Normtoetsing van betonblokken (AISC)

Beton onder de voetplaat wordt gesimuleerd door de 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 drukcontrole.

Beton op druk

Betonontwerp draagvermogen op druk wordt ontworpen volgens AISC 360-16, Sectie J8. Wanneer het ondersteunende oppervlak van het beton groter is dan de voetplaat, wordt de rekenwaarde van het draagvermogen gedefinieerd als

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

waarbij:

• f'_c – druksterkte van het beton
• A₁ – oppervlak van de voetplaat in contact met het betonoppervlak (bovenste oppervlak van de frustum)
• A₂ – ondersteunend betonoppervlak (geometrisch gelijkaardig onderste oppervlak van de frustum met hellingen van 1 verticaal op 2 horizontaal)

De beoordeling van het beton op oplegging is als volgt

σ ≤ ϕ_c f_p(max) voor LRFD

σ ≤ f_p(max) / Ω_c voor ASD

waarbij:

• σ – gemiddelde drukspanning onder de voetplaat
• ϕ_c = 0.65 – weerstandsfactor voor beton
• Ω_c = 2.31 – veiligheidsfactor voor beton

Overdracht van dwarskrachten

Dwarskrachten kunnen worden overgedragen via een van de volgende opties:

• Afschuif deuvel,
• Wrijving,
• Ankerbouten.

Afschuif deuvel

Alleen LRFD is beschikbaar. De dwarskracht wordt overgedragen via de afschuif deuvel. De controle van het beton op oplegging en, tenzij wapening is aangebracht om de vereiste sterkte te ontwikkelen, de controle op betonuitbraak zijn noodzakelijk.

Het draagvermogen van de afschuif deuvel tegen beton wordt bepaald volgens ACI 349-01 – B.4.5 en ACI 349-01 RB11 als:

ϕP_br = ϕ 1.3 f'_c A₁ + ϕ K_c (N_y – P_a)

waarbij:

• ϕ = 0.7 – sterktereductiefactor voor oplegging op beton volgens ACI 349
• f'_c – druksterkte van het beton
• A₁ – geprojecteerd oppervlak van de ingestorte afschuif deuvel in de richting van de kracht, exclusief het deel van de deuvel in contact met de mortellaag boven het betonnen element
• K_c = 1.6 – insluitingscoëfficiënt
• N_y = n A_se F_y – vloeisterkte van de getrokken ankers
• P_a – uitwendige normaalkracht

De betonuitbraaksterkte van de afschuif deuvel volgens ACI 349 – B11 is:

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

waarbij:

• ϕ = 0.85 – sterktereductiefactor voor afschuiving volgens ACI 349
• A_Vc – effectief spanningsoppervlak gedefinieerd door een 45°-vlak te projecteren vanuit de drukranden van de afschuif deuvel naar het vrije oppervlak in de richting van de dwarskracht. Het drukoppervlak van de afschuif deuvel is uitgesloten van het geprojecteerde oppervlak

Als de betonuitbraakweerstand in de norminstelling is uitgeschakeld, wordt de gebruiker voorzien van de kracht die via gewapend beton moet worden overgedragen.

Wrijving

De dwarskracht wordt overgedragen via wrijving. De wrijvingsweerstand wordt bepaald als:

ϕ_c V_r = ϕ_c μ C    (LRFD)

V_r / Ω_c =μ C / Ω_c    (ASD)

waarbij:

• ϕ_c = 0.65 – weerstandsfactor (LRFD)
• Ω_c = 2.31 – veiligheidsfactor (ASD)
• μ = 0.4 – wrijvingscoëfficiënt tussen voetplaat en beton (aanbevolen waarde 0.4 in AISC Design guide 7 – 9.2 en ACI 349 – B.6.1.4, aanpasbaar in norminstelling)
• C – druk kracht

Ankerbouten

Als de dwarskracht uitsluitend via ankerbouten wordt overgedragen, wordt de dwarskracht op elke anker bepaald door de Eindige Elementen Methode en worden de ankerbouten beoordeeld volgens ACI 318-14 zoals beschreven in de volgende hoofdstukken.