Il progetto di 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 lavoro di modellazione, un elenco dei controlli di progetto applicabili e un esempio di progetto di una connessione della 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 Guida alla progettazione AISC 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 Guida alla progettazione AISC 1 [3], ci sono tre modi per trasferire il taglio dalla colonna e/o dalla piastra di rinforzo al calcestruzzo:
1) Attraverso la frizione quando è presente una 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/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 secondo l'Equazione 4-30 della Guida AISC DG 1.
- In RFEM, il blocco di calcestruzzo è rappresentato con un supporto di superficie che può essere visualizzato nel sottomodello. L'attivazione dell'opzione "Considera la frizione" attiva la frizione all'interno del supporto di superficie, permettendogli di trasferire una parte della forza di taglio (Immagine 1). La forza di taglio rimanente è sostenuta da barre di ancoraggio o alette di taglio. Un controllo di progetto per limitare la resistenza al taglio secondo l'Equazione 4-30 non viene eseguito in RFEM.
2) Utilizzando alette 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 diseguale).
- Rondelle di piastra con fori standard sono saldate alla parte superiore della piastra di base per garantire un trasferimento del taglio equo, come mostrato nell'Esempio 4.7-6 di DG 1. Questa configurazione permette un significativo flessione nelle barre di ancoraggio, che attualmente non è considerata in RFEM. In futuri aggiornamenti verranno inclusi controlli per la flessione delle barre di ancoraggio.
- Una piastra di regolazione con fori standard saldata sul campo alla parte inferiore della piastra di base per una distribuzione del taglio equa a tutte le barre di ancoraggio. Una piastra di regolazione previene la flessione nelle barre di ancoraggio, che è la condizione assunta in RFEM.
Esempio
L'Esempio 4.7-7 dalla Guida alla progettazione AISC 1 è utilizzato per convalidare i risultati del modello RFEM. Una connessione della piastra di base per una colonna W21x83 soggetta a tensione e taglio è progettata in questo esempio. La colonna è attaccata a una fondazione di calcestruzzo con una specificata resistenza alla compressione, 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 nessun bordo del calcestruzzo. Per riflettere ciò, è modellato un grande blocco di calcestruzzo misurante 175 in × 175 in × 100 in.
Il trasferimento del taglio nell'esempio è assunto avvenire attraverso una piastra di regolazione saldata (non modellata), che previene la flessione nelle barre di ancoraggio. Il membro diagonale e la connessione sono inclusi nel modello per rappresentare meglio il comportamento realistico delle giunzioni. La piastra di base è spessa 1.75 in con uno spessore del malta presunto di 1.0 in. La lunghezza effettiva di incastro, hef, è uguale 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 viene presentato nella scheda "Design Ratios by Component". I controlli rilevanti sono delineati. Successivamente, seleziona 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 da AISC e Steel Joints sono riassunti di seguito, inclusi i motivi di eventuali discrepanze.
Ancoraggi
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 da 1.75 in può essere ridotto.
In Steel Joints, il design della piastra è eseguito utilizzando l'analisi plastica confrontando la deformazione plastica effettiva con il limite ammissibile del 5% specificato nella Configurazione della resistenza. La piastra di base spessa 1.75 in ha una deformazione plastica equivalente di 0.00%, indicando che può essere utilizzata una piastra più sottile. Tuttavia, ridurre lo spessore della piastra potrebbe aumentare le forze di tensione negli ancoraggi.
Conclusione
Nell'add-on Steel Joints, si presume che il trasferimento del taglio attraverso le barre di ancoraggio sia equamente distribuito utilizzando una piastra di regolazione, che elimina la flessione nelle barre di ancoraggio. Mentre la flessione delle barre di ancoraggio non è attualmente considerata, è prevista per un futuro rilascio.
Questo articolo conferma che i risultati dall'add-on Steel Joints sono coerenti con quelli dall'esempio della Guida alla progettazione AISC 1, convalidando l'accuratezza del modello RFEM per il progetto di connessione di base sotto tensione e taglio.
