Patní deska - únosnost v ohybu
Chování patní desky a kotevních šroubů se podobně jako u přípojů nosníku na sloup patní deskou popisuje modelem náhradního T-profilu. Chování patní desky má odlišnosti, které byly zohledněny v metodě komponentů (Wald; 1993). Patní deska vychází tlustá, protože je navržena na únosnost v tlaku a roznášení zatížení do betonového základu. Kotevní šrouby jsou delší než u přípojů nosníku na sloup a proto jsou poddajnější. U patní desky se výrazně projeví vliv podložky a velikosti hlavy šroubu, což mění geometrii a příznivě ovlivňuje rozložení sil na T-profilu. Pro praktický návrh se doporučuje počítat s vlivem velikosti hlavy šroubu a podložky na únosnost. Vliv na tuhost není výrazný a je možno jej zanedbat (Sokol, Wald; 1997).
T-profil při ztrátě kontaktu patní desky s betonovým základem
Pro výpočet tuhosti a únosnosti kotevních šroubů v tahu a patní desky v ohybu lze přijmout zjednodušující předpoklady (Weynand; 1999). Hranice mezi případy, kdy je patní deska v kontaktu s betonovým základem a způsobuje páčení šroubů a kdy není v kontaktu se určí za předpokladu, že n= 1,25m.
kde je: | As |
|
Lb |
|
Pro zabetonované šrouby sestává Lb z volné neobetonované délky šroubu Lbf a z účinné délky obetonované části šroubu Lbe ≈ 8 d, tedy Lb = Lbf + Lbe, dle (Wald; 1993). Pro délku šroubu Lb větší než Lb.lim nedochází k páčení.
Náhradní délka kotevního šroubu
Únosnost T-profilu se stanovuje jako nejmenší ze tří možných způsobů plastického porušení. Porušení F1 představuje způsob porušení T-profilu s tenkou patní deskou a únosnými kotevními šrouby. Při porušení se v patní desce vytvoří plastický kloubový mechanismus se čtyřmi klouby.
Porušení F3 nastává u T-profilů s tlustou patní deskou a slabými kotevními šrouby, při porušení dochází k jejich přetržení. Porušení F2 tvoří přechod mezi předcházejícími způsoby. Při něm se vyvinou dva plastické klouby v desce a současně dojde k vyčerpání únosnosti kotevních šroubů.
Porušení při změně ohybové tuhosti desky (Bt.Rd je únosnost šroubu v tahu a mpl.Rd plastický moment únosnosti desky pro jednotkovou délku)
Tvary porušení F1* (porušení desky bez kontaktu s betonovým blokem) a F3 (porušení šroubů)
V případě, že nedochází k páčení šroubů, nastane místo porušení ve tvaru F1 nebo F2 jiné porušení, které se označuje jako porušení F1*. Ve většině případů dojde po vytvoření plastických kloubů v desce k jejímu opření o betonový základ. Výsledná únosnost potom odpovídá porušení F1 nebo F2, avšak nastane za rozvoje velkých deformací T-profilu. Pro jednoduchost je pro tento případ vhodné považovat za rozhodující únosnost náhradního T-profilu pouze se dvěma klouby v desce, čemuž odpovídá síla
Plastický moment únosnosti mpl.Rd se vypočte pro jednotkovou délku. Pro určení náhradní délky T-profilu leff.1 se použije metoda liniových kloubů.
Tuhost
Součinitel tuhosti T-profilu bez kontaktu s betonovým blokem se určí samostatně pro patní desku tloušťky t a pro šroub
Tuhost celého T-profilu se vypočte jako součet tuhostí těchto komponentů. V případě, že dochází k páčení šroubů, se tuhost patní desky a šroubu podle EN 1993-1-8 stanoví jako
Za náhradní délku T-profilu leff se dosadí leff.1 nebo leff.2 podle toho, který ze způsobů porušení byl rozhodující při určení únosnosti. leff se vypočte metodou liniových kloubů:
Patní desky se šrouby mezi pásnicemi sloupu:
Náhradní délka T-profilu pro patní desky se šrouby mezi pásnicemi sloupu
Při výpočtu s páčením jsou leff,1 a leff,2 stanoveny takto:
Při výpočtu bez páčení jsou leff,1 a leff,2 stanoveny takto:
Patní desky se šrouby vně pásnic sloupu:
Náhradní délka-T profilu pro patní desky se šrouby vně pásnic sloupu
Při výpočtu s páčením jsou leff,1 a leff,2 stanoveny takto:
Při výpočtu bez páčení jsou leff,1 a leff,2 stanoveny takto:
Literatura
Wald F., Obata M., Matsuura S., Goto Y.: Prying of Anchor Bolts, Nagoya University Report, Nagoya 1993, pp. 241-249.
Column Bases in Steel Building Frames, ed. K. Weynand, EC, Brussels 1999.
Sokol Z., Wald F.: Experiments with T-stubs in Tension and Compression, Research Report, ČVUT, Praha 1997.