Verificarea conform codului a blocurilor de beton (AISC)

Betonul de sub placa de bază este simulat prin subsolul Winkler cu rigiditate uniformă, care furnizează tensiunile de contact. Tensiunea medie la zona încărcată în contact cu placa de bază este utilizată pentru verificarea la compresiune.

Betonul în compresiune

Calculul betonului – rezistența de calcul la reazem în compresiune este proiectată conform AISC 360-16, Secțiunea J8. Când suprafața de reazem a betonului este mai mare decât placa de bază, rezistența de calcul la reazem este definită ca

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

unde:

• f'_c – rezistența la compresiune a betonului
• A₁ – aria plăcii de bază în contact cu suprafața de beton (suprafața superioară a trunchiului de piramidă)
• A₂ – suprafața de reazem a betonului (aria inferioară geometric similară a trunchiului de piramidă, cu pante de 1 vertical la 2 orizontal)

Verificarea betonului la reazem este următoarea

σ ≤ ϕ_c f_p(max) pentru LRFD

σ ≤ f_p(max) / Ω_c pentru ASD

unde:

• σ – tensiunea medie de compresiune sub placa de bază
• ϕ_c = 0.65 – factor de rezistență pentru beton
• Ω_c = 2.31 – factor de siguranță pentru beton

Transferul forțelor de forfecare

Încărcările de forfecare pot fi transferate prin una dintre următoarele opțiuni:

• Pivot de forfecare,
• Frecare,
• Buloane de ancorare.

Pivot de forfecare

Este disponibil doar LRFD. Încărcarea de forfecare este transferată prin pivotul de forfecare. Sunt necesare verificările betonului la reazem și, dacă nu este prevăzută armătură pentru a dezvolta rezistența necesară, verificările la smulgere a betonului.

Capacitatea portantă la reazem a pivotului de forfecare față de beton este determinată conform ACI 349-01 – B.4.5 și ACI 349-01 RB11 ca:

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

unde:

• ϕ = 0.7 – factor de reducere a rezistenței la reazem pe beton conform ACI 349
• f'_c – rezistența la compresiune a betonului
• A₁ – aria proiectată a pivotului de forfecare înglobat în direcția forței, excluzând porțiunea pivotului în contact cu mortarul de nivelare de deasupra elementului de beton
• K_c = 1.6 – coeficient de confinare
• N_y = n A_se F_y – rezistența la curgere a ancorelor întinse
• P_a – forța axială exterioară

Rezistența la smulgere a betonului pentru pivotul de forfecare conform ACI 349 – B11 este:

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

unde:

• ϕ = 0.85 – factor de reducere a rezistenței la forfecare conform ACI 349
• A_Vc – aria de tensiune efectivă definită prin proiectarea unui plan la 45° de la marginile de reazem ale pivotului de forfecare până la suprafața liberă în direcția încărcării de forfecare. Aria de reazem a pivotului de forfecare este exclusă din aria proiectată

Dacă rezistența la smulgere a betonului este dezactivată în configurarea codului, utilizatorul primește forța care trebuie transferată prin beton armat.

Frecare

Încărcarea de forfecare este transferată prin frecare. Rezistența la forfecare este determinată ca:

ϕ_c V_r = ϕ_c μ C    (LRFD)

V_r / Ω_c =μ C / Ω_c    (ASD)

unde:

• ϕ_c = 0.65 – factor de rezistență (LRFD)
• Ω_c = 2.31 – factor de siguranță (ASD)
• μ = 0.4 – coeficient de frecare între placa de bază și beton (valoare recomandată 0.4 în AISC Design Guide 7 – 9.2 și ACI 349 – B.6.1.4, editabil în configurarea codului)
• C – forță de compresiune

Buloane de ancorare

Dacă încărcarea de forfecare este transferată exclusiv prin buloane de ancorare, forța de forfecare care acționează pe fiecare ancoră este determinată prin MEF, iar buloanele de ancorare sunt verificate conform ACI 318-14, după cum este descris în capitolele următoare.