Normové posouzení betonových bloků (AISC)

Beton pod patní deskou je simulován Winklerovým podložím s rovnoměrnou tuhostí, které poskytuje kontaktní napětí. Pro posouzení na tlak se používá průměrné napětí v zatížené oblasti v kontaktu s patní deskou.

Beton v tlaku

Návrh betonu – únosnost v otlačení je navrhována podle AISC 360-16, oddíl J8. Pokud je podpůrná plocha betonu větší než patní deska, návrhová únosnost v otlačení je definována jako

\[ f_{p(max)}=0.85 f_c \sqrt{\frac{A_2}{A_1}} \le 1.7 f'_c \]

kde:

• f'_c – pevnost betonu v tlaku
• A₁ – plocha patní desky v kontaktu s betonovou plochou (horní plocha jehlanu)
• A₂ – podpůrná plocha betonu (geometricky podobná dolní plocha jehlanu se sklonem 1 svislý ku 2 vodorovným)

Posouzení betonu v otlačení je následující

σ ≤ ϕ_c f_p(max) pro LRFD

σ ≤ f_p(max) / Ω_c pro ASD

kde:

• σ – průměrné tlakové napětí pod patní deskou
• ϕ_c = 0,65 – součinitel únosnosti pro beton
• Ω_c = 2,31 – součinitel bezpečnosti pro beton

Přenos smykových sil

Smykové zatížení může být přenášeno jednou z následujících možností:

• Smyková zarážka,
• Tření,
• Kotevní šrouby.

Smyková zarážka

K dispozici je pouze LRFD. Smykové zatížení je přenášeno smykovou zarážkou. Je nutné provést posouzení betonu v otlačení a, pokud není zajištěno vyztužení pro přenesení požadované únosnosti, také posouzení vytržení betonu.

Únosnost v otlačení smykové zarážky vůči betonu je stanovena podle ACI 349-01 – B.4.5 a ACI 349-01 RB11 jako:

ϕP_br = ϕ 1,3 f'_c A₁ + ϕ K_c (N_y – P_a)

kde:

• ϕ = 0,7 – součinitel snížení únosnosti pro otlačení betonu podle ACI 349
• f'_c – pevnost betonu v tlaku
• A₁ – průmětná plocha zabetonované smykové zarážky ve směru síly, bez části zarážky v kontaktu s podlitím nad betonovým prvkem
• K_c = 1,6 – součinitel sevření
• N_y = n A_se F_y – mez kluzu tažených kotev
• P_a – vnější osová síla

Únosnost betonu při vytržení smykové zarážky podle ACI 349 – B11 je:

\[ \phi V_{cb} = A_{Vc} 4 \phi \sqrt{f'_c} \]

kde:

• ϕ = 0,85 – součinitel snížení únosnosti pro smyk podle ACI 349
• A_Vc – efektivní plocha napětí definovaná promítnutím roviny pod úhlem 45° od okrajů otlačení smykové zarážky k volnému povrchu ve směru smykového zatížení. Plocha otlačení smykové zarážky je z průmětné plochy vyloučena

Pokud je v nastavení normy deaktivováno posouzení vytržení betonu, uživatel obdrží informaci o síle, která musí být přenesena prostřednictvím železobetonu.

Tření

Smykové zatížení je přenášeno třením. Smyková únosnost je stanovena jako:

ϕ_c V_r = ϕ_c μ C    (LRFD)

V_r / Ω_c =μ C / Ω_c    (ASD)

kde:

• ϕ_c = 0,65 – součinitel únosnosti (LRFD)
• Ω_c = 2,31 – součinitel bezpečnosti (ASD)
• μ = 0,4 – součinitel tření mezi patní deskou a betonem (doporučená hodnota 0,4 dle AISC Design guide 7 – 9.2 a ACI 349 – B.6.1.4, upravitelná v nastavení normy)
• C – tlaková síla

Kotevní šrouby

Pokud je smykové zatížení přenášeno pouze kotevními šrouby, smyková síla působící na každou kotvu je stanovena metodou konečných prvků a kotevní šrouby jsou posouzeny podle ACI 318-14, jak je popsáno v následujících kapitolách.