Il calcestruzzo al di sotto della piastra di base è simulato dal sottosuolo di Winkler con rigidezza uniforme, che fornisce le tensioni di contatto. Per la verifica a compressione si utilizza la tensione media in corrispondenza dell'area efficace determinata dalla norma EN 1993-1-8.
La resistenza del calcestruzzo in compressione 3D è determinata in base alla norma EN 1993-1-8, calcolando la resistenza di progetto del calcestruzzo nel giunto, fjd, sotto l'area efficace, Aeff, della piastra di base. La resistenza portante di progetto del giunto, fjd, è valutata in base alla Cl. 6.2.5 della EN 1993-1-8 e alla Cl. 6.7 della EN 1992-1-1. La qualità e lo spessore della malta sono introdotti dal coefficiente del giunto, βjd. Per una qualità del giunto di malta pari o superiore a quella del blocco di calcestruzzo, si prevede un valore di βjd = 1,0, mentre la norma EN 1993-1-8 raccomanda un valore di βjd = 0,67. L'area effettiva, Aeff,cm sotto la piastra di base è stimata essere della forma della sezione trasversale della colonna aumentata della larghezza di appoggio aggiuntiva, c.
\[ c = t \sqrt{\frac{f_y}{3 f_{jd} \gamma_{M0}}} \]
dove t è lo spessore della piastra di base, fy è la resistenza allo snervamento della piastra di base e γM0 è il fattore di sicurezza parziale per l'acciaio.
L'area effettiva viene calcolata per iterazione fino a quando la differenza tra le larghezze di appoggio aggiuntive dell'iterazione corrente e di quella precedente |ci -ci-1 | è inferiore a 1 mm. Per la prima iterazione, l'area della piastra di base viene assunta come area portante, Ac0.
L'area in cui il calcestruzzo è in compressione viene ricavata dai risultati di FEA. Quest'area in compressione, Aeff,FEM, consente di determinare la posizione dell'asse neutro. L'utente può modificare quest'area modificando il parametro "Area effettiva - influenza della dimensione della mesh" in Impostazione del progetto. Il valore predefinito è 0,1 per il quale sono stati effettuati gli studi di verifica. Non è consigliabile diminuire questo valore. L'aumento di questo valore rende più sicura la valutazione della resistenza del calcestruzzo. Il valore nella finestra Impostazione del progetto determina il confine dell'area, Aeff,FEM, ad esempio il valore di 0,1 prende in considerazione solo le aree in cui la sollecitazione nel calcestruzzo è superiore a 0,1 volte la sollecitazione massima nel calcestruzzo, σc,max. L'intersezione tra l'area in compressione, Aeff,FEM, e l'area efficace, Aeff,cm, consente di valutare la resistenza per la base della colonna generalmente caricata di qualsiasi forma di colonna con qualsiasi irrigidimento ed è denominata Aeff. La sollecitazione media σ sull'area efficace, Aeff, è determinata come la forza di compressione divisa per l'area efficace. La verifica della componente è in tensioni σ ≤ fjd.
Resistenza del calcestruzzo a compressione concentrata:
\[