Connection designSteelTheoretical backgroundCSA (Canada)CBFEM

Acél kapcsolat elemeinek ellenőrzése (CSA)

Ez a cikk a következő nyelveken is elérhető

AI által angolból fordítva

CBFEM módszer ötvözi az általános végeselem-módszer és a szabványos komponensmódszer előnyeit. A pontos CBFEM modellen számított feszültségek és belső erők az összes komponens ellenőrzéséhez kerülnek felhasználásra.

A komponensek a kanadai szabvány (Canadian Institute of Steel Construction, CISC) S16-14 Acélszerkezetek tervezése és a CSA A23.3 Betonszerkezetek tervezése szerint kerülnek méretezésre.

Acéllemezek szabványellenőrzése kanadai szabványok szerint

Az eredő egyenértékű feszültség (HMH, von Mises) és a plasztikus alakváltozás a lemezeken kerül kiszámításra. Amikor a folyáshatár (megszorozva a szerkezeti acél ellenállási tényezőjével ϕ = 0,9, amely a Kódbeállításban szerkeszthető) eléri a kétlineáris anyagdiagram értékét, az egyenértékű plasztikus alakváltozás ellenőrzése elvégzésre kerül. Az 5 %-os határértéket az Eurocode (EN1993-1-5 App. C, Par. C8, 1. megjegyzés) javasolja, ez az érték módosítható a Kódbeállításban, de az ellenőrzések az ajánlott értékre vonatkoznak.

A lemezelemek öt rétegre vannak felosztva, és mindegyikben rugalmas/plasztikus viselkedést vizsgálnak. A program a legrosszabb eredményt mutatja mindegyikből. A CBFEM módszer a folyáshatárnál valamivel magasabb feszültséget is adhat. Ennek oka a feszültség-alakváltozás diagram plasztikus ágának enyhe dőlése, amelyet az analízisben az interakciószámítás stabilitásának javítására alkalmaznak. Ez a gyakorlati tervezés szempontjából nem jelent problémát. Az egyenértékű plasztikus alakváltozás magasabb feszültségnél lép túl, és a csukló mindenképpen nem felel meg.

Hegesztések szabványellenőrzése kanadai szabványok szerint

A sarokvarratokat az S16-14 - 13. fejezet szerint ellenőrzik. A CJP horonyvarrat szilárdsága megegyezőnek feltételezett az alapanyagéval, és nem kerül ellenőrzésre.

Sarokvarratok

A közvetlen nyírásra, valamint húzásra vagy nyomásra indukált nyírásra vonatkozó ellenállást az S16-14 - 13.13.2.2 szerint méretezik. A varratanyagban a végeselem-módszer modellezésénél plasztikus átrendeződést alkalmaznak.

V_r = 0.67 \phi_w A_w X_u (1+0.5 \sin^{1.5} \theta ) M_w

ahol:

$ϕ w = 0,67 - varratanyag ellenállási tényezője, a Kódbeállításban szerkeszthető$
$A w - hatékony varrattorok területe$
$X u - az elektróda osztályozási száma által meghatározott szakítószilárdság$
$θ - a varratszakasz tengelyének szöge az alkalmazott erő hatásvonalához képest (pl. 0° hosszirányú varratnál és 90° keresztirányú varratnál)$
$M_w = \frac{0.85+\theta_1 / 600}{0.85+\theta_2 / 600}$
$θ 1 - a vizsgált varratszakasz iránya$
$θ 2 - a csomópontban lévő, 90°-hoz legközelebb eső varratszakasz iránya$

Alapanyag kapacitása az olvadási felületen:

V_r = 0.67 \phi_w A_m F_u

ahol:

$A m = z L - az olvadási felület területe$
$z - a varrat szármérete$
$L - a varrat hossza$
$F u - meghatározott szakítószilárdság$

A varratdiagramok a következő képletek szerinti feszültséget mutatják:

Ha az alapanyag deaktiválva van (illeszkedő elektróda van használatban):

\sigma = \frac{\sqrt{ \sigma_{\perp}^2 + \tau_{\perp}^2 + \tau_{\parallel}^2 }}{1+0.5 \sin^{1.5}{\theta}}

Ha az alapanyag aktiválva van (illeszkedő elektróda nincs használatban):

\sigma = \max \left \{  \frac{\sqrt{ \\sigma_{\perp}^2 + \tau_{\perp}^2 + \tau_{\parallel}^2 }}{1+0.5 \sin^{1.5}{\theta}}, \, \frac{\sqrt{ \sigma_{\perp}^2 + \tau_{\perp}^2 + \tau_{\parallel}^2 }}{\sqrt{2} F_u / X_u} \right \}

CJP horonyvarratok

A teljes keresztmetszetű (CJP) horonyvarratok ellenállása megegyezőnek feltételezett az alapanyagéval.

Csavarok és előfeszített csavarok szabványellenőrzése kanadai szabványok szerint

A csavarok erői, beleértve a feszítő erőket is, végeselem-analízissel kerülnek meghatározásra. A csavarok ellenállásait az S16 - 13. fejezet szerint ellenőrzik.

Csavarok

Csavarok húzási szilárdsága

A csavar húzási ellenállása a 13.12.1.3 szakasz szerint kerül értékelésre, és a következőképpen adható meg:

T_r = 0.75 \phi_b A_b F_u

ahol:

$ϕ b = 0.8 - csavarok ellenállási tényezője, a Szabványbeállításokban szerkeszthető$
$A b - a csavar keresztmetszeti területe a névleges átmérő alapján$
$F u - a csavar meghatározott minimális szakítószilárdsága$

Ha a csavar meneteit nyírási sík metszi, a nyírási ellenállás 0.7 V r értékre csökken.

Csavarok nyírási szilárdsága

A csavar nyírási ellenállása a 13.12.1.2 szakasz szerint kerül értékelésre. A csavar minden egyes nyírási síkját külön ellenőrzik. A következőképpen adható meg:

V_r=0.6 \phi_b A_b F_u

ahol:

$ϕ b = 0.8 - csavarok ellenállási tényezője, a Szabványbeállításokban szerkeszthető$
$A b - a csavar keresztmetszeti területe a névleges átmérő alapján$
$F u - a csavar meghatározott minimális szakítószilárdsága$

Ha a csavar meneteit nyírási sík metszi, a nyírási ellenállás 0.7 V r értékre csökken.

Kombinált húzás és nyírás csapágyas típusú kapcsolatban

A kombinált húzás és nyírás által terhelt csavar ellenállása a 13.12.1.4 szakasz szerint kerül értékelésre, és a következőképpen adható meg:

\left ( \frac{V_f}{V_r} \right )^2 + \left ( \frac{T_f}{T_r} \right )^2 \le 1

ahol:

$V f és T f a csavarra ható méretezési nyíróerő és húzóerő$
$V r és T r a csavar méretezési nyírási ellenállása és húzási ellenállása$

Palástnyomási szilárdság csavar furatokban

A csavaros kötésben palástnyomásnakés nyírásnak kitett csavarnál kialakuló ellenállás a 13.12.1.2 szakasz szerint kerül értékelésre, és a következőképpen adható meg:

B r = 3 ϕ br t d F u szabályos csavar furatokhoz

B r = 2.4 ϕ br t d F u a furatokra merőlegesen terhelt hornyolt furatokhoz

ahol:

$ϕ br = 0.8 - csavarok acélon való palástnyomásának ellenállási tényezője$
$t - a csatlakoztatott lemezek kisebb vastagsága$
$d - a csavar átmérője$
$F u - a csatlakoztatott anyag szakítószilárdsága$

Csavar furatának kiszakadása

A csavar furatának kiszakadási ellenállása az egyes csavarokra a 13.11 szakasz szerint kerül ellenőrzésre:

T_r = \phi_u 0.6 A_{gv} \frac{F_y+F_u}{2}

ahol:

$ϕ u = 0.75 - szerkezeti acél ellenállási tényezője$
$A gv = 2 ∙ l ∙ t - bruttó nyírási terület$
$F y - a csatlakoztatott anyag folyáshatára$
$F u - a csatlakoztatott anyag szakítószilárdsága$
$l - a csavar tengelyétől az élig mért távolság a nyíróerő irányában$
$t - a csatlakoztatott anyag vastagsága$

F y > 460 MPa folyáshatárú acélminőségek esetén (F y + F u) / 2 helyett F y értéket kell alkalmazni a T r meghatározásánál.

Csavarok csúszásbiztos kapcsolatokban

A csavaros kötés csúszási ellenállása a 13.12.2 szakasz szerint kerül értékelésre:

V s = 0.53 c s k s A b F u

ahol:

$c s - együttható, amelyet k s és a csavar minősége szerint határoznak meg:$
$k s < 0.52 esetén A osztály c s = 1.00 (A325) vagy 0.92 (A490) vagy 0.78 (egyéb)$
$k s \geq 0.52 esetén B osztály c s = 1.04 (A325) vagy 0.96 (A490) vagy 0.81 (egyéb)$
$k s - súrlódási együttható, a Szabványbeállításokban szerkeszthető, amelyet az S16-14 szabvány 3. táblázata szerint kell beállítani; A osztály esetén 0.3, B osztály esetén 0.52$
$A b - a csavar keresztmetszeti területe a névleges átmérő alapján$
$F u - a csavar meghatározott minimális szakítószilárdsága$

Ha csúszásbiztos kapcsolatokban hornyolt furatokat alkalmaznak, V s = 0.75 ∙ 0.53 c s k s A b F u .

