Τι είναι το Shear Lug?
Ένα χαλύβδινο έλασμα διάτμησης πλάκας βάσης είναι μια χαλύβδινη επένδυση που χρησιμοποιείται ως μέρος μιας αγκυρώσεως που μεταφέρει τα διατμητικά φορτία από τα δομικά στοιχεία σε ένα υπόστρωμα σκυροδέματος μέσω διαφορετικών μηχανικών αλληλεπιδράσεων.
Φιγούρα 01: Διεπαφή χρήστη SkyCiv Plate Shear Shear
Σύμφωνα με τον AISC Design Guide No. 1, η μεταφορά φορτίου υψηλής διάτμησης μπορεί να σχεδιαστεί σε δύο εξαρτήματα (Φιγούρες 02).
- Προεξοχή διάτμησης
- Ενσωμάτωση στήλης
Φιγούρα 02: Μεταφορά ψαλιδιών βάσης μέσω ρουλεμάν (Εικόνα που ελήφθη στο AISC DG No. 1)
Γιατί χρειάζεται ένα ωτίο διάτμησης?
- Τα ωτία διάτμησης χρησιμοποιούνται συνήθως σε μια αγκύρωση εάν τα μπουλόνια αγκύρωσης δεν μπορούν να αντέξουν το φορτίο διάτμησης της κατασκευής, καθώς οι κοχλίες αγκύρωσης μπορούν να ανεχθούν μόνο μικρά έως μέτρια διατμητικά φορτία;
- Χωρίς κούμπωμα κοπής, Ο αριθμός των αγκυρώσεων που απαιτούνται για τη μεταφορά του διατμητικού φορτίου είναι αντιοικονομικός, και;
- Χρειάζεται άλλη μέθοδος μεταφοράς υψηλού διατμητικού φορτίου.
Σε σύγκριση με ένα μπουλόνι αγκύρωσης, φαίνεται στο σχήμα 03. Λόγω του ωτίου διάτμησης έχει ορθογώνια διατομή με επίπεδες επιφάνειες, η μετάδοση του φορτίου των δυνάμεων διάτμησης είναι πιο αποτελεσματική σε σύγκριση με τη χρήση μπουλονιών αγκύρωσης.
Φιγούρα 03: Σύγκριση κατανομής τάσης μπουλονιού αγκύρωσης και ωτίδας
Τύποι ωτίδων διάτμησης
Στο ACI (Αμερικανικό Ινστιτούτο Σκυροδέματος), δύο τύποι ωτίδων διάτμησης περιγράφονται ως εξής:
- Χυτευμένα ωτία διάτμησης που χυτεύονται στο σκυρόδεμα και;
- Μετα-τοποθετημένα ωτία διάτμησης τα οποία αρμολογούνται σε αυλάκι στο σκυρόδεμα.
Οι γενικές διατάξεις του σχεδιασμού των ωτίδων διάτμησης απαιτούν να παρέχονται τουλάχιστον τέσσερις άγκυρες στην αγκύρωση. Οι διατάξεις διευκρινίζουν επίσης ότι το ωτίο διάτμησης αντιστοιχεί σε ολόκληρη τη ζήτηση διάτμησης της κατασκευής, επομένως η αστοχία λόγω διάτμησης των μπουλονιών αγκύρωσης δεν χρειάζεται να ελεγχθεί.
Φιγούρα 04: Τύποι ωτίδων διάτμησης που συγκολλούνται σε πλάκα βάσης (εικόνα από το ACI 318-2019)
Διατάξεις ωτίων διάτμησης
ACI 349-01
Γενική πρόβλεψη
Σε Γενική Παροχή ACI 349-01 Ενότητα Β.11, Η αντοχή των ωτίων διάτμησης σχεδιασμού πρέπει να περιλαμβάνει υπόψη τα ακόλουθα:
- Αντοχή στήριξης του σκυροδέματος ή του ενέματος που τοποθετείται στα ωτία διάτμησης
- Άμεση διατμητική αντοχή του σκυροδέματος ή του ενέματος που τοποθετείται μεταξύ των ωτίων διάτμησης και του περιορισμού που παρέχουν οι άγκυρες εφελκυσμού σε συνδυασμό με εξωτερικά φορτία που δρουν σε επίπεδα πιθανής διάτμησης.
