Nachweis des Betonblocks gemäß AISC

Beton unter der Fußplatte wird durch den Winkler-Untergrund mit gleichmäßiger Steifigkeit simuliert, der die Kontaktspannungen ausgibt. Die mittlere Spannung an der belasteten Fläche in Kontakt mit der Fußplatte wird für den Nachweis der Lagerpressung verwendet.

Beton auf Lagerpressung

Die Tragfähigkeit des Betons auf Lagerpressung wird gemäß AISC 360-16, Abschnitt J8, konstruiert. Wenn die Auflagefläche des Betons größer als die Fußplatte ist, wird die Bemessungstragfähigkeit definiert als

\[ f_{p(max)}=0,85 f_c \sqrt{\frac{A_2}{A_1}} \le 1,7 f'_c \]

Wo:

• f'_c – Druckfestigkeit des Betons
• A₁ – Fläche der Fußplatte in Kontakt mit der Betonoberfläche (oberer Oberflächenbereich des Stumpfes)
• A₂ – Betonauflagefläche (geometrisch ähnlicher unterer Bereich des Kegelstumpfes mit Neigungen von 1 vertikal bis 2 horizontal)

Die Bewertung von Beton auf Lagerpressung ist wie folgt

σ ≤ ϕ_c f_p(max) für LRFD

σ ≤ f_p(max) / Ω_c für ASD

Wo:

• σ – Durchschnittliche Druckspannung unter der Fußplatte
• ϕ_c = 0,65 – Widerstandsfaktor für Beton
• Ω_c = 2,31 – Sicherheitsfaktor für Beton

Übertragung von Scherkräften

Scherbelastungen können über eine dieser Möglichkeiten übertragen werden:

• Scherlasche,
• Reibung,
• Ankerschrauben.

Scherlasche

Es ist nur LFRD verfügbar. Die Scherbelastung wird über die Scherlasche übertragen. Es sind der Nachweis für Beton auf Lagerpressung und, sofern keine Bewehrung vorgesehen ist, um die erforderliche Festigkeit zu erreichen, der Nachweis für Betonausbruch erforderlich.

Die Tragfähigkeit der Scherlasche gegen Beton wird nach ACI 349-01 – B.4.5 und ACI 349-01 RB11 ermittelt als:

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

Wo:

• ϕ = 0,7 – Festigkeitsreduktionsfaktor für Lagerpressung am Beton nach ACI 349
• f'_c – Druckfestigkeit des Betons
• A₁ – Projizierte Fläche der eingebetteten Scherlasche in Richtung der Kraft, ausschließlich des Teils der Lasche, der mit dem Mörtel über dem Betonbauteil in Kontakt steht
• K_c = 1,6 – Einschlusskoeffizient
• N_y = n A_se F_y – Streckgrenze von Zugankern
• yield strength of tensioned anchors
• P_a – Externe axiale Last

Die Betonausbruchfestigkeit der Scherlasche nach ACI 349 – B11 beträgt:

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

Wo:

• ϕ = 0,85 – Reduktionsfaktor der Festigkeit für Schub nach ACI 349
• A_Vc – Wirksamer Spannungsbereich, der durch Projektion einer 45°-Ebene von den Auflagerkanten der Scherlasche auf die freie Oberfläche in Richtung der Scherbelastung definiert wird. Die Auflagefläche der Scherlasche ist von der projizierten Fläche ausgeschlossen

Wenn der Betondurchbruchwiderstand in den Normeinstellungen deaktiviert ist, wird dem Nutzer die Kraft ausgegeben, die über Stahlbeton übertragen werden muss.

Reibung

Die Scherbelastung wird über Reibung übertragen. Die Schertragfähigkeit wird ermittelt als:

ϕ_c V_r = ϕ_c μ C    (LRFD)

V_r / Ω_c =μ C / Ω_c    (ASD)

Wo:

• ϕ_c = 0,65 – Widerstandsfaktor (LRFD)
• Ω_c = 2,31 – Sicherheitsfaktor (ASD)
• μ = 0,4 – Reibungskoeffizient zwischen Fußplatte und Beton (empfohlener Wert 0,4 in AISC Bemessungsrichlinie 7 – 9,2 und ACI 349 – B.6.1.4, änderbar in den Normeinstellungen)
• C – Druckkraft

Ankerschrauben

Wenn die Scherlast nur über Ankerschrauben übertragen wird, wird die auf jeden Anker wirkende Scherkraft durch FEA bestimmt und Ankerschrauben werden gemäß ACI 318-14 bewertet, wie in den folgenden Kapiteln beschrieben.