Qu'est-ce qu'une cosse de cisaillement?
Une cosse de cisaillement pour plaque de base en acier est un ancrage en acier utilisé comme partie d'un ancrage qui transfère les charges de cisaillement des composants structurels à un substrat en béton via différentes interactions mécaniques..
Figure 01: Interface utilisateur des cosses de cisaillement de la plaque de base SkyCiv
Selon le guide de conception AISC Non. 1, le transfert de charge de cisaillement élevé peut être conçu en deux composants (le concepteur a l'intention d'entrer la taille initiale de la fondation pour vérifier que la dimension préliminaire et les programmes de renforcement sont satisfaits 02).
- Cosse de cisaillement
- Encastrement de colonne
Figure 02: Transfert des cisailles de base à travers le roulement (Image obtenue dans AISC DG Non. 1)
Pourquoi une cosse de cisaillement est-elle nécessaire?
- Les oreilles de cisaillement sont couramment utilisées dans un ancrage si les boulons d'ancrage ne peuvent pas supporter la charge de cisaillement de la structure, car les boulons d'ancrage ne peuvent tolérer que des charges de cisaillement faibles à modérées.;
- Sans ergot de cisaillement, le nombre d'ancrages nécessaires pour transférer la charge de cisaillement n'est pas économique, et;
- Une autre méthode de transfert de charge de cisaillement élevée est nécessaire.
Par rapport à un boulon d'ancrage, on peut le voir sur la figure 03. En raison de la patte de cisaillement ayant une section rectangulaire avec des surfaces planes, la transmission de charge des forces de cisaillement est plus efficace par rapport à l'utilisation de boulons d'ancrage.
Figure 03: Comparaison de la répartition des contraintes d'un boulon d'ancrage et d'une patte
Types de cosses de cisaillement
Dans ACI (Institut américain du béton), deux types de cosses de cisaillement sont décrites comme suit:
- Cosses de cisaillement coulées sur place qui sont coulées dans le béton et;
- Cosses de cisaillement post-installées qui sont scellées dans une rainure de clavette dans le béton.
Les dispositions générales de conception des cosses de cisaillement exigent qu'un minimum de quatre ancres soient prévues dans l'ancrage. Les dispositions précisent également que la patte de cisaillement est affectée à la totalité de la demande de cisaillement de la structure, de sorte que la rupture due au cisaillement des boulons d'ancrage n'aurait pas besoin d'être vérifiée..
Figure 04: Types de cosses de cisaillement soudées dans une plaque de base (image de l'ACI 318-2019)
Dispositions des cosses de cisaillement
ACI 349-01
Disposition générale
En disposition générale de l'ACI 349-01 Article B.11, la résistance des cosses de cisaillement de conception doit inclure les considérations suivantes:
- Force portante du béton ou du coulis placé contre les oreilles de cisaillement
- Résistance au cisaillement direct du béton ou du coulis placé entre les pattes de cisaillement et le confinement offert par les ancrages de traction en combinaison avec des charges externes agissant sur les plans de cisaillement potentiels.
- Les charges de cisaillement vers les bords libres et la compatibilité de déplacement entre les oreilles de cisaillement doivent également être prises en compte.
- Lorsque plusieurs oreilles de cisaillement sont utilisées pour établir la résistance au cisaillement de calcul dans une direction donnée, l'amplitude du cisaillement attribué à chaque oreille doit être directement proportionnelle au cisaillement total, le nombre de pattes, et la rigidité au cisaillement de chaque patte.
Cisaillement vers le bord libre
Sous provision ACI 349-01 Section B.11.2 pour Cisaillement vers le bord libre, les paramètres sont les suivants:
- Pour oreilles de cisaillement en appui vers un bord libre, sauf si un renforcement est fourni pour développer la résistance requise, la résistance au cisaillement de calcul pour chaque cosse doit être déterminée sur la base d'une contrainte de traction uniforme de \( 4 \phi sqrt{F_{c}} \) agissant sur une zone de contrainte effective définie en projetant un plan à 45 degrés depuis les bords d'appui de la patte de cisaillement ou de la plaque de base vers la surface libre.
- La zone d'appui de la patte de cisaillement ou du bord de la plaque doit être exclue de la zone projetée.
- le \( \phi \) facteur doit être pris comme 0.85.