A húzásnak és nyírásnak egyaránt kitett csavarnak meg kell felelnie a következő összefüggésnek:

\frac{V_f}{V_s}+1.9\frac{T}{A_b F_u}

ahol:

$V f és T f a csavarra ható méretezési nyíróerő és húzóerő$

A 13.12.2 szakasz kimondja, hogy a 13.12.1 szakaszban meghatározott kapcsolati ellenállásokat ellenőrizni kell. A felhasználónak ezért ellenőriznie kell a csúszás utáni állapotot, azaz a csavarok nyíróerő-átadását „Súrlódás"-ról „Palástnyomás - húzás és nyírás kölcsönhatása" értékre kell módosítani.

Elrendezési szabályok

A csavaros kapcsolatok elrendezési szabályainak ellenőrzésekor a minimális csavartávolság és a minimális peremtávolság az S16-14 - 22.3 szerint kerül ellenőrzésre. A minimális csavartávolság (2.7 d - a Szabványbeállításokban szerkeszthető) és a minimális peremtávolság (1.25 d) kerül ellenőrzésre.

Betonblokk szabványellenőrzése kanadai szabványok szerint

A talplemez alatti beton Winkler-féle altalajjal van szimulálva egyenletes merevséggel, amely a kontaktfeszültségeket biztosítja. A talplemezzel érintkezésben lévő terhelt területen az átlagos feszültséget használják a nyomási ellenőrzéshez.

Nyomott beton

A beton tervezési nyomási teherbírása az S16-14 - 25.3.1 és a CSA A23.3 - 10.8 szerint kerül meghatározásra. Ha a beton alátámasztó felülete nagyobb, mint a talplemez, a tervezési nyomási teherbírás a következőképpen definiált:

f_{p,(max)} = 0.85 \phi_c f'_c \sqrt{\frac{A_2}{A_1}} \le 1.7 \phi_c f'_c

ahol:

$ϕ c =0.65 - beton ellenállási tényezője$
$f' c - beton nyomószilárdsága$
$A 1 - betonfelülettel érintkező talplemez területe (a csonkakúp felső felületének területe)$
$A 2 - beton alátámasztó felülete (a csonkakúp geometriailag hasonló alsó területe, amelynek lejtése 1 függőleges a 2 vízszinteshez)$

A beton nyomási ellenőrzése a következő:

σ \leq f p(max)

ahol:

$σ - átlagos nyomófeszültség a talplemez alatt$

Nyíróerők átadása

A nyíróterhelések az alábbi lehetőségek egyikén keresztül adhatók át:

$Nyírófog,$
$Súrlódás,$
$Horgonycsavarok.$

Nyírófog

A nyíróterhelések átadása kizárólag nyírófogon keresztül történik. A beton nyomási ellenőrzése nem történik meg a szoftverben, azt a felhasználónak máshol kell elvégeznie. A nyírófog és a hegesztések ellenőrzése végeselem-módszerrel és hegesztési komponensekkel történik.

Súrlódás

Nyomóerő esetén a nyíróterhelések átadhatók súrlódás útján a betonalap és a talplemez között. A súrlódási együttható a Kódbeállításokban szerkeszthető.

Horgonycsavarok

Ha a nyíróterhelést kizárólag horgonycsavarokon keresztül adják át, az egyes horgonyokra ható nyíróerőt a végeselem-analízis határozmeg, és a horgonycsavarok ellenőrzése az ACI 318-14 szerint történik, ahogyan azt a következő fejezetek ismertetik.

Horgonyok szabványellenőrzése kanadai szabványok szerint

A horgonyokban ébredő erők, beleértve a feszítő erőket is, végeselem-analízissel kerülnek meghatározásra, az ellenállások azonban az A23.3 - D. melléklet szabványi előírásai alapján kerülnek ellenőrzésre.

A horgányrudak az A23.3-14 - D. melléklet szerint kerülnek méretezésre. A horgánycsavarok következő ellenállásai kerülnek kiértékelésre:

$A horgony acél szilárdsága húzásra N sar,$
$Beton kiszakítási szilárdsága húzásra N cbr,$
$Beton kihúzási szilárdsága N pr,$
$Beton oldallap-kifúvódási szilárdsága N sbr,$
$A horgony acél szilárdsága nyírásra V sar,$
$Beton kiszakítási szilárdsága nyírásra V cbr,$
$Beton kipecsételési szilárdsága nyírásra V cpr .$

A beton állapotát a felhasználó repedezett vagy nem repedezett betonként adhatja meg. A horgonyok típusát (helyszínen öntött fejes, kör vagy téglalap alakú alátétlemezzel, egyenes horgonyok) a felhasználó választja ki; a kihúzási szilárdság és az oldallap-kifúvódási szilárdság csak fejes horgonyok esetén kerül ellenőrzésre a szoftverben.

A húzásnak kitett horgonyok következő ellenőrzései nem kerülnek elvégzésre, és a vonatkozó Műszaki Termékleírásban szereplő információk alapján kell elvégezni (a vizsgálatok 5 százalékos fraktilise alapján):

$Kötőelem kihúzásos tönkremenetele (utólag beépített mechanikus horgonyok esetén) - CSA A23.3-14: D.6.3,$
$Ragasztott horgony tapadási szilárdsága (utólag beépített ragasztott horgonyok esetén) - CSA A23.3-14: D.6.5.$

A horgonyoknak teljesíteniük kell a szükséges peremtávolságokat, osztásközöket és vastagságokat a hasadásos tönkremenetel megelőzése érdekében, a CSA A23.3-14: D.9 előírásai szerint.

A horgony acél ellenállása húzásra

A horgony acél szilárdsága húzásra a CSA A23.3-14 - D.6.1 szerint kerül meghatározásra:

N sar = A se,N ϕ s f uta R

ahol:

$ϕ s = 0.85 - acél beágyazási anyag ellenállási tényező vasaláshoz$
$A se,N - a horgony hatékony keresztmetszeti területe húzásra$
$f uta \leq min (860 MPa, 1.9 f ya) - a horgony acéljának megadott szakítószilárdsága$
$f ya - a horgony acéljának megadott folyáshatára$
$R = 0.8 - ellenállás-módosítási tényező a CSA A23.3.-14 - D.5.3 szerint$

A horgony beton kiszakítási ellenállása húzásra

A beton kiszakítási szilárdsága a Beton Kapacitás Tervezés (CCD) módszer szerint kerül méretezésre a CSA A23.3-14 - D.6.2 alapján. A CCD módszerben a betonkúp körülbelül 34°-os szögben (1 függőleges és 1,5 vízszintes lejtő) alakul ki. Egyszerűsítés céljából a kúpot alaprajzban kereknek helyett négyzetesnek tekintik. A CCD módszerben a beton kiszakítási feszültsége a kiszakítási felület méretének növekedésével csökken.

N_{cbrg} = \frac{A_{Nc}}{A_{Nco}} \psi_{ed,N} \psi_{ec,N} \psi_{c,N} N_{br}

ahol:

$A Nc - a húzás által terhelt horgonycsoport közös betonkúpjának kiszakítási kúpfelülete$
$A Nco = 9 h ef 2 - egyedi, betonszélektől nem befolyásolt horgony kiszakítási kúpfelülete$
$\psi_{ed,N} = \min \left ( 0.7+\frac{0.3 c_{a,min}}{1.5 h_{ef}}, \, 1 \right )$
$c a,min - a horgony és a perem közötti legkisebb távolság$
$h_{ef} = \max \left ( \frac{c_{a,max}}{1.5}, \, \frac{s}{3} \right )$
$\psi_{ec,N} = \frac{1}{1+\frac{2e'_N}{3 h_{ef}}}$
$e' N - a húzóerő excentricitása a húzásnak kitett és közös betonkúpot alkotó horgonyok súlypontjához képest$
$Ψ c,N - módosítási tényező a beton állapotához; Ψ c,N = 1 repedezett beton esetén, Ψ c,N = 1.25 nem repedezett beton esetén$
$N_{br} = k_c \phi_c \lambda_a \sqrt{f'_c} h_{ef}^{1.5} R$
$ϕ c =0.65 - beton ellenállási tényező$
$k c =10 helyszínen öntött horgonyok esetén$
$s - horgonyok közötti osztásköz$
$c a,max - a horgony és a három közeli perem egyikének maximális távolsága$
$λ a = 1 - könnyűbeton módosítási tényezője$
$f' c - beton nyomószilárdsága [MPa]$
$R = 1 - ellenállás-módosítási tényező a CSA A23.3 - D.5.3 szerint$

Az A23.3-14 - D.6.2.8 szerint fejes horgonyok esetén a vetített felület A Nc az alátétlemez hatékony kerülete alapján kerül meghatározásra, amely a d a + 2 t wp vagy d wp kisebb értéke, ahol:

$d a - horgony átmérője$
$d wp - alátétlemez átmérője vagy élmérete$
$t wp - alátétlemez vastagsága$

A horgonycsoport ellenőrzése a húzásnak kitett és közös betonkúpot alkotó horgonyokban ébredő húzóerők összegével szemben történik.

A húzásnak kitett és közös betonkúpot alkotó horgonycsoport kiszakítási kúpfelülete, A c,N, piros szaggatott vonallal jelölve látható.

