Il progetto della connessione di base secondo AISC 360 [1] e ACI 318 [2] può essere eseguito con il componente aggiuntivo Steel Joints. L'articolo della knowledge base precedente riportato di seguito fornisce il flusso di lavoro di modellazione, un elenco dei 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 "tensione 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 l'AISC Design Guide 1 [3], ci sono tre modi per trasferire il taglio dalla colonna e/o dalla piastra di controvento al calcestruzzo:
1) Attraverso la frizione quando è presente compressione, come mostrato nell'Esempio 4.7-8 di DG 1.
- Il carico di compressione genera frizione tra la piastra di base e la superficie del malta/cemento 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 secondo l'Equazione 4-30 di AISC DG 1.
- In RFEM, il blocco di calcestruzzo è rappresentato con un supporto di superficie che può essere visualizzato nel sottomodello. Attivare l'opzione 'Considera attrito' consente di attivare l'attrito all'interno del supporto di superficie, consentendogli di trasferire una parte della forza di taglio (Immagine 1). La restante forza di taglio è portata da barre di ancoraggio o naselli di taglio. Un controllo di progetto per limitare la resistenza al taglio secondo l'Equazione 4-30 non è eseguito in RFEM.
2) Utilizzando i naselli di taglio, come mostrato negli Esempi 4.7-4 e 4.7-5 di DG 1.
3) Attraverso il taglio nelle barre di ancoraggio. Sono disponibili i seguenti metodi di costruzione:
- Barre di ancoraggio da sole con fori sovradimensionati (distribuzione del taglio disuguale).
- Rondelle piane con fori standard sono saldate alla parte superiore della piastra di base per garantire un trasferimento del taglio uguale, come mostrato nell'Esempio 4.7-6 di DG 1. Questa configurazione consente una flessione significativa nelle barre di ancoraggio, che attualmente non è considerata in RFEM. Futuri aggiornamenti includeranno controlli per la flessione delle barre di ancoraggio.
- Una piastra di appoggio con fori standard saldata in campo alla parte inferiore della piastra di base per una distribuzione uniforme del taglio a tutte le barre di ancoraggio. Una piastra di appoggio previene la flessione nelle barre di ancoraggio, che è la condizione assunta in RFEM.
Esempio
L'Esempio 4.7-7 della AISC Design Guide 1 è utilizzato per convalidare i risultati del modello RFEM. In questo esempio viene progettata una connessione di piastra di base per una colonna W21x83 soggetta a tensione e taglio. La colonna è fissata a una fondazione in calcestruzzo con una forza compressiva specificata, ƒ'c = 5.000 psi. Le dimensioni reali del calcestruzzo non sono fornite e si assume che la piastra di base non si trovi vicino ad alcun bordo del calcestruzzo. Per riflettere questo, è modellato un grande blocco di calcestruzzo che misura 175 in × 175 in × 100 in.
Il trasferimento del taglio nell'esempio si presume avvenga attraverso una piastra di appoggio saldata (non modellata), che previene la flessione nelle barre di ancoraggio. Il membro di controvento e la connessione sono inclusi nel modello per rappresentare meglio il comportamento reale del giunto. La piastra di base ha uno spessore di 1.75 in con uno spessore di malta presunto di 1.0 in. La lunghezza effettiva di incasso, 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 dei Steel Joints, il risultato per ciascun componente viene presentato nella scheda 'Rapporti di Progetto per Componente'. I controlli pertinenti sono delineati. Successivamente, selezionare Ancoraggio 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 di AISC e Steel Joints sono riassunti di seguito, comprese le ragioni delle discrepanze.
Ancorsaggi
Piastra di Base
In questo esempio, il progetto dello spessore della piastra di base è governato dalla tensione nelle barre di ancoraggio. Secondo i calcoli AISC, la resistenza flessionale disponibile (207 kip-in) è molto maggiore della resistenza flessionale richiesta (51.9 kip-in). Questo suggerisce che lo spessore della piastra di base di 1.75 pollici può essere ridotto.
In Steel Joints, il progetto della piastra è eseguito utilizzando l'analisi plastica confrontando la deformazione plastica effettiva con il limite consentito del 5% specificato nella Configurazione di Resistenza. La piastra di base con spessore 1.75 in ha una deformazione plastica equivalente di 0.00%, indicando che una piastra più sottile può essere utilizzata. Tuttavia, riducendo lo spessore della piastra potrebbe aumentare le forze di tensione negli ancoraggi.
Conclusione
Nel componente aggiuntivo Steel Joints, il trasferimento del taglio attraverso le barre di ancoraggio si presume sia distribuito equamente utilizzando una piastra di appoggio, che elimina la flessione nelle barre di ancoraggio. Sebbene la flessione delle barre di ancoraggio attualmente non sia considerata, è prevista per un rilascio futuro.
Questo articolo conferma che i risultati del componente aggiuntivo Steel Joints sono coerenti con quelli dell'esempio AISC Design Guide 1, convalidando l'accuratezza del modello RFEM per la progettazione delle connessioni di base sotto tensione e taglio.
