Forme e opzioni generali di ancoraggio

Come modellare il collegamento acciaio-calcestruzzo

La prima opzione consiste nel modellare l'ancoraggio utilizzando la procedura guidata per i collegamenti, che offre opzioni di collegamento a momento e a taglio, fondazioni con o senza controventi. 

Il secondo approccio per la modellazione di una fondazione è tramite l'operazione Base Plate. Questo approccio è specificamente destinato agli scenari in cui la piastra di base è perpendicolare all'elemento ancorato. Utilizzando questa operazione, gli ancoraggi vengono generati automaticamente. Inoltre, la forma della piastra di base può essere personalizzata nell'Editor, consentendo modifiche come la creazione di piastre di base con bordi arrotondati per soddisfare specifiche esigenze progettuali e la specifica di fori assolati 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 Stiffening plate per modellare la piastra di base e l'operazione Fastener grid o Contact per definire gli ancoraggi. La piastra di irrigidimento viene posizionata nell'angolo e nella posizione richiesti, e la griglia di elementi di fissaggio deve essere regolata sul tipo Anchor. Quindi il numero di elementi collegati viene modificato a uno e la piastra di irrigidimento viene definita come elemento selezionato. 

Nei casi in cui il collegamento è già modellato in un software CAD, è possibile importare la progettazione dell'ancoraggio utilizzando i collegamenti BIM.

Esempio di ancoraggio generale con la piastra di irrigidimento

Guarda la registrazione per imparare come progettare una piastra di base verticale personalizzata per un corrimano di balcone in una soletta in calcestruzzo. 

Blocco in calcestruzzo

La fondazione in calcestruzzo è limitata a una forma rettangolare, ma le sue dimensioni possono essere regolate utilizzando valori di offset per ciascun bordo. L'inserimento di un singolo valore crea un offset uniforme attorno al profilo della sezione trasversale ancorata. L'inserimento di due valori applica offset simmetrici in due direzioni. La fornitura di quattro valori applica offset a ciascun bordo individualmente per ottenere facilmente un ancoraggio asimmetrico. 

Il parametro di offset consente di creare un blocco rettangolare in calcestruzzo, una trave di fondazione, una parete in calcestruzzo, una trave, una colonna, un solaio o un elemento inclinato.

È anche possibile creare una piastra di base parzialmente supportata inserendo valori di offset negativi (-). Ad esempio, inserendo un valore negativo per l'offset di un bordo è possibile creare una piastra di base estesa oltre un blocco in calcestruzzo o modellare una trave in acciaio appoggiata su un blocco in calcestruzzo con solo una parte della sua ala a contatto.

Guarda la modellazione di diverse varianti di blocco in calcestruzzo e configurazioni di ancoraggio.

Tipi di ancoraggio

In IDEA StatiCa è possibile progettare vari tipi di bulloni di ancoraggio. È possibile scegliere tra ancoraggi dritti, ancoraggi con testa (piastre rondella circolari o rettangolari) e bulloni di ancoraggio con gancio. La lunghezza, il diametro e il materiale degli elementi di fissaggio possono essere modificati. 

Gli ancoraggi dritti sono automaticamente considerati come ancoraggi post-installati, mentre gli ancoraggi con piastre rondella e ganci sono considerati gettati in opera, il che differenzia le verifiche normative richieste. 

Per progettare ancoraggi con hardware Hilti è possibile utilizzare il plugin Hilti PROFIS in Checkbot. Ciò consente il trasferimento di dati da software FEA e CAD di terze parti supportati verso Hilti PROFIS Engineering Suite tramite l'utilizzo gratuito di Checkbot. Scopri come utilizzare il plugin Hilti PROFIS Engineering Suite.

Trasferimento del taglio

Esistono tre opzioni per il trasferimento del taglio dall'elemento ancorato al blocco di fondazione: attrito, chiavetta a taglio o ancoraggi. Il trasferimento del taglio avviene sempre esclusivamente tramite una delle opzioni e non può essere combinato.

L'opzione predefinita è il trasferimento del taglio tramite 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 progetto all'attrito. 