A CSA A23.3-14 - D.6.2.9 szerint, amennyiben a horgonyvasalás az A23.3-14 12. szakasza szerint a kiszakítási felület mindkét oldalán le van horgonyozva, a horgonyvasalás feltételezetten átveszi a húzóerőket, és a beton kiszakítási szilárdsága nem kerül kiértékelésre (ez a Kódbeállításokban megadható).

A horgony beton kihúzási ellenállása húzásra

A fejes horgony beton kihúzási szilárdsága a CSA A23.3-14 - D.6.3 szerint:

N cpr = Ψ c,P N pr

ahol:

$Ψ c,P - módosítási tényező a beton állapotához; Ψ c,P = 1.0repedezett beton esetén, Ψ c,P = 1.4 nem repedezett beton esetén$
$N pr = 8 A brg ϕ c f' c R fejes horgony esetén$
$A brg - a csap vagy horgánycsavar fejének támaszkodási felülete$
$ϕ c = 0.65 - beton ellenállási tényező$
$d a - horgony átmérője$
$f' c - beton nyomószilárdsága$
$R = 1 - ellenállás-módosítási tényező a CSA A23.3 - D.5.3 szerint$

A fejes horgonytól eltérő típusú horgonyok beton kihúzási szilárdsága nem kerül kiértékelésre a szoftverben, azt a gyártónak kell megadnia.

Beton oldallap-kifúvódási ellenállás

A fejes horgony beton oldallap-kifúvódási szilárdsága húzásra a CSA A23.3-14 - D.6.4 szerint:

N_{sbr} = 13.3 c_{a1} \sqrt{A_{brg}} \phi_c \lambda_a \sqrt{f'_c} R

Ha a húzásnak kitett egyedi horgony c a2 értéke kisebb, mint 3 c a1, akkor az N sbr értékét a 0.5 \leq (1+ c a2 / c a1) / 4 \leq 1 tényezővel kell megszorozni.

A D.6.4.2 előírja, hogy a peremhez közel mélyen beágyazott (h ef > 2.5 c a1) és 6 c a1 -nél kisebb horgonyosztásközű fejes horgonycsoport szilárdsága:

N_{sbgr} = \left (1 + \frac{s} {6 c_{a1}} \right ) N_{sbr}

Egyszerre csak egy csökkentési tényező kerül alkalmazásra.

Az IDEA StatiCa minden horgonyt önállóan ellenőriz az oldallap-kifúvódási szilárdsággal szemben, ezért nem feltételez két horgonyból álló horgonycsoportot, hanem a csökkentési tényezőt kettővel osztja. Ez azonos eredményt ad, ha az egyes horgonyokban ébredő húzóerők egyenlők, és biztonságos feltételezést jelent, ha az erők eltérnek. Az IDEA StatiCa által alkalmazott csökkentési tényező:

r_c = \min \left\{ \frac{1+\frac{c_{a2}}{c_{a1}}}{4}, \frac{1+\frac{s}{6\cdot c_{a1}}}{2} \right \}

0.5 \le r_c \le 1.0

ahol:

$c a1 - a horgony és a perem közötti rövidebb távolság$
$c a2 - a horgony és a perem közötti hosszabb távolság, merőlegesen c a1 -re$
$A brg - a csap vagy horgánycsavar fejének támaszkodási felülete$
$ϕ c - beton ellenállási tényező, a Kódbeállításokban szerkeszthető$
$f' c - beton nyomószilárdsága$
$h_{ef} = \max \left ( \frac{c_{a,max}}{1.5}, \, \frac{s}{3} \right )$
$s - horgonyok közötti osztásköz$
$R = 1 - ellenállás-módosítási tényező a CSA A23.3 - D.5.3 szerint$

A horgony acél ellenállása nyírásra

Az acél nyírási szilárdsága az A23.3 - D.7.1 szerint kerül meghatározásra:

V sar = A se,V ϕ s 0.6 f uta R

ahol:

$ϕ s = 0.85 - acél beágyazási anyag ellenállási tényező vasaláshoz$
$A se,V - a horgony hatékony keresztmetszeti területe nyírásra$
$f uta - a horgony acéljának megadott szakítószilárdsága, de legfeljebb 1.9 f ya vagy 860 MPa kisebb értéke$
$R = 0.75 - ellenállás-módosítási tényező a CSA A23.3 - D.5.3 szerint$

Ha habarcságy van kiválasztva, az acél nyírási szilárdsága V sa 0.8-szorosára csökken (A23.3 -D.7.1.3).

A karhosszon ébredő nyírás, amely túlméretezett lyukakkal rendelkező talplemez esetén, illetve a nyíróerő átvitelére a talplemez tetejére helyezett alátétlemezek vagy lemezek esetén lép fel, nem kerül figyelembevételre.

A horgony beton kiszakítási ellenállása nyírásra

A horgony beton kiszakítási szilárdsága nyírásra az A23.3 -D.7.2 szerint kerül méretezésre. A talplemezre ható nyíróerőt a peremhez legközelebb lévő, a nyíróerő irányában elhelyezkedő horgonyok veszik fel. A nyíróerő irányának a betonperemhez viszonyított hatása a beton kiszakítási szilárdságra a FIB Bulletin 58 - Design of anchorages in concrete - Guide to good practice (2011) szerint kerül figyelembevételre. Ha a horgonyok betonkúpjai átfednek, közös betonkúpot alkotnak. A nyírási excentricitás szintén figyelembevételre kerül.

V_{cbr}= \frac{A_{Vc}}{A_{Vco}} \psi_{ec,V} \psi_{ed,V} \psi_{c,V} \psi_{h,V} \psi_{\alpha,V} V_{br}

ahol:

$A Vc - egy horgony vagy horgonycsoport vetített betonos tönkremeneteli felülete, osztva a csoportban lévő horgonyok számával$
$A Vco = 4.5 c a1 2 - egy horgony vetített betonos tönkremeneteli felülete, ha azt nem korlátozzák sarokhatások, osztásköz vagy szerkezeti elem vastagsága$
$\psi_{ec,V} = \frac{1}{1+ \frac{2 e'_V}{3c_{a1}}}$
$\psi_{ed,V} = 0.7 + 0.3 \frac{c_{a2}}{1.5 c_{a1}}\le1.0$
$Ψ c,V - módosítási tényező a beton állapotához; Ψ c,V = 1.0 repedezett beton esetén, Ψ c,V = 1.4 nem repedezett beton esetén$
$\psi_{h,V}=\sqrt{\frac{1.5c_{a1}}{h_a}} \ge 1$
$\psi_{\alpha,V} = \sqrt{\frac{1}{(\cos \alpha_V)^2+(0.5\sin \alpha_V)^2}}$
$h a - a tönkremeneteli felület magassága a beton oldalán$
$V_{br}=\min⁡ \left(0.58 \left (\frac{l_e}{d_a} \right )^{0.2} \sqrt{d_a} \phi_c \lambda_a \sqrt{f'_c} c_{a1}^{1.5} R, \, 3.75 \lambda_a \phi_c \sqrt{f'_c} c_{a1}^{1.5} R \right )$
$l e = h ef \leq 8 d a - a horgony teherhordó hossza nyírásra$
$d a - horgony átmérője$
$f' c - beton nyomószilárdsága$
$c a1 - peremtávolság a terhelés irányában; a 17.5.2.4 szakasz szerint keskeny szerkezeti elem esetén, ahol c 2,max < 1.5 c 1 és egyben vékonynak is minősül, h a < 1.5 c 1, az előző egyenletekben c 1 helyett c' 1 kerül alkalmazásra; a csökkentett c' 1 = max (c 2,max / 1.5, h a / 1.5, s c,max / 3)$
$c a2 - peremtávolság a terhelésre merőleges irányban$
$c 2,max - legnagyobb peremtávolság a terhelésre merőleges irányban$
$s c,max - a nyírás irányára merőleges maximális osztásköz a csoporton belüli horgonyok között$
$ϕ c = 0.65 - beton ellenállási tényező$
$R = 1 - ellenállás-módosítási tényező a CSA A23.3 - D.5.3 szerint$

c_{a1} = \max \left ( \frac{c_{a2}}{1.5}, \, \frac{h_a}{1.5}, \, \frac{s}{3} \right )

Az A23.3-14 - D.7.2.9 szerint, amennyiben a horgonyvasalás az A23.3-14 - 12. szakasz szerint a kiszakítási felület mindkét oldalán le van horgonyozva, a horgonyvasalás feltételezetten átveszi a nyíróerőket, és a beton kiszakítási szilárdsága nem kerül kiértékelésre.

A horgony beton kipecsételési ellenállása nyírásra

A beton kipecsételési szilárdsága az A23.3 - D.7.3 szerint kerül méretezésre.

V cpr = k cp N cpr

ahol:

$k cp = 1.0 ha h ef < 65 mm, k cp = 2.0 ha h ef \geq 65 mm$
$N cpr - beton kiszakítási szilárdsága - minden horgony húzásnak kitettnek tekintendő$

A CSA A23.3-14 - D.6.2.9 szerint, amennyiben a horgonyvasalás az A23.3-14 12. szakasza szerint a kiszakítási felület mindkét oldalán le van horgonyozva, a horgonyvasalás feltételezetten átveszi a húzóerőket, és a beton kiszakítási szilárdsága nem kerül kiértékelésre (ez a Kódbeállításokban megadható).

