 5 i 7) można wykluczyć z obliczeń za pomocą zakładki „Wybór postaci” w przypadku obciążenia RSA.
Odpowiednie kształty drgań i ich przemieszczenia podano w poniższych tabelach (rys. 05).
Procedurę tę należy przeprowadzić dla każdej kondygnacji. W ten sposób można określić maksymalne nachylenie kondygnacji dla całego budynku. Dla uproszczenia nie pokazano uwzględniania obciążeń grawitacyjnych.
'''Obliczanie dryftu według rozszerzenia Model budynku'''
Rozszerzenie Model budynku może być przydatne do określenia ślizgu konstrukcji. Metodologia obliczania znoszenia nie jest jednak zgodna z podejściem ASCE 7, jak opisano powyżej.
W modelu budynku lokalizacja przemieszczenia stropu raportowana w tabeli 'Przesunięcia międzykondygnacyjne' (rysunek 06) niekoniecznie jest oparte na jednym konkretnym punkcie (tj. c ...