Verificação normativa de blocos de betão (AISC)

O betão abaixo da placa de base é simulado pelo subsolo de Winkler com rigidez uniforme, que fornece as tensões de contacto. A tensão média na área carregada em contacto com a placa de base é utilizada para a verificação normativa à compressão.

Betão em compressão

Dimensionamento do betão – a resistência de apoio à compressão é dimensionada de acordo com AISC 360-16, Secção J8. Quando a superfície de apoio do betão é maior do que a placa de base, a resistência de apoio de cálculo é definida como

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

onde:

• f'_c – resistência à compressão do betão
• A₁ – área da placa de base em contacto com a superfície de betão (área da superfície superior do tronco de pirâmide)
• A₂ – superfície de apoio do betão (área inferior geometricamente semelhante do tronco de pirâmide com inclinações de 1 vertical para 2 horizontal)

A verificação normativa do betão ao apoio é a seguinte

σ ≤ ϕ_c f_p(max) para LRFD

σ ≤ f_p(max) / Ω_c para ASD

onde:

• σ – tensão média de compressão sob a placa de base
• ϕ_c = 0,65 – fator de resistência para o betão
• Ω_c = 2,31 – fator de segurança para o betão

Transferência de forças de corte

As cargas de corte podem ser transferidas através de uma das seguintes opções:

• Chaveta de corte,
• Atrito,
• Parafusos de ancoragem.

Chaveta de corte

Apenas o LRFD está disponível. A carga de corte é transferida através da chaveta de corte. São necessárias verificações normativas do betão ao apoio e, salvo se for fornecida armadura para desenvolver a resistência necessária, à rotura do betão por arrancamento.

A capacidade de apoio da chaveta de corte contra o betão é determinada de acordo com ACI 349-01 – B.4.5 e ACI 349-01 RB11 como:

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

onde:

• ϕ = 0,7 – fator de redução de resistência ao apoio no betão de acordo com ACI 349
• f'_c – resistência à compressão do betão
• A₁ – área projetada da chaveta de corte embebida na direção da força, excluindo a parte da chaveta em contacto com a argamassa acima do elemento de betão
• K_c = 1,6 – coeficiente de confinamento
• N_y = n A_se F_y – resistência ao escoamento das âncoras tracionadas
• P_a – carga axial externa

A resistência ao arrancamento do betão da chaveta de corte de acordo com ACI 349 – B11 é:

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

onde:

• ϕ = 0,85 – fator de redução de resistência ao corte de acordo com ACI 349
• A_Vc – área de tensão efetiva definida pela projeção de um plano a 45° a partir das arestas de apoio da chaveta de corte até à superfície livre na direção da carga de corte. A área de apoio da chaveta de corte é excluída da área projetada

Se a resistência ao arrancamento do betão estiver desativada na configuração normativa, é fornecida ao utilizador a força que necessita de ser transferida através do betão armado.

Atrito

A carga de corte é transferida por atrito. A resistência ao corte é determinada como:

ϕ_c V_r = ϕ_c μ C    (LRFD)

V_r / Ω_c =μ C / Ω_c    (ASD)

onde:

• ϕ_c = 0,65 – fator de resistência (LRFD)
• Ω_c = 2,31 – fator de segurança (ASD)
• μ = 0,4 – coeficiente de atrito entre a placa de base e o betão (valor recomendado de 0,4 no AISC Design Guide 7 – 9.2 e ACI 349 – B.6.1.4, editável na configuração normativa)
• C – força de compressão

Parafusos de ancoragem

Se a carga de corte for transferida apenas através de parafusos de ancoragem, a força de corte que atua em cada âncora é determinada pelo Método dos Elementos Finitos e os parafusos de ancoragem são verificados de acordo com ACI 318-14, conforme descrito nos capítulos seguintes.