Húzó- és nyíróerők kölcsönhatása

A húzó- és nyíróerők kölcsönhatása az A23.3 - D.18. ábra szerint kerül értékelésre.

\left ( \frac{N_f}{N_r} \right )^{5/3}+\left ( \frac{V_f}{V_r} \right )^{5/3} \le 1.0

ahol:

$N f és V f - egy horgonyra ható méretezési erők$
$N r és V r - az összes megfelelő tönkremeneteli módból meghatározott legkisebb méretezési szilárdság$

Emelt horgonyok

Az emelt horgony rúdelemként kerül méretezésre, amelyet nyíróerő, hajlítónyomaték és nyomó- vagy húzóerő terhel. Ezek a belső erők a végeselem-modell alapján kerülnek meghatározásra. A horgony mindkét oldalon befogott, az egyik oldal a betonszint alatt 0,5\timesd mélységben van, a másik oldal a lemez vastagságának közepén. A kihajlási hossz konzervatívan a rúdelem hosszának kétszereseként kerül feltételezésre. Képlékeny keresztmetszeti modulus kerül alkalmazásra. A rúdelem az S16-14 szerint kerül méretezésre. A nyíróerő kölcsönhatása elhanyagolható, mivel a talplemez alatti anya elhelyezéséhez szükséges minimális horgonyhossz biztosítja, hogy a horgony hajlításban tönkremegy, mielőtt a nyíróerő eléri a nyírási ellenállás felét, és a nyírási kölcsönhatás elhanyagolható (legfeljebb 7%). A hajlítónyomaték és a nyomó- vagy húzóerő kölcsönhatása konzervatívan lineárisnak tekintendő. A másodrendű hatások nem kerülnek figyelembevételre.

Nyírási ellenállás (CSA S16-14 - 13.4.4):

V r = ϕ ∙ 0.66 ∙ A v ∙ F y

$A v = 0.844 ∙ A s - a nyírási terület$
$A s - a csavar menetek által csökkentett területe$
$F y - csavar folyáshatára$
$ϕ - az ellenállási tényező, ajánlott értéke 0.9$

Húzási ellenállás (CSA S16-14 - 13.2)

T r = ϕ ∙ A s ∙ F y

Nyomási ellenállás (CSA S16-14 - 13.3.1)

C_r = \frac{\phi A_s F_y}{\left (1+\lambda^{2n}\right )^{\frac{1}{n}}}

$\lambda = \sqrt{\frac{F_y}{F_e}}$
$F_e = \frac{\pi^2 E}{\left (\frac{KL}{r}\right )^2}$
$KL = 2 ∙ l - kihajlási hossz$
$l - a csavarelem hossza, amely egyenlő a talplemez vastagságának felével + hézag + a csavar átmérőjének fele$
$r = \sqrt{\frac{I}{A_s}}$
$I=\frac{\pi d_s^4}{64}$
$n = 1.34 - nyomási ellenállás paramétere$

Hajlítási ellenállás (CSA S16-14 - 13.5):

M r = ϕ ∙ Z ∙ F y

Z = d s 3 / 6 - a csavar képlékeny keresztmetszeti modulusa

Lineáris kölcsönhatás:

\frac{N}{C_r}+\frac{M}{M_r} \le 1

\frac{N}{T_r}+\frac{M}{M_r} \le 1

$N - húzó (pozitív) vagy nyomó (negatív előjelű) terhelt erő$
$C r - terhelt nyomási (negatív előjelű) ellenállás$
$T r - terhelt húzási (pozitív előjelű) ellenállás$
$M - terhelt hajlítónyomaték$
$M r - terhelt nyomatéki ellenállás$

Elrendezési szabályok

A horgonyok közötti osztásköznek nagyobbnak kell lennie a horgony átmérőjének négyszeresénél az A23.3-14 - D.9.2 szerint.

Az acéllemez peremtávolságaira a csavarokra vonatkozó szabályok érvényesek, azaz az S16-14 - 22.3 szerint a minimális peremtávolság (1.25 d - a Kódbeállításokban szerkeszthető) kerül ellenőrzésre.

Acél kapcsolat osztályozása kanadai szabványok szerint

A csukló merevség szerinti osztályozása:

$Merev - csukló, amelynél az elemek közötti eredeti szögek elhanyagolható mértékben változnak,$
$Félmerev - csukló, amelyről feltételezzük, hogy megbízható és ismert mértékű hajlítási kényszert képes biztosítani,$
$Csuklós - csukló, amely nem fejleszt hajlítónyomatékot.$

A kanadai S14-16 szabvány, 8.2. cikkely nem ad meg pontos határokat, ezért a csukló az AISC 360-16, B3.4. cikkely kommentárja szerint kerül osztályozásra.

$\frac{S_{j,ini} L_b}{E I_b} \ge 20$
$2 < \frac{S_{j,ini} L_b}{E I_b} < 20$
$\frac{S_{j,ini} L_b}{E I_b} \le 2$

ahol:

$S j,ini - a csukló kezdeti merevsége; a csukló merevsége lineárisnak tekinthető az M j,Rd 2/3-áig$
$L b - a vizsgált szerkezeti elem elméleti hossza$
$E - Young-féle rugalmassági modulus$
$I b - a vizsgált szerkezeti elem tehetetlenségi nyomatéka$
$M j,Rd - a csukló méretezési nyomatéki teherbírása$

Kapacitástervezés kanadai szabványok szerint

A kapacitástervezés a szeizmikus ellenőrzés része, és biztosítja, hogy a kapcsolat elegendő alakváltozási kapacitással rendelkezzen.

A kapacitástervezés célja annak megerősítése, hogy az épület kontrollált duktilis viselkedést mutat, hogy elkerülje az összeomlást egy tervezési szintű földrengés esetén. A képlékeny csukló várhatóan a disszipáló elemben jelenik meg, és a kapcsolat összes nem disszipáló elemének biztonságosan kell tudnia átvinni az erőket a disszipáló elem folyása miatt. A disszipáló elem általában egy gerenda a nyomatékálló keretben, de lehet például egy homloklemez is. A disszipáló elemekre nem alkalmazzák az ellenállási tényezőt. Két tényezőt rendelnek a disszipáló elemhez:

$R y = 1,1 - túlszilárdság tényező - S16-14, Cl. 27.1.7; anyagokban szerkeszthető$
$C pr = 1,1 - alakkeményedési tényező - S16-14, Cl. 27.2.2; ajánlott alkalmazni a gerendára mint disszipáló elemre nyomatékálló keretben$

Az anyagdiagram a következő ábra szerint módosul:

A disszipáló elem megnövelt szilárdsága lehetővé teszi olyan terhelések bevitelét, amelyek a képlékeny csukló megjelenését okozzák a disszipáló elemben. Nyomatékálló keret és gerenda mint disszipáló elem esetén a gerendát M y = C pr R y F y W pl, y és a megfelelő nyíróerővel V z = -2 M y,Ed / L h kell terhelni, ahol:

$F y - folyáshatár$
$W pl, y - képlékeny keresztmetszeti modulus$
$L h - a gerendán lévő képlékeny csuklók közötti távolság$

Aszimmetrikus kapcsolat esetén a gerendát mind pozitív, mind negatív hajlítónyomatékkal és a megfelelő nyíróerőkkel kell terhelni.

A disszipáló elemek lemezei ki vannak zárva az ellenőrzésből.

IDEA StatiCa Connection – Acél kapcsolatok szerkezeti méretezése

Acél
Connection
EN (Eurocode)
AISC (USA)
AS (Australia)
CSA (Canada)
IS (India)
GB (China)
HKG (Hong Kong)
SP 16 (Russia)
CBFEM

Theoretical background

IDEA StatiCa Connection – Acél kapcsolatok szerkezeti méretezése

Tovább olvasom

Általános 3D csomópont szerkezeti tervezése (AISC)

Acél
AISC (USA)
Connection

Tutorials

Általános 3D csomópont szerkezeti tervezése (AISC)

Tovább olvasom

Alapozás szerkezeti tervezése átlós vasalással (AISC)

Acél
AISC (USA)
Connection
Anchoring
Concrete block
Steel-to-concrete

Tutorials

Alapozás szerkezeti tervezése átlós vasalással (AISC)

Tovább olvasom

Hegesztések és csavarok az IDEA StatiCa-ban (AISC)

Acél
Connection
Bolts
Welds
AISC (USA)

Webinárium

Hegesztések és csavarok az IDEA StatiCa-ban (AISC)

Tovább olvasom

Acéllemezek szabványellenőrzése kanadai szabványok szerint

Az eredő egyenértékű feszültség (HMH, von Mises) és a plasztikus alakváltozás a lemezeken kerül kiszámításra. Amikor a folyáshatár (megszorozva a szerkezeti acél ellenállási tényezőjével ϕ = 0,9, amely a Kódbeállításban szerkeszthető) eléri a kétlineáris anyagdiagram értékét, az egyenértékű plasztikus alakváltozás ellenőrzése elvégzésre kerül. Az 5 %-os határértéket az Eurocode (EN1993-1-5 App. C, Par. C8, 1. megjegyzés) javasolja, ez az érték módosítható a Kódbeállításban, de az ellenőrzések az ajánlott értékre vonatkoznak.

