Sprawdzenie normowe bloku betonowego według norm australijskich

Beton poniżej płyty podstawy jest symulowany przez podłoże Winklera o jednolitej sztywności, które zapewnia naprężenia kontaktowe. Do sprawdzenia na ściskanie stosuje się średnie naprężenie na obciążonej powierzchni w kontakcie z płytą podstawy.

Powierzchnia nośna betonu

Powierzchnia nośna betonu jest sprawdzana zgodnie z AS3600: 2018 – Cl. 12.6. Obliczeniowe naprężenie dociskowe na powierzchni betonu nie może przekraczać:

\[ ϕ f_b = ϕ 0.9 f'_c \sqrt{\frac{A_2}{A_1}} \le ϕ 1.8 f'_c \]

gdzie:

• ϕ = 0,6 – współczynnik nośności (Tabela 2.2) edytowalny w ustawieniach normy
• f'_c – charakterystyczna wytrzymałość betonu na ściskanie oznaczona na próbkach walcowych w wieku 28 dni
• A₁ – powierzchnia nośna
• A₂ – największa powierzchnia podpierająca geometrycznie podobna i współśrodkowa z A₁. Boki ostrosłupa ściętego mają nachylenie 1 wzdłużnie i 2 poprzecznie względem kierunku obciążenia.

Obliczeniowe naprężenie dociskowe, σ, jest równe średniemu naprężeniu pod płytą podstawy na powierzchni poniżej płyty podstawy w kontakcie z betonem.

Przeniesienie ścinania

Przyjmuje się, że siła ścinająca w płycie podstawy jest przenoszona ze słupa na fundament betonowy przez:

1. Tarcie między płytą podstawy a betonem / zaprawa
2. Ostrogę
3. Śruby kotwiące

Przeniesienie siły ścinającej przez tarcie

Nośność na ścinanie jest obliczana zgodnie z Gianluca Ranzi, Peter Kneen: Design of Pinned Column Base Plates, Journal of the Australian Steel Institute, vol. 36, no. 2, September 2002 – Chapter 6.5.3 w następujący sposób:

\[ ϕ V_f = ϕ μ N_c^* \]

gdzie:

• ϕ = 0,8 – współczynnik nośności
• μ = 0,55 – współczynnik tarcia edytowalny w ustawieniach normy
• N_c* – obliczeniowa osiowa siła ściskająca w słupie

Przeniesienie siły ścinającej przez ostrogę

Jeżeli siła ścinająca jest przenoszona przez ostrogę, ostroga jest modelowana metodą elementów skończonych, a jej blachy i spoiny są sprawdzane metodą elementów skończonych oraz komponentami spoin. Wymagane są dodatkowe sprawdzenia – nośność dociskowa betonu; nośność krawędziowa betonu.

Nośność dociskowa betonu

Nośność dociskowa betonu jest sprawdzana zgodnie z Gianluca Ranzi, Peter Kneen: Design of Pinned Column Base Plates, Journal of the Australian Steel Institute, vol. 36, no. 2, September 2002 – Chapter 6.5.5:

\[ ϕ_c V_b = 0.85 ϕ_c f'_c A_{sl} \]

gdzie:

• ϕ_c = 0,6 – współczynnik nośności betonu na docisk edytowalny w ustawieniach normy
• f'_c – charakterystyczna wytrzymałość betonu na ściskanie oznaczona na próbkach walcowych w wieku 28 dni
• A_sl – rzutowana powierzchnia zakotwionej ostrogi w kierunku siły, z wyłączeniem części ostrogi w kontakcie z zaprawą powyżej elementu betonowego

Nośność krawędziowa betonu

Jeżeli siła ścinająca działa w kierunku wolnej krawędzi betonu, należy sprawdzić, czy beton jest w stanie przenieść przyłożoną siłę ścinającą. Nośność krawędziowa betonu jest sprawdzana zgodnie z Gianluca Ranzi, Peter Kneen: Design of Pinned Column Base Plates, Journal of the Australian Steel Institute, vol. 36, no. 2, September 2002 – Chapter 6.5.5:

\[ ϕ V_{ce} = ϕ 0.33 \sqrt{f'_c} A_{Vc} \]

gdzie:

• ϕ = 0,85 – współczynnik nośności
• f'_c – charakterystyczna wytrzymałość betonu na ściskanie oznaczona na próbkach walcowych w wieku 28 dni
• A_Vc – efektywna powierzchnia naprężeń wyznaczona przez rzutowanie płaszczyzny pod kątem 45° od krawędzi nośnych ostrogi do wolnej powierzchni w kierunku siły ścinającej. Powierzchnia nośna ostrogi jest wyłączona z powierzchni rzutowanej

Przeniesienie siły ścinającej przez kotwy

Przyjmuje się, że siła ścinająca jest przenoszona przez kotwy. Siła w każdej kotwie jest wyznaczana metodą elementów skończonych. Każda kotwa lub grupa kotew jest sprawdzana na zniszczenie stali przy ścinaniu, zniszczenie krawędziowe betonu, zniszczenie betonu przez wyrwanie oraz kombinację rozciągania i ścinania, jeżeli jednocześnie występuje rozciąganie.