La conception de connexion de base selon l'AISC 360 [1] et l'ACI 318 [2] peut être réalisée avec l'extension Steel Joints. L'article de la base de connaissances précédemment donné ci-dessous fournit le flux de modélisation, une liste des vérifications de conception applicables et un exemple de conception d'une connexion de plaque de base soumise à une "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 de l'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 de l'AISC 1 [3], il existe trois manières de transférer le cisaillement de la colonne et/ou de la plaque de gousset dans le béton :
1) Par friction lorsqu'une compression est présente, comme montré dans l'exemple 4.7-8 du DG 1.
- La charge de compression génère une friction entre la plaque de base et la surface de mortier/béton qui peut être utilisée pour transférer le cisaillement dans le béton. Cette compression est considérée comme une force de serrage qui génère 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 de l'AISC DG 1.
- Dans RFEM, le bloc de béton est représenté par un appui surfacique qui peut être visualisé dans le sous-modèle. L'activation de l'option "Considérer la friction" active la friction à l'intérieur de l'appui surfacique, lui permettant de transférer une partie de la force de cisaillement (Image 1). La force de cisaillement restante est portée par les tiges d'ancrage ou les taquets de cisaillement. Une vérification de la conception pour limiter la résistance au cisaillement de conception selon l'Équation 4-30 n'est pas effectuée dans RFEM.
2) En utilisant des taquets de cisaillement, comme montré dans les exemples 4.7-4 et 4.7-5 du DG 1.
3) Par cisaillement dans les tiges d'ancrage. Les méthodes de construction suivantes sont disponibles :
- Seules les tiges d'ancrage avec des trous surdimensionnés (répartition inégale du cisaillement).
- Des rondelles de plaque avec des trous standard sont soudées au sommet de la plaque de base pour assurer un transfert de cisaillement égal, comme montré dans l'exemple 4.7-6 du DG 1. Cette configuration permet une flexion significative des tiges d'ancrage, qui n'est actuellement pas considérée dans RFEM. Les mises à jour futures incluront des vérifications pour la flexion des tiges d'ancrage.
- Une plaque de réglage avec des trous standard soudée sur le champ au bas de la plaque de base pour une répartition égale du cisaillement à toutes les tiges d'ancrage. Une plaque de réglage empêche la flexion des tiges d'ancrage, ce qui est la condition supposée dans RFEM.
Exemple
L'exemple 4.7-7 du Guide de conception de l'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 de 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 faire par une plaque de réglage soudée (non modélisée), qui empêche la flexion des tiges d'ancrage. Le membre de contreventement et la connexion sont inclus dans le modèle pour mieux représenter le comportement réaliste de l'assemblage. La plaque de base a une épaisseur de 1,75 in avec une épaisseur de mortier supposée de 1,0 in. La longueur d'ancrage effective, hef, est égale à 24,0 in. Les charges et les 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 la conception fournissent toutes les formules et les références aux normes AISC 360 et ACI 318 (Image 5). Une note sur les vérifications de conception exclues est donnée pour clarification.
Les résultats de l'AISC et de Steel Joints sont résumés ci-dessous, y compris les raisons des divergences.
Ancres
Plaque de Base
Dans cet exemple, la conception de l'épaisseur de la plaque de base est gouvernée par la traction dans les tiges d'ancrage. Selon 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 effectuée 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 de 1,75 in d'épaisseur a une déformation plastique équivalente de 0,00 %, indiquant qu'une plaque plus mince peut être utilisée. Cependant, réduire l'épaisseur de la plaque peut augmenter les forces de traction dans les ancres.
Conclusion
Dans l'extension Steel Joints, le transfert de cisaillement par les tiges d'ancrage est supposé être distribué également en utilisant une plaque de réglage, ce qui élimine la flexion dans les tiges d'ancrage. Bien que la flexion des tiges d'ancrage ne soit actuellement pas considérée, elle est prévue pour une version future.
Cet article confirme que les résultats de l'extension 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.
