L'umile progettazione del collegamento della piastra di base

Le piastre di base sono disponibili in tutte le forme e dimensioni. Sono progettate per sopportare una moltitudine di carichi in un numero sempre maggiore di combinazioni. Sono forse il tipo di connessione più importante di qualsiasi progetto, questo articolo analizza le caratteristiche di una connessione a piastra di base.

Dopo il mio primo post sulla connessione a giunzione semplice, in questo post parlerò dell'umile piastra di base. Questo tipo di connessione è stata la prima che ho progettato e, a quei tempi, era davvero molto semplice. Nel caso in cui ve lo stiate chiedendo, il collegamento a giunzione è arrivato secondo!

Anche in questo caso, molte cose sono cambiate nel corso degli anni, non da ultimo i codici. Gli edifici sono diventati più complessi, sia per l'aspetto che per il numero di discipline necessarie per progettarli con successo. Poiché gli edifici e la loro struttura diventano più complessi, gli ingegneri dedicano più tempo alle connessioni complesse che generano. IDEA StatiCa aiuta ad alleviare queste complessità con un'interfaccia di facile comprensione che crea connessioni efficienti, accurate e verificate dal codice.

L'umile piastra di base è probabilmente una delle ultime connessioni da progettare, ma è letteralmente il primo pezzo di acciaio necessario in un progetto. Alcuni progetti prevedono considerazioni architettoniche, ma la maggior parte si basa esclusivamente sulla funzione, con la forma secondaria. IDEA StatiCa ha gli strumenti per modellare, analizzare e verificare praticamente qualsiasi configurazione immaginabile.

Una rapida ricerca sul nostro Centro di assistenza mostra diversi progetti che i nostri clienti possono utilizzare per familiarizzare con IDEA StatiCa:

Tutti questi esempi sono corredati da un file di progetto e possono essere visualizzati nel Viewer online: cosa state aspettando? Potete trovare questi progetti nel nostro Support center.

Non solo siamo in grado di progettare queste piastre di base relativamente semplici, ma IDEA StatiCa è stato utilizzato da alcuni dei più importanti ingegneri e costruttori del mondo per progettare connessioni molto complesse:

In entrambi i casi IDEA StatiCa ha permesso agli ingegneri di progettare collegamenti complessi con piastre di base in modo elegante e sicuro.

Cosa c'è dietro una connessione a piastra di base?

Ovviamente c'è la piastra di base stessa, ma quanto è spessa, di quale materiale?

Poi ci sono uno o più elementi da sostenere.

Quali forze sono coinvolte e dove agiscono?

Infine, c'è da considerare il sistema di fondazione e di ancoraggio: quale spessore, quale classe, quale tipo di ancoraggio e quale diametro?

IDEA StatiCa può affrontare la questione in diversi modi:

Costruire la connessione passo dopo passo nell'applicazione IDEA StatiCa.
Utilizzare un collegamento BIM da un'applicazione di analisi
Utilizzare un collegamento BIM da un'applicazione di modellazione (con o senza risultati).
Utilizzare la nuova funzionalità Checkbot per combinare un modello geometrico e i risultati dell'analisi.

Non c'è dubbio che abbiamo un approccio adatto a tutti, a seconda di quanto desiderano integrare il progetto complessivo.

Connessione del progetto passo dopo passo

Un approccio graduale costruisce la connessione dalla piastra di base verso il basso e verso l'alto. L'utente aggiunge le membrature, le posiziona e crea gli effetti di carico che agiscono su tali membrature. Ulteriori operazioni definiscono la piastra di base (e la fondazione in calcestruzzo) e molte altre operazioni speciali come le piastre di rinforzo, ecc. Questo approccio comporta anche maggiori rischi quando si trasporta l'input da una (o più) fonti in IDEA StatiCa.

Collegamento BIM dal software di analisi

L'utilizzo del collegamento BIM da un'applicazione di analisi consente di trasferire le membrature e gli effetti di carico in IDEA StatiCa tramite la nuova applicazione Checkbot (o il vecchio Code-check manager). Questo approccio richiede ancora la modellazione manuale dei componenti aggiuntivi in IDEA StatiCa, ma comporta meno rischi.

