La conception de la connexion de base selon AISC 360 [1] et ACI 318 [2] peut être exécutée avec l'add-on Steel Joints. L'article précédent de la base de connaissances ci-dessous fournit le flux de travail de modélisation, une liste de vérifications de conception applicables et un exemple de conception d'une connexion de plaque de base soumise à "compression et moment".
Dans cet article, une conception de connexion de base soumise à traction et cisaillement est présentée. L'exemple 4.7-7 du Guide de Conception AISC 1 [3] est utilisé pour vérifier les résultats du modèle RFEM.
Transfert de Cisaillement
Pour une connexion de base exposée, comment la charge de cisaillement est-elle transférée de la colonne dans le béton ? Selon le Guide de Conception AISC 1 [3], il existe trois manières de transférer le cisaillement de la colonne et/ou de la plaque d'attache dans le béton :
1) À travers la friction lorsque la compression est présente, comme illustré dans l'exemple 4.7-8 du DG 1.
- La charge de compression génère une friction entre la plaque de base et la surface du coulis/béton qui peut être utilisée pour transférer le cisaillement dans le béton. Cette compression est considérée comme une force de serrage générant une résistance au cisaillement dans la direction perpendiculaire. La résistance au cisaillement due à la friction peut être calculée conformément à l'Équation 4-30 du DG 1 de l'AISC.
- Dans RFEM, le bloc de béton est représenté avec un appui de surface qui peut être visualisé dans le sous-modèle. Activer l'option 'Prendre en compte la friction' active la friction à l'intérieur de l'appui de surface, permettant à celle-ci de transférer une partie de la force de cisaillement (Image 1). Le reste de la force de cisaillement est supporté par des tiges d'ancrage ou des languettes de cisaillement. Une vérification de conception pour limiter la résistance de cisaillement selon l'Équation 4-30 n'est pas effectuée dans RFEM.
2) En utilisant des languettes de cisaillement, comme illustré dans les exemples 4.7-4 et 4.7-5 du DG 1.
3) À travers le cisaillement dans les tiges d'ancrage. Les méthodes de construction suivantes sont disponibles :
- Tiges d'ancrage seules avec trous surdimensionnés (répartition inégale du cisaillement).
- Rondelles de plaque avec trous standard soudées au sommet de la plaque de base pour garantir un transfert de cisaillement égal, comme illustré dans l'exemple 4.7-6 du DG 1. Cette configuration permet un flexion significative dans les tiges d'ancrage, ce qui n'est pas actuellement pris en compte dans RFEM. Les futures mises à jour incluront des vérifications pour la flexion des tiges d'ancrage.
- Une plaque d'aplomb avec trous standard soudée sur le chantier au bas de la plaque de base pour une distribution égale du cisaillement à toutes les tiges d'ancrage. Une plaque d'aplomb empêche la flexion dans les tiges d'ancrage, ce qui est la condition supposée dans RFEM.
Exemple
L'exemple 4.7-7 du Guide de Conception AISC 1 est utilisé pour valider les résultats du modèle RFEM. Une connexion de plaque de base pour une colonne W21x83 soumise à traction et cisaillement est conçue dans cet exemple. La colonne est attachée à une fondation en béton avec une résistance à la compression spécifiée, ƒ'c = 5,000 psi. Les dimensions réelles du béton ne sont pas données, et il est supposé que la plaque de base n'est pas située près de bords en béton. Pour refléter cela, un grand bloc de béton mesurant 175 in × 175 in × 100 in est modélisé.
Le transfert de cisaillement dans l'exemple est supposé se produire à travers une plaque de mise en place soudée (non modélisée), ce qui empêche la flexion dans les tiges d'ancrage. L'élément de support et la connexion sont inclus dans le modèle pour mieux représenter le comportement réaliste du joint. La plaque de base a une épaisseur de 1.75 in avec une épaisseur de coulis supposée de 1.0 in. La longueur d'ancrage effective, hef, est égale à 24.0 in. Les charges et propriétés des matériaux sont montrées dans l'Image 3.
Résultats
Après avoir exécuté le calcul Steel Joints, le résultat pour chaque composant est présenté dans l'onglet 'Ratios de Conception par Composant'. Les vérifications pertinentes sont décrites. Ensuite, sélectionnez l'Ancre 1.2 pour voir les détails de la vérification de conception (Image 4).
Les détails de la vérification de conception fournissent toutes les formules et références aux normes AISC 360 et ACI 318 (Image 5). Une note sur les vérifications de conception exclues est également donnée pour clarification.
Les résultats de l'AISC et de Steel Joints sont résumés ci-dessous, y compris les raisons des écarts.
Ancres
Plaque de Base
Dans cet exemple, la conception de l'épaisseur de la plaque de base est régie par la traction dans les tiges d'ancrage. D'après les calculs de l'AISC, la résistance à la flexion disponible (207 kip-in) est bien supérieure à la résistance à la flexion requise (51.9 kip-in). Cela suggère que l'épaisseur de la plaque de base de 1.75 in peut être réduite.
Dans Steel Joints, la conception de la plaque est réalisée en utilisant l'analyse plastique en comparant la déformation plastique réelle avec la limite autorisée de 5 % spécifiée dans la Configuration de Résistance. La plaque de base épaisse de 1.75 in a une déformation plastique équivalente de 0.00%, indiquant qu'une plaque plus fine peut être utilisée. Cependant, la réduction de l'épaisseur de la plaque peut augmenter les forces de traction dans les ancres.
Conclusion
Dans l'add-on Steel Joints, le transfert de cisaillement à travers les tiges d'ancrage est supposé être réparti également en utilisant une plaque d'aplomb, ce qui élimine la flexion dans les tiges d'ancrage. Bien que la flexion des tiges d'ancrage ne soit pas actuellement prise en compte, elle est prévue pour une future version.
Cet article confirme que les résultats de l'add-on Steel Joints sont cohérents avec ceux de l'exemple du Guide de Conception AISC 1, validant l'exactitude du modèle RFEM pour la conception de connexions de base sous traction et cisaillement.
