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Design da placa de base SkyCiv

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Alça de Cisalhamento AISC

O que é cisalhamento?

Um talão de cisalhamento de placa de base de aço é um embutimento de aço usado como parte de uma ancoragem que transfere cargas de cisalhamento dos componentes estruturais para um substrato de concreto por meio de diferentes interações mecânicas.

Figura 01: Interface do usuário do terminal de cisalhamento da placa base SkyCiv

De acordo com o AISC Design Guide No. 1, a transferência de carga de alto cisalhamento pode ser projetada em dois componentes (o projetista pretende inserir o tamanho inicial da fundação para verificar se a dimensão preliminar e os cronogramas de reforço são satisfeitos 02).

  1. Terminal de cisalhamento
  2. Incorporação de coluna

Figura 02: Transferência de tesouras de base através do rolamento (Imagem obtida em AISC DG No.. 1)

 

Por que um talão de cisalhamento é necessário?

  • As alças de cisalhamento são comumente usadas em uma ancoragem se os chumbadores não puderem suportar a carga de cisalhamento da estrutura, uma vez que os chumbadores só podem tolerar cargas de cisalhamento pequenas a moderadas;
  • Sem um talão de cisalhamento, o número de âncoras necessárias para transferir a carga de cisalhamento é antieconômico, e;
  • Outro método de transferência de alta carga de cisalhamento é necessário.

Comparado a um parafuso de ancoragem, pode ser visto na figura 03. Devido ao ressalto de cisalhamento ter uma seção transversal retangular com superfícies planas, a transmissão de carga de forças de cisalhamento é mais eficaz em comparação com o uso de chumbadores.

Figura 03: Comparação da distribuição de tensão de um chumbador e lug

Tipos de talões de cisalhamento

Em ACI (American Concrete Institute), dois tipos de terminais de cisalhamento são descritos a seguir:

  • Talões de cisalhamento moldados no local que são moldados no concreto e;
  • Terminais de cisalhamento pós-instalados que são rejuntados em uma chaveta no concreto.

As disposições gerais de projeto de terminais de cisalhamento exigem um mínimo de quatro âncoras a serem fornecidas na ancoragem. As disposições também especificam que a aba de cisalhamento é atribuída a toda a demanda de cisalhamento da estrutura, portanto, a falha devido ao cisalhamento dos chumbadores não precisaria ser verificada.

Figura 04: Tipos de ressaltos de cisalhamento soldados em uma placa de base (imagem da ACI 318-2019)

Provisões de cisalhamento

ACI 349-01

Provisão geral

Em Disposição Geral de ACI 349-01 Seção B.11, a resistência dos terminais de cisalhamento do projeto deve incluir considerar o seguinte:

  • Resistência ao rolamento do concreto ou argamassa colocada contra os ressaltos de cisalhamento
  • Resistência ao cisalhamento direto do concreto ou argamassa colocada entre os ressaltos de cisalhamento e o confinamento proporcionado pelas âncoras de tração em combinação com cargas externas atuando nos planos de cisalhamento potenciais.
  • Cargas de cisalhamento em direção a bordas livres e compatibilidade de deslocamento entre ressaltos de cisalhamento também devem ser consideradas.
  • Quando vários terminais de cisalhamento são usados ​​para estabelecer a resistência ao cisalhamento de projeto em uma determinada direção, a magnitude do cisalhamento atribuído a cada ressalto deve ser em proporção direta ao cisalhamento total, o número de terminais, e a rigidez de cisalhamento de cada lug.

Cisalhamento em direção à borda livre

Sob disposição ACI 349-01 Seção B.11.2 para cisalhamento em direção à borda livre, os parâmetros são os seguintes:

  • Para ressaltos de cisalhamento voltados para uma aresta livre, a menos que seja fornecido reforço para desenvolver a resistência necessária, a resistência ao cisalhamento de projeto para cada ressalto deve ser determinada com base em uma tensão de tração uniforme de \( 4 \phi sqrt{f_{c}} \) atuando em uma área de tensão efetiva definida pela projeção de um plano de 45 graus das bordas de apoio do terminal de cisalhamento ou placa de base para a superfície livre.
  • A área de apoio do ressalto de cisalhamento ou borda da placa deve ser excluída da área projetada.
  • A \( \phi \) fator deve ser tomado como 0.85.

