Il progetto della connessione di base secondo AISC 360 [1] e ACI 318 [2] può essere eseguito con l'add-on Steel Joints. L'articolo della knowledge base precedente fornito di seguito offre il flusso di modellazione, un elenco di controlli di progetto applicabili e un esempio di progettazione di una connessione di piastra di base soggetta a "compressione e momento".
In questo articolo, viene presentato un progetto di connessione di base soggetto a trazione e taglio. L'esempio 4.7-7 della AISC Design Guide 1 [3] è utilizzato per verificare i risultati del modello RFEM.
Trasferimento del taglio
Per una connessione di base esposta, come viene trasferito il carico di taglio dalla colonna al calcestruzzo? Secondo la AISC Design Guide 1 [3], ci sono tre modi per trasferire il taglio dalla colonna e/o dalla piastra rinforzata al calcestruzzo:
1) Attraverso la frizione quando è presente compressione, come mostrato nell'esempio 4.7-8 del DG 1.
- Il carico di compressione genera frizione tra la piastra di base e la superficie di malta/calcestruzzo che può essere utilizzata per trasferire il taglio al calcestruzzo. Questa compressione è considerata una forza di serraggio che genera una resistenza al taglio nella direzione perpendicolare. La resistenza al taglio dovuta alla frizione può essere calcolata in conformità con la Equazione 4-30 della AISC DG 1.
- In RFEM, il blocco di calcestruzzo è rappresentato con un supporto superficiale che può essere visualizzato nel sottomodello. L'abilitazione dell'opzione "Considera la frizione" attiva la frizione all'interno del supporto superficiale, permettendogli di trasferire una parte della forza di taglio (Immagine 1). La restante forza di taglio è sostenuta da barre di ancoraggio o denti per il taglio. In RFEM non viene eseguito un controllo di progetto per limitare la resistenza al taglio secondo l'Equazione 4-30.
2) Usando i denti per il taglio, come mostrato negli esempi 4.7-4 e 4.7-5 del DG 1.
3) Attraverso il taglio nei tirafondi. Sono disponibili i seguenti metodi costruttivi:
- Tirafondi da soli con fori sovradimensionati (distribuzione del taglio non uniforme).
- Rondelle piane con fori standard sono saldate sulla parte superiore della piastra di base per garantire un trasferimento del taglio uniforme, come mostrato nell'esempio 4.7-6 del DG 1. Questa configurazione consente un notevole piegamento nei tirafondi, che attualmente non è considerato in RFEM. In futuri aggiornamenti verranno inclusi controlli per il piegamento dei tirafondi.
- Una piastra di regolazione con fori standard saldata in loco alla parte inferiore della piastra di base per una distribuzione uniforme del taglio su tutti i tirafondi. Una piastra di regolazione previene il piegamento nei tirafondi, che è la condizione assunta in RFEM.
Esempio
L'esempio 4.7-7 della AISC Design Guide 1 è utilizzato per validare i risultati del modello RFEM. Una connessione di piastra di base per una colonna W21x83 soggetta a trazione e taglio è progettata in questo esempio. La colonna è attaccata a una fondazione di calcestruzzo con una resistenza a compressione specificata, ƒ'c = 5.000 psi. Le dimensioni effettive del calcestruzzo non sono fornite, e si assume che la piastra di base non sia situata vicino a bordi di calcestruzzo. Per riflettere questo, un grande blocco di calcestruzzo di dimensioni 175 in × 175 in × 100 in è modellato.
Il trasferimento del taglio nell'esempio si assume che avvenga attraverso una piastra di regolazione saldata (non modellata), che previene il piegamento nei tirafondi. Il membro della controventatura e la connessione sono inclusi nel modello per rappresentare meglio il comportamento realistico del giunto. La piastra di base è spessa 1.75 in con uno spessore ipotizzato di malta di 1.0 in. La lunghezza di infissione effettiva, hef, è pari a 24.0 in. I carichi e le proprietà dei materiali sono mostrati nell'Immagine 3.
Risultati
Dopo aver eseguito il calcolo Steel Joints, il risultato per ciascun componente è presentato nella scheda "Rapporti di Progetto per Componente". I controlli rilevanti sono delineati. Successivamente, selezionare l'Ancora 1.2 per visualizzare i dettagli del controllo di progetto (Immagine 4).
I dettagli del controllo di progetto forniscono tutte le formule e i riferimenti agli standard AISC 360 e ACI 318 (Immagine 5). Viene fornita anche una nota sui controlli di progetto esclusi per chiarimenti.
I risultati della AISC e di Steel Joints sono riassunti di seguito, comprese le ragioni delle discrepanze.
Ancore
Piastra di Base
In questo esempio, il progetto dello spessore della piastra di base è determinato dalla trazione nei tirafondi. Secondo i calcoli AISC, la resistenza flessionale disponibile (207 kip-in) è molto maggiore della resistenza flessionale richiesta (51.9 kip-in). Ciò suggerisce che lo spessore della piastra di base di 1.75 in può essere ridotto.
In Steel Joints, il progetto della piastra viene eseguito utilizzando l'analisi plastica confrontando la deformazione plastica effettiva con il limite consentito del 5% specificato nella Configurazione della Resistenza. La piastra di base spesso 1.75 in ha una deformazione plastica equivalente dello 0.00%, indicando che può essere utilizzata una piastra più sottile. Tuttavia, ridurre lo spessore della piastra può aumentare le forze di trazione nelle ancore.
Conclusione
Nell'add-on Steel Joints, il trasferimento del taglio attraverso i tirafondi si assume sia distribuito equamente utilizzando una piastra di regolazione, che elimina il piegamento nei tirafondi. Sebbene il piegamento dei tirafondi non sia attualmente considerato, è previsto per un rilascio futuro.
Questo articolo conferma che i risultati dell'add-on Steel Joints sono coerenti con quelli dell'esempio della AISC Design Guide 1, convalidando l'accuratezza del modello RFEM per il progetto della connessione di base sotto trazione e taglio.