Résistance au cisaillement de l'encastrement avec plaques de base encastrées
Sous provision ACI 349-01 Section B.11.3 pour la résistance au cisaillement des scellements avec plaques de base encastrées, les coefficients de cisaillement-frottement suivants:
| nous nous efforçons de fournir un logiciel d'ingénierie structurelle puissant, intuitif et facile à utiliser | LFRD |
|---|---|
| Plaque de base sans oreilles de cisaillement | 0.9 |
| Plaque de base avec pattes de cisaillement conçues pour rester élastiques | 1.4 |
ACI 318-2019
Dans la disposition générale de l'ACI, 318-2019 la conception des pattes de cisaillement est autorisée conformément aux sections 17.11.1.1.1 à travers 17.11.1.1.9.
- Un minimum de quatre ancrages doit être fourni dans l'ancrage lorsque la cosse de cisaillement est considérée.
- Vérifier la défaillance des roulements conformément à la section 17.11.2
- Vérifiez la rupture du béton conformément à la section 17.11.3
Résistance portante du béton
La force portante pondérée du béton de la patte de cisaillement est déterminée selon ACI 318-19 – 17.11.2 comme
\( \phi V_{brg,sl} = phi 1.7 F_{c} UNE_{ef,sl} \psi_{brg,sl} \flèche droite \) équation 17.11.2.1
où:
- \( \psi_{brg,sl} \) – Facteur de roulement.
- Pour une tension axiale appliquée = \( 1.0 + \frac{ P_{u} }{ n N_{à} } \le 1.0 \)
- Pour aucune tension appliquée = 1.0
- Pour une compression axiale appliquée \( 1.0 + 4.0 \fois frac{ P_{u} }{ UNE_{pb} f^{«}_{c} } \le 2.0 \)
- \( UNE_{ef,sl} \) – Surface d'appui efficace.
Résistance à l'arrachement du béton
La résistance à l'arrachement du béton pondérée de la patte de cisaillement est déterminée selon ACI 318-19 – 17.11.3 comme
\( \phi V_{cb,sl} = phi frac{ UNE_{U} }{ UNE_{Vco} } \psi_{ce,V} \psi_{ed,V} \psi_{c,V} \psi_{cp,V} V_{b} \flèche droite \) équation 17.6.2.a
Caractéristique de cosse de cisaillement SkyCiv
le Conception de plaque de base en acier calcule la patte de cisaillement pour transférer l'effort de cisaillement élevé de la cheville, comme illustré à la figure 01. Calcule ce qui suit:
- Supportant l'effort du béton au contact de la patte
- Capacité de cisaillement conformément au code de conception
D'autres contrôles de conception des cosses de cisaillement peuvent également être effectués avec le Calculateur de cosses de cisaillement SkyCiv.
Où trouver Shear Lug
Pour inclure la patte de cisaillement dans l'élément de plaque de base et l'analyse. l'utilisateur doit cliquer sur les pièces principales suivantes → Shear Lug → Shape → Select “assiette” tel qu'illustré à la figure 05.
Figure 05: Options de cosse de cisaillement dans le module de plaque de base SkyCiv
Rapport de conception
SkyCiv Conception de plaque de base en acier montre le rapport de calcul détaillé pour la cosse de cisaillement comme illustré à la figure 06.
Figure 06: Rapport détaillé sur les cosses de cisaillement
Résumé de la conception
Figure 07 illustre les résultats sommaires, y compris les vérifications des oreilles de cisaillement.
Figure 07: Résumé de conception avec oreille de cisaillement
Référence:
(1) Comportement et conception des ancrages et ancrages avec renforcement supplémentaire. Akanshu Sharma. (2020, février 19).
(2) carrato, P. J, & coupe-givre, M. (2009). Utilisation de cosses de cisaillement pour l'ancrage au béton. Le volume 2: Intégrité structurelle; Sûreté et sécurité; Applications avancées de la technologie nucléaire; Bilan des centrales pour applications nucléaires. https://doi.org/10.1115/icone17-75175
(3) ACI 318-19 Exigences du code du bâtiment pour le béton structurel
(4) AISC 360-16 Spécification pour les bâtiments en acier de construction
(5) ACI 349-01 Exigences du Code pour les structures en béton liées à la sûreté nucléaire