A lemezelemek öt rétegre vannak felosztva, és mindegyikben rugalmas/plasztikus viselkedést vizsgálnak. A program a legrosszabb eredményt mutatja mindegyikből. A CBFEM módszer a folyáshatárnál valamivel magasabb feszültséget is adhat. Ennek oka a feszültség-alakváltozás diagram plasztikus ágának enyhe dőlése, amelyet az analízisben az interakciószámítás stabilitásának javítására alkalmaznak. Ez a gyakorlati tervezés szempontjából nem jelent problémát. Az egyenértékű plasztikus alakváltozás magasabb feszültségnél lép túl, és a csukló mindenképpen nem felel meg.

Hegesztések szabványellenőrzése kanadai szabványok szerint

A sarokvarratokat az S16-14 - 13. fejezet szerint ellenőrzik. A CJP horonyvarrat szilárdsága megegyezőnek feltételezett az alapanyagéval, és nem kerül ellenőrzésre.

Sarokvarratok

A közvetlen nyírásra, valamint húzásra vagy nyomásra indukált nyírásra vonatkozó ellenállást az S16-14 - 13.13.2.2 szerint méretezik. A varratanyagban a végeselem-módszer modellezésénél plasztikus átrendeződést alkalmaznak.

V_r = 0.67 \phi_w A_w X_u (1+0.5 \sin^{1.5} \theta ) M_w

ahol:

$ϕ w = 0,67 - varratanyag ellenállási tényezője, a Kódbeállításban szerkeszthető$
$A w - hatékony varrattorok területe$
$X u - az elektróda osztályozási száma által meghatározott szakítószilárdság$
$θ - a varratszakasz tengelyének szöge az alkalmazott erő hatásvonalához képest (pl. 0° hosszirányú varratnál és 90° keresztirányú varratnál)$
$M_w = \frac{0.85+\theta_1 / 600}{0.85+\theta_2 / 600}$
$θ 1 - a vizsgált varratszakasz iránya$
$θ 2 - a csomópontban lévő, 90°-hoz legközelebb eső varratszakasz iránya$

Alapanyag kapacitása az olvadási felületen:

V_r = 0.67 \phi_w A_m F_u

ahol:

$A m = z L - az olvadási felület területe$
$z - a varrat szármérete$
$L - a varrat hossza$
$F u - meghatározott szakítószilárdság$

A varratdiagramok a következő képletek szerinti feszültséget mutatják:

Ha az alapanyag deaktiválva van (illeszkedő elektróda van használatban):

\sigma = \frac{\sqrt{ \sigma_{\perp}^2 + \tau_{\perp}^2 + \tau_{\parallel}^2 }}{1+0.5 \sin^{1.5}{\theta}}

Ha az alapanyag aktiválva van (illeszkedő elektróda nincs használatban):

\sigma = \max \left \{  \frac{\sqrt{ \\sigma_{\perp}^2 + \tau_{\perp}^2 + \tau_{\parallel}^2 }}{1+0.5 \sin^{1.5}{\theta}}, \, \frac{\sqrt{ \sigma_{\perp}^2 + \tau_{\perp}^2 + \tau_{\parallel}^2 }}{\sqrt{2} F_u / X_u} \right \}

CJP horonyvarratok

A teljes keresztmetszetű (CJP) horonyvarratok ellenállása megegyezőnek feltételezett az alapanyagéval.

Csavarok és előfeszített csavarok szabványellenőrzése kanadai szabványok szerint

A csavarok erői, beleértve a feszítő erőket is, végeselem-analízissel kerülnek meghatározásra. A csavarok ellenállásait az S16 - 13. fejezet szerint ellenőrzik.

Csavarok

Csavarok húzási szilárdsága

A csavar húzási ellenállása a 13.12.1.3 szakasz szerint kerül értékelésre, és a következőképpen adható meg:

T_r = 0.75 \phi_b A_b F_u

ahol:

$ϕ b = 0.8 - csavarok ellenállási tényezője, a Szabványbeállításokban szerkeszthető$
$A b - a csavar keresztmetszeti területe a névleges átmérő alapján$
$F u - a csavar meghatározott minimális szakítószilárdsága$

Ha a csavar meneteit nyírási sík metszi, a nyírási ellenállás 0.7 V r értékre csökken.

Csavarok nyírási szilárdsága

A csavar nyírási ellenállása a 13.12.1.2 szakasz szerint kerül értékelésre. A csavar minden egyes nyírási síkját külön ellenőrzik. A következőképpen adható meg:

V_r=0.6 \phi_b A_b F_u

ahol:

$ϕ b = 0.8 - csavarok ellenállási tényezője, a Szabványbeállításokban szerkeszthető$
$A b - a csavar keresztmetszeti területe a névleges átmérő alapján$
$F u - a csavar meghatározott minimális szakítószilárdsága$

Ha a csavar meneteit nyírási sík metszi, a nyírási ellenállás 0.7 V r értékre csökken.

Kombinált húzás és nyírás csapágyas típusú kapcsolatban

A kombinált húzás és nyírás által terhelt csavar ellenállása a 13.12.1.4 szakasz szerint kerül értékelésre, és a következőképpen adható meg:

\left ( \frac{V_f}{V_r} \right )^2 + \left ( \frac{T_f}{T_r} \right )^2 \le 1

ahol:

$V f és T f a csavarra ható méretezési nyíróerő és húzóerő$
$V r és T r a csavar méretezési nyírási ellenállása és húzási ellenállása$

Palástnyomási szilárdság csavar furatokban

A csavaros kötésben palástnyomásnakés nyírásnak kitett csavarnál kialakuló ellenállás a 13.12.1.2 szakasz szerint kerül értékelésre, és a következőképpen adható meg:

B r = 3 ϕ br t d F u szabályos csavar furatokhoz

B r = 2.4 ϕ br t d F u a furatokra merőlegesen terhelt hornyolt furatokhoz

ahol:

$ϕ br = 0.8 - csavarok acélon való palástnyomásának ellenállási tényezője$
$t - a csatlakoztatott lemezek kisebb vastagsága$
$d - a csavar átmérője$
$F u - a csatlakoztatott anyag szakítószilárdsága$

Csavar furatának kiszakadása

A csavar furatának kiszakadási ellenállása az egyes csavarokra a 13.11 szakasz szerint kerül ellenőrzésre:

T_r = \phi_u 0.6 A_{gv} \frac{F_y+F_u}{2}

ahol:

$ϕ u = 0.75 - szerkezeti acél ellenállási tényezője$
$A gv = 2 ∙ l ∙ t - bruttó nyírási terület$
$F y - a csatlakoztatott anyag folyáshatára$
$F u - a csatlakoztatott anyag szakítószilárdsága$
$l - a csavar tengelyétől az élig mért távolság a nyíróerő irányában$
$t - a csatlakoztatott anyag vastagsága$

F y > 460 MPa folyáshatárú acélminőségek esetén (F y + F u) / 2 helyett F y értéket kell alkalmazni a T r meghatározásánál.

Csavarok csúszásbiztos kapcsolatokban

A csavaros kötés csúszási ellenállása a 13.12.2 szakasz szerint kerül értékelésre:

V s = 0.53 c s k s A b F u

ahol:

$c s - együttható, amelyet k s és a csavar minősége szerint határoznak meg:$
$k s < 0.52 esetén A osztály c s = 1.00 (A325) vagy 0.92 (A490) vagy 0.78 (egyéb)$
$k s \geq 0.52 esetén B osztály c s = 1.04 (A325) vagy 0.96 (A490) vagy 0.81 (egyéb)$
$k s - súrlódási együttható, a Szabványbeállításokban szerkeszthető, amelyet az S16-14 szabvány 3. táblázata szerint kell beállítani; A osztály esetén 0.3, B osztály esetén 0.52$
$A b - a csavar keresztmetszeti területe a névleges átmérő alapján$
$F u - a csavar meghatározott minimális szakítószilárdsága$

Ha csúszásbiztos kapcsolatokban hornyolt furatokat alkalmaznak, V s = 0.75 ∙ 0.53 c s k s A b F u .

A húzásnak és nyírásnak egyaránt kitett csavarnak meg kell felelnie a következő összefüggésnek:

\frac{V_f}{V_s}+1.9\frac{T}{A_b F_u}

ahol:

$V f és T f a csavarra ható méretezési nyíróerő és húzóerő$

A 13.12.2 szakasz kimondja, hogy a 13.12.1 szakaszban meghatározott kapcsolati ellenállásokat ellenőrizni kell. A felhasználónak ezért ellenőriznie kell a csúszás utáni állapotot, azaz a csavarok nyíróerő-átadását „Súrlódás"-ról „Palástnyomás - húzás és nyírás kölcsönhatása" értékre kell módosítani.

Elrendezési szabályok

A csavaros kapcsolatok elrendezési szabályainak ellenőrzésekor a minimális csavartávolság és a minimális peremtávolság az S16-14 - 22.3 szerint kerül ellenőrzésre. A minimális csavartávolság (2.7 d - a Szabványbeállításokban szerkeszthető) és a minimális peremtávolság (1.25 d) kerül ellenőrzésre.

Betonblokk szabványellenőrzése kanadai szabványok szerint

A talplemez alatti beton Winkler-féle altalajjal van szimulálva egyenletes merevséggel, amely a kontaktfeszültségeket biztosítja. A talplemezzel érintkezésben lévő terhelt területen az átlagos feszültséget használják a nyomási ellenőrzéshez.

