Progetto di collegamento della piastra di base secondo AISC 360 [1] e ACI 318 [2] può essere eseguito con l'add-on Giunti acciaio. Il precedente articolo della knowledge base fornito di seguito presenta il flusso di lavoro di modellazione, un elenco delle verifiche di progetto applicabili e un esempio di progetto di un collegamento della piastra di base soggetto a "compressione e momento".
In questo articolo, viene presentato un progetto di collegamento della base soggetto a trazione e taglio. L'Esempio 4.7-7 dell'AISC Design Guide 1 [3] viene utilizzato per verificare i risultati del modello RFEM.
Trasferimento del taglio
Per un collegamento di base esposto, 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 dal fazzoletto al calcestruzzo:
1) Attraverso l'attrito quando è presente compressione, come mostrato nell'Esempio 4.7-8 della DG 1.
- Il carico di compressione genera attrito tra la piastra di base e la superficie di malta/calcestruzzo che può essere utilizzato per trasferire il taglio nel calcestruzzo. Questa compressione è considerata una forza di serraggio che genera una resistenza al taglio nella direzione perpendicolare. La resistenza al taglio dovuta all'attrito può essere calcolata secondo l'Equazione 4-30 della AISC DG 1.
- In RFEM, il blocco di calcestruzzo è rappresentato con un vincolo esterno della superficie che può essere visualizzato nel submodello. L'attivazione dell'opzione "Considera attrito" attiva l'attrito all'interno del vincolo esterno della superficie, consentendogli di trasferire una parte della forza di taglio (Immagine 1). La forza di taglio rimanente è portata da tirafondi o spinotti di taglio. Una verifica di progetto per limitare la resistenza di progetto a taglio secondo l'Equazione 4-30 non viene eseguita in RFEM.
2) Utilizzando spinotti di taglio, come mostrato negli Esempi 4.7-4 e 4.7-5 della DG 1.
3) Attraverso il taglio nei tirafondi. Sono disponibili i seguenti metodi costruttivi:
- Solo tirafondi con fori sovradimensionati (distribuzione del taglio diseguale).
- Rondelle a piastra con fori standard sono saldate sulla parte superiore della piastra di base per garantire un trasferimento del taglio uguale, come mostrato nell'Esempio 4.7-6 della DG 1. Questa configurazione consente una significativa flessione nei tirafondi, che al momento non è considerata in RFEM. Gli aggiornamenti futuri includeranno verifiche per la flessione dei tirafondi.
- Una piastra di supporto con fori standard saldata in opera sul lato inferiore della piastra di base per una distribuzione uguale del taglio a tutti i tirafondi. Una piastra di supporto impedisce la flessione nei tirafondi, che è la condizione assunta in RFEM.
Esempio
L'Esempio 4.7-7 dell'AISC Design Guide 1 viene utilizzato per convalidare i risultati del modello RFEM. In questo esempio, viene progettato un collegamento della piastra di base per una colonna W21x83 soggetta a trazione e taglio. La colonna è fissata 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 presume che la piastra di base non sia situata vicino a bordi di calcestruzzo. Per riflettere ciò, viene modellato un grande blocco di calcestruzzo che misura 175 in × 175 in × 100 in.
Si presume che il trasferimento del taglio nell'esempio avvenga attraverso una piastra di supporto saldata (non modellata), che impedisce la flessione nei tirafondi. L'elemento di controvento e il collegamento sono inclusi nel modello per rappresentare meglio il comportamento realistico del giunto. La piastra di base ha uno spessore di 1,75 in con uno spessore presunto della malta di 1,0 in. La lunghezza di ancoraggio 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 di Giunti acciaio, il risultato per ogni nodo è presentato nella scheda Tassi di lavoro per nodo. Successivamente, selezionare Ancoraggio 1,2 per visualizzare i dettagli della verifica di progetto (Immagine 4).
I dettagli della verifica di progetto forniscono tutte le formule e i riferimenti alle norme AISC 360 e ACI 318 (Immagine 5).
I risultati di AISC e Giunti acciaio sono riassunti di seguito, comprese le ragioni delle discrepanze.
Ancoraggi
Piastra di base
In questo esempio, il progetto dello spessore della piastra di base è governato dalla trazione nei tirafondi. Secondo i calcoli AISC, la resistenza a flessione disponibile (207 kip-in) è molto maggiore della resistenza a flessione richiesta (51,9 kip-in). Ciò suggerisce che lo spessore della piastra di base da 1,75 in può essere ridotto.
In Giunti acciaio, 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 spessa 1,75 in ha una deformazione plastica equivalente dello 0,00%, indicando che è possibile utilizzare una piastra più sottile. Tuttavia, la riduzione dello spessore della piastra può aumentare le forze di trazione negli ancoraggi.
Conclusione
Nell'add-on Giunti acciaio, si presume che il trasferimento del taglio attraverso i tirafondi sia distribuito equamente utilizzando una piastra di supporto, che elimina la flessione nei tirafondi. Sebbene la flessione dei tirafondi non sia attualmente considerata, è prevista per una versione futura.
Questo articolo conferma che i risultati dell'add-on Giunti acciaio sono coerenti con quelli dell'esempio AISC Design Guide 1, convalidando l'accuratezza del modello RFEM per il progetto di collegamenti di base sotto trazione e taglio.
