Beton blokların kod kontrolü (EN)

Taban plakasının altındaki beton, temas gerilmelerini sağlayan düzgün rijitlikli Winkler zemin modeli ile simüle edilir. Basınç kontrolü için EN 1993-1-8 tarafından belirlenen efektif alan üzerindeki ortalama gerilme kullanılır.

Betonun 3B basınç altındaki direnci, EN 1993-1-8'e göre, taban plakasının efektif alanı A_eff altındaki birleşimdeki betonun tasarım yük taşıma dayanımı f_jd hesaplanarak belirlenir. Birleşimin tasarım yük taşıma dayanımı f_jd, EN 1993-1-8 Md. 6.2.5 ve EN 1992-1-1 Md. 6.7'ye göre değerlendirilir. Şap kalitesi ve kalınlığı, birleşim katsayısı β_jd ile tanımlanır. Şap kalitesinin beton bloğun kalitesine eşit veya daha iyi olması durumunda β_jd = 1,0 beklenmekte olup EN 1993-1-8, β_jd = 0,67 değerini önermektedir. Taban plakası altındaki efektif alan A_eff,cm, ek yük taşıma genişliği c kadar büyütülmüş kolon kesit şeklinde tahmin edilir.

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

burada t taban plakasının kalınlığı, f_y taban plakasının akma dayanımı ve γ_M0 çelik için kısmi güvenlik katsayısıdır.

Efektif alan, mevcut ve önceki iterasyonun ek yük taşıma genişlikleri arasındaki fark |c_i – c_i–1| 1 mm'den küçük olana kadar iterasyon yöntemiyle hesaplanır. İlk iterasyonda taban plakasının alanı yük taşıma alanı A_c0 olarak kabul edilir.

Betonun basınç altında olduğu alan, SEA sonuçlarından elde edilir. Basınç altındaki bu alan A_eff,FEM, tarafsız eksenin konumunun belirlenmesine olanak tanır. Kullanıcı bu alanı, Kod ayarlarındaki "Efektif alan – ağ boyutu etkisi" seçeneğini düzenleyerek değiştirebilir. Varsayılan değer, doğrulama çalışmalarının yapıldığı 0,1'dir. Bu değerin azaltılması önerilmez. Bu değerin artırılması, beton yük taşıma direncinin değerlendirmesini daha güvenli hale getirir. Kod ayarlarındaki değer, A_eff,FEM alanının sınırını belirler; örneğin 0,1 değeri, yalnızca betondaki gerilmenin betondaki maksimum gerilmenin σ_c,max 0,1 katından büyük olduğu alanları dikkate alır. Basınç altındaki alan A_eff,FEM ile efektif alan A_eff,cm'nin kesişimi, herhangi bir şekildeki kolon kesiti ve herhangi bir nervür düzenlemesiyle genel yüklü kolon tabanının direncinin değerlendirilmesine olanak tanır ve A_eff olarak adlandırılır. Efektif alan A_eff üzerindeki ortalama gerilme σ, basınç kuvvetinin efektif alana bölünmesiyle belirlenir. Bileşenin kontrolü gerilmeler cinsinden σ ≤ f_jd şeklindedir.

Yoğunlaştırılmış basınçta beton direnci:

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

Üç eksenli gerilme nedeniyle betonun basınç direncindeki artışı dikkate alan yoğunlaşma katsayısı:

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

burada A_c1, EN 1992-1-1 – Md. 6.7'ye göre belirlenen mesnet alanıdır. Alan, yük taşıma alanı A_eff ile eş merkezli ve geometrik olarak benzer olmalıdır.

Taban plakası altındaki ortalama gerilme:

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

Basınçta kullanım oranı [%]:

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

burada:

• f_ck – betonun karakteristik basınç dayanımı
• β_j = 0,67 – Kod ayarlarında düzenlenebilen şap kalitesi katsayısı
• γ_c – beton için güvenlik katsayısı
• A_eff – kolon normal kuvveti N'nin dağıtıldığı efektif alan

Saf basınç için EC'ye göre hesaplanan efektif alan A_eff,cm, kesik çizgiyle işaretlenmiştir. Grafik gösterim, kontrol yöntemini ortaya koymaktadır. Hesaplanan efektif alan A_eff,fem yeşil olarak işaretlenmiştir. Temas gerilmesi kontrolü için nihai efektif alan A_eff, taralı alan olarak vurgulanmıştır.

