Seismisch ontwerp van een voetplaat

Over het Nestle Storage Rack project

Nestlé's 16-verdiepingen tellende, 220.000 vierkante voet grote opslagrekfaciliteit in het Tejon Ranch Commercial Center in Wheeler Ridge, Californië, bracht unieke constructieve uitdagingen met zich mee. Gelegen in Seismische Ontwerpcategorie D vereiste het project een hoogwaardige seismische ontwerp en detaillering in overeenstemming met ASCE 7-16, AISC 341-16 en de RMI-normen van 2021 voor specialistische detaillering van rekgebouwen.

Foto: Met dank aan TRCC

Seismisch voetplaatontwerp

Een belangrijk doel was ervoor te zorgen dat de voetplaatverbindingen met de funderingen bestand waren tegen seismische krachten, met behoud van constructieve integriteit en veiligheid. De uitdaging lag in het ontwerpen van systemen met achteraf aangebrachte ankers die konden voldoen aan hoge seismische eisen terwijl het materiaalgebruik en de uitvoerbaarheid werden geoptimaliseerd. 

Traditionele handberekeningen en vereenvoudigde softwaremodellen waren niet in staat het gedrag van deze verbindingen onder seismische belasting volledig te beschrijven, met name wanneer rekening werd gehouden met de ductiele bezwijkmechanismen die vereist zijn voor normconformiteit.

Om dit te bereiken gebruikte het ingenieursteam van IMEG IDEA StatiCa om een gedetailleerde capaciteitsontwerp-analyse uit te voeren. Door de voetplaat, ankers en het beton nauwkeurig te modelleren, konden zij spanningsverdelingen, vloeimechanismen en bezwijkvormen onder seismische belastingen evalueren. Dit stelde hen in staat hun ontwerp te optimaliseren en Optie B "Ductiel Mechanisme" uit ACI 318-19 paragraaf 17.10.5.3 toe te passen.

Onder Optie B is het ankersysteem zo ontworpen dat vloeien optreedt in een ductiel stalen element, zoals de voetplaat, voordat bezwijken optreedt in de betonankers. Deze aanpak zorgt voor energiedissipatie en voorkomt brosse bezwijkvormen zoals het bezwijken van het beton door uitbraak of uittrekken.

Galerij

Toon als rasterToon als schuifregelaarToon als raster

1 van 2

Galerij

Toon als rasterToon als schuifregelaarToon als raster

2 van 2

Toon als rasterToon als schuifregelaarToon als raster

1 van 2

De geavanceerde niet-lineaire analyse van de software bevestigde dat vloeien zou optreden in de stalen plaat vóór het bezwijken van het beton, waarmee het gewenste ductiele gedrag werd gewaarborgd. Deze validatie stelde IMEG in staat om gereduceerde seismische krachtberekeningen te rechtvaardigen zonder toepassing van de oversterktefactor Ω₀, wat leidde tot materiaal- en kostenbesparingen met behoud van volledige conformiteit met ACI 318-19.

Galerij

Toon als rasterToon als schuifregelaarToon als raster

1 van 3

Galerij

Toon als rasterToon als schuifregelaarToon als raster

3 van 3

Toon als rasterToon als schuifregelaarToon als raster

1 van 3

Waarom IDEA StatiCa?

Sinds de integratie van IDEA StatiCa in hun werkproces heeft het ingenieursteam van IMEG het volgende aangepakt:

• Niet-standaard verbindingen die aangepaste detaillering vereisen. 
• Seismische belastingseisen met geavanceerde analytische tools. 
• Ontwerpen van achteraf aangebrachte ankers conform ACI 318-19 richtlijnen. 

Voor het Nestlé Storage Rack Building zorgde IDEA StatiCa ervoor dat voetplaatverbindingen niet alleen normconform waren, maar ook geoptimaliseerd voor seismische prestaties, wat aantoont hoe geavanceerde ingenieurtools hoogseismische, complexe projecten kunnen ondersteunen.