Normtoetsing van betonblok volgens Australische normen

Beton onder de voetplaat wordt gesimuleerd door Winkler-ondergrond met uniforme stijfheid, die de contactspanningen levert. De gemiddelde spanning in het belaste gebied in contact met de voetplaat wordt gebruikt voor de druktoets.

Betondrukoppervlak

Het betondrukoppervlak wordt getoetst volgens AS3600: 2018 – Cl. 12.6. De rekenwaarde van de drukspanning op een betonoppervlak mag niet groter zijn dan:

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

waarbij:

• ϕ = 0,6 – capaciteitsfactor (Tabel 2.2) aanpasbaar in de norminstellingen
• f'_c – karakteristieke druksterkte van beton op cilinders na 28 dagen
• A₁ – drukoppervlak
• A₂ – grootste oppervlak van het ondersteunende vlak dat geometrisch gelijkvormig en concentrisch is met A₁. De zijhellingen van de frustum zijn 1 in de lengterichting en 2 in de dwarsrichting ten opzichte van de belastingrichting.

De rekenwaarde van de drukspanning, σ, is gelijk aan de gemiddelde spanning onder de voetplaat op het oppervlak onder de voetplaat dat in contact staat met het beton.

Overdracht van afschuiving

De afschuivingskracht op de voetplaat wordt verondersteld te worden overgedragen van de kolom naar de betonnen fundering door:

1. Wrijving tussen voetplaat en beton / grout
2. Afschuif deuvel
3. Ankerbouten

Afschuifkrachtoverdracht door wrijving

De afschuifcapaciteit wordt berekend volgens Gianluca Ranzi, Peter Kneen: Design of Pinned Column Base Plates, Journal of the Australian Steel Institute, vol. 36, nr. 2, september 2002 – Hoofdstuk 6.5.3 als volgt:

\[ ϕ V_f = ϕ μ N_c^* \]

waarbij:

• ϕ = 0,8 – capaciteitsfactor
• μ = 0,55 – wrijvingscoëfficiënt aanpasbaar in de norminstellingen
• N_c* – rekenwaarde van de normaalkracht (druk) in de kolom

Afschuifkrachtoverdracht door afschuif deuvel

Als de afschuifkracht wordt overgedragen door de afschuif deuvel, wordt de afschuif deuvel gemodelleerd met eindige elementen en worden de platen en lassen getoetst met de Eindige Elementen Methode en lascomponenten. Aanvullende toetsen zijn vereist – druksterkte van het beton; betonrandsterkte.

Druksterkte van het beton

De druksterkte van het beton wordt getoetst volgens Gianluca Ranzi, Peter Kneen: Design of Pinned Column Base Plates, Journal of the Australian Steel Institute, vol. 36, nr. 2, september 2002 – Hoofdstuk 6.5.5:

\[ ϕ_c V_b = 0.85 ϕ_c f'_c A_{sl} \]

waarbij:

• ϕ_c = 0,6 – capaciteitsfactor voor beton op druk aanpasbaar in de norminstellingen
• f'_c – karakteristieke druksterkte van beton op cilinders na 28 dagen
• A_sl – geprojecteerd oppervlak van de ingestorte afschuif deuvel in de richting van de kracht, exclusief het deel van de deuvel dat in contact staat met de grout boven het betonnen staaf

Betonrandsterkte

Als een afschuifkracht werkt op een vrije betonrand, moet worden geverifieerd dat het beton de aangebrachte afschuifkracht kan opnemen. De betonrandsterkte wordt getoetst volgens Gianluca Ranzi, Peter Kneen: Design of Pinned Column Base Plates, Journal of the Australian Steel Institute, vol. 36, nr. 2, september 2002 – Hoofdstuk 6.5.5:

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

waarbij:

• ϕ =0,85 – capaciteitsfactor
• f'_c – karakteristieke druksterkte van beton op cilinders na 28 dagen
• A_Vc – effectief spanningsoppervlak bepaald door een 45°-vlak te projecteren vanuit de drukranden van de afschuif deuvel naar het vrije oppervlak in de richting van de afschuifbelasting. Het drukoppervlak van de afschuif deuvel is uitgesloten van het geprojecteerde oppervlak

Afschuifkrachtoverdracht door ankers

De afschuifkracht wordt verondersteld te worden overgedragen door ankers. De kracht in elk anker wordt bepaald met de Eindige Elementen Methode. Elk anker of ankergroep wordt getoetst op bezwijken van het staal bij afschuiving, bezwijken van de betonrand, betonuitbraak door wrikkracht, en gecombineerde trek- en afschuifbelasting indien ook trek aanwezig is.