Návrh spojů patní desky podle norem AISC 360 [1] a ACI 318 [2] lze provést pomocí addon Ocelové přípoje. Níže uvedený článek znalostní báze poskytuje postup modelování, seznam příslušných posudků návrhu a příklad návrhu patní desky podléhajícího „tlakovým a momentovým silám“.
V tomto článku je představen návrh spojů podléhajícího „tahové síle a smyku“. K ověření výsledků z modelu RFEM je použit příklad 4.7-7 z AISC Design Guide 1 [3].
Přenos smyku
Jak se u odkryté spoj základové patky přenáší smyková síla ze sloupu do betonu?
Podle AISC Design Guide 1 [3] existují tři způsoby přenosu smyku ze sloupu a/nebo přípojného plechu do betonu:
1) Prostřednictvím „tření“ při přítomnosti tlaku, jak je znázorněno v příkladu 4.7-8 DG 1.
Tlakové zatížení vytváří tření mezi základovou deskou a povrchem malty/betonu, které lze využít k přenosu smykového zatížení do betonu. Toto tlakové zatížení je považováno za přítlačnou sílu, která vytváří smykovou odolnost v kolmém směru. Smykovou pevnost způsobenou třením lze vypočítat v souladu s rovnicí 4-30 AISC DG 1.
- V programu RFEM je betonový blok reprezentován povrchovou podporou, kterou lze zobrazit v dílčím modelu. Zapnutím volby „Zohlednit tření“ se aktivuje tření v povrchové podpoře, což umožňuje přenos části smykové síly (obrázek 1). Zbývající smyková síla je přenášena kotevními tyčemi nebo smykovými zarážkami. Posudek pro omezení návrhové smykové pevnosti podle rovnice 4-30 se v programu RFEM neprovádí.
2) Použitím „smykových zarážek“, jak je znázorněno v příkladech 4.7-4 a 4.7-5 DG 1.
3) Prostřednictvím „smyku v kotevních tyčích“. K dispozici jsou následující stavební postupy:
- Samotné kotevní tyče s naddimenzovanými otvory (nerovnoměrné rozložení smyku).
- Podložky se standardními otvory jsou svarovány k horní části patní desky, aby byl zajištěn rovnoměrný přenos smyku, jak je znázorněno v příkladu 4.7-6 DG 1. Tato konfigurace umožňuje značný ohyb kotevních tyčí, který v současné době není v programu RFEM zohledněn. Budoucí aktualizace budou zahrnovat kontroly ohyb kotevních tyčí.
- Nastavovací deska se standardními otvory přivařená k As,dolní patní desce pro rovnoměrné rozložení smyku na všechny kotevní tyče. Nastavovací deska zabraňuje ohybu kotevních tyčí, což je předpokládaná podmínka v programu RFEM.
Příklad
Příklad 4.7-7 z AISC Design Guide 1 se používá k ověření výsledků modelu RFEM. V tomto příkladu je navrženo spojení patní desky sloupu pro sloup W21x83, který je vystaven tahu a smyku. Sloup je připevněn k betonovému základu se specifikovanou pevností v tlaku, ƒ'c = 5 000 psi. Skutečné rozměry betonu nejsou uvedeny a předpokládá se, že patní deska sloupu není umístěna v blízkosti žádných okrajů betonu. Aby se to zohlednilo, je modelován velký betonový blok o rozměrech 175 in × 175 in × 100 in.
Předpokládá se, že smykové přenosy v příkladu probíhají přes svařovanou nastavovací desku (nemodelovanou), která zabraňuje ohyb kotevních tyčí. V modelu jsou zahrnuty ztužení a spoje, aby bylo možné lépe reprezentovat reálné chování spoje.
Patní deska má tloušťku 1,75 palce a předpokládaná tloušťka injektáže je 1,0 palce. Efektivní délka zapuštění, hef, je rovna 24,0 palců. Zatížení a vlastnosti materiálu jsou uvedeny na obrázku 3.
‚‘'Výsledky'‚‘
Po spuštění výpočtu Ocelových přípoje se výsledek pro každou komponentu zobrazí na záložce „Využití“ (Poměry návrhu podle komponenty). Jsou uvedeny příslušné kontroly. Dále vyberte Anchor 1.2 (Kotva 1.2), abyste zobrazili podrobnosti kontroly návrhu (obrázek 4).
Podrobnosti posudku návrhu obsahují všechny vzorce a odkazy na normy AISC 360 a ACI 318 (obrázek 5). Pro objasnění je také uvedena poznámka o vyloučených posudcích návrhu.
Výsledky z AISC a Ocelových přípoje jsou shrnuty níže, včetně důvodů nesrovnalostí.
‚‘'Kotvy'‚‘
‚‘'Patní deska'‚‘
V tomto příkladu je návrh tloušťky patní desky rozhodující pro tah v kotevních tyčích. Podle výpočtů AISC je dostupná pevnost v ohybu (207 kip-in) mnohem větší než požadovaná pevnost v ohybu (51,9 kip-in). To naznačuje, že tloušťku patní desky 1,75 palce lze snížit.
V modulu Ocelové přípoje se návrh patní desky provádí pomocí plastické analýzy porovnáním skutečného plastického poměrného přetvoření s přípustnou mezní hodnotou 5 % stanovenou v konfiguraci pevnosti. Patní deska o tloušťce 1,75 palce má srovnávací plastické poměrné přetvoření 0,00 %, což naznačuje, že lze použít tenčí patní desku. Snížení tloušťky desky však může zvýšit tahové síly v kotvách.
Závěr
V addonu Ocelové přípoje se předpokládá, že přenos smyku přes kotevní tyče je rovnoměrně rozložen pomocí nastavovací desky, která eliminuje ohyb kotevních tyčí. Ačkoli ohyb kotevních tyčí není v současné době zohledněn, je plánován pro budoucí verzi.
Tento článek potvrzuje, že výsledky z addon Ocelové přípoje jsou v souladu s výsledky z příkladu AISC Design Guide 1, což potvrzuje přesnost modelu RFEM pro návrh spojů základových spojů v tahu a smyku.
Databáze znalostí