Come modellare la connessione acciaio-calcestruzzo
La prima opzione consiste nel modellare l'ancoraggio utilizzando la nostra procedura guidata per le connessioni, che offre opzioni di connessione a momento e a taglio, di collegamenti a terra con o senza controventatura.
Il secondo approccio per la modellazione di un basamento in calcestruzzo è l'operazione Piastra di base. Questo approccio è destinato specificamente a scenari in cui la piastra di base è perpendicolare all'elemento ancorato. Quando si utilizza questa operazione, gli ancoraggi vengono generati automaticamente. Inoltre, la forma della piastra di base può essere personalizzata nell'Editor, consentendo modifiche quali la creazione di piastre di base con bordi rotondi per soddisfare esigenze progettuali specifiche e la specificazione di fori asolati per gli ancoraggi.
Per le situazioni in cui la piastra di base non è perpendicolare all'elemento ancorato, il processo di modellazione richiede un approccio diverso. In questi casi, è necessario utilizzare l'operazione Piatto di irrigidimento per modellare la piastra di base e l'operazione Griglia di fissaggio o Contatto per definire gli ancoraggi. La piastra di irrigidimento viene posizionata nell'angolo e nella posizione desiderati, mentre la griglia di fissaggio deve essere adattata al tipo di ancoraggio. Quindi il numero di elementi collegati viene modificato in uno e la piastra di irrigidimento viene definita come l'elemento selezionato.
Nei casi in cui la connessione è già modellata nel software CAD, è possibile importare il progetto di ancoraggio utilizzando i collegamenti BIM.
Esempio di ancoraggio generico utilizzando il piatto di irrigidimento
Guarda la registrazione per imparare a progettare una piastra di base verticale personalizzata per la ringhiera di un balcone in una soletta di cemento.
Blocco di calcestruzzo
La fondazione in calcestruzzo è limitata a una forma rettangolare, ma le sue dimensioni possono essere modificate utilizzando valori di offset per ciascun bordo. L'inserimento di un singolo valore crea un offset uniforme attorno al contorno della sezione trasversale ancorata. Inserendo due valori si applicano offset simmetrici in due direzioni. Se si immettono quattro valori, gli offset vengono applicati singolarmente a ciascun bordo per ottenere facilmente un ancoraggio asimmetrico.
L'operazione di offset consente di creare un blocco rettangolare in calcestruzzo, una plinto di fondazione, un muro in calcestruzzo, una trave, una colonna, un soffitto o un elemento inclinato.
È inoltre possibile creare una piastra di base parzialmente supportata inserendo diversi valori di offset. In questo modo, ad esempio, una trave in acciaio può poggiare su un blocco di calcestruzzo con solo una parte della sua ala a contatto.
È inoltre possibile inserire valori negativi per l'offset del blocco di calcestruzzo per creare un blocco più piccolo della piastra di base o della piastra ancorata dell'elemento.
Tipi di ancoraggio
In IDEA StatiCa è possibile progettare diversi tipi di ancoraggi. È possibile scegliere tra ancoraggi diritti, ancoraggi con testa (piastre a rondella circolari o rettangolari) e ancoraggi a uncino. È possibile modificare la lunghezza, il diametro e il materiale degli elementi di fissaggio.
Gli ancoraggi diritti sono automaticamente considerati post-installati, mentre gli ancoraggi con rondelle e uncino sono considerati gettati in opera, il che differenzia le verifiche richieste dal codice.
Per progettare ancoraggi dal database proprietario di Hilti è possibile utilizzare il plugin Hilti PROFIS in Checkbot. Questo consente di trasferire i dati da software FEA e CAD di terze parti supportati a Hilti PROFIS Engineering Suite utilizzando Checkbot gratuito. Scopri come utilizzare il plugin Hilti PROFIS Engineering Suite.
Trasferimento del taglio
Esistono tre opzioni per trasferire il taglio dall'elemento ancorato al blocco di fondazione: attrito, ferro a taglio o ancoraggi. Il trasferimento del taglio viene sempre trasmesso esclusivamente attraverso una delle opzioni e non può essere combinato.
L'opzione predefinita prevede il trasferimento del taglio tramite l'attrito tra la piastra di base e lo strato di malta, rappresentato dal coefficiente di attrito che può essere modificato in base al tipo di malta nelle impostazioni del progetto. Il coefficiente influisce sulla resistenza di attrito di progetto.
Un'altra opzione di trasferimento del taglio è rappresentata dal ferro a taglio. Questo elemento consiste in un generico elemento in acciaio saldato alla base della piastra di base. La chiave di taglio è definita dalla lunghezza, l'elemento in acciaio può essere posizionato in modo eccentrico e anche ruotato. La verifica secondo codice del ferro a taglio viene effettuata mediante la resistenza dell'acciaio della chiave a taglio e la resistenza del supporto in calcestruzzo.
