A parametric analysis for flexible base plate in steel-concrete connection

The present thesis addresses the problem of base plate in steel-to-concrete connections. The existing design method assumes the hypothesis of force distribution based on rigid behavior, namely the section under bending remains plane. However, until now there are no provisions on the required level of stiffness to guarantee. In this work, it is proofed that the rigid base plate calculation method without checking the required stiffness may lead to underestimation of the anchor tensile forces, resulting in the selection of smaller anchor bolts consequently resulting in the unsafe design of the base plate. A parametric analysis considering a single benchmark (rectangular plate with regular anchor’s layout) is carried out comparing the results of FEM modeling using plates elements and rigid base calculation method. The relevant parameters are: (i) plate’s thickness; (ii) plates’s and attached profile’s dimensions; (iii) biaxial moment condition with different relative angle between applied moments; (iv) different conditions for the applied axial force.

Il presente lavoro di tesi affronta il problema della piastra di base nelle connessioni acciaio-calcestruzzo. Attualmente i metodi di calcolo delle connessioni sono basati sulla ipotesi di piastra rigida, che assume la planarità della sezione sotto le azioni di momento flettente. Ne consegue una distribuzione lineare delle forze negli ancoraggi che è facilmente desumibile dalla soluzione dell’asse neutro con le comuni formule per la presso-flessione deviata per sezioni omogenizzate. Tuttavia, non esiste un criterio univoco per la verifica della rigidezza richiesta al fine di soddisfare la ipotesi di piastra rigida e ci si affida quasi totalmente alla pratica del progettista. Nel lavoro presentato, si propone il confronto tra le forze sugli ancoraggi ottenute da modelli ad elementi finiti con quelli ottenute considerando la piastra rigida. E’ provato che le azioni ottenute con il secondo modello sono inferiori nei casi in cui sia notevole l’impegno flessionale della piastra. Nello specifico, è stata condotta una analisi parametrica considerando uno esempio di riferimento, i.e. piastra rettangolare con disposizione simmetrica degli ancoraggi. I parametri variati sono: (i) spessore della piastra; (ii) dimensioni della piastra e dell’impronta del profilo; (ii) diversi angoli relativi tra i momenti applicati nel caso della flessione biassiale; (iv) differenti casi di azione assiale applicata.