Beton poniżej płyty podstawy jest symulowany przez podłoże Winklera o jednolitej sztywności, które zapewnia naprężenia kontaktowe. Do sprawdzenia na ściskanie stosuje się średnie naprężenie na powierzchni obciążonej pozostającej w kontakcie z płytą podstawy.
Beton ściskany
Projektowanie betonu – nośność obliczeniowa na docisk jest projektowana zgodnie z AISC 360-16, Sekcja J8. Gdy powierzchnia podpory betonowej jest większa niż płyta podstawy, obliczeniowa nośność na docisk jest określona jako
gdzie:
- f'c – wytrzymałość betonu na ściskanie
- A1 – powierzchnia płyty podstawy w kontakcie z powierzchnią betonu (górna powierzchnia ostrosłupa ściętego)
- A2 – powierzchnia podpory betonowej (geometrycznie podobna dolna powierzchnia ostrosłupa ściętego o nachyleniu 1 pionowo do 2 poziomo)
Sprawdzenie betonu na docisk jest następujące
σ ≤ ϕc fp(max) dla LRFD
σ ≤ fp(max) / Ωc dla ASD
gdzie:
- σ – średnie naprężenie ściskające pod płytą podstawy
- ϕc = 0,65 – współczynnik nośności dla betonu
- Ωc = 2,31 – współczynnik bezpieczeństwa dla betonu
Przenoszenie sił ścinających
Obciążenia ścinające mogą być przenoszone za pomocą jednej z następujących opcji:
- Ostroga,
- Tarcie,
- Śruby kotwiące.
Ostroga
Dostępna jest tylko metoda LRFD. Obciążenie ścinające jest przenoszone przez ostrogę. Konieczne jest sprawdzenie betonu na docisk oraz, o ile nie zapewniono zbrojenia do przeniesienia wymaganej nośności, sprawdzenie wyrwania betonu.
Nośność na docisk ostrogi na beton jest wyznaczana zgodnie z ACI 349-01 – B.4.5 i ACI 349-01 RB11 jako:
ϕPbr = ϕ 1,3 f'c A1 + ϕ Kc (Ny – Pa)
gdzie:
- ϕ = 0,7 – współczynnik redukcji nośności na docisk betonu zgodnie z ACI 349
- f'c – wytrzymałość betonu na ściskanie
- A1 – rzutowana powierzchnia zakotwionej ostrogi w kierunku siły, z wyłączeniem części ostrogi w kontakcie z zaprawą powyżej elementu betonowego
- Kc = 1,6 – współczynnik ograniczenia
- Ny = n Ase Fy – granica plastyczności rozciąganych kotew
- Pa – zewnętrzna siła osiowa
Nośność na wyrwanie betonu ostrogi zgodnie z ACI 349 – B11 wynosi:
gdzie:
- ϕ = 0,85 – współczynnik redukcji nośności na ścinanie zgodnie z ACI 349
- AVc – efektywna powierzchnia naprężeń określona przez rzutowanie płaszczyzny pod kątem 45° od krawędzi docisku ostrogi do wolnej powierzchni w kierunku obciążenia ścinającego. Powierzchnia docisku ostrogi jest wyłączona z rzutowanej powierzchni
Jeśli sprawdzenie wyrwania betonu w ustawieniach normy jest wyłączone, użytkownik otrzymuje wartość siły, która musi być przeniesiona przez żelbeton.
Tarcie
Obciążenie ścinające jest przenoszone przez tarcie. Nośność na ścinanie jest wyznaczana jako:
ϕc Vr = ϕc μ C (LRFD)
Vr / Ωc =μ C / Ωc (ASD)
gdzie:
- ϕc = 0,65 – współczynnik nośności (LRFD)
- Ωc = 2,31 – współczynnik bezpieczeństwa (ASD)
- μ = 0,4 – współczynnik tarcia między płytą podstawy a betonem (zalecana wartość 0,4 w AISC Design Guide 7 – 9.2 i ACI 349 – B.6.1.4, edytowalny w ustawieniach normy)
- C – siła ściskająca
Śruby kotwiące
Jeśli obciążenie ścinające jest przenoszone wyłącznie przez śruby kotwiące, siła ścinająca działająca na każdą kotwę jest wyznaczana metodą MES, a śruby kotwiące są sprawdzane zgodnie z ACI 318-14 zgodnie z opisem w kolejnych rozdziałach.