Un'altra opzione per trasferire il taglio nella connessione IDEA StatiCa è rappresentata dagli ancoraggi.
L'ultima opzione è Sliding che rappresenta una cerniera scorrevole (carrello) implementata solo per l'analisi in IDEA StatiCa Member. Per la modellazione solo in Connection l'opzione non deve essere utilizzata.
Stand-off
Esistono 3 modi per modellare la connessione di una piastra di base con un blocco di fondazione. La prima opzione, che è anche quella predefinita, è un giunto diretto senza spazio tra due elementi. Un'altra opzione è un giunto di malta con spessore regolabile. In questi casi, è necessario prestare attenzione a impostare il valore reale del coefficiente di attrito tra la piastra di base, la malta e il basamento in calcestruzzo nelle impostazioni del progetto. Il valore predefinito è 0,25. L'ultima opzione è uno spazio (gap) che impedisce il contatto diretto tra la piastra di base e il blocco di calcestruzzo per evitare la corrosione.
Le forze sono determinate utilizzando l'analisi agli elementi finiti. Il momento flettente degli ancoraggi con stand-off dipende dal rapporto di rigidezza degli ancoraggi e della piastra di base.
Irrigidimenti
Per fornire ulteriore resistenza, è possibile aggiungere degli irrigidimenti all'elemento collegato. Ciò può essere ottenuto utilizzando l'operazione Rinforzo, adatta ai casi in cui gli irrigidimenti sono applicati a una singola piastra (anima/flangia). In alternativa, l'operazione Nervatura consente di assegnare irrigidimenti a più parti della sezione trasversale.
Verifiche normative degli ancoraggi
Di seguito sono riportati ulteriori dettagli sulla verifica del codice degli ancoraggi:
Non tutte le verifiche degli ancoraggi vengono eseguite nell'applicazione IDEA StatiCa Connection a causa delle limitazioni derivanti dalla configurazione degli ancoraggi.
Verifiche normative dei blocchi di calcestruzzo
Ulteriori dettagli sulla verifica normative dei blocchi in calcestruzzo sono riportati di seguito:
Verifica normativa del calcestruzzo fessurato o non fessurato
Nelle Impostazioni di progetto, è possibile impostare il calcestruzzo non fessurato, aumentando così la capacità di verifica del codice degli ancoraggi. Per le norme EN, ciò influisce sulla resistenza all'esplosione del calcestruzzo come parametro k5 e sulla resistenza a blowout del calcestruzzo come parametro k1. Per le norme AISC, invece, influisce sulla resistenza alla rottura del calcestruzzo e sul parametro Ψc,N. Per impostazione predefinita, il calcestruzzo è impostato su fessurato, ma può essere modificato in non fessurato nelle impostazioni del progetto.
Disabilitare la verifica della rottura conica del calcestruzzo (pull-out)
I casi speciali di ancoraggio di travi o pilastri in acciaio a blocchi di calcestruzzo sottili, ad esempio in prossimità dei bordi delle pareti in calcestruzzo, presentano problemi soprattutto nella valutazione del pull-out del cono di calcestruzzo. In questi scenari, il cono di calcestruzzo è insufficiente e richiede un approccio alternativo.
In IDEA StatiCa Connection, è possibile disabilitare il controllo della resistenza a rottura del calcestruzzo nell'impostazioni di analisi e scegliere tra le seguenti opzioni:
- Entrambe - Nella verifica del codice vengono considerate sia le forze di trazione che quelle di taglio.
- Trazione - Si considerano solo le forze di trazione, mentre le forze di taglio si suppone siano assorbite dall'armatura.
- Taglio - Si considerano solo le forze di taglio, mentre si presume che le forze di trazione siano assorbite dall'armatura.
- Nessuna - Si presume che tutte le forze siano assorbite dall'armatura.
Per tutte le opzioni, ad eccezione di Entrambe, la relazione specifica esplicitamente le forze che devono essere assorbite dall'armatura del blocco di calcestruzzo per ottenere un progetto soddisfacente.
Verifica del calcestruzzo - metodo avanzato
In base all'impostazione precedente, le verifiche del blocco di calcestruzzo possono risultare insoddisfacenti senza armatura. In questi casi, si ha la possibilità di esportare l'intero ancoraggio nell'applicazione Detail per ulteriori analisi e adeguamenti progettuali. Il modulo 3D consente un'analisi precisa sia dell'armatura supplementare che del blocco in calcestruzzo.
Ulteriori informazioni generali su Detail come soluzione per l'ancoraggio sono disponibili nell'articolo Detaail 3D (fuori Beta).