Návrh přípojů patky podle AISC 360 [1] a ACI 318 [2] lze provést s doplňkem Steel Joints. Následující článek v databázi znalostí poskytuje pracovní postup pro modelování, seznam použitelných kontrol návrhu a návrhový příklad přípoje patky vystavené "tlaku a momentu".
V tomto článku je prezentován návrh přípoje patky vystaveného "tahu a smyku". K ověření výsledků z modelu RFEM je použito Příklad 4.7-7 z AISC Design Guide 1 [3].
Přenos smyku
Pro odhalený přípoj patky, jak je smyková síla přenášena ze sloupu do betonu? Podle AISC Design Guide 1 [3] existují tři způsoby přenosu smyku ze sloupu a/nebo výztužné desky do betonu:
1) Přes tření, když je přítomen tlak, jak ukazuje Příklad 4.7-8 z DG 1.
- Tlakové zatížení generuje tření mezi základovou deskou a povrchem malty/betonu, které lze využít pro přenos smyku do betonu. Tento tlak je považován za svěrnou sílu, která generuje smykovou odolnost ve směru kolmé. Smyková pevnost kvůli tření může být vypočítána v souladu s AISC DG 1 Rovnice 4-30.
- V RFEM je betonový blok reprezentován plošnou podporou, kterou lze vidět v podmodelu. Povolí-li se možnost "Zohlednit tření", aktivuje se tření uvnitř plošné podpory, což jí umožňuje přenášet část smykové síly (Obrázek 1). Zbylá část smykové síly je přenesena kotvicími tyčemi nebo smykovými ozuby. Kontrola návrhu, která by omezovala návrhovou smykovou pevnost podle Rovnice 4-30, není v RFEM provedena.
2) Použitím smykových ozubů, jak ukazují příklady 4.7-4 a 4.7-5 z DG 1.
3) Přes smyk v kotvicích tyčích. Jsou dostupné následující stavební metody:
- Kotvicí tyče samy o sobě s přehnaně velkými otvory (nerovnoměrné rozložení smyku).
- Podložky s normálními otvory jsou svařeny k horní části základové desky, aby se zajistil rovnoměrný přenos smyku, jak ukazuje Příklad 4.7-6 z DG 1. Tato konfigurace umožňuje výrazné ohýbání v kotvicích tyčích, což není v současné době v RFEM zohledněno. Budoucí aktualizace budou zahrnovat kontroly ohybu kotvicích tyčí.
- Upevňovací deska s normálními otvory polním svařením ke spodní části základové desky pro rovnoměrné rozložení smyku na všechny kotvicí tyče. Upevňovací deska zabraňuje ohýbání kotvicích tyčí, což je předpokládaný stav v RFEM.
Příklad
Příklad 4.7-7 z AISC Design Guide 1 je použit pro ověření výsledků modelu RFEM. V tomto příkladu je navržen přípoj základové desky pro sloup W21x83 vystavený tahu a smyku. Sloup je připojen k betonovému základu se specifikovanou pevností v tlaku, ƒ'c = 5,000 psi. Skutečné rozměry betonu nejsou uvedeny a předpokládá se, že základová deska není umístěna v blízkosti okrajů betonu. Aby to bylo reflektováno, je modelován velký betonový blok o rozměrech 175 in × 175 in × 100 in.
Přenos smyku v příkladu je předpokládán přes svařenou upevňovací desku (nemodelovanou), která zabraňuje ohýbání kotvicích tyčí. Průvlak a spojení jsou zahrnuty do modelu pro lepší reprezentaci realistického chování spoje. Základová deska je 1,75 in tlustá s předpokládanou tloušťkou malty 1,0 in. Účinná délka zakotvení, hef, je rovna 24,0 in. Zatížení a materiálové vlastnosti jsou zobrazeny na Obrázku 3.
Výsledky
Po spuštění výpočtu Steel Joints je výsledek každé komponenty prezentován na kartě "Poměry návrhu podle komponenty". Relevantní kontroly jsou zvýrazněny. Dále vyberte Kotvu 1.2, abyste si zobrazili podrobnosti kontroly návrhu (Obrázek 4).
Podrobnosti kontroly návrhu poskytují všechny vzorce a odkazy na standardy AISC 360 a ACI 318 (Obrázek 5). Poznámka o vyloučených kontrolách návrhu je rovněž uvedena pro objasnění.
Výsledky z AISC a Steel Joints jsou shrnuty níže, včetně důvodů nesrovnalostí.
Kotvy
Základová deska
V tomto příkladu je návrh tloušťky základové desky řízen tahy v kotvicích tyčích. Podle výpočtů AISC je dostupná ohybová pevnost (207 kip-in) mnohem větší než požadovaná ohybová pevnost (51,9 kip-in). To naznačuje, že tloušťka základové desky 1,75 in může být snížena.
V Steel Joints se návrh desky provádí pomocí plastické analýzy porovnáváním skutečného plastického přetvoření s povoleným limitem 5 % specifikovaným v konfiguraci pevnosti. Základová deska o tloušťce 1,75 in má ekvivalentní plastické přetvoření 0,00 %, což naznačuje, že může být použita tenčí deska. Nicméně snížení tloušťky desky může zvýšit tahové síly v kotvách.
Závěr
V doplňku Steel Joints se předpokládá rovnoměrný přenos smyku přes kotvicí tyče pomocí upevňovací desky, která eliminuje ohýbání v kotvicích tyčích. I když ohýbání kotvicích tyčí není v současnosti zohledněno, plánuje se to v budoucích verzích.
Tento článek potvrzuje, že výsledky doplňku Steel Joints jsou konzistentní s výsledky z Příkladu AISC Design Guide 1, což potvrzuje přesnost modelu RFEM pro návrh přípojů patky pod tahovým a smykovým zatížením.
Databáze znalostí