Betonblokkok szabványellenőrzése (EN)

A talplemez alatti beton szimulációja egyenletes merevségű Winkler-alapozással történik, amely a kontaktfeszültségeket adja meg. A nyomási ellenőrzéshez az EN 1993-1-8 szerint meghatározott hatékony területen lévő átlagos feszültséget alkalmazzák.

A beton 3D nyomási ellenállását az EN 1993-1-8 alapján határozzák meg, a csomópontban lévő beton tervezési teherbírási szilárdságának, f_jd, kiszámításával a talplemez hatékony területe, A_eff, alatt. A csomópont tervezési teherbírási szilárdsága, f_jd, az EN 1993-1-8 6.2.5. pontja és az EN 1992-1-1 6.7. pontja szerint kerül meghatározásra. A habarcs minőségét és vastagságát a csomóponti együttható, β_jd, veszi figyelembe. Ha a habarcs minősége egyenlő vagy jobb a betonblokk minőségénél, β_jd = 1,0 várható, az EN 1993-1-8 a β_jd = 0,67 értéket ajánlja. A talplemez alatti hatékony terület, A_eff,cm, az oszlop keresztmetszetének alakjára becsülhető, amelyet egy kiegészítő teherbírási szélességgel, c-vel növelnek.

$$c = t \sqrt{\frac{f_y}{3 f_{jd} \gamma_{M0}}}$$

ahol t a talplemez vastagsága, f_y a talplemez folyáshatára, és γ_M0 az acél részleges biztonsági tényezője.

A hatékony területet iterációval számítják, amíg az aktuális és az előző iteráció kiegészítő teherbírási szélességei közötti különbség |c_i – c_i–1 | kisebb mint 1 mm. Az első iterációhoz a talplemez területét teherbírási területként, A_c0-ként feltételezik.

A beton nyomott területét a végeselem-módszer eredményeiből veszik. Ez a nyomott terület, A_eff,FEM, lehetővé teszi a semleges tengely helyzetének meghatározását. A felhasználó módosíthatja ezt a területet a Kódbeállításokban a „Hatékony terület – hálóméret hatása" szerkesztésével. Az alapértelmezett érték 0,1, amelyre az ellenőrző vizsgálatokat elvégezték. Nem ajánlott ezt az értéket csökkenteni. Az érték növelése biztonságosabbá teszi a beton teherbírási ellenállásának értékelését. A Kódbeállításokban lévő érték meghatározza az A_eff,FEM terület határát, pl. a 0,1-es érték csak azokat a területeket veszi figyelembe, ahol a betonban lévő feszültség nagyobb, mint a betonban lévő maximális feszültség 0,1-szerese, σ_c,max. A nyomott terület, A_eff,FEM, és a hatékony terület, A_eff,cm, metszete lehetővé teszi az ellenállás értékelését bármilyen alakú oszlop, bármilyen merevítőkkel rendelkező általánosan terhelt oszloptalphoz, és A_eff-ként van jelölve. Az átlagos feszültség σ a hatékony területen, A_eff, a nyomóerő osztva a hatékony területtel. Az összetevő ellenőrzése feszültségekben: σ ≤ f_jd.

Beton ellenállása koncentrált nyomásnál:

$$f_{jd}= \beta_j k_j \frac{f_{ck}}{\gamma_c}$$

Koncentrációs tényező, amely figyelembe veszi a beton nyomási ellenállásának növekedését háromtengelyű feszültség miatt:

$$k_j=\sqrt{\frac{A_{c1}}{A_{eff}}} \le 3.0$$

ahol A_c1 az EN 1992-1-1 – 6.7. pont szerint meghatározott alátámasztási terület. A területnek koncentrikusnak és geometriailag hasonlónak kell lennie az A_eff teherbírási területhez.