- Θα ληφθούν επίσης υπόψη τα διατμητικά φορτία προς τα ελεύθερα άκρα και η συμβατότητα μετατόπισης μεταξύ των ωτίδων διάτμησης.
- Όταν χρησιμοποιούνται πολλαπλά ωτία διάτμησης για τον καθορισμό της διατμητικής αντοχής σχεδιασμού σε μια δεδομένη κατεύθυνση, το μέγεθος της παραχωρούμενης διάτμησης σε κάθε ωτίδα πρέπει να είναι ευθέως ανάλογο με τη συνολική διάτμηση, τον αριθμό των ωτίδων, και τη διατμητική ακαμψία κάθε ωτίδας.
Διάτμηση προς την ελεύθερη άκρη
Σύμφωνα με τη διάταξη ACI 349-01 Τμήμα Β.11.2 για διάτμηση προς την ελεύθερη άκρη, οι παράμετροι είναι οι εξής:
- Για ωτίδες διάτμησης που φέρουν προς μια ελεύθερη άκρη, εκτός εάν παρέχεται ενίσχυση για την ανάπτυξη της απαιτούμενης αντοχής, η σχεδιαστική διατμητική αντοχή για κάθε ωτίο θα προσδιορίζεται με βάση μια ομοιόμορφη τάση εφελκυσμού του \( 4 \phi sqrt{φά_{ντο}} \) ενεργώντας σε μια περιοχή αποτελεσματικής καταπόνησης που ορίζεται προβάλλοντας ένα επίπεδο 45 μοιρών από τις ακμές έδρασης του ωτίου διάτμησης ή της πλάκας βάσης στην ελεύθερη επιφάνεια.
- Η περιοχή έδρασης του ωτίου διάτμησης ή της ακμής της πλάκας πρέπει να εξαιρείται από την προβαλλόμενη περιοχή.
- ο \( \phi \) συντελεστής λαμβάνεται ως 0.85.
Διατμητική αντοχή ενσωμάτωσης με ενσωματωμένες πλάκες βάσης
Σύμφωνα με τη διάταξη ACI 349-01 Ενότητα B.11.3 για διατμητική αντοχή ενσωμάτωσης με ενσωματωμένες πλάκες βάσης, the following shear-friction coefficients:
| προσπαθούμε να παρέχουμε ισχυρό λογισμικό δομικής μηχανικής που είναι διαισθητικό και εύκολο στη χρήση | LFRD |
|---|---|
| Πλάκα βάσης χωρίς προεξοχές διάτμησης | 0.9 |
| Πλάκα βάσης με ωτίδες διάτμησης που έχουν σχεδιαστεί για να παραμένουν ελαστικές | 1.4 |
ACI 318-2019
Στη Γενική Διάταξη ΑΠΙ, 318-2019 ο σχεδιασμός των ωτίδων διάτμησης επιτρέπεται σύμφωνα με τις ενότητες 17.11.1.1.1 διά μέσου 17.11.1.1.9.
- Τουλάχιστον τέσσερις αγκυρώσεις πρέπει να παρέχονται στην αγκύρωση όταν λαμβάνεται υπόψη το ωτίο διάτμησης.
- Ελέγξτε για αστοχία ρουλεμάν σύμφωνα με την Ενότητα 17.11.2
- Ελέγξτε για αστοχία διάρρηξης σκυροδέματος σύμφωνα με την Ενότητα 17.11.3
Αντοχή εδράνου σκυροδέματος
Η φέρουσα αντοχή σκυροδέματος του ωτίου διάτμησης προσδιορίζεται σύμφωνα με το ACI 318-19 - 17.11.2 όπως και
\( \phi V_{brg,sl} = phi 1.7 φά_{ντο} ΕΝΑ_{εφ,sl} \psi_{brg,sl} \δεξί βέλος \) εξίσωση 17.11.2.1
όπου:
- \( \psi_{brg,sl} \) – Συντελεστής ρουλεμάν.