Resistência ao cisalhamento de embutimento com placas de base embutidas

Sob disposição ACI 349-01 Seção B.11.3 para resistência ao cisalhamento de embutimento com placas de base embutidas, os seguintes coeficientes de cisalhamento-fricção:

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Placa de base sem terminais de cisalhamento 0.9
Placa de base com alças de cisalhamento projetadas para permanecerem elásticas 1.4

ACI 318-2019

Na Disposição Geral da ACI, 318-2019 o projeto de alças de cisalhamento é permitido de acordo com as seções 17.11.1.1.1 Através dos 17.11.1.1.9.

  • Um mínimo de quatro âncoras devem ser fornecidas na ancoragem quando o terminal de cisalhamento for considerado.
  • Verifique se há falha no rolamento de acordo com a Seção 17.11.2
  • Verifique se há falha de rompimento de concreto de acordo com a Seção 17.11.3

Resistência ao rolamento do concreto

A resistência ao rolamento de concreto fatorado do terminal de cisalhamento é determinada de acordo com ACI 318-19 - 17.11.2 como

\( \phi V_{brg,sl} = phi 1.7 f_{c} UMA_{ef,sl} \psi_{brg,sl} \seta direita \) equação 17.11.2.1

Onde:

  • \( \psi_{brg,sl} \) – fator de rolamento.
    • Para tensão axial aplicada = \( 1.0 + \fratura{ a pressão exercida na parede segue uma distribuição vertical uniforme{você} }{ n N_{para} } \a 1.0 \)
    • Para nenhuma tensão aplicada = 1.0
    • Para compressão axial aplicada \( 1.0 + 4.0 \vezes frac{ a pressão exercida na parede segue uma distribuição vertical uniforme{você} }{ UMA_{pb} f ^{‘}_{c} } \a 2.0 \)
  • \( UMA_{ef,sl} \) – Área de rolamento efetiva.

Resistência à ruptura do concreto

A resistência à ruptura do concreto fatorada da alça de cisalhamento é determinada de acordo com ACI 318-19 - 17.11.3 como

\( \phi V_{cb,sl} = phi frac{ UMA_{Vc} }{ UMA_{Vco} } \psi_{ec,V} \psi_{ed,V} \psi_{c,V} \psi_{cp,V} V_{b} \seta direita \) equação 17.6.2.a

Recurso de cisalhamento SkyCiv

A Design de placa de base de aço Eurocode calcula o terminal de cisalhamento para transferir a alta força de cisalhamento da âncora, conforme mostrado na Figura 01. Calcula o seguinte:

  • Suportando a força do concreto em contato com o terminal
  • Capacidade de cisalhamento de acordo com o código de projeto

Outras verificações de projeto do Shear Lug também podem ser concluídas com o Calculadora de talão de cisalhamento SkyCiv.

Onde Shear Lug pode ser encontrado

Para incluir o ressalto de cisalhamento no elemento da placa de base e análise. o usuário deve clicar nas seguintes Partes principais → Shear Lug → Forma → Selecionar “Prato” como mostrado na figura 05.

Figura 05: Opções de terminal de cisalhamento no módulo de placa de base SkyCiv

Relatório de Design

SkyCiv Design de placa de base de aço Eurocode mostra o relatório de cálculo de detalhes para o terminal de cisalhamento conforme ilustrado na Figura 06.

Figura 06: Relatório detalhado do terminal de cisalhamento

Resumo do projeto

Figura 07 ilustra os resultados resumidos, incluindo as verificações do terminal de cisalhamento.

Figura 07: Resumo do projeto com ressalto de cisalhamento

Referência:

(1) Comportamento e dimensionamento de âncoras e ancoragens com reforço suplementar. Akanshu Sharma. (2020, fevereiro 19).

(2) carrato, P. j., & cortador de gelo, M. (2009). Uso de terminais de cisalhamento para ancoragem ao concreto. Volume 2: Integridade Estrutural; Segurança e proteção; Aplicações Avançadas da Tecnologia Nuclear; Balanço da Usina para Aplicações Nucleares. https://doi.org/10.1115/icone17-75175

(3) ACI 318-19 Requisitos do código de construção para concreto estrutural

(4) AISC 360-16 Para mais informações sobre o módulo de conexão ou conexões de momento em geral

(5) ACI 349-01 Requisitos do Código para Estruturas de Concreto Relacionadas à Segurança Nuclear

Experimente a Calculadora de Placa Base SkyCiv Gratuitamente:

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