Átlagos feszültség a talplemez alatt:

$$\sigma = \frac{N}{A_{eff}}$$

Kihasználtság nyomásban [%]:

$$Ut = \frac{\sigma}{f_{jd}}$$

ahol:

• f_ck – beton jellemző nyomószilárdsága
• β_j = 0,67 – a habarcs minőségének tényezője, a Kódbeállításokban szerkeszthető
• γ_c – beton biztonsági tényezője
• A_eff – hatékony terület, amelyen az oszlop normálereje N eloszlik

A hatékony terület, A_eff,cm, az EC szerint tiszta nyomásra számítva, szaggatott vonallal van jelölve. A grafikus ábrázolás az ellenőrzés módját mutatja. A számított hatékony terület, A_eff,fem, zölddel van jelölve. A végső hatékony terület, A_eff, a kontaktfeszültség ellenőrzéséhez sraffozással van kiemelve.

Ritka esetekben, különösen akkor, ha az oszloptalpot csak húzóerő terheli (a betonban lévő nyomást a feszítő erők okozzák), vagy húzóerő és hajlítónyomaték együttesen terheli, az A_eff,cm és A_eff,fem rendkívül kicsi vagy egyáltalán nem létezik. Ilyen esetekben a nyomóerők általában nagyon kicsik, az ellenőrzés az Eurocode hatókörén kívül esik, és a nyomott beton nem kerül ellenőrzésre.

Hálóérzékenység

A beton nyomási ellenállásának értékelésére szolgáló eljárás független a talplemez hálójától, ahogy az alábbi ábrákból látható. Ez az EC szerinti betonnyomás-értékelés példáján kerül bemutatásra. Két esetet vizsgáltak: 1200 kN tiszta nyomással való terhelés és 1200 kN nyomóerő és 90 kNm hajlítónyomaték kombinációjával való terhelés.

Az elemek számának hatása a beton nyomási ellenállásának előrejelzésére tiszta nyomás esetén

Az elemek számának hatása a beton nyomási ellenállásának előrejelzésére nyomás és hajlítás esetén

Nyírás a betonblokkban

A betonblokkban lévő nyírás háromféle módon vihető át:

1. Súrlódás
   $Ut = \frac{V}{V_{Rd}}$
   V_rd = N C_f
   
2. Nyírófog
   $Ut = \max \left ( \frac{V_y}{V_{Rd,y}}, \, \frac{V_z}{V_{Rd,z}}, \, \frac{V}{V_{c,Rd}} \right )$ $V_{Rd,y} = \frac{A_{Vy} f_y}{\sqrt{3} \gamma_{M0}}$
   $V_{Rd,z} = \frac{A_{Vz} f_y}{\sqrt{3} \gamma_{M0}}$
   $V_{c,Rd} = A \sigma_{Rd,max}$
   A nyírófog és a hegesztések szintén ellenőrzésre kerülnek a végeselem-módszerrel.
   
3. Horgonyok
   Az ellenőrzés az ETAG 001 – C melléklet szerint történik

ahol:

• A_V,y, A_V,z – a nyírófog keresztmetszetének nyírási területei az y és z tengelyek irányában
• f_y – folyáshatár
• γ_M0 – biztonsági tényező
• V_y– nyíróerő-összetevő a talplemez síkjában az y-irányban
• V_z – nyíróerő-összetevő a talplemez síkjában a z-irányban
• V – nyíróerő (mindkét nyíróerő-összetevő vektoriális összege)
• N – a talplemezre merőleges erő
• C_f – súrlódási együttható acél és beton/habarcs között; a Kódbeállításokban szerkeszthető
• A = l b – a nyírófog vetített területe a betonfelszín feletti rész kivételével
• l – a nyírófog hossza a betonfelszín feletti rész kivételével
• b – a nyírófog vetített szélessége a nyíróterhelés irányában
• σ_Rd,max = k₁ v' f_cd – maximális feszültség, amely a csomópont szélein alkalmazható
• k₁ = 1 – tényező (EN 1992-1-1 – (6.60) egyenlet)
• v' = 1 – f_ck / 250 – tényező (EN 1992-1-1 – (6.57N) egyenlet)
• $f_{cd} = \alpha_{cc} \frac{f_{ck}} {\gamma_c}$ – beton tervezési nyomószilárdsága
• α_cc – együttható a beton nyomószilárdságára gyakorolt hosszú távú hatásokhoz
• f_ck – beton jellemző nyomószilárdsága
• γ_c – beton biztonsági tényezője