Nyomott beton

A beton tervezési nyomási teherbírása az S16-14 - 25.3.1 és a CSA A23.3 - 10.8 szerint kerül meghatározásra. Ha a beton alátámasztó felülete nagyobb, mint a talplemez, a tervezési nyomási teherbírás a következőképpen definiált:

f_{p,(max)} = 0.85 \phi_c f'_c \sqrt{\frac{A_2}{A_1}} \le 1.7 \phi_c f'_c

ahol:

$ϕ c =0.65 - beton ellenállási tényezője$
$f' c - beton nyomószilárdsága$
$A 1 - betonfelülettel érintkező talplemez területe (a csonkakúp felső felületének területe)$
$A 2 - beton alátámasztó felülete (a csonkakúp geometriailag hasonló alsó területe, amelynek lejtése 1 függőleges a 2 vízszinteshez)$

A beton nyomási ellenőrzése a következő:

σ \leq f p(max)

ahol:

$σ - átlagos nyomófeszültség a talplemez alatt$

Nyíróerők átadása

A nyíróterhelések az alábbi lehetőségek egyikén keresztül adhatók át:

$Nyírófog,$
$Súrlódás,$
$Horgonycsavarok.$

Nyírófog

A nyíróterhelések átadása kizárólag nyírófogon keresztül történik. A beton nyomási ellenőrzése nem történik meg a szoftverben, azt a felhasználónak máshol kell elvégeznie. A nyírófog és a hegesztések ellenőrzése végeselem-módszerrel és hegesztési komponensekkel történik.

Súrlódás

Nyomóerő esetén a nyíróterhelések átadhatók súrlódás útján a betonalap és a talplemez között. A súrlódási együttható a Kódbeállításokban szerkeszthető.

Horgonycsavarok

Ha a nyíróterhelést kizárólag horgonycsavarokon keresztül adják át, az egyes horgonyokra ható nyíróerőt a végeselem-analízis határozmeg, és a horgonycsavarok ellenőrzése az ACI 318-14 szerint történik, ahogyan azt a következő fejezetek ismertetik.

Horgonyok szabványellenőrzése kanadai szabványok szerint

A horgonyokban ébredő erők, beleértve a feszítő erőket is, végeselem-analízissel kerülnek meghatározásra, az ellenállások azonban az A23.3 - D. melléklet szabványi előírásai alapján kerülnek ellenőrzésre.

A horgányrudak az A23.3-14 - D. melléklet szerint kerülnek méretezésre. A horgánycsavarok következő ellenállásai kerülnek kiértékelésre:

$A horgony acél szilárdsága húzásra N sar,$
$Beton kiszakítási szilárdsága húzásra N cbr,$
$Beton kihúzási szilárdsága N pr,$
$Beton oldallap-kifúvódási szilárdsága N sbr,$
$A horgony acél szilárdsága nyírásra V sar,$
$Beton kiszakítási szilárdsága nyírásra V cbr,$
$Beton kipecsételési szilárdsága nyírásra V cpr .$

A beton állapotát a felhasználó repedezett vagy nem repedezett betonként adhatja meg. A horgonyok típusát (helyszínen öntött fejes, kör vagy téglalap alakú alátétlemezzel, egyenes horgonyok) a felhasználó választja ki; a kihúzási szilárdság és az oldallap-kifúvódási szilárdság csak fejes horgonyok esetén kerül ellenőrzésre a szoftverben.

A húzásnak kitett horgonyok következő ellenőrzései nem kerülnek elvégzésre, és a vonatkozó Műszaki Termékleírásban szereplő információk alapján kell elvégezni (a vizsgálatok 5 százalékos fraktilise alapján):

$Kötőelem kihúzásos tönkremenetele (utólag beépített mechanikus horgonyok esetén) - CSA A23.3-14: D.6.3,$
$Ragasztott horgony tapadási szilárdsága (utólag beépített ragasztott horgonyok esetén) - CSA A23.3-14: D.6.5.$

A horgonyoknak teljesíteniük kell a szükséges peremtávolságokat, osztásközöket és vastagságokat a hasadásos tönkremenetel megelőzése érdekében, a CSA A23.3-14: D.9 előírásai szerint.

A horgony acél ellenállása húzásra

A horgony acél szilárdsága húzásra a CSA A23.3-14 - D.6.1 szerint kerül meghatározásra:

N sar = A se,N ϕ s f uta R

ahol:

$ϕ s = 0.85 - acél beágyazási anyag ellenállási tényező vasaláshoz$
$A se,N - a horgony hatékony keresztmetszeti területe húzásra$
$f uta \leq min (860 MPa, 1.9 f ya) - a horgony acéljának megadott szakítószilárdsága$
$f ya - a horgony acéljának megadott folyáshatára$
$R = 0.8 - ellenállás-módosítási tényező a CSA A23.3.-14 - D.5.3 szerint$

A horgony beton kiszakítási ellenállása húzásra

A beton kiszakítási szilárdsága a Beton Kapacitás Tervezés (CCD) módszer szerint kerül méretezésre a CSA A23.3-14 - D.6.2 alapján. A CCD módszerben a betonkúp körülbelül 34°-os szögben (1 függőleges és 1,5 vízszintes lejtő) alakul ki. Egyszerűsítés céljából a kúpot alaprajzban kereknek helyett négyzetesnek tekintik. A CCD módszerben a beton kiszakítási feszültsége a kiszakítási felület méretének növekedésével csökken.

N_{cbrg} = \frac{A_{Nc}}{A_{Nco}} \psi_{ed,N} \psi_{ec,N} \psi_{c,N} N_{br}

ahol:

$A Nc - a húzás által terhelt horgonycsoport közös betonkúpjának kiszakítási kúpfelülete$
$A Nco = 9 h ef 2 - egyedi, betonszélektől nem befolyásolt horgony kiszakítási kúpfelülete$
$\psi_{ed,N} = \min \left ( 0.7+\frac{0.3 c_{a,min}}{1.5 h_{ef}}, \, 1 \right )$
$c a,min - a horgony és a perem közötti legkisebb távolság$
$h_{ef} = \max \left ( \frac{c_{a,max}}{1.5}, \, \frac{s}{3} \right )$
$\psi_{ec,N} = \frac{1}{1+\frac{2e'_N}{3 h_{ef}}}$
$e' N - a húzóerő excentricitása a húzásnak kitett és közös betonkúpot alkotó horgonyok súlypontjához képest$
$Ψ c,N - módosítási tényező a beton állapotához; Ψ c,N = 1 repedezett beton esetén, Ψ c,N = 1.25 nem repedezett beton esetén$
$N_{br} = k_c \phi_c \lambda_a \sqrt{f'_c} h_{ef}^{1.5} R$
$ϕ c =0.65 - beton ellenállási tényező$
$k c =10 helyszínen öntött horgonyok esetén$
$s - horgonyok közötti osztásköz$
$c a,max - a horgony és a három közeli perem egyikének maximális távolsága$
$λ a = 1 - könnyűbeton módosítási tényezője$
$f' c - beton nyomószilárdsága [MPa]$
$R = 1 - ellenállás-módosítási tényező a CSA A23.3 - D.5.3 szerint$

Az A23.3-14 - D.6.2.8 szerint fejes horgonyok esetén a vetített felület A Nc az alátétlemez hatékony kerülete alapján kerül meghatározásra, amely a d a + 2 t wp vagy d wp kisebb értéke, ahol:

$d a - horgony átmérője$
$d wp - alátétlemez átmérője vagy élmérete$
$t wp - alátétlemez vastagsága$

A horgonycsoport ellenőrzése a húzásnak kitett és közös betonkúpot alkotó horgonyokban ébredő húzóerők összegével szemben történik.

A húzásnak kitett és közös betonkúpot alkotó horgonycsoport kiszakítási kúpfelülete, A c,N, piros szaggatott vonallal jelölve látható.

A CSA A23.3-14 - D.6.2.9 szerint, amennyiben a horgonyvasalás az A23.3-14 12. szakasza szerint a kiszakítási felület mindkét oldalán le van horgonyozva, a horgonyvasalás feltételezetten átveszi a húzóerőket, és a beton kiszakítási szilárdsága nem kerül kiértékelésre (ez a Kódbeállításokban megadható).

A horgony beton kihúzási ellenállása húzásra

A fejes horgony beton kihúzási szilárdsága a CSA A23.3-14 - D.6.3 szerint:

N cpr = Ψ c,P N pr

ahol:

$Ψ c,P - módosítási tényező a beton állapotához; Ψ c,P = 1.0repedezett beton esetén, Ψ c,P = 1.4 nem repedezett beton esetén$
$N pr = 8 A brg ϕ c f' c R fejes horgony esetén$
$A brg - a csap vagy horgánycsavar fejének támaszkodási felülete$
$ϕ c = 0.65 - beton ellenállási tényező$
$d a - horgony átmérője$
$f' c - beton nyomószilárdsága$
$R = 1 - ellenállás-módosítási tényező a CSA A23.3 - D.5.3 szerint$

A fejes horgonytól eltérő típusú horgonyok beton kihúzási szilárdsága nem kerül kiértékelésre a szoftverben, azt a gyártónak kell megadnia.

