Armadura do pilar existente no RFEM segundo o AISC Design Guide 15

Este artigo demonstra a utilização da secção "Paramétrica de parede fina" disponível no RFEM, com base no exemplo de LRFD apresentado no Guia de dimensionamento 15 do AISC: Rehabilitation and Retrofit [2]. O módulo adicional RF-STEEL AISC é utilizado para realizar a verificação do dimensionamento para os pilares com e sem reforço de acordo com o AISC Capítulo E.

Shown below is example 6.2 of AISC Design Guide 15 [2], where the AISC historic shape W10X66 (F_y = 33 ksi) is used for the 16-foot-long column.

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1 Coluna W10X66 definida pelo utilizador

Os passos seguintes descrevem o procedimento para criar uma secção e um material definidos pelo utilizador.

Creating User-Defined W10X66 Cross-Section

1. Selecione a "Secção em I simétrica" na biblioteca de secções. Then enter the geometric properties found on Table 5-2.1 (page 50 of Design Guide 15 [2]). No passo seguinte, é criado um novo material definido pelo utilizador para o aço F_y = 33 ksi clicando no botão [Importar material da biblioteca de materiais].
   

   2 Secção transversal definida pelo utilizador W10X66
2. Preencha o filtro na biblioteca de materiais e, em seguida, "Criar novo material" com base no "Aço A36". Na janela seguinte, insira a "Descrição do material" e altere F_y para 33 ksi.
   

   3 Criar novo material com base no aço A36
3. Desenhe a barra de 5 m. Proporcionar um apoio articulado (rotação em Z fixa) na parte inferior do pilar. Para o apoio no topo do pilar, apenas é registado o deslocamento nas direções X e Y. Aplicar carga axial = 550 kips (peso próprio + carga imposta).
4. Calcule o modelo com o módulo adicional RF-STEEL AISC.
   

   4 Resultado do pilar não armado no RF-STEEL AISC

As shown above, the required strength exceeds the available strength by 26%, and therefore the column requires reinforcing steel plates (F_y = 36 ksi) welded to the column flanges. Assume that the reinforcing plates are installed over the entire column length.

Atenção: The minor discrepancies in compressive strength between the RFEM model and AISC hand-calculation example [2] are due to the difference in cross-sectional areas (a corner radius is not included in the RFEM cross-section).

Creating User-Defined Reinforced W10X66 Column with A36 Steel Plates

As placas de reforço soldadas aumentam a área e o momento de inércia do pilar. This will result in an increased compressive strength as determined from AISC Specification Section E3 [1].

O dimensionamento da armadura é um processo iterativo, o qual é melhor realizado com uma folha de cálculo. Esta solução apresentará apenas a solução final, onde duas chapas de cobertura com 3/8 pol. de espessura x 8 pol. de largura são soldadas nos banzos do pilar como mostrado abaixo.

5 Secção reforçada

1. Na biblioteca de secções, selecione a entrada "Secção em I reforçada". De seguida, introduz as propriedades geométricas do pilar W10x66 e das chapas de armadura 3/8” x 8". Pick the same user-defined material "Steel Fy=33" that was previously created (per AISC Design Guide 15 [2], "The existing column has a yield strength of <nobr>F_y = 33 ksi</nobr>, while the reinforcing plates have a yield strength of F_y = 36 ksi. Para o cálculo da resistência à compressão disponível do pilar, considere de forma conservativa uma tensão de cedência de 33 ksi para toda a secção do pilar com armadura.").
   

   6 Secção transversal definida pelo utilizador do pilar armado W10X66
2. Repita o mesmo processo da criação do pilar e a aplicação da carga como mostrado acima. Calcule o modelo com o RF-STEEL AISC. Conforme apresentado abaixo, o pilar reforçado cumpre a verificação ao dimensionamento.
   

   7 Resultado final do dimensionamento no RF-STEEL AISC

Checking Requirements for Built-up Columns as per AISC Section E6 and Designing Welds

From AISC Specification section E6.1 [1], the connections at the ends of the reinforcing plates are designed for the full compressive load within the plate. Dimensione as ligações de extremidade para a tensão de cedência das placas de armadura.

Utilize cordões de soldadura de 1/4 polegada em ambos os lados da chapa de reforço. The flange thickness is t_f = 0.748 inch and the reinforcing plate is 3/8 inch thick, thus the weld size meets the minimum size requirements of AISC Specification Table J2.4 [1]. The required weld length is:

This weld length meets the prescriptive requirement from AISC section E6.2(b) [1] that the end weld length not be less than the maximum width of the member.

Utilize soldadura longitudinal 1/4" x 10 " de comprimento em ambos os lados nas extremidades das chapas.

From AISC section E6.1(b) [1], a modified slenderness ratio for built-up columns is required when a/ri > 40, where a is the distance between welds. Para evitar a utilização de uma esbelteza modificada, a distância máxima entre cordões de soldadura intermitentes deve ser limitada a:

Utilize soldaduras de ligação intermitentes de 4 polegadas de comprimento a 4 polegadas no centro (secção J2.2b para comprimento mínimo da soldadura). Uma soldadura de 1,5 polegadas de comprimento cumpre o tamanho de soldadura 4* e 1,5 polegadas de comprimento.

From AISC section E6.2(a) [1], the individual components of compression members must be connected at intervals, a, such that the slenderness ratio, a/r_i, does not exceed 3/4 times the governing slenderness ratio of the built-up member.

From AISC section E6.2(b) [1], the maximum spacing of intermittent welds shall not exceed the plate thickness times <nobr>0.75 √(E/F_y)</nobr>, nor 12 inches.

O dimensionamento final do pilar reforçado é apresentado abaixo.

8 Dimensionamento de soldadura de pilares encastrados

Conforme apresentado no exemplo acima, a secção "Paramétrica de parede fina" pode ser utilizada para calcular as propriedades geométricas de barras compostas comuns. O módulo adicional RF-STEEL AISC calcula as resistências de dimensionamento das barras e efetua as verificações da norma.

Base de dados de conhecimento

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