Назад к видеороликам

305x

004795

Cisca Tjoa, ЧП

2022-10-31

КБ 001775 | Расчёт жёсткой рамы по норме AISC 341 в программе RFEM 6

КБ|001775

Предмет:
Расчёт жёсткой рамы по норме AISC 341 в программе RFEM 6

Комментарий:
Расчёт обыкновенной рамы с концентрическими связями (OCBF) и рамы специальной конструкции с концентрическими связями (SCBF) можно выполнить в аддоне Расчёт стальных конструкций для RFEM 6. Результат сейсмического расчета по AISC 341-16 и 341-22 разделен на две части: Требования к стержням и требованиям к соединениям.

Легенда:
Более подробные подробности о вводе сейсмической конфигурации описаны в статье КБ | Сейсмический расчёт по AISC 341 в программе RFEM 6 .

Требования к стержню

В программе RFEM доступны следующие расчеты для стержней, являющихся частью устойчивой к сейсмической нагрузке системы (SFRS). Перечисленные сечения относятся к сейсмическим нормам AISC 341-16/22 [1].

Ограничения ширины-толщины [Сечение D1.1 и F1.5a]
SCBF Связи устойчивости балок - требуемая прочность и жесткость [сечения F2.4b и D1.2a.1(b)]
SCBF Связи устойчивости балок - максимальный шаг [сечения F2.4b и D1.2a.1(c)]
Требуемая прочность колонны [Раздел D1.4a]
Коэффициент гибкости связи [сечение F1.5b для OCBF и F2.5b(a) для SCBF]

Ограничения ширины к толщине для требований к податливости

Связи в OCBF определяются как умеренно податливые стержни согласно разделу F1.5a. Все стержни (связи, балки, колонны) в SCBF обозначены как высоко податливые стержни в соответствии с разделом F2.5a.

Связи в OCBF должны удовлетворять требованиям сейсмических норм AISC, раздел D1.1, для стержней с умеренной податливостью. В качестве исключения, согласно разделу F1.5a, связи в рамах, работающих только на растяжение, с Lc/r более 200 не должны удовлетворять требованию податливости. Эта расчетная проверка показана в RFEM как EQ 1300 (рисунок 1).

КБ 001775 | Расчёт жёстких рам по норме AISC 341-16 в программе RFEM 6

Проверка податливости

Внимание! Согласно разделу F2.4d, только растянутые рамы не допускаются в SCBF.

Связи устойчивости балок в SCBF

Требование по связям устойчивости применимо только для балок в рамах с V-образными и перевернутыми V-образными связями по разделу F2.4b [1]. Требуемая прочность и жесткость связей устойчивости указаны во вкладке «Связи устойчивости по стержням» в разделе «Сейсмические требования» (рисунок 2). Эти значения можно сравнить с рассчитанными доступной прочностью и жесткостью при расчете элементов жесткости, которые встраиваются в балку. Нет доступных подробностей расчета (только ссылки).

КБ 001775 | Расчёт жёстких рам по норме AISC 341-16 в программе RFEM 6

Связи устойчивости балок

Требуемая прочность Pbr определяется по уравнению A-6-7 в Приложении 6 нормы AISC 360-16/22 [3]:

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

P_br	Требуемая прочность связей устойчивой балки
M_r	Требуемая прочность балки на изгиб. M_r = R_y F_y Z/ α_s [AISC 341 формула D1-1]
C_d	Коэффициент двойной кривизны = 1,0 [AISC 341, раздел D1.2a (b)]
h_o	Расстояние между центром тяжести полки h_o = d - t_f

Устойчивость балок (требуемая прочность)

Внимание! P не применимо к жёстким рамам.

Требуемая жесткость βbr определена по уравнению A-6-8 в Приложении 6 нормы AISC 360-16/22 [3]:

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

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

d	Расчетная высота
d	Расчетная высота
d	Расчетная высота
f_y	Предел текучести арматурной стали
d	Расчетная высота

Устойчивость балок (требуемая жесткость)

Максимальный шаг связей устойчивости должен удовлетворять требованиям AISC 341-16/22, раздел F2.4b, который ссылается на раздел 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	Максимальный шаг связей устойчивой балки
r_y	Радиус инерции вокруг слабой оси
E	Модуль упругости
R_y	Отношение ожидаемого предела текучести к заданному минимальному пределу текучести
F_y	Заданный минимальный предел текучести

Связи устойчивости балок для SCBF (максимальный шаг)

Расчетная проверка для максимального шага представлена вместе с другими требованиями к стержням в расчетных соотношениях на стержнях. Длина связи Lb - это заданная свободная длина для потери устойчивости плоской формы изгиба (LTB). Подробности расчета затем показаны в EQ 2100 (рисунок 3).

КБ 001775 | Расчёт жёстких рам по норме AISC 341-16 в программе RFEM 6

Подробности расчёта

Требуемая прочность колонны

Все колонны, входящие в сейсмоустойчивую систему (SFRS), должны быть рассчитаны со сверхпрочными нагрузками. Во многих случаях нет необходимости сочетать усиленную нормальную силу с одновременными изгибающими моментами. Опция пренебрежения всеми изгибающими моментами, сдвигом и кручением в колоннах для предельного состояния по сверхпрочности активирована по умолчанию. Данную опцию можно деактивировать в ''Сейсмической конфигурации''.

Для стандартных сочетаний нагрузок без увеличения прочности от действия сейсмической нагрузки комбинированное нагружение проверяется по AISC 360-16/22, глава H.

Для сочетаний нагрузок с сейсмической нагрузкой сверхпрочности глава H не применяется, если для предельного состояния сверхпрочности активирована опция пренебрежения всеми изгибающими моментами, сдвигом и кручением в колоннах. Пример 4.3.2 из Руководства по сейсмическому расчету [2] демонстрирует расчет с использованием контрольного случая из обоих сочетаний нагрузок, стандартного и повышения прочности.

Изгибающие моменты, возникающие в результате нагрузки, приложенной между точками боковых опор, могут вызвать потерю устойчивости колонны. Поэтому их необходимо учесть одновременно с осевыми нагрузками, отключив функцию пренебрежения моментами (рисунок 4).

КБ 001775 | Расчёт жёстких рам по норме AISC 341-16 в программе RFEM 6

Требуемая прочность колонны

Коэффициент гибкости связи

Для связей в V-образных или перевернутых V-образных рамах в OCBF коэффициент гибкости Lc/r должен быть меньше или равен 4*√(E/Fy) по разделу F1.5b [1]. Цель состоит в том, чтобы ограничить неуравновешенные силы, которые возникают в стержнях каркаса после потери устойчивости связей. Данная расчетная проверка показана в программе RFEM как EQ 3300 (рисунок 5).

Для связей в X-конфигурации опцию выполнения данного требования можно отключить в ''сейсмической конфигурации''.

КБ 001775 | Расчёт жёстких рам по норме AISC 341-16 в программе RFEM 6

Проверка гибкости связи OCBF

Для связей в SCBF коэффициент гибкости Lc/r должен быть меньше или равен 200 согласно разделу F2.5b(a) [1]. Данная расчетная проверка обозначена в программе RFEM как EQ 3310 ...

KB 001775

;