Cos'è Shear Lug?
Un capocorda di taglio della piastra di base in acciaio è un inserto in acciaio utilizzato come parte di un ancoraggio che trasferisce i carichi di taglio dai componenti strutturali a un substrato di cemento attraverso diverse interazioni meccaniche.
figura 01: Interfaccia utente con capocorda di taglio della piastra di base SkyCiv
Secondo la guida alla progettazione AISC n. 1, l'elevato trasferimento del carico di taglio può essere progettato in due componenti (il progettista intende inserire la dimensione iniziale della fondazione per verificare che la dimensione preliminare e le schede di armatura siano soddisfatte 02).
- Aletta di taglio
- Incorporamento della colonna
figura 02: Trasferimento cesoia base tramite cuscinetto (Immagine ottenuta in AISC DG n. 1)
Perché è necessario un capocorda di taglio?
- Le alette di taglio sono comunemente utilizzate in un ancoraggio se i bulloni di ancoraggio non possono sopportare il carico di taglio della struttura poiché i bulloni di ancoraggio possono tollerare solo carichi di taglio da piccoli a moderati;
- Senza capocorda a taglio, il numero di ancoraggi necessari per trasferire il carico di taglio è antieconomico, e;
- È necessario un altro metodo per trasferire un carico di taglio elevato.
Rispetto a un bullone di ancoraggio, si può vedere in figura 03. A causa dell'aletta di taglio a sezione rettangolare con superfici piane, la trasmissione del carico delle forze di taglio è più efficace rispetto all'utilizzo di tirafondi.
figura 03: Confronto della distribuzione delle sollecitazioni di un bullone di ancoraggio e di un capocorda
Tipi di alette di taglio
In ACI (American Concrete Institute), due tipi di alette di taglio sono descritti come segue:
- Alette di taglio gettate in opera che vengono gettate nel calcestruzzo e;
- Alette di taglio post-installate che sono cementate in una scanalatura nel calcestruzzo.
Le disposizioni generali per la progettazione dei capicorda a taglio richiedono la presenza di un minimo di quattro ancoraggi nell'ancoraggio. Le disposizioni specificano inoltre che il capocorda a taglio è assegnato all'intera domanda di taglio della struttura quindi non sarebbe necessario verificare la rottura per taglio dei tirafondi..
figura 04: Tipi di alette di taglio saldate in una piastra di base (immagine dell'ACI 318-2019)
Disposizioni per le alette di taglio
ACI 349-01
Disposizione Generale
In Disposizione Generale dell'ACI 349-01 Sezione B.11, la resistenza al taglio di progetto deve includere quanto segue:
- Resistenza portante del calcestruzzo o della boiacca posizionata contro le alette di taglio
- Resistenza a taglio diretto del calcestruzzo o della boiacca posizionata tra le alette di taglio e il confinamento offerto dagli ancoraggi a trazione in combinazione con carichi esterni che agiscono attraverso potenziali piani di taglio.
- Devono essere considerati anche i carichi di taglio verso i bordi liberi e la compatibilità di spostamento tra le alette di taglio.
- Quando vengono utilizzate più alette di taglio per stabilire la resistenza al taglio di progetto in una data direzione, l'entità del taglio assegnato a ciascuna aletta deve essere direttamente proporzionale al taglio totale, il numero di alette, e la rigidità al taglio di ciascuna aletta.
Taglio verso il bordo libero
Ai sensi del provvedimento ACI 349-01 Sezione B.11.2 per Taglio verso il bordo libero, i parametri sono i seguenti:
- Per alette di taglio rivolte verso un bordo libero, a meno che non venga fornito un rinforzo per sviluppare la forza richiesta, la resistenza a taglio di progetto per ciascun capocorda deve essere determinata sulla base di una sollecitazione di trazione uniforme di \( 4 \phi sqrt{f_{c}} \) agendo su un'area di sollecitazione effettiva definita proiettando un piano di 45 gradi dai bordi portanti dell'aletta di taglio o della piastra di base alla superficie libera.
- L'area portante dell'aletta di taglio o del bordo della piastra deve essere esclusa dall'area proiettata.
- Il \( \phi \) fattore deve essere preso come 0.85.
