Was ist Shear Lug??
Eine Stahlgrundplatten-Scherlasche ist eine Stahleinbettung, die als Teil einer Verankerung verwendet wird und durch verschiedene mechanische Wechselwirkungen Scherkräfte von den Strukturkomponenten auf einen Betonuntergrund überträgt.
Abbildung 01: SkyCiv Base Plate Shear Lug-Benutzeroberfläche
Gemäß AISC Design Guide Nr. 1, Die hohe Scherlastübertragung kann zweikomponentig ausgelegt werden (Der Konstrukteur beabsichtigt, die anfängliche Fundamentgröße einzugeben, um zu überprüfen, ob die vorläufigen Abmessungen und Bewehrungspläne eingehalten werden 02).
- Scherlasche
- Spalteneinbettung
Abbildung 02: Übertragung der Grundschere durch Lager (Bild erhalten in AISC DG Nr. 1)
Warum wird eine Scherlasche benötigt??
- Scherlaschen werden üblicherweise in einer Verankerung verwendet, wenn die Ankerbolzen die Scherlast der Struktur nicht tragen können, da Ankerbolzen nur geringe bis mittlere Scherlasten aushalten können;
- Ohne Schernase, die Anzahl der zur Abtragung der Querlast notwendigen Anker ist unwirtschaftlich, sowie ;
- Es wird eine andere Methode zur Übertragung hoher Scherlasten benötigt.
Im Vergleich zu einem Ankerbolzen, es ist in der Abbildung zu sehen 03. Dadurch, dass die Scherlasche einen rechteckigen Querschnitt mit ebenen Flächen hat, Die Lastübertragung von Querkräften ist im Vergleich zur Verwendung von Ankerbolzen effektiver.
Abbildung 03: Vergleich der Spannungsverteilung eines Ankerbolzens und einer Öse
Arten von Schernasen
Im ACI (Amerikanisches Betoninstitut), Im Folgenden werden zwei Arten von Scherlaschen beschrieben:
- Ortbetonierte Scherlaschen, die in den Beton eingegossen werden und;
- Nachträglich installierte Scherlaschen, die in eine Keilnut im Beton eingegossen werden.
Die allgemeinen Bestimmungen zur Bemessung von Scherlaschen sehen vor, dass in der Verankerung mindestens vier Anker vorgesehen werden müssen. Die Bestimmungen legen außerdem fest, dass die Scherlasche dem gesamten Schubbedarf des Bauwerks zugeordnet wird, sodass das Versagen aufgrund der Scherung der Ankerbolzen nicht überprüft werden muss.
Abbildung 04: Arten von Schernasen, die in eine Grundplatte eingeschweißt sind (Bild von ACI 318-2019)
Bestimmungen für Scherösen
ACI 349-01
Allgemeine Bestimmung
In der allgemeinen Bestimmung von ACI 349-01 Abschnitt B.11, Bei der Bemessung der Scherlaschenfestigkeit muss Folgendes berücksichtigt werden:
- Tragfähigkeit des Betons oder Mörtels, der gegen die Scherlaschen drückt
- Direkte Scherfestigkeit des Betons oder Vergussmörtels zwischen den Scherlaschen und der Eingrenzung durch die Zuganker in Kombination mit externen Lasten, die über potenzielle Scherebenen wirken.
- Auch Scherbelastungen in Richtung freier Kanten und die Verschiebungskompatibilität zwischen Scherlaschen müssen berücksichtigt werden.
- Wenn mehrere Scherlaschen verwendet werden, um die Bemessungsscherfestigkeit in einer bestimmten Richtung festzulegen, Die Größe der jeder Lasche zugeteilten Scherung muss im direkten Verhältnis zur Gesamtscherung stehen, die Anzahl der Laschen, und die Schersteifigkeit jeder Lasche.
Zur freien Kante hin scheren
Unter Bestimmung ACI 349-01 Abschnitt B.11.2 für Scherung zur freien Kante hin, Die Parameter sind wie folgt:
- Für Schernasen, die an einer freien Kante anliegen, es sei denn, es wird eine Verstärkung bereitgestellt, um die erforderliche Festigkeit zu entwickeln, Die Bemessungsscherfestigkeit für jede Öse ist auf der Grundlage einer gleichmäßigen Zugspannung von zu bestimmen \( 4 \phi sqrt{f_{c}} \) Einwirkung auf eine effektive Spannungsfläche, die durch die Projektion einer 45-Grad-Ebene von den Auflagekanten der Scherlasche oder Grundplatte auf die freie Oberfläche definiert wird.
- Der Auflagebereich der Scherlasche bzw. Plattenkante muss von der projizierten Fläche ausgenommen werden.
