Wat is Shear Lug?
Een Stalen Basisplaat Shear Lug is een stalen inbedding die wordt gebruikt als onderdeel van een verankering en die schuifbelastingen van de structurele componenten overbrengt naar een betonnen ondergrond door middel van verschillende mechanische interacties.
Figuur 01: SkyCiv Basisplaat Shear Lug Gebruikersinterface
Volgens AISC Design Guide No. 1, de overdracht van hoge schuifbelasting kan in twee componenten worden ontworpen (de ontwerper is van plan de initiële funderingsmaat in te voeren om te controleren of aan de voorlopige afmetingen en wapeningsschema's wordt voldaan 02).
- Scheer Lug
- Kolom inbedding
Figuur 02: Overdracht van basisschaar door lagering (Afbeelding verkregen in AISC DG nr. 1)
Waarom is een schaaroog nodig??
- Afschuifnokken worden vaak gebruikt in een verankering als de ankerbouten de afschuifbelasting van de constructie niet kunnen dragen, aangezien ankerbouten alleen kleine tot matige afschuifbelastingen kunnen verdragen;
- Zonder breeknok, het aantal ankers dat nodig is om de schuifbelasting over te dragen is oneconomisch, en;
- Er is een andere methode nodig om een hoge schuifbelasting over te dragen.
Vergeleken met een ankerbout, het is te zien in figuur 03. Door de schaarlip met een rechthoekige dwarsdoorsnede met vlakke vlakken, de belastingsoverbrenging van dwarskrachten is effectiever in vergelijking met het gebruik van ankerbouten.
Figuur 03: Vergelijking van de spanningsverdeling van een ankerbout en een oog
Soorten schaarogen
In ACI (Amerikaans Betoninstituut), twee soorten afschuifnokken worden als volgt beschreven:
- In het beton gegoten breeknokken die in het beton worden gegoten;
- Na-geïnstalleerde afschuifnokken die in een spiebaan in het beton worden gevoegd.
De algemene bepalingen voor het ontwerpen van breeknokken vereisen dat er minimaal vier ankers in de verankering worden aangebracht. De bepalingen specificeren ook dat het breeklipje wordt toegewezen aan de volledige afschuifbehoefte van de constructie, waardoor het bezwijken als gevolg van het afschuiven van de ankerbouten niet hoeft te worden gecontroleerd..
Figuur 04: Soorten afschuifogen gelast in een voetplaat (afbeelding van ACI 318-2019)
Bepalingen voor afschuiving
ACI 349-01
Algemene bepaling
Algemene bepaling van ACI 349-01 Sectie B.11, de sterkte van de treknokken van het ontwerp omvat het volgende:
- Draagkracht van het beton of de mortel geplaatst tegen de afschuifnokken
- Directe afschuifsterkte van het beton of de specie geplaatst tussen afschuifnokken en de opsluiting die wordt geboden door de trekankers in combinatie met externe belastingen die werken over potentiële afschuifvlakken.
- Afschuifbelastingen naar vrije randen en verplaatsingscompatibiliteit tussen afschuifnokken moeten ook worden overwogen.
- Wanneer meerdere afschuifnokken worden gebruikt om de ontwerpafschuifsterkte in een bepaalde richting vast te stellen, de grootte van de toegewezen afschuiving aan elk lipje moet in directe verhouding staan tot de totale afschuiving, het aantal nokken, en de afschuifstijfheid van elke nok.
Scheer naar de vrije rand
Onder bepaling ACI 349-01 Sectie B.11.2 voor afschuiving naar de vrije rand, de parameters zijn als volgt:
- Voor schaarnokken die naar een vrije rand dragen, tenzij er versterking wordt aangebracht om de vereiste sterkte te ontwikkelen, de rekenkundige afschuifsterkte voor elk lipje wordt bepaald op basis van een uniforme trekspanning van \( 4 \phi sqrt{f_{c}} \) inwerkend op een effectief spanningsgebied gedefinieerd door een vlak van 45 graden te projecteren vanaf de draagranden van de breeknok of grondplaat naar het vrije oppervlak.
- Het draagvlak van de afschuiflip of plaatrand moet worden uitgesloten van het geprojecteerde vlak.
- De \( \phi \) factor wordt genomen als 0.85.