Beton oldallap-kifúvódási ellenállás

A fejes horgony beton oldallap-kifúvódási szilárdsága húzásra a CSA A23.3-14 - D.6.4 szerint:

N_{sbr} = 13.3 c_{a1} \sqrt{A_{brg}} \phi_c \lambda_a \sqrt{f'_c} R

Ha a húzásnak kitett egyedi horgony c a2 értéke kisebb, mint 3 c a1, akkor az N sbr értékét a 0.5 \leq (1+ c a2 / c a1) / 4 \leq 1 tényezővel kell megszorozni.

A D.6.4.2 előírja, hogy a peremhez közel mélyen beágyazott (h ef > 2.5 c a1) és 6 c a1 -nél kisebb horgonyosztásközű fejes horgonycsoport szilárdsága:

N_{sbgr} = \left (1 + \frac{s} {6 c_{a1}} \right ) N_{sbr}

Egyszerre csak egy csökkentési tényező kerül alkalmazásra.

Az IDEA StatiCa minden horgonyt önállóan ellenőriz az oldallap-kifúvódási szilárdsággal szemben, ezért nem feltételez két horgonyból álló horgonycsoportot, hanem a csökkentési tényezőt kettővel osztja. Ez azonos eredményt ad, ha az egyes horgonyokban ébredő húzóerők egyenlők, és biztonságos feltételezést jelent, ha az erők eltérnek. Az IDEA StatiCa által alkalmazott csökkentési tényező:

r_c = \min \left\{ \frac{1+\frac{c_{a2}}{c_{a1}}}{4}, \frac{1+\frac{s}{6\cdot c_{a1}}}{2} \right \}

0.5 \le r_c \le 1.0

ahol:

$c a1 - a horgony és a perem közötti rövidebb távolság$
$c a2 - a horgony és a perem közötti hosszabb távolság, merőlegesen c a1 -re$
$A brg - a csap vagy horgánycsavar fejének támaszkodási felülete$
$ϕ c - beton ellenállási tényező, a Kódbeállításokban szerkeszthető$
$f' c - beton nyomószilárdsága$
$h_{ef} = \max \left ( \frac{c_{a,max}}{1.5}, \, \frac{s}{3} \right )$
$s - horgonyok közötti osztásköz$
$R = 1 - ellenállás-módosítási tényező a CSA A23.3 - D.5.3 szerint$

A horgony acél ellenállása nyírásra

Az acél nyírási szilárdsága az A23.3 - D.7.1 szerint kerül meghatározásra:

V sar = A se,V ϕ s 0.6 f uta R

ahol:

$ϕ s = 0.85 - acél beágyazási anyag ellenállási tényező vasaláshoz$
$A se,V - a horgony hatékony keresztmetszeti területe nyírásra$
$f uta - a horgony acéljának megadott szakítószilárdsága, de legfeljebb 1.9 f ya vagy 860 MPa kisebb értéke$
$R = 0.75 - ellenállás-módosítási tényező a CSA A23.3 - D.5.3 szerint$

Ha habarcságy van kiválasztva, az acél nyírási szilárdsága V sa 0.8-szorosára csökken (A23.3 -D.7.1.3).

A karhosszon ébredő nyírás, amely túlméretezett lyukakkal rendelkező talplemez esetén, illetve a nyíróerő átvitelére a talplemez tetejére helyezett alátétlemezek vagy lemezek esetén lép fel, nem kerül figyelembevételre.

A horgony beton kiszakítási ellenállása nyírásra

A horgony beton kiszakítási szilárdsága nyírásra az A23.3 -D.7.2 szerint kerül méretezésre. A talplemezre ható nyíróerőt a peremhez legközelebb lévő, a nyíróerő irányában elhelyezkedő horgonyok veszik fel. A nyíróerő irányának a betonperemhez viszonyított hatása a beton kiszakítási szilárdságra a FIB Bulletin 58 - Design of anchorages in concrete - Guide to good practice (2011) szerint kerül figyelembevételre. Ha a horgonyok betonkúpjai átfednek, közös betonkúpot alkotnak. A nyírási excentricitás szintén figyelembevételre kerül.

V_{cbr}= \frac{A_{Vc}}{A_{Vco}} \psi_{ec,V} \psi_{ed,V} \psi_{c,V} \psi_{h,V} \psi_{\alpha,V} V_{br}

ahol:

$A Vc - egy horgony vagy horgonycsoport vetített betonos tönkremeneteli felülete, osztva a csoportban lévő horgonyok számával$
$A Vco = 4.5 c a1 2 - egy horgony vetített betonos tönkremeneteli felülete, ha azt nem korlátozzák sarokhatások, osztásköz vagy szerkezeti elem vastagsága$
$\psi_{ec,V} = \frac{1}{1+ \frac{2 e'_V}{3c_{a1}}}$
$\psi_{ed,V} = 0.7 + 0.3 \frac{c_{a2}}{1.5 c_{a1}}\le1.0$
$Ψ c,V - módosítási tényező a beton állapotához; Ψ c,V = 1.0 repedezett beton esetén, Ψ c,V = 1.4 nem repedezett beton esetén$
$\psi_{h,V}=\sqrt{\frac{1.5c_{a1}}{h_a}} \ge 1$
$\psi_{\alpha,V} = \sqrt{\frac{1}{(\cos \alpha_V)^2+(0.5\sin \alpha_V)^2}}$
$h a - a tönkremeneteli felület magassága a beton oldalán$
$V_{br}=\min⁡ \left(0.58 \left (\frac{l_e}{d_a} \right )^{0.2} \sqrt{d_a} \phi_c \lambda_a \sqrt{f'_c} c_{a1}^{1.5} R, \, 3.75 \lambda_a \phi_c \sqrt{f'_c} c_{a1}^{1.5} R \right )$
$l e = h ef \leq 8 d a - a horgony teherhordó hossza nyírásra$
$d a - horgony átmérője$
$f' c - beton nyomószilárdsága$
$c a1 - peremtávolság a terhelés irányában; a 17.5.2.4 szakasz szerint keskeny szerkezeti elem esetén, ahol c 2,max < 1.5 c 1 és egyben vékonynak is minősül, h a < 1.5 c 1, az előző egyenletekben c 1 helyett c' 1 kerül alkalmazásra; a csökkentett c' 1 = max (c 2,max / 1.5, h a / 1.5, s c,max / 3)$
$c a2 - peremtávolság a terhelésre merőleges irányban$
$c 2,max - legnagyobb peremtávolság a terhelésre merőleges irányban$
$s c,max - a nyírás irányára merőleges maximális osztásköz a csoporton belüli horgonyok között$
$ϕ c = 0.65 - beton ellenállási tényező$
$R = 1 - ellenállás-módosítási tényező a CSA A23.3 - D.5.3 szerint$

c_{a1} = \max \left ( \frac{c_{a2}}{1.5}, \, \frac{h_a}{1.5}, \, \frac{s}{3} \right )

Az A23.3-14 - D.7.2.9 szerint, amennyiben a horgonyvasalás az A23.3-14 - 12. szakasz szerint a kiszakítási felület mindkét oldalán le van horgonyozva, a horgonyvasalás feltételezetten átveszi a nyíróerőket, és a beton kiszakítási szilárdsága nem kerül kiértékelésre.

A horgony beton kipecsételési ellenállása nyírásra

A beton kipecsételési szilárdsága az A23.3 - D.7.3 szerint kerül méretezésre.

V cpr = k cp N cpr

ahol:

$k cp = 1.0 ha h ef < 65 mm, k cp = 2.0 ha h ef \geq 65 mm$
$N cpr - beton kiszakítási szilárdsága - minden horgony húzásnak kitettnek tekintendő$

A CSA A23.3-14 - D.6.2.9 szerint, amennyiben a horgonyvasalás az A23.3-14 12. szakasza szerint a kiszakítási felület mindkét oldalán le van horgonyozva, a horgonyvasalás feltételezetten átveszi a húzóerőket, és a beton kiszakítási szilárdsága nem kerül kiértékelésre (ez a Kódbeállításokban megadható).

Húzó- és nyíróerők kölcsönhatása

A húzó- és nyíróerők kölcsönhatása az A23.3 - D.18. ábra szerint kerül értékelésre.

\left ( \frac{N_f}{N_r} \right )^{5/3}+\left ( \frac{V_f}{V_r} \right )^{5/3} \le 1.0

ahol:

$N f és V f - egy horgonyra ható méretezési erők$
$N r és V r - az összes megfelelő tönkremeneteli módból meghatározott legkisebb méretezési szilárdság$

Emelt horgonyok

Az emelt horgony rúdelemként kerül méretezésre, amelyet nyíróerő, hajlítónyomaték és nyomó- vagy húzóerő terhel. Ezek a belső erők a végeselem-modell alapján kerülnek meghatározásra. A horgony mindkét oldalon befogott, az egyik oldal a betonszint alatt 0,5\timesd mélységben van, a másik oldal a lemez vastagságának közepén. A kihajlási hossz konzervatívan a rúdelem hosszának kétszereseként kerül feltételezésre. Képlékeny keresztmetszeti modulus kerül alkalmazásra. A rúdelem az S16-14 szerint kerül méretezésre. A nyíróerő kölcsönhatása elhanyagolható, mivel a talplemez alatti anya elhelyezéséhez szükséges minimális horgonyhossz biztosítja, hogy a horgony hajlításban tönkremegy, mielőtt a nyíróerő eléri a nyírási ellenállás felét, és a nyírási kölcsönhatás elhanyagolható (legfeljebb 7%). A hajlítónyomaték és a nyomó- vagy húzóerő kölcsönhatása konzervatívan lineárisnak tekintendő. A másodrendű hatások nem kerülnek figyelembevételre.

