Проектирование базы соединения в соответствии с AISC 360 [1] и ACI 318 [2] может быть выполнено с помощью надстройки Steel Joints. Предыдущая статья базы знаний, представленная ниже, предоставляет рабочий процесс моделирования, список применимых проверок проектирования и пример проектирования соединения базовой пластины, подвергающегося "сжатию и моменту".
В этой статье представлено проектирование базы соединения, подвергающегося растяжению и сдвигу. Использован пример 4.7-7 из Руководства по проектированию AISC 1 [3] для проверки результатов модели RFEM.
Передача сдвига
Для открытого соединения базы, как передается сдвиговая нагрузка с колонны в бетон? В соответствии с Руководством по проектированию AISC 1 [3], существует три способа передачи сдвига с колонны и/или косынки в бетон:
1) Через трение, когда присутствует сжатие, как показано в примере 4.7-8 DG 1.
- Сжимающая нагрузка создает трение между базовой пластиной и поверхностью раствора/бетона, которое можно использовать для передачи сдвига в бетон. Это сжатие считается зажимной силой, которая генерирует сдвиговое сопротивление в перпендикулярном направлении. Сдвиговая прочность из-за трения может быть рассчитана в соответствии с уравнением 4-30 AISC DG 1.
- В RFEM бетонный блок представлен при помощи поверхности опоры, которую можно просмотреть в подмодели. Активация опции 'Учитывать трение' активирует трение в опоре поверхности, позволяя ей передавать часть сдвиговой силы (Изображение 1). Остальная часть сдвиговой силы переносится анкерными стержнями или сдвиговыми упорами. В RFEM не проводится проверка на ограничение расчетной сдвиговой прочности в соответствии с уравнением 4-30.
2) С использованием сдвиговых упоров, как показано в примерах 4.7-4 и 4.7-5 DG 1.
3) Через сдвиг в анкерных стержнях. Доступны следующие методы строительства:
- Анкерные стержни только с увеличенными отверстиями (неравномерное распределение сдвига).
- Пластинчатые шайбы со стандартными отверстиями, приваренные к верхней части базовой пластины для обеспечения равномерной передачи сдвига, как показано в примере 4.7-6 DG 1. Эта конфигурация допускает значительное изгибание в анкерных стержнях, что в настоящее время не учитывается в RFEM. Будущие обновления будут включать проверки на изгибание анкерных стержней.
- Монтажная пластина со стандартными отверстиями полевой сварки к нижней части базовой пластины для равномерного распределения сдвига на все анкерные стержни. Монтажная пластина предотвращает изгиб анкерных стержней, что считается условием в RFEM.
Пример
Пример 4.7-7 из Руководства по проектированию AISC 1 используется для проверки результатов модели RFEM. В этом примере разрабатывается соединение базовой пластины для колонны W21x83, подвергающейся растяжению и сдвигу. Колонна прикреплена к бетонному фундаменту с заданной прочностью на сжатие, ƒ'c = 5,000 psi. Фактические размеры бетона не указаны, и предполагается, что базовая пластина не находится рядом с любыми краями бетона. Для отражения этого смоделирован большой бетонный блок размером 175 дюймов × 175 дюймов × 100 дюймов.
Передача сдвига в примере предполагается через сварную монтажную пластину (не смоделирована), что предотвращает изгиб анкерных стержней. В модель включены элемента связи и соединение, чтобы лучше представить реальное поведение сочленения. Базовая пластина имеет толщину 1.75 дюйма с предполагаемой толщиной раствора 1.0 дюйм. Эффективная глубина заделки, hef, равна 24.0 дюйма. Нагрузки и свойства материала показаны на Изображении 3.
Результаты
После выполнения расчета Steel Joints, результат для каждого компонента представлен на вкладке 'Коэффициенты проектирования по компонентам'. Указаны соответствующие проверки. Затем выберите Anchor 1.2, чтобы просмотреть детали проверки проектирования (Изображение 4).
Детали проверки проектирования содержат все формулы и ссылки на стандарты AISC 360 и ACI 318 (Изображение 5). Также представлено примечание об исключенных проверках проектирования для разъяснения.
Результаты из AISC и Steel Joints суммированы ниже, включая причины расхождений.
Анкеры
Базовая пластина
В этом примере проектирование толщины базовой пластины обусловлено растяжением в анкерных стержнях. По расчетам AISC, доступная изгибная прочность (207 kip-in) значительно больше требуемой изгибной прочности (51.9 kip-in). Это указывает на то, что толщину базовой пластины 1.75 дюйма можно уменьшить.
В Steel Joints проектирование пластины выполняется с использованием пластического анализа путем сравнения фактического пластического деформации с допустимым пределом в 5%, указанным в Конфигурации прочности. Базовая пластина толщиной 1.75 дюйма имеет эквивалентную пластическую деформацию в 0.00%, что указывает на возможность использования более тонкой пластины. Однако уменьшение толщины пластины может увеличить растягивающие силы в анкерах.
Заключение
В надстройке Steel Joints передача сдвига через анкерные стержни предполагается равномерно распределенной с использованием монтажной пластины, которая исключает изгиб анкерных стержней. Хотя изгиб анкерных стержней в настоящее время не учитывается, он планируется для будущей версии.
Эта статья подтверждает, что результаты из надстройки Steel Joints согласуются с примером из Руководства по проектированию AISC 1, подтверждая точность модели RFEM для проектирования базы соединения при растяжении и сдвиге.