Afschuifsterkte van inbedding met ingebedde basisplaten
Onder bepaling ACI 349-01 Sectie B.11.3 voor Afschuifsterkte van inbedding met ingebedde voetplaten, de volgende afschuifwrijvingscoëfficiënten:
| we streven ernaar om krachtige bouwtechnische software te leveren die intuïtief en gebruiksvriendelijk is | LFRD |
|---|---|
| Bodemplaat zonder schaarnokken | 0.9 |
| Basisplaat met breeknokken die ontworpen zijn om elastisch te blijven | 1.4 |
ACI 318-2019
In de Algemene Bepaling van ACI, 318-2019 de uitvoering van breeknokken is toegestaan conform paragrafen 17.11.1.1.1 door 17.11.1.1.9.
- Er moeten minimaal vier ankers in de verankering worden aangebracht als rekening wordt gehouden met de afschuiflip.
- Controleer op lagerdefecten in overeenstemming met sectie 17.11.2
- Controleer op uitbreken van beton in overeenstemming met sectie 17.11.3
Betondraagsterkte
De berekende betondraagkracht van de afschuiflip wordt bepaald volgens ACI 318-19 - 17.11.2 net zo
\( \phi V_{brg,sl} = phi 1.7 f_{c} EEN_{ef,sl} \psi_{brg,sl} \rechter pijl \) vergelijking 17.11.2.1
waar:
- \( \psi_{brg,sl} \) – Dragende factor.
- Voor toegepaste axiale spanning = \( 1.0 + \frac{ P_{u} }{ n N_{naar} } \de 1.0 \)
- Voor geen toegepaste spanning = 1.0
- Voor toegepaste axiale compressie \( 1.0 + 4.0 \[object Window]{ P_{u} }{ EEN_{bp} f^{‘}_{c} } \de 2.0 \)
- \( EEN_{ef,sl} \) – Effectief draagvlak.
Betonuitbreeksterkte
De meegerekende betonuitbreeksterkte van de afschuifnok wordt bepaald volgens ACI 318-19 - 17.11.3 net zo
\( \phi V_{cb,sl} = phi frac{ EEN_{Vc} }{ EEN_{Vco} } \psi_{eg,V } \psi_{ed,V } \psi_{c,V } \psi_{cp,V } V_{b} \rechter pijl \) vergelijking 17.6.2.a
SkyCiv Shear Lug-functie
De Stalen bodemplaat ontwerp berekent de afschuifnok om de hoge afschuifkracht van het anker over te brengen, zoals weergegeven in de afbeelding 01. Berekent het volgende:
- Het dragen van de kracht van het beton in contact met de nok
- Afschuifcapaciteit in overeenstemming met ontwerpcode
Verdere Shear Lug-ontwerpcontroles kunnen ook worden uitgevoerd met de SkyCiv Shear Lug-calculator.
Waar Shear Lug te vinden is
Om de afschuifnok in het basisplaatelement op te nemen en te analyseren. de gebruiker moet op de volgende hoofdonderdelen klikken → Afschuifoog → Vorm → Selecteren “Bord” zoals te zien in figuur 05.
Figuur 05: Shear Lug-opties in SkyCiv-basisplaatmodule
Ontwerprapport
SkyCiv Stalen bodemplaat ontwerp toont het detailberekeningsrapport voor de afschuifnok zoals geïllustreerd in figuur 06.
Figuur 06: Shear Lug Gedetailleerd Rapport
Ontwerp Samenvatting
Figuur 07 illustreert de samenvattende resultaten inclusief de controles van de afschuifogen.
Figuur 07: Ontwerpsamenvatting met afschuifoog
Referentie:
(1) Gedrag en ontwerp van ankers en verankeringen met aanvullende wapening. Akanshu Sharma. (2020, februari 19).
(2) carrato, P.. J., & vorst snijder, M. (2009). Gebruik van afschuifnokken voor verankering aan beton. Volume 2: Structurele integriteit; Veiligheid en beveiliging; Geavanceerde toepassingen van nucleaire technologie; Balance of Plant voor nucleaire toepassingen. https://doi.org/10.1115/icone17-75175
(3) ACI 318-19 Bouwvereisten voor constructief beton
(4) AISC 360-16 Specificatie voor constructieve stalen gebouwen
(5) ACI 349-01 Code-eisen voor aan nucleaire veiligheid gerelateerde betonconstructies