Nyírási ellenállás (CSA S16-14 - 13.4.4):

V r = ϕ ∙ 0.66 ∙ A v ∙ F y

$A v = 0.844 ∙ A s - a nyírási terület$
$A s - a csavar menetek által csökkentett területe$
$F y - csavar folyáshatára$
$ϕ - az ellenállási tényező, ajánlott értéke 0.9$

Húzási ellenállás (CSA S16-14 - 13.2)

T r = ϕ ∙ A s ∙ F y

Nyomási ellenállás (CSA S16-14 - 13.3.1)

C_r = \frac{\phi A_s F_y}{\left (1+\lambda^{2n}\right )^{\frac{1}{n}}}

$\lambda = \sqrt{\frac{F_y}{F_e}}$
$F_e = \frac{\pi^2 E}{\left (\frac{KL}{r}\right )^2}$
$KL = 2 ∙ l - kihajlási hossz$
$l - a csavarelem hossza, amely egyenlő a talplemez vastagságának felével + hézag + a csavar átmérőjének fele$
$r = \sqrt{\frac{I}{A_s}}$
$I=\frac{\pi d_s^4}{64}$
$n = 1.34 - nyomási ellenállás paramétere$

Hajlítási ellenállás (CSA S16-14 - 13.5):

M r = ϕ ∙ Z ∙ F y

Z = d s 3 / 6 - a csavar képlékeny keresztmetszeti modulusa

Lineáris kölcsönhatás:

\frac{N}{C_r}+\frac{M}{M_r} \le 1

\frac{N}{T_r}+\frac{M}{M_r} \le 1

$N - húzó (pozitív) vagy nyomó (negatív előjelű) terhelt erő$
$C r - terhelt nyomási (negatív előjelű) ellenállás$
$T r - terhelt húzási (pozitív előjelű) ellenállás$
$M - terhelt hajlítónyomaték$
$M r - terhelt nyomatéki ellenállás$

Elrendezési szabályok

A horgonyok közötti osztásköznek nagyobbnak kell lennie a horgony átmérőjének négyszeresénél az A23.3-14 - D.9.2 szerint.

Az acéllemez peremtávolságaira a csavarokra vonatkozó szabályok érvényesek, azaz az S16-14 - 22.3 szerint a minimális peremtávolság (1.25 d - a Kódbeállításokban szerkeszthető) kerül ellenőrzésre.

Acél kapcsolat osztályozása kanadai szabványok szerint

A csukló merevség szerinti osztályozása:

$Merev - csukló, amelynél az elemek közötti eredeti szögek elhanyagolható mértékben változnak,$
$Félmerev - csukló, amelyről feltételezzük, hogy megbízható és ismert mértékű hajlítási kényszert képes biztosítani,$
$Csuklós - csukló, amely nem fejleszt hajlítónyomatékot.$

A kanadai S14-16 szabvány, 8.2. cikkely nem ad meg pontos határokat, ezért a csukló az AISC 360-16, B3.4. cikkely kommentárja szerint kerül osztályozásra.

$\frac{S_{j,ini} L_b}{E I_b} \ge 20$
$2 < \frac{S_{j,ini} L_b}{E I_b} < 20$
$\frac{S_{j,ini} L_b}{E I_b} \le 2$

ahol:

$S j,ini - a csukló kezdeti merevsége; a csukló merevsége lineárisnak tekinthető az M j,Rd 2/3-áig$
$L b - a vizsgált szerkezeti elem elméleti hossza$
$E - Young-féle rugalmassági modulus$
$I b - a vizsgált szerkezeti elem tehetetlenségi nyomatéka$
$M j,Rd - a csukló méretezési nyomatéki teherbírása$

Kapacitástervezés kanadai szabványok szerint

A kapacitástervezés a szeizmikus ellenőrzés része, és biztosítja, hogy a kapcsolat elegendő alakváltozási kapacitással rendelkezzen.

A kapacitástervezés célja annak megerősítése, hogy az épület kontrollált duktilis viselkedést mutat, hogy elkerülje az összeomlást egy tervezési szintű földrengés esetén. A képlékeny csukló várhatóan a disszipáló elemben jelenik meg, és a kapcsolat összes nem disszipáló elemének biztonságosan kell tudnia átvinni az erőket a disszipáló elem folyása miatt. A disszipáló elem általában egy gerenda a nyomatékálló keretben, de lehet például egy homloklemez is. A disszipáló elemekre nem alkalmazzák az ellenállási tényezőt. Két tényezőt rendelnek a disszipáló elemhez:

$R y = 1,1 - túlszilárdság tényező - S16-14, Cl. 27.1.7; anyagokban szerkeszthető$
$C pr = 1,1 - alakkeményedési tényező - S16-14, Cl. 27.2.2; ajánlott alkalmazni a gerendára mint disszipáló elemre nyomatékálló keretben$

Az anyagdiagram a következő ábra szerint módosul:

A disszipáló elem megnövelt szilárdsága lehetővé teszi olyan terhelések bevitelét, amelyek a képlékeny csukló megjelenését okozzák a disszipáló elemben. Nyomatékálló keret és gerenda mint disszipáló elem esetén a gerendát M y = C pr R y F y W pl, y és a megfelelő nyíróerővel V z = -2 M y,Ed / L h kell terhelni, ahol:

$F y - folyáshatár$
$W pl, y - képlékeny keresztmetszeti modulus$
$L h - a gerendán lévő képlékeny csuklók közötti távolság$

Aszimmetrikus kapcsolat esetén a gerendát mind pozitív, mind negatív hajlítónyomatékkal és a megfelelő nyíróerőkkel kell terhelni.

A disszipáló elemek lemezei ki vannak zárva az ellenőrzésből.

Acél kapcsolat elemeinek ellenőrzése (CSA)

Acéllemezek szabványellenőrzése kanadai szabványok szerint

Hegesztések szabványellenőrzése kanadai szabványok szerint

Sarokvarratok

CJP horonyvarratok

Csavarok és előfeszített csavarok szabványellenőrzése kanadai szabványok szerint

Csavarok

Csavarok húzási szilárdsága

Csavarok nyírási szilárdsága

Kombinált húzás és nyírás csapágyas típusú kapcsolatban

Palástnyomási szilárdság csavar furatokban

Csavar furatának kiszakadása

Csavarok csúszásbiztos kapcsolatokban

Elrendezési szabályok

Betonblokk szabványellenőrzése kanadai szabványok szerint

Nyomott beton

Nyíróerők átadása

Nyírófog

Súrlódás

Horgonycsavarok

Horgonyok szabványellenőrzése kanadai szabványok szerint

A horgony acél ellenállása húzásra

A horgony beton kiszakítási ellenállása húzásra

A horgony beton kihúzási ellenállása húzásra

Beton oldallap-kifúvódási ellenállás

A horgony acél ellenállása nyírásra

A horgony beton kiszakítási ellenállása nyírásra

A horgony beton kipecsételési ellenállása nyírásra

Húzó- és nyíróerők kölcsönhatása

Emelt horgonyok

Elrendezési szabályok

Acél kapcsolat osztályozása kanadai szabványok szerint

Kapacitástervezés kanadai szabványok szerint

Kapcsolódó cikkek

IDEA StatiCa Connection – Acél kapcsolatok szerkezeti méretezése

Általános 3D csomópont szerkezeti tervezése (AISC)

Alapozás szerkezeti tervezése átlós vasalással (AISC)

Hegesztések és csavarok az IDEA StatiCa-ban (AISC)

Acél kapcsolat elemeinek ellenőrzése (CSA)

Acéllemezek szabványellenőrzése kanadai szabványok szerint

Hegesztések szabványellenőrzése kanadai szabványok szerint

Sarokvarratok

CJP horonyvarratok

Csavarok és előfeszített csavarok szabványellenőrzése kanadai szabványok szerint

Csavarok

Csavarok húzási szilárdsága

Csavarok nyírási szilárdsága

Kombinált húzás és nyírás csapágyas típusú kapcsolatban

Palástnyomási szilárdság csavar furatokban

Csavar furatának kiszakadása

Csavarok csúszásbiztos kapcsolatokban

Elrendezési szabályok

Betonblokk szabványellenőrzése kanadai szabványok szerint

Nyomott beton

Nyíróerők átadása

Nyírófog

Súrlódás

Horgonycsavarok

Horgonyok szabványellenőrzése kanadai szabványok szerint

A horgony acél ellenállása húzásra

A horgony beton kiszakítási ellenállása húzásra

A horgony beton kihúzási ellenállása húzásra

Beton oldallap-kifúvódási ellenállás

A horgony acél ellenállása nyírásra

A horgony beton kiszakítási ellenállása nyírásra

A horgony beton kipecsételési ellenállása nyírásra

Húzó- és nyíróerők kölcsönhatása

Emelt horgonyok

Elrendezési szabályok

Acél kapcsolat osztályozása kanadai szabványok szerint

Kapacitástervezés kanadai szabványok szerint

Kapcsolódó cikkek

IDEA StatiCa Connection – Acél kapcsolatok szerkezeti méretezése

Általános 3D csomópont szerkezeti tervezése (AISC)

Alapozás szerkezeti tervezése átlós vasalással (AISC)

Hegesztések és csavarok az IDEA StatiCa-ban (AISC)