Soggetto:
Verifica della piastra di base AISC in RFEM 6
Commento:
La verifica della piastra di base secondo AISC 360 [1] e ACI 318 [2] è ora disponibile nell'add-on Giunti acciaio. Questo articolo mostra come modellare il collegamento della piastra di base senza sforzo e confrontare i risultati con un esempio della Guida alla progettazione AISC 1 [3].
Descrizione:
Collegamento della piastra di base di modellazione
1) Nella scheda ''Principale'', assegnare il nuovo giunto in acciaio al nodo pertinente. Esaminare la "Configurazione della resistenza" per confermare che le impostazioni predefinite sono appropriate, apportando le modifiche necessarie (Figura 01).
2) Nella scheda ''Componenti'', selezionare 'Inserisci componente all'inizio' e selezionare 'Piastra di base' (Figura 02).
3) In "Impostazioni dei componenti", specificare i materiali, le dimensioni e i posizionamenti per la piastra di base, il blocco di calcestruzzo, la malta liquida, i ancoraggi e le saldature. Sono disponibili anche le opzioni per considerare il calcestruzzo fessurato e il trasferimento a taglio per attrito (Figura 03).
Verifiche di progetto secondo AISC 360 e ACI 318
Le forze nei tiranti di ancoraggio si basano sull'analisi agli elementi finiti (FEA), che tiene conto delle rigidezze degli elementi di collegamento (barre di ancoraggio, piastre di base, blocco di calcestruzzo, ecc.). L'azione di leva può verificarsi quando la flessibilità della piastra di base provoca una deformazione che aumenta la trazione nelle aste di ancoraggio. Queste forze di apertura sono anche considerate nel calcolo FEA.
Sono previste le seguenti verifiche per tiranti di ancoraggio gettati in opera:
- Resistenza portante della piastra di base nei fori dei bulloni, ϕ-bR-nb
- Resistenza a trazione dell'acciaio dell'ancorante, ϕ-atN-sa
- Resistenza a trazione di rottura del calcestruzzo, ϕ-cbtN-cbg
- Resistenza a taglio dell'acciaio dell'ancorante, ϕ-avV-sa
- Resistenza a taglio per rottura del calcestruzzo, ϕ-cbvV-cbg
- Resistenza a taglio per distacco del calcestruzzo, ϕ-cpvV-cpg
Le seguenti verifiche saranno aggiunte in futuro:
- Resistenza a trazione di rottura del calcestruzzo per ancoraggi con 280 mm ≤ h-ef ≤ 25 pollici
- Resistenza a trazione per estrazione
- Resistenza allo scoppio della faccia laterale del calcestruzzo
Sono previste anche altre verifiche, tra cui la resistenza a compressione portante del calcestruzzo, la resistenza delle saldature e la deformazione plastica delle piastre di base e delle aste.
Esempio
L'esempio 4.7-11 della Guida alla progettazione AISC 1 viene presentato per verificare i risultati del modello RFEM. In questo esempio è progettato un collegamento della piastra di base per una colonna W12x96 soggetta a compressione e momento. La piastra di base ha uno spessore di 2,0 pollici con uno spessore presunto della malta di 1,0 pollici. La lunghezza di posa efficace h-ef è uguale a 450 mm. I carichi e le proprietà del materiale sono mostrati nell'immagine 04.
Nell'esempio, le estensioni effettive del calcestruzzo non sono fornite e si presume che ci sia un'area sufficiente per la formazione dei coni di rottura della trazione dell'asta di ancoraggio rispetto alla distanza dal bordo. Per soddisfare questa ipotesi, vengono utilizzate dimensioni del blocco di calcestruzzo pari a 1.5h-ef + spaziatura delle aste +1.5h-ef (66.0 in x 72.5 in).
L'input completo per il giunto acciaio è mostrato sopra nell'immagine 03.
'''Risultati'''
Dopo aver eseguito il calcolo del giunto acciaio, il risultato per ciascun componente viene presentato nella scheda Tassi di progetto per componente. Quindi, selezionare Ancoraggio 1,1 per visualizzare i dettagli della verifica (Figura 05).
I dettagli della verifica forniscono tutte le formule e i riferimenti alle norme AISC 360 e ACI 318 (Figura 06). Per chiarimenti, viene fornita anche una nota sulle verifiche escluse.
Quindi, seleziona "Risultati nel giunto acciaio" per visualizzare graficamente le forze interne degli ancoraggi (Figura 07).
I risultati di AISC e Steel Joints sono riassunti di seguito, compresi i motivi delle discrepanze.
'''Ancora'''
'''Calcestruzzo (resistenza portante)'''
La tensione portante di 2.21 ksi è presa dall'Esempio 4.7-10 con l'assunzione A-1 = A-2, fornendo la resistenza più bassa possibile. L'area della piastra di base è calcolata come 22 in × 24 in = 528 in2, dando una resistenza a compressione portante del calcestruzzo, ϕP-p = 2,2 ksi × 528 in2 = 1166,9 kips, assumendo che l'intera area della piastra di base resista alla compressione.
Nell'add-on Giunto acciaio, ϕP-p è 885,7 kips. Qui, si assume A-2 A-1 per soddisfare la resistenza a trazione di rottura. Inoltre, l'area efficace della piastra di base in compressione = 200,438 in2 si basa su FEA con una soglia di tensione di contatto impostata al 5% nella configurazione di resistenza. L'abbassamento di questa soglia (fino all'1%) aumenta l'area efficace.
'''Piastra di base'''
La verifica dello spessore della piastra di base è governata dall'interfaccia di appoggio o di trazione. Secondo i calcoli AISC, lo spessore richiesto in base al vincolo è 1,92 pollici (arrotondato a 2,0 pollici), che controlla il progetto, mentre lo spessore da trazione è calcolato come 0,755 pollici.
Nei giunti acciaio, la verifica della piastra viene eseguita utilizzando l'analisi plastica confrontando la deformazione plastica effettiva con il limite ammissibile del 5% specificato nella configurazione di resistenza. La piastra di base di 2,0 pollici di spessore ha una deformazione plastica equivalente massima dello 0,09%, indicando...