Un'altra opzione di trasferimento del taglio è tramite chiavetta a taglio. Questo elemento consiste in un elemento in acciaio generico saldato alla parte inferiore della piastra di base. La chiavetta a taglio è definita tramite la lunghezza; l'incorporamento in acciaio può essere posizionato excentricamente e anche ruotato. La verifica normativa della chiavetta a taglio viene eseguita tramite la resistenza a taglio dell'acciaio e la resistenza a compressione del calcestruzzo. 

Un'altra opzione per il trasferimento del taglio in IDEA StatiCa Connection è tramite ancoraggi.

L'ultima opzione è Sliding, che rappresenta un vincolo scorrevole (carrello) implementato solo per l'analisi in IDEA StatiCa Member. Per la modellazione solo in Connection, questa opzione non dovrebbe essere utilizzata.

Stand-off

Esistono 3 modi per modellare il collegamento di una piastra di base con un blocco di fondazione. La prima opzione, nonché quella predefinita, è diretta, senza spazio tra i due elementi. Un'altra opzione è un giunto di malta (malta cementizia) 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 la fondazione in calcestruzzo nelle impostazioni del progetto. Il valore predefinito è 0,25. L'ultima opzione è un giunto per evitare il contatto diretto tra la piastra di base e il blocco in calcestruzzo al fine di prevenire la corrosione.

Le forze sono determinate mediante analisi agli elementi finiti. Il momento flettente degli ancoraggi con stand-off dipende dal rapporto di rigidezza degli ancoraggi e della piastra di base.

Ancoraggio a più superfici del blocco in calcestruzzo

IDEA StatiCa Connection supporta l'ancoraggio a più superfici del blocco in calcestruzzo, estendendo significativamente le capacità di modellazione per configurazioni complesse di piastre di base. I progettisti possono ora definire ancoraggi su due piani di un singolo blocco in calcestruzzo, consentendo una rappresentazione accurata dei dettagli di collegamento reali, come elementi ancorati sia sulle facce orizzontali che verticali. 

Ciò elimina la necessità di soluzioni alternative che richiedono molto tempo, come l'utilizzo di piastre di irrigidimento, tagli manuali o simulazioni con blocchi multipli, e garantisce un comportamento di ancoraggio coerente e tracciabile attraverso i codici di progettazione. 

Definire la piastra di base su una superficie specificata

Nell'operazione Base Plate, è possibile scegliere tra la creazione di un nuovo blocco o la selezione di uno esistente. Nel caso di un blocco esistente, è disponibile una nuova opzione per specificare la superficie. Le superfici sono numerate nello stesso modo dell'applicazione Detail.

Per l'operazione Fastener grid o Contact, è stata implementata una nuova logica. Quando la piastra di riferimento è posizionata sulla faccia del blocco in calcestruzzo e l'operazione è impostata su Anchors, la superficie viene automaticamente riconosciuta e utilizzata per la creazione del modello del sottosuolo.

Quando viene selezionato un blocco esistente, le proprietà dell'ancoraggio (Offset, Profondità, Trasferimento della forza di taglio, Stand-off) vengono automaticamente riutilizzate.

Posizionare la piastra di irrigidimento sulla superficie

È disponibile anche una nuova opzione per la piastra di irrigidimento: la sua Origine può ora essere definita sul Blocco esistente di calcestruzzo. Quando selezionata, la piastra di irrigidimento viene automaticamente posizionata sul blocco in calcestruzzo selezionato e sulla sua superficie. La posizione è al centro della superficie.

Per impostazione predefinita, le verifiche degli ancoraggi sono contrassegnate come non soddisfatte a causa dell'interazione delle piastre di base, che non viene verificata nell'applicazione Connection.

È possibile modificare questo stato nelle Impostazioni del progetto e modificare la Resistenza alla rottura del calcestruzzo su Nessuna. In questo caso, si assume che sia l'armatura a trazione che quella a taglio nel blocco in calcestruzzo siano presenti, e le verifiche del calcestruzzo non vengono eseguite.