Nadir durumlarda, özellikle yalnızca çekme kuvvetiyle yüklenen kolon tabanlarında (betondaki basınç kaldıraç kuvvetlerinden kaynaklanır) veya çekme kuvveti ve eğilme momenti kombinasyonunda, A_eff,cm ve A_eff,fem alanlarının kesişimi son derece küçük ya da hiç olmayabilir. Bu tür durumlarda basınç kuvvetleri genellikle çok küçüktür, kontrol Eurocode'un kapsamı dışındadır ve basınç altındaki beton kontrol edilmez.

Ağ duyarlılığı

Betonun basınç direncini değerlendirmeye yönelik bu prosedür, aşağıdaki şekillerde görüldüğü üzere taban plakasının ağından bağımsızdır. EC'ye göre basınçtaki beton değerlendirmesi örneğinde gösterilmektedir. İki durum incelenmiştir: 1200 kN saf basınç yüklemesi ve 1200 kN basınç kuvveti ile 90 kN·m eğilme momenti kombinasyonu.

Saf basınç durumunda eleman sayısının betonun basınç direnci tahminine etkisi

Basınç ve eğilme durumunda eleman sayısının betonun basınç direnci tahminine etkisi

Beton blokta kesme

Beton bloktaki kesme kuvveti aşağıdaki üç yöntemden biri ile aktarılabilir:

1. Sürtünme
   $Ut = \frac{V}{V_{Rd}}$
   V_rd = N C_f
   
2. Kesme kılavuzu
   $Ut = \max \left ( \frac{V_y}{V_{Rd,y}}, \, \frac{V_z}{V_{Rd,z}}, \, \frac{V}{V_{c,Rd}} \right )$ $V_{Rd,y} = \frac{A_{Vy} f_y}{\sqrt{3} \gamma_{M0}}$
   $V_{Rd,z} = \frac{A_{Vz} f_y}{\sqrt{3} \gamma_{M0}}$
   $V_{c,Rd} = A \sigma_{Rd,max}$
   Kesme demiri ve kaynaklar da SEA ile kontrol edilir.
   
3. Ankrajlar
   Kontrol ETAG 001 – Ek C'ye göre yapılır

burada:

• A_V,y, A_V,z – kesme demiri kesitinin y ve z eksenleri doğrultusundaki kesme alanları
• f_y – akma dayanımı
• γ_M0 – güvenlik katsayısı
• V_y – taban plakası düzleminde y-doğrultusundaki kesme kuvveti bileşeni
• V_z – taban plakası düzleminde z-doğrultusundaki kesme kuvveti bileşeni
• V – kesme kuvveti (her iki kesme kuvveti bileşeninin vektör toplamı)
• N – taban plakasına dik kuvvet
• C_f – çelik ile beton/şap arasındaki sürtünme katsayısı; Kod ayarlarında düzenlenebilir
• A = l b – beton yüzeyi üzerindeki kısım hariç kesme kılavuzunun izdüşüm alanı
• l – beton yüzeyi üzerindeki kısım hariç kesme kılavuzunun uzunluğu
• b – kesme yükü doğrultusunda kesme kılavuzunun izdüşüm genişliği
• σ_Rd,max = k₁ v' f_cd – düğüm kenarlarına uygulanabilecek maksimum gerilme
• k₁ = 1 – katsayı (EN 1992-1-1 – Denklem (6.60))
• v' = 1 – f_ck / 250 – katsayı (EN 1992-1-1 – Denklem (6.57N))
• $f_{cd} = \alpha_{cc} \frac{f_{ck}} {\gamma_c}$ – betonun tasarım basınç dayanımı
• α_cc – betonun basınç dayanımı üzerindeki uzun süreli etkilere ilişkin katsayı
• f_ck – betonun karakteristik basınç dayanımı
• γ_c – beton için güvenlik katsayısı