Normové posouzení betonového bloku podle australských norem

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

Tlačená plocha betonu

Tlačená plocha betonu je posouzena podle AS3600: 2018 – Cl. 12.6. Návrhové napětí v betonu na tlačené ploše nesmí překročit:

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

kde:

• ϕ = 0,6 – součinitel únosnosti (Tabulka 2.2) upravitelný v nastavení normy
• f'_c – charakteristická pevnost betonu v tlaku (válcová) ve stáří 28 dní
• A₁ – tlačená plocha
• A₂ – největší plocha podpůrného povrchu geometricky podobná a soustředná s A₁. Boční sklony jehlanu jsou 1 podélně a 2 příčně vzhledem ke směru zatížení.

Návrhové napětí v tlačené ploše, σ, se rovná průměrnému napětí pod patní deskou na ploše pod patní deskou v kontaktu s betonem.

Přenos smykové síly

Předpokládá se, že smyková síla v patní desce je přenášena ze sloupu do betonového základu:

1. Třením mezi patní deskou a betonem / zálivkou
2. Smykovou zarážkou
3. Kotevními šrouby

Přenos smykové síly třením

Smyková únosnost je vypočtena podle 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 takto:

\[ ϕ V_f = ϕ μ N_c^* \]

kde:

• ϕ = 0,8 – součinitel únosnosti
• μ = 0,55 – součinitel tření upravitelný v nastavení normy
• N_c* – návrhová hodnota osové tlakové síly ve sloupu

Přenos smykové síly smykovou zarážkou

Je-li smyková síla přenášena smykovou zarážkou, je smyková zarážka modelována pomocí konečných prvků a její plechy a svary jsou posouzeny metodou konečných prvků a složkami svaru. Jsou vyžadována dodatečná posouzení – únosnost betonu v otlačení; únosnost betonové hrany.

Únosnost betonu v otlačení

Únosnost betonu v otlačení je posouzena podle 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:

\[ ϕ_c V_b = 0.85 ϕ_c f'_c A_{sl} \]

kde:

• ϕ_c = 0,6 – součinitel únosnosti betonu v otlačení upravitelný v nastavení normy
• f'_c – charakteristická pevnost betonu v tlaku (válcová) ve stáří 28 dní
• A_sl – průmět plochy zabetonované smykové zarážky ve směru síly, s výjimkou části zarážky v kontaktu se zálivkou nad betonovým prvkem

Únosnost betonové hrany

Působí-li smyková síla proti volné hraně betonu, je třeba ověřit, zda je beton schopen přenést působící smykovou sílu. Únosnost betonové hrany je posouzena podle 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:

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

kde:

• ϕ = 0,85 – součinitel únosnosti
• f'_c – charakteristická pevnost betonu v tlaku (válcová) ve stáří 28 dní
• A_Vc – efektivní napjatostní plocha definovaná průmětem roviny pod úhlem 45° od tlačených hran smykové zarážky k volnému povrchu ve směru smykového zatížení. Tlačená plocha smykové zarážky je z průmětné plochy vyloučena

Přenos smykové síly kotvami

Předpokládá se, že smyková síla je přenášena kotvami. Síla v každé kotvě je stanovena metodou konečných prvků. Každá kotva nebo skupina kotev je posouzena na porušení oceli ve smyku, porušení betonové hrany, vysmýknutí betonu a kombinované namáhání tahem a smykem, je-li přítomen i tah.