Návrh spoje patní desky podle AISC 360 [1] a ACI 318 [2] lze provést pomocí addonu Ocelové přípoje. Předchozí článek znalostní báze uvedený níže poskytuje postup modelování, seznam příslušných posouzení a návrhový příklad spoje patní desky namáhaného „tlakem a momentem“.
V tomto článku je představen návrh patního spoje namáhaného tahem a smykem. K ověření výsledků z modelu RFEM je použit příklad 4.7-7 z AISC Design Guide 1 [3].
Přenos smyku
Jak je u neobetonovaného patního spoje přenášeno smykové zatížení ze sloupu do betonu? Podle AISC Design Guide 1 [3] existují tři způsoby přenosu smyku ze sloupu a/nebo styčníkového plechu do betonu:
1) Prostřednictvím tření, pokud je přítomen tlak, jak je ukázáno v příkladu 4.7-8 DG 1.
- Tlakové zatížení vytváří tření mezi patní deskou a povrchem zálivky/betonu, které lze využít k přenosu smyku do betonu. Tento tlak je považován za přítlačnou sílu, která vytváří smykovou únosnost v kolmém směru. Smykovou únosnost v důsledku tření lze vypočítat podle AISC DG 1, rovnice 4-30.
- V programu RFEM je betonový blok reprezentován plošnou podporou, kterou lze zobrazit v dílčím modelu. Zapnutím možnosti „Zohlednit tření“ se aktivuje tření v rámci plošné podpory, což jí umožňuje přenést část smykové síly (Obrázek 1). Zbývající smyková síla je přenášena kotevními šrouby nebo smykovými zarážkami. Posouzení omezení návrhové smykové únosnosti podle rovnice 4-30 se v programu RFEM neprovádí.
2) Pomocí smykových zarážek, jak je ukázáno v příkladech 4.7-4 a 4.7-5 DG 1.
3) Prostřednictvím smyku v kotevních šroubech. K dispozici jsou následující konstrukční metody:
- Samotné kotevní šrouby s předimenzovanými otvory (nerovnoměrné rozdělení smyku).
- Přivařené deskové podložky se standardními otvory k hornímu povrchu patní desky zajišťují rovnoměrný přenos smyku, jak je ukázáno v příkladu 4.7-6 DG 1. Tato konfigurace umožňuje výrazné ohybové namáhání kotevních šroubů, které není v současné době v programu RFEM zohledněno. Budoucí aktualizace budou zahrnovat posouzení ohybu kotevních šroubů.
- Montážní deska se standardními otvory, přivařená na stavbě ke spodnímu povrchu patní desky, zajišťuje rovnoměrné rozdělení smyku na všechny kotevní šrouby. Montážní deska zabraňuje ohybu kotevních šroubů, což je předpokládaný stav v programu RFEM.
Příklad
K ověření výsledků modelu RFEM je použit příklad 4.7-7 z AISC Design Guide 1. V tomto příkladu je navržen spoj patní desky pro sloup W21x83 namáhaný tahem a smykem. Sloup je připevněn k betonovému základu se stanovenou pevností v tlaku, ƒ'c = 5 000 psi. Skutečné rozměry betonu nejsou uvedeny a předpokládá se, že patní deska se nenachází v blízkosti žádných betonových hran. Aby to bylo zohledněno, je modelován velký betonový blok o rozměrech 175 in × 175 in × 100 in.
Přenos smyku je v příkladu uvažován prostřednictvím přivařené montážní desky (není modelována), která zabraňuje ohybu kotevních šroubů. Diagonální prvek a spoj jsou zahrnuty v modelu, aby lépe reprezentovaly skutečné chování spoje. Patní deska má tloušťku 1,75 in a předpokládanou tloušťku zálivky 1,0 in. Účinná kotevní délka, hef, je rovna 24,0 in. Zatížení a materiálové vlastnosti jsou zobrazeny na Obrázku 3.
Výsledky
Po spuštění výpočtu Ocelových přípojů je výsledek pro každý uzel uveden na záložce Stupně využití podle uzlů. Dále vyberte Kotva 1,2 pro zobrazení podrobností posouzení (Obrázek 4).
Podrobnosti posouzení poskytují všechny vzorce a odkazy na normy AISC 360 a ACI 318 (Obrázek 5).
Výsledky z AISC a Ocelových přípojů jsou shrnuty níže, včetně důvodů odchylek.
Kotvy
Patní deska
V tomto příkladu je návrh tloušťky patní desky řízen tahem v kotevních šroubech. 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 in lze zmenšit.
V aplikaci Ocelové přípoje se návrh desky provádí pomocí plastické analýzy porovnáním skutečného plastického přetvoření s dovoleným limitem 5 % stanoveným v konfiguraci pevnosti. Patní deska o tloušťce 1,75 in má ekvivalentní plastické přetvoření 0,00 %, což naznačuje, že lze použít tenčí desku. Zmenšení tloušťky desky však může zvýšit tahové síly v kotvách.
Závěr
V addonu Ocelové přípoje se předpokládá, že přenos smyku prostřednictvím kotevních šroubů je rovnoměrně rozdělen pomocí montážní desky, která eliminuje ohyb kotevních šroubů. Ačkoli ohyb kotevních šroubů není v současné době zohledněn, je plánován pro budoucí verzi.
Tento článek potvrzuje, že výsledky z addonu Ocelové přípoje jsou v souladu s výsledky příkladu z AISC Design Guide 1, což ověřuje přesnost modelu RFEM pro návrh patního spoje namáhaného tahem a smykem.
Databáze znalostí