Projektowanie połączenia podstawy zgodnie z AISC 360 [1] i ACI 318 [2] można wykonać za pomocą dodatku Węzły stalowe. Wcześniejszy artykuł w bazie wiedzy podany poniżej dostarcza przepływ pracy modelowania, listę stosowanych kontroli projektowych oraz przykład projektu połączenia płyty podstawy poddanego "ściskaniu i momentowi".
W tym artykule przedstawiono projekt połączenia podstawy poddanego "rozciąganiu i ścinaniu". Przykład 4.7-7 z AISC Design Guide 1 [3] jest używany do weryfikacji wyników modelu RFEM.
Przenoszenie siły ścinającej
W przypadku odkrytego połączenia podstawy, jak jest przenoszone obciążenie ścinające z kolumny do betonu? Zgodnie z AISC Design Guide 1 [3], istnieją trzy sposoby przenoszenia siły ścinającej z kolumny i/lub płytki ukośnej do betonu:
1) Poprzez tarcie w przypadku obecności ściskania, jak pokazano w Przykładzie 4.7-8 z DG 1.
- Obciążenie ściskające generuje tarcie pomiędzy płytą podstawy a powierzchnią zaczynu/betonu, które można wykorzystać do przeniesienia ścinania na beton. To ściskanie jest traktowane jako siła docisku generująca wytrzymałość na ścinanie w kierunku prostopadłym. Wytrzymałość na ścinanie z powodu tarcia można obliczyć zgodnie z równaniem 4-30 z AISC DG 1.
- W RFEM blok betonowy jest reprezentowany przez podporę powierzchniową, którą można zobaczyć w submodelu. Włączenie opcji "Uwzględnij tarcie" aktywuje tarcie w podporze powierzchniowej, co pozwala jej na przeniesienie części siły ścinającej (Obrazek 1). Pozostała siła ścinająca jest przenoszona przez pręty kotwiące lub wypustki ścinające. Sprawdzenie projektu mające na celu ograniczenie projektowej wytrzymałości na ścinanie zgodnie z równaniem 4-30 nie jest wykonywane w RFEM.
2) Używając wypustków ścinających, jak pokazano w Przykładach 4.7-4 i 4.7-5 z DG 1.
3) Poprzez ścinanie w prętach kotwiących. Dostępne są następujące metody konstrukcyjne:
- Pręty kotwiące same z powiększonymi otworami (nierównomierne rozłożenie ścinające).
- Podkładki płytowe z standardowymi otworami są spawane do góry płyty podstawy, aby zapewnić równomierne przenoszenie ścinania, jak pokazano w Przykładzie 4.7-6 z DG 1. Ta konfiguracja pozwala na znaczne zginanie w prętach kotwiących, które obecnie nie jest uwzględniane w RFEM. Przyszłe aktualizacje będą obejmować kontrole zgięcia prętów kotwiących.
- Płyta ustawcza z standardowymi otworami spawana na polu do dołu płyty podstawy dla równomiernego rozłożenia ścinania na wszystkie pręty kotwiące. Płyta ustawcza zapobiega zginaniu w prętach kotwiących, co jest przyjętym warunkiem w RFEM.
Przykład
Przykład 4.7-7 z AISC Design Guide 1 jest używany do weryfikacji wyników modelu RFEM. W tym przykładzie projektuje się połączenie płyty podstawy dla kolumny W21x83 poddanej rozciąganiu i ścinaniu. Kolumna jest przymocowana do betonowego fundamentu o określonej wytrzymałości na ściskanie, ƒ'c = 5000 psi. Rzeczywiste wymiary betonu nie są podane, i zakłada się, że płyta podstawy nie znajduje się w pobliżu żadnych krawędzi betonowych. Aby to odzwierciedlić, modeluje się duży blok betonowy o wymiarach 175 cali × 175 cali × 100 cali.
W przykładzie zakłada się, że przenoszenie ścinania następuje poprzez spawaną płytę ustawną (nie modelowaną), co zapobiega zginaniu w prętach kotwiących. Element stężający i połączenie są uwzględnione w modelu, aby lepiej odzwierciedlić realistyczne zachowanie węzła. Płyta podstawy ma grubość 1,75 cala z założoną grubością zaczynu 1,0 cala. Efektywna długość zakotwienia hef wynosi 24,0 cala. Obciążenia i właściwości materiałowe są pokazane na Obrazie 3.
Wyniki
Po uruchomieniu obliczeń Węzłów stalowych wynik dla każdego komponentu jest prezentowany na karcie "Wskaźniki projektowania według komponentu". Opisane są odpowiednie kontrole. Następnie wybierz Materiał 1.2, aby zobaczyć szczegóły kontroli projektowej (Obrazek 4).
Szczegóły kontroli projektowej dostarczają wszystkich formuł i odniesień do standardów AISC 360 i ACI 318 (Obrazek 5). Wskazówka dotycząca wykluczonych kontroli projektowych jest również podana dla wyjaśnienia.
Wyniki z AISC i Węzłów stalowych są podsumowane poniżej, w tym powody rozbieżności.
Kotwy
Płyta podstawy
W tym przykładzie projekt grubości płyty podstawy zależy od rozciągania w prętach kotwiących. Zgodnie z obliczeniami AISC dostępna wytrzymałość na zginanie (207 kip-ci) jest znacznie większa niż wymagana wytrzymałość na zginanie (51,9 kip-ci). To sugeruje, że grubość płyty podstawy 1,75 cala może być zmniejszona.
W Węzłach stalowych projektowanie płyt jest wykonywane za pomocą analizy plastycznej, porównując rzeczywiste odkształcenie plastyczne z dopuszczalnym limitem 5% określonym w Konfiguracji Wytrzymałości. 1,75-calowa płyta podstawy ma równoważne odkształcenie plastyczne 0,00%, co wskazuje, że można użyć cieńszej płyty. Jednak zmniejszenie grubości płyty może zwiększyć siły rozciągające w kotwach.
Wniosek
W dodatku Węzły stalowe zakłada się, że przenoszenie ścinania przez pręty kotwiące jest równomiernie rozłożone poprzez użycie płyty ustawnej, co eliminuje zginanie w prętach kotwiących. Chociaż obecnie nie jest to uwzględniane, zginanie prętów kotwiących jest planowane w przyszłych wydaniach.
Ten artykuł potwierdza, że wyniki z dodatku Węzły stalowe są zgodne z wynikami z przykładu AISC Design Guide 1, weryfikując dokładność modelu RFEM dla projektowania połączeń podstawy pod rozciąganiem i ścinaniem.
