La conception de connexion de base selon AISC 360 [1] et ACI 318 [2] peut être exécutée avec le module complémentaire Steel Joints. L'article précédent de la base de connaissances donné 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 la "compression et au moment".
Dans cet article, une conception de connexion de base soumise à la traction et au 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 au béton ? Selon le Guide de conception AISC 1 [3], il existe trois façons de transférer le cisaillement de la colonne et/ou de la plaque de raidisseuse vers le béton:
1) Par friction lorsque la compression est présente, comme montré dans l'exemple 4.7-8 du DG 1.
- La charge de compression génère de la 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 du DG 1 de l'AISC.
- Dans RFEM, le bloc de béton est représenté avec un support de surface qui peut être visualisé dans le sous-modèle. L'activation de l'option "Considérer la friction" active la friction dans le support de surface, lui permettant de transférer une partie de la force de cisaillement (Image 1). La force de cisaillement restante est supportée par les tiges d'ancrage ou les talons de cisaillement. Une vérification de conception pour limiter la résistance de conception au cisaillement selon l'équation 4-30 n'est pas réalisée dans RFEM.
2) En utilisant des talons de cisaillement, comme montré dans les exemples 4.7-4 et 4.7-5 du DG 1.
3) Par 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).
- Les rondelles de plaque avec des trous standard sont soudées sur le dessus de la plaque de base pour assurer un transfert égal du cisaillement, comme montré dans l'exemple 4.7-6 du DG 1. Cette configuration permet une flexion significative dans les tiges d'ancrage, ce qui n'est pas actuellement considéré 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 chantier sous la plaque de base pour une répartition égale du cisaillement à toutes les tiges d'ancrage. Une plaque de réglage 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 la traction et au 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 des bords du 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 par une plaque de réglage soudée (non modélisée), ce qui empêche la flexion dans les 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 illustrées dans l'Image 3.
Résultats
Après avoir exécuté le calcul des Steel Joints, le résultat pour chaque composant est présenté dans l'onglet "Ratios de conception par composant". Les vérifications pertinentes sont décrites. Ensuite, sélectionnez Ancre 1.2 pour voir les détails de la vérification de la 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 AISC et des 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 régie par la traction dans les tiges d'ancrage. Selon les calculs AISC, la résistance en flexion disponible (207 kip-in) est bien supérieure à la résistance en 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 une 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 le module complémentaire Steel Joints, le transfert de cisaillement par les tiges d'ancrage est supposé être réparti 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 pas actuellement prise en compte, elle est prévue pour une future version.
Cet article confirme que les résultats du module complémentaire 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 connexion de base sous traction et cisaillement.