Resistenza al taglio dell'incasso con piastre di base incastonate
Ai sensi del provvedimento ACI 349-01 Sezione B.11.3 per la resistenza al taglio dell'interramento con piastre di base incassate, i seguenti coefficienti di attrito di taglio:
| INGRESSO | LFRD |
|---|---|
| Piastra di base senza alette di taglio | 0.9 |
| Piastra di base con alette di taglio progettate per rimanere elastiche | 1.4 |
ACI 318-2019
Nel Provvedimento Generale dell'ACI, 318-2019 la progettazione di capicorda a taglio è consentita in conformità alle sezioni 17.11.1.1.1 attraverso 17.11.1.1.9.
- Un minimo di quattro ancoraggi devono essere forniti nell'ancoraggio quando si considera l'aletta di taglio.
- Verificare l'eventuale cedimento del cuscinetto secondo la Sezione 17.11.2
- Verificare la rottura del calcestruzzo secondo la Sezione 17.11.3
Resistenza portante del calcestruzzo
La resistenza portante del calcestruzzo fattorizzato dell'aletta di taglio è determinata secondo ACI 318-19 - 17.11.2 come
\( \phi V_{brg,sl} = phi 1.7 f_{c} UN_{ef,sl} \psi_{brg,sl} \freccia destra \) equazione 17.11.2.1
dove:
- \( \psi_{brg,sl} \) – Fattore cuscinetto.
- Per tensione assiale applicata = \( 1.0 + \frac{ Design di piastre di base in acciaio con piccolo momento{u} }{ n N_{per} } \il 1.0 \)
- Per nessuna tensione applicata = 1.0
- Per compressione assiale applicata \( 1.0 + 4.0 \volte frac{ Design di piastre di base in acciaio con piccolo momento{u} }{ UN_{p.p} f^{'}_{c} } \il 2.0 \)
- \( UN_{ef,sl} \) – Area portante effettiva.
Forza di rottura del calcestruzzo
La resistenza alla rottura del calcestruzzo calcolata del capocorda a taglio è determinata secondo ACI 318-19 - 17.11.3 come
\( \phi V_{cb,sl} = phi frac{ UN_{Vc} }{ UN_{VCo} } \psi_{ec,V } \psi_{ed,V } \psi_{c,V } \psi_{cp,V } V_{b} \freccia destra \) equazione 17.6.2.a
Funzione SkyCiv Shear Lug
Il Design della piastra di base in acciaio calcola l'aletta di taglio per trasferire l'elevata forza di taglio dall'ancoraggio come mostrato in Figura 01. Calcola quanto segue:
- Sopportare la forza del calcestruzzo a contatto con l'aletta
- Capacità di taglio in conformità al codice di progettazione
Ulteriori controlli di progettazione delle alette di taglio possono essere completati anche con Calcolatore dell'aletta di taglio SkyCiv.
Dove si trova Shear Lug
Per includere l'aletta di taglio nell'elemento e nell'analisi della piastra di base. l'utente deve fare clic sulle seguenti parti principali → Capocorda di taglio → Forma → Seleziona “Piatto” come mostrato in figura 05.
figura 05: Opzioni alette di taglio nel modulo piastra di base SkyCiv
Rapporto di progettazione
SkyCiv Design della piastra di base in acciaio mostra la relazione di calcolo dei dettagli per l'aletta di taglio come illustrato in Figura 06.
figura 06: Rapporto dettagliato sull'aletta di taglio
Riepilogo del progetto
figura 07 illustra i risultati di riepilogo inclusi i controlli delle alette di taglio.
figura 07: Riepilogo del progetto con capocorda a taglio
Riferimento:
(1) Comportamento e progettazione di ancoraggi e ancoraggi con armatura supplementare. Akanshu Sharma. (2020, febbraio 19).
(2) carrato, P. J., & taglierina del gelo, M. (2009). Utilizzo di capicorda a taglio per l'ancoraggio al calcestruzzo. Volume 2: Integrità strutturale; Sicurezza e protezione; Applicazioni avanzate della tecnologia nucleare; Equilibrio di impianti per applicazioni nucleari. https://doi.org/10.1115/icone17-75175
(3) ACI 318-19 Requisiti del codice di costruzione per calcestruzzo strutturale
(4) AISC 360-16 Specifiche per edifici in acciaio strutturale
(5) ACI 349-01 Requisiti del codice per le strutture in calcestruzzo relative alla sicurezza nucleare