- Για εφαρμοζόμενη αξονική τάση = \( 1.0 + \frac{ Π_{εσύ} }{ n N_{προς την} } \ο 1.0 \)
- Για μη εφαρμοζόμενη τάση = 1.0
- Για εφαρμοσμένη αξονική συμπίεση \( 1.0 + 4.0 \[object Window]{ Π_{εσύ} }{ ΕΝΑ_{bp} σ ^{«}_{ντο} } \ο 2.0 \)
- \( ΕΝΑ_{εφ,sl} \) – Αποτελεσματική περιοχή ρουλεμάν.
Ισχύς διάσπασης σκυροδέματος
Η παραγοντική αντοχή διάσπασης του σκυροδέματος του ωτίου διάτμησης προσδιορίζεται σύμφωνα με το ACI 318-19 - 17.11.3 όπως και
\( \phi V_{γβ,sl} = phi frac{ ΕΝΑ_{Vc} }{ ΕΝΑ_{Vco} } \psi_{εκ,Β} \psi_{εκδ,Β} \psi_{ντο,Β} \psi_{cp,Β} V_{σι} \δεξί βέλος \) εξίσωση 17.6.2.α
Δυνατότητα διάτμησης SkyCiv
ο Σχέδιο πλάκας βάσης από χάλυβα υπολογίζει το ωτίο διάτμησης για να μεταφέρει την υψηλή δύναμη διάτμησης από την άγκυρα όπως φαίνεται στο σχήμα 01. Υπολογίζει τα ακόλουθα:
- Αντοχή της δύναμης του σκυροδέματος σε επαφή με το ωτίο
- Διατμητική ικανότητα σύμφωνα με τον Κώδικα Σχεδιασμού
Περαιτέρω έλεγχοι σχεδίασης Shear Lug μπορούν επίσης να ολοκληρωθούν με το Υπολογιστής διάτμησης SkyCiv.
Όπου μπορείτε να βρείτε το Shear Lug
Για να συμπεριλάβετε το ωτίο διάτμησης στο στοιχείο της πλάκας βάσης και την ανάλυση. ο χρήστης θα κάνει κλικ στα ακόλουθα Κύρια μέρη → Προεξοχή διάτμησης → Σχήμα → Επιλογή “Πλάκα” όπως φαίνεται στο σχήμα 05.
Φιγούρα 05: Επιλογές ωτίου διάτμησης στη μονάδα βάσης πλάκας SkyCiv
Έκθεση σχεδιασμού
SkyCiv Σχέδιο πλάκας βάσης από χάλυβα δείχνει την αναλυτική αναφορά υπολογισμού για το ωτίο διάτμησης όπως φαίνεται στο σχήμα 06.
Φιγούρα 06: Λεπτομερής αναφορά διάτμησης
Περίληψη σχεδίου
Φιγούρα 07 απεικονίζει τα Συνοπτικά Αποτελέσματα, συμπεριλαμβανομένων των Ελέγχων Διατμητικής ωτίδας.
Φιγούρα 07: Σύνοψη σχεδίου με ωτίδα διάτμησης
Αναφορά:
(1) Συμπεριφορά και σχεδιασμός αγκυρώσεων και αγκυρώσεων με συμπληρωματικό οπλισμό. Ακάνσου Σάρμα. (2020, Φεβρουάριος 19).
(2) καράτο, Π. J., & παγοκόφτης, Μ. (2009). Χρήση ωτίδων διάτμησης για αγκύρωση στο σκυρόδεμα. Ενταση ΗΧΟΥ 2: Δομική ακεραιότητα; Ασφάλεια και προστασία; Προηγμένες Εφαρμογές Πυρηνικής Τεχνολογίας; Ισοζύγιο Σταθμού Πυρηνικών Εφαρμογών. https://doi.org/10.1115/icone17-75175
(3) ACI 318-19 Απαιτήσεις κωδικού δόμησης για δομικό σκυρόδεμα
(4) AISC 360-16 Προδιαγραφές για δομικά κτίρια από χάλυβα
(5) ACI 349-01 Απαιτήσεις κώδικα για κατασκευές από σκυρόδεμα σχετικές με την πυρηνική ασφάλεια
