Предмет:
Модальный анализ спектра реакций и учет горизонтальной силы в основании в RFEM 6 по норме NBC 2020
Комментарий:
Национальные строительные нормы Канады (NBC) 2020 в разделе 4.1.8.7 содержат четкий порядок выполнения для методов сейсмического расчета. Согласно тому, более прогрессивный метод, а именно метод анализа динамических характеристик по разделу 4.1.8.12, должен применяться для всех типов конструкций, кроме тех, которые соответствуют критериям раздела 4.1.8.7. Для всех остальных конструкций затем можно применить более простой метод, т. наз. метод эквивалентной статической силы (ESFP), описанный в разделе 4.1.8.11.
Легенда:
Для конструкций, которые соответствуют требованиям процедуры динамического расчета, существуют еще два подметода, определенные в 4.1.8.12 [1], включая линейный динамический расчет, с методом модального спектра реакций или методом численного интегрирования линейного изменения во времени, или нелинейным нелинейным расчетом во времени Динамический расчёт, В нашей статье мы рассмотрим метод модального спектра реакций (RSA) и другие требования к горизонтальному сдвигу в основании, определенные в NBC 2020.
'''Вариации горизонтального сдвига по NBC 2020'''
При условии, что расчет на основе анализа спектра реакций (RSA) выполняется по NBC 2020, что мы не будем подробно разбирать в нашей статье, горизонтальную силу в плоскости основания можно определить для нижнего этажа конструкции в каждом из ортогональных направлений, в которых действует боковая сейсмическая нагрузка. В разделе 4.1.8.12 [1] указана последовательность шагов для определения различных вариантов горизонтального сдвига в основании, которые требуются для окончательного преобразования поперечных и внутренних сил для этажей, стержневых сил и, при необходимости, прогиба.
'''Шаг 1:''' Согласно утверждению (5) [1], упругая горизонтальная сила в основании Ve должна быть определена по линейному динамическому расчету, который является первым шагом в понимании требований NBC к горизонтальному сдвигу в основании. Значение Ve не должно включать в себя никаких дополнительных коэффициентов или преобразователей, примененных для спектра реакций.
'''Шаг 2:''' Определим приведенный упругий горизонтальный сдвиг в основании V-ed, также называемый «приведенная боковая сейсмическая упругая сила в основании конструкции» согласно утверждению (6) [1], с использованием Ve, определенного по утверждению (5) [1]. Для всех конструкций, имеющих расположение, отличное от XF, и имеющих систему сопротивления сейсмическим силам (SFRS) с коэффициентом модификации силы, зависящим от пластичности, Rd, равным не менее 1,5, значение Ve должено быть умножено на большее из следующих двух коэффициенты для получения V-ed:
| S(0.2) | Расчётное ускорение спектральной реакции за период T = 0,2 с |
| S(0.5) | Расчётное ускорение спектральной реакции за период T = 0,5 с |
| S(Ta ) | Расчётное ускорение спектральной реакции для основного бокового периода колебаний конструкции в рассматриваемом направлении |
'''Шаг 3:''' Найденное выше V-ed необходимо умножить на коэффициент значимости Ie, указанный в разделе 4.1.8.5 [1], и разделить на коэффициент модификации силы, связанный с пластичностью, умноженный на коэффициент, связанный со сверхпрочностью коэффициент модификации силы R-dR-o, приведенный в таблице 4.1.8.9 [1] для определения заданной боковой сейсмической силы Vd.
'''Шаг 4:''' Определить заданную боковую сейсмическую силу V, указанную в разделе 4.1.8.11 [1], по упрощенной программе ESFP.
'''Требования к масштабированию горизонтальной силы сдвига по NBC 2020'''
С помощью приведенной выше информации в сотрудничестве с 4.1.8.12 (8) [1], если Vd из шага 3 составляет менее 80% от V из шага 4, то Vd следует принять равным 0,8V для всех обычных и нестандартных конструкций, быть рассчитаны с помощью ESFP.
Для всех сложных конструкций, требующих динамического расчета по 4.1.8.7 [1], а также для деревянных конструкций с более чем четырьмя этажами, которые соответствуют критериям, указанным в 4.1.8.12 (12) [1], Vd принимается как большее из значений Vd или 100 % от V, указанного в 4.1.8.12 (9) [1].
Кроме данных минимумов, для упругих сдвигов этажа, сил этажа, сил стержней и прогибов, включая эффекты случайного кручения, должен применяться коэффициент масштабирования Vd/Ve для определения расчетных значений по 4.1.8.12(10) [1].
'''Применение горизонтального сдвига по NBC 2020 в RFEM 6'''
Из-за большого количества вариантов горизонтального сдвига, описанных в NBC 2020, может быть сложно определить, какой вариант горизонтальной силы присутствует в основании при выполнении анализа спектра реакций по данной норме в программе RFEM 6.
При использовании аддона Анализ спектра реакций, мы получим два типа спектра в подробностях задания спектра реакций, включая «упругий спектр» и «расчетный спектр».
«Упругий спектр» затем определит упругий горизонтальный сдвиг в основании Ve из расчета 4.1.8.12 (5) [1] или шага 1. Это значение не учитывает Ie/R-dR-o и другие коэффициенты.
«Расчетный спектр» обеспечит расчетный горизонтальный сдвиг в основании конструкции, Vd, согласно 4.1.8.12 (7) [1] или шагу 3 выше. Следует отметить, что дополнительный коэффициент, указанный в п. 4.1.8.12(6) и в шаге 2, в данном расчете не учитывается. Значение Ie/R-dR-o включено в расчет, так как эти переменные перечислены непосредственно в опции «Расчетный спектр», тогда как для «Упругого спектра» они не указаны.
Для каждого типа спектра пользователь имеет возможность масштабировать спектр реакций непосредственно, чтобы привести его в соответствие с требованиями коэффициента масштабирования. Например, «Упругий спектр», который необходим для расчета прогибов конструкции, так как он не ...