Le verifiche normative dell'acciaio rimangono valide e gli utenti possono esportare il modello in Detail per la verifica avanzata del calcestruzzo. Il software ridistribuisce automaticamente le forze in base alla rigidezza degli ancoraggi, alla rigidezza del sottosuolo a compressione e ai percorsi di carico, consentendo agli ingegneri di analizzare e validare manualmente le condizioni critiche di trasferimento del carico.

Irrigidimenti

Per fornire resistenza aggiuntiva, è possibile aggiungere irrigidimenti all'elemento collegato. Ciò può essere ottenuto utilizzando l'operazione Rib, adatta ai casi in cui gli irrigidimenti vengono applicati a una singola piastra (anima/ala). In alternativa, l'operazione Widener consente di assegnare irrigidimenti a più parti della sezione trasversale.

Verifica normativa degli ancoraggi

Ulteriori dettagli sulla verifica normativa degli ancoraggi sono disponibili di seguito:

• Verifica normativa degli ancoraggi - Eurocodice
• Verifica normativa degli ancoraggi - AISC
• Verifica normativa degli ancoraggi - Norme australiane
• Verifica normativa degli ancoraggi - Norme canadesi

Non tutte le verifiche normative degli ancoraggi vengono eseguite nell'applicazione IDEA StatiCa Connection a causa delle limitazioni derivanti dalla configurazione degli ancoraggi. 

Verifica normativa dei blocchi in calcestruzzo

Ulteriori dettagli sulla verifica normativa del blocco in calcestruzzo sono disponibili di seguito:

• Verifica normativa dei blocchi in calcestruzzo - Eurocodice
• Verifica normativa dei blocchi in calcestruzzo - AISC
• Verifica normativa del blocco in calcestruzzo - Norme australiane
• Verifica normativa del blocco in calcestruzzo - Norme canadesi

Verifica normativa - calcestruzzo fessurato o non fessurato

Nel Codice di impostazione, è possibile impostare il calcestruzzo su non fessurato, il che aumenta la capacità per le verifiche normative degli ancoraggi. Per le norme EN, ciò influisce sulla resistenza al blowout del calcestruzzo come parametro k₅ e sulla resistenza al cono di calcestruzzo come parametro k₁. Per le norme AISC, invece, influisce sulla resistenza alla rottura del calcestruzzo e sul parametro Ψ_c,N. Per impostazione predefinita, il calcestruzzo è impostato come fessurato, ma può essere modificato in non fessurato nelle impostazioni del progetto.

Disabilitare la verifica della rottura a cono del calcestruzzo (sfilamento)

I casi speciali di ancoraggio di travi o colonne in acciaio a blocchi in calcestruzzo snelli, come quelli vicino ai bordi di pareti in calcestruzzo, presentano sfide principalmente nella valutazione dello sfilamento a cono del calcestruzzo. In questi scenari, il cono di calcestruzzo è insufficiente, richiedendo l'adozione di un approccio alternativo.

In IDEA StatiCa Connection, è possibile disabilitare la verifica della resistenza alla rottura del calcestruzzo nel Codice di impostazione e scegliere tra le seguenti opzioni:

• Entrambe - Sia le forze di trazione che quelle di taglio sono considerate nella verifica normativa.
• Trazione - Vengono considerate solo le forze di trazione, con le forze di taglio assunte come portate dall'armatura.
• Taglio - Vengono considerate solo le forze di taglio, con le forze di trazione assunte come portate dall'armatura.
• Nessuna - Si assume che tutte le forze siano portate dall'armatura.

Per tutte le opzioni eccetto Entrambe, il report specifica esplicitamente le forze che devono essere portate dall'armatura del blocco in calcestruzzo per ottenere una progettazione soddisfacente.

Verifica del calcestruzzo - metodo avanzato

In base all'impostazione precedente, le verifiche del blocco in calcestruzzo potrebbero risultare non soddisfacenti senza armatura. In tali casi, è possibile esportare l'intero ancoraggio nell'applicazione Detail per ulteriori analisi e modifiche 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 3D Detail out of Beta.