Normnachweis des Betonblocks nach australischen Normen

Der Beton unterhalb der Fußplatte wird durch einen Winkler-Bettungsmodell mit gleichmäßiger Steifigkeit simuliert, der die Kontaktspannungen liefert. Die mittlere Spannung in der belasteten Fläche, die mit der Fußplatte in Kontakt steht, wird für den Drucknachweis verwendet.

Betonauflagerfläche

Die Betonauflagerfläche wird gemäß AS3600: 2018 – Cl. 12.6 nachgewiesen. Die Bemessungslagerspannung an einer Betonoberfläche darf nicht überschreiten:

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

wobei:

• ϕ = 0,6 – Kapazitätsfaktor (Tabelle 2.2), editierbar in den Normeinstellungen
• f'_c – charakteristische Druckfestigkeit des Betons (Zylinder) nach 28 Tagen
• A₁ – Lagerfläche
• A₂ – größte Fläche der Auflagerfläche, die geometrisch ähnlich und konzentrisch zu A₁ ist. Die Seitenneigungen des Kegelstumpfes betragen 1 in Längsrichtung und 2 in Querrichtung bezogen auf die Lastrichtung.

Die Bemessungslagerspannung σ entspricht der mittleren Spannung unter der Fußplatte in dem Bereich, der mit dem Beton in Kontakt steht.

Querkraftübertragung

Es wird angenommen, dass die Querkraft an der Fußplatte vom Stütze auf das Betonfundament übertragen wird durch:

1. Reibung zwischen Fußplatte und Beton / Vergussmörtel
2. Schubknagge
3. Ankerschrauben

Querkraftübertragung durch Reibung

Die Querkrafttragfähigkeit wird gemäß Gianluca Ranzi, Peter Kneen: Design of Pinned Column Base Plates, Journal of the Australian Steel Institute, Bd. 36, Nr. 2, September 2002 – Kapitel 6.5.3 wie folgt berechnet:

\[ ϕ V_f = ϕ μ N_c^* \]

wobei:

• ϕ = 0,8 – Kapazitätsfaktor
• μ = 0,55 – Reibungskoeffizient, editierbar in den Normeinstellungen
• N_c* – Bemessungswert der Drucknormalkraft in der Stütze

Querkraftübertragung durch Schubknagge

Wird die Querkraft durch eine Schubknagge übertragen, wird die Schubknagge mit finiten Elementen modelliert, und ihre Platten und Schweißnähte werden mit der Methode der finiten Elemente und Schweißnahtkomponenten nachgewiesen. Zusätzliche Nachweise sind erforderlich – Betonlagerdruckfestigkeit; Betonkantenbruchfestigkeit.

Betonlagerdruckfestigkeit

Die Lagerdruckfestigkeit des Betons wird gemäß Gianluca Ranzi, Peter Kneen: Design of Pinned Column Base Plates, Journal of the Australian Steel Institute, Bd. 36, Nr. 2, September 2002 – Kapitel 6.5.5 nachgewiesen:

\[ ϕ_c V_b = 0.85 ϕ_c f'_c A_{sl} \]

wobei:

• ϕ_c = 0,6 – Kapazitätsfaktor für Beton unter Lagerdruck, editierbar in den Normeinstellungen
• f'_c – charakteristische Druckfestigkeit des Betons (Zylinder) nach 28 Tagen
• A_sl – projizierte Fläche der eingebetteten Schubknagge in Kraftrichtung, ohne den Anteil der Knagge, der mit dem Vergussmörtel oberhalb des Betonbauteils in Kontakt steht

Betonkantenbruchfestigkeit

Wirkt eine Querkraft gegen eine freie Betonkante, ist nachzuweisen, dass der Beton die aufgebrachte Querkraft aufnehmen kann. Die Betonkantenbruchfestigkeit wird gemäß Gianluca Ranzi, Peter Kneen: Design of Pinned Column Base Plates, Journal of the Australian Steel Institute, Bd. 36, Nr. 2, September 2002 – Kapitel 6.5.5 nachgewiesen:

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

wobei:

• ϕ = 0,85 – Kapazitätsfaktor
• f'_c – charakteristische Druckfestigkeit des Betons (Zylinder) nach 28 Tagen
• A_Vc – effektive Spannungsfläche, definiert durch Projektion einer 45°-Ebene von den Lagerkanten der Schubknagge bis zur freien Oberfläche in Richtung der Querkraft. Die Lagerfläche der Schubknagge ist von der projizierten Fläche ausgenommen

Querkraftübertragung durch Anker

Es wird angenommen, dass die Querkraft durch Anker übertragen wird. Die Kraft in jedem Anker wird mit der Methode der finiten Elemente bestimmt. Jeder Anker oder jede Ankergruppe wird auf Stahlversagen infolge Querkraft, Betonkantenbruch, Betonausbruch (Pry-out) sowie auf kombinierte Zug- und Querkraftbeanspruchung nachgewiesen, sofern auch Zugkräfte vorhanden sind.