- Mit der \( \phi \) Faktor ist anzunehmen als 0.85.
Scherfestigkeit der Einbettung mit eingebetteten Grundplatten
Unter Bestimmung ACI 349-01 Abschnitt B.11.3 für Scherfestigkeit der Einbettung mit eingebetteten Grundplatten, die folgenden Schub-Reibungskoeffizienten:
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|---|---|
| Grundplatte ohne Schernasen | 0.9 |
| Grundplatte mit Schernasen, die elastisch bleiben sollen | 1.4 |
ACI 318-2019
In der Allgemeinen Bestimmung des ACI, 318-2019 Die Ausführung von Scherlaschen ist abschnittsweise zulässig 17.11.1.1.1 durch 17.11.1.1.9.
- Bei der Betrachtung der Scherlasche sind in der Verankerung mindestens vier Anker vorzusehen.
- Überprüfen Sie gemäß Abschnitt, ob ein Lagerschaden vorliegt 17.11.2
- Prüfen Sie, ob Betonausbrüche gemäß Abschnitt vorliegen 17.11.3
Betontragfestigkeit
Die faktorisierte Betontragfestigkeit der Scherlasche wird gemäß ACI bestimmt 318-19 - 17.11.2 wie
\( \phi V_{brg,sl} = phi 1.7 f_{c} EIN_{ef,sl} \psi_{brg,sl} \rechter Pfeil \) Gleichung 17.11.2.1
wo:
- \( \psi_{brg,sl} \) – Lagerfaktor.
- Bei aufgebrachter Axialspannung = \( 1.0 + \frac{ P_{u} }{ n N_{zu} } \das 1.0 \)
- Für keine angelegte Spannung = 1.0
- Für angewandte axiale Kompression \( 1.0 + 4.0 \mal frac{ P_{u} }{ EIN_{bp} f^{„}_{c} } \das 2.0 \)
- \( EIN_{ef,sl} \) – Effektive Lagerfläche.
Betondurchbruchsfestigkeit
Die faktorisierte Betonausbruchfestigkeit der Scherlasche wird nach ACI ermittelt 318-19 - 17.11.3 wie
\( \phi V_{cb,sl} = phifrac{ EIN_{Platzierungsfaktor Rus = Bruchfestigkeit Die Werte für den Festigkeitsabminderungsfaktor sind in der Tabelle angegeben} }{ EIN_{Vco} } \psi_{ec,V } \psi_{ed,V } \psi_{c,V } \psi_{cp,V } V_{b} \rechter Pfeil \) Gleichung 17.6.2.a
SkyCiv Shear Lug-Funktion
Mit der Design der Grundplatte aus Stahl berechnet die Scherlasche, um die hohe Scherkraft vom Anker zu übertragen, wie in der Abbildung dargestellt 01. Berechnet Folgendes:
- Aufnahme der Kraft des Betons in Kontakt mit der Öse
- Scherkapazität gemäß Designcode
Weitere Prüfungen der Scherlaschenkonstruktion können ebenfalls mit dem durchgeführt werden SkyCiv Shear Lug-Rechner.
Wo Shear Lug zu finden ist
Einbindung der Scherlasche in das Grundplattenelement und Berechnung. Der Benutzer muss auf die folgenden Hauptteile → Scherlasche → Form → Auswählen klicken “Teller” wie in Abbildung gezeigt 05.
Abbildung 05: Optionen für Scherösen im SkyCiv-Grundplattenmodul
Entwurfsbericht
SkyCiv Design der Grundplatte aus Stahl zeigt den detaillierten Berechnungsbericht für die Scherlasche, wie in der Abbildung dargestellt 06.
Abbildung 06: Detaillierter Bericht zur Scherlasche
Entwurfszusammenfassung
Abbildung 07 veranschaulicht die zusammenfassenden Ergebnisse einschließlich der Scheraugenprüfungen.
Abbildung 07: Entwurfsübersicht mit Scherlasche
Referenz:
(1) Verhalten und Bemessung von Ankern und Verankerungen mit Zusatzbewehrung. Akanshu Sharma. (2020, Februar 19).
(2) carrato, P.. J., & Reifschneider, M.. (2009). Verwendung von Scherlaschen zur Verankerung auf Beton. Volumen 2: Strukturelle Integrität; Sicherheit und Schutz; Fortgeschrittene Anwendungen der Kerntechnologie; Anlagenbilanz für nukleare Anwendungen. https://doi.org/10.1115/icone17-75175
(3) ACI 318-19 Bauvorschriften für Konstruktionsbeton
(4) AISC 360-16 Spezifikation für Baustahlgebäude
(5) ACI 349-01 Code-Anforderungen für nukleare sicherheitsrelevante Betonkonstruktionen
