Sprawdzenie normowe bloków betonowych (AISC)

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 powierzchni obciążonej pozostającej w kontakcie z płytą podstawy.

Beton ściskany

Projektowanie betonu – nośność obliczeniowa na docisk jest projektowana zgodnie z AISC 360-16, Sekcja J8. Gdy powierzchnia podpory betonowej jest większa niż płyta podstawy, obliczeniowa nośność na docisk jest określona jako

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

gdzie:

• f'_c – wytrzymałość betonu na ściskanie
• A₁ – powierzchnia płyty podstawy w kontakcie z powierzchnią betonu (górna powierzchnia ostrosłupa ściętego)
• A₂ – powierzchnia podpory betonowej (geometrycznie podobna dolna powierzchnia ostrosłupa ściętego o nachyleniu 1 pionowo do 2 poziomo)

Sprawdzenie betonu na docisk jest następujące

σ ≤ ϕ_c f_p(max) dla LRFD

σ ≤ f_p(max) / Ω_c dla ASD

gdzie:

• σ – średnie naprężenie ściskające pod płytą podstawy
• ϕ_c = 0,65 – współczynnik nośności dla betonu
• Ω_c = 2,31 – współczynnik bezpieczeństwa dla betonu

Przenoszenie sił ścinających

Obciążenia ścinające mogą być przenoszone za pomocą jednej z następujących opcji:

• Ostroga,
• Tarcie,
• Śruby kotwiące.

Ostroga

Dostępna jest tylko metoda LRFD. Obciążenie ścinające jest przenoszone przez ostrogę. Konieczne jest sprawdzenie betonu na docisk oraz, o ile nie zapewniono zbrojenia do przeniesienia wymaganej nośności, sprawdzenie wyrwania betonu.

Nośność na docisk ostrogi na beton jest wyznaczana zgodnie z ACI 349-01 – B.4.5 i ACI 349-01 RB11 jako:

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

gdzie:

• ϕ = 0,7 – współczynnik redukcji nośności na docisk betonu zgodnie z ACI 349
• f'_c – wytrzymałość betonu na ściskanie
• A₁ – rzutowana powierzchnia zakotwionej ostrogi w kierunku siły, z wyłączeniem części ostrogi w kontakcie z zaprawą powyżej elementu betonowego
• K_c = 1,6 – współczynnik ograniczenia
• N_y = n A_se F_y – granica plastyczności rozciąganych kotew
• P_a – zewnętrzna siła osiowa

Nośność na wyrwanie betonu ostrogi zgodnie z ACI 349 – B11 wynosi:

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

gdzie:

• ϕ = 0,85 – współczynnik redukcji nośności na ścinanie zgodnie z ACI 349
• A_Vc – efektywna powierzchnia naprężeń określona przez rzutowanie płaszczyzny pod kątem 45° od krawędzi docisku ostrogi do wolnej powierzchni w kierunku obciążenia ścinającego. Powierzchnia docisku ostrogi jest wyłączona z rzutowanej powierzchni

Jeśli sprawdzenie wyrwania betonu w ustawieniach normy jest wyłączone, użytkownik otrzymuje wartość siły, która musi być przeniesiona przez żelbeton.

Tarcie

Obciążenie ścinające jest przenoszone przez tarcie. Nośność na ścinanie jest wyznaczana jako:

ϕ_c V_r = ϕ_c μ C    (LRFD)

V_r / Ω_c =μ C / Ω_c    (ASD)

gdzie:

• ϕ_c = 0,65 – współczynnik nośności (LRFD)
• Ω_c = 2,31 – współczynnik bezpieczeństwa (ASD)
• μ = 0,4 – współczynnik tarcia między płytą podstawy a betonem (zalecana wartość 0,4 w AISC Design Guide 7 – 9.2 i ACI 349 – B.6.1.4, edytowalny w ustawieniach normy)
• C – siła ściskająca

Śruby kotwiące

Jeśli obciążenie ścinające jest przenoszone wyłącznie przez śruby kotwiące, siła ścinająca działająca na każdą kotwę jest wyznaczana metodą MES, a śruby kotwiące są sprawdzane zgodnie z ACI 318-14 zgodnie z opisem w kolejnych rozdziałach.