Collegamento BIM dal software di modellazione

Se il percorso preferito è quello da un'applicazione di modellazione come Revit, Advance Steel o Tekla Structures, allora i componenti di connessione vengono replicati in IDEA StatiCa tramite la nuova applicazione Checkbot. Questo approccio implica la necessità di inserire manualmente gli effetti di carico o automaticamente se il software di modellazione lo consente e ha accesso ai risultati incorporati o collegati.

Cosa succede se si vogliono utilizzare i concetti descritti sopra ma non si hanno applicazioni che parlano tra loro, ma che parlano con IDEA StatiCa? È qui che entra in gioco la nuova funzionalità della nostra applicazione Checkbot, che consente di combinare un modello geometrico e un modello di analisi importando gli effetti di carico da due progetti Checkbot.

E le considerazioni sulla progettazione vera e propria?

La piastra di base deve avere dimensioni, rigidezza e resistenza sufficienti a trasmettere la forza di compressione assiale dalla colonna alla fondazione attraverso il materiale di fondazione, senza superare la resistenza locale della fondazione.

La soluzione più comune è una semplice piastra di base quadrata o rettangolare, facile da ottenere e da fabbricare con pochi scarti. Rispetto a una piastra di base circolare, tagliata da un quadrato, questo è certamente il caso. Ma quale sarebbe più gradevole alla vista per sostenere una colonna a sezione cava circolare?

Il sistema di ancoraggio deve trasferire in modo sicuro le forze alla fondazione. Se una normale struttura bullonata non è sufficiente, si può prendere in considerazione una chiave a taglio. Come interagiscono questi elementi con i bulloni di sostegno e l'eventuale rinforzo della fondazione? È qui che il BIM eccelle: è in grado di integrare e coordinare diverse discipline.

Se si leggono le linee guida pratiche, si parla di un margine di 100 mm (4") in più rispetto all'estensione della colonna e si propone di arrotondare le dimensioni a 50 mm (2"). Non sembra molto efficiente: ci deve essere un modo migliore! Ebbene, c'è: IDEA StatiCa Connection.

Un semplice approccio progettuale consiste in:

Una verifica dell'area richiesto
Una verifica dell'area effettiva
Una verifica dello spessore della piastra
Una verifica della saldatura

Questo vale per le colonne in costruzione semplice che sopportano la compressione assiale e il taglio. Se la colonna ha un elemento di rinforzo incastrato o sopporta un momento, queste verifiche diventano più complesse e richiedono più tempo. Questo è un classico esempio della regola 80/20, in cui l '80% delle connessioni richiede il 20% del tempo e il 20% delle connessioni richiede l'80% del tempo.

Se si aggiunge eleganza ed efficienza alla progettazione, allora l'umile basamento non è più così umile. Un ottimo esempio di questo è stato il modo in cui gli ingegneri di Wade Design hanno utilizzato IDEA StatiCa per verificare un basamento complicato dal punto di vista architettonico per una tensostruttura a Dubai.

Dagli schizzi alla modellazione, all'analisi e alla verifica del codice:

Grazie a un flusso di lavoro semplificato che ha utilizzato il collegamento BIM di Tekla Structures. Sono questi flussi di lavoro che aiutano l'ingegnere nelle sue mansioni quotidiane. La possibilità di prendere modelli in diversi formati e combinarli in IDEA StatiCa riduce i tempi e i rischi. Ciò consente agli ingegneri di concentrarsi su ciò che devono fare e di avere più tempo per sviluppare la connessione, esplorando le variazioni e i costi associati. In questo clima attuale, dobbiamo tutti raccogliere la sfida!

Per saperne di più sul progetto Marshall Building, consultare il caso di studio per il progetto Dubai.

Potete scaricare una versione di prova di IDEA StatiCa qui e utilizzare queste esercitazioni per iniziare. Se la vostra ricerca di conoscenza è più approfondita, ecco un link al background teorico di CBFEM e IDEA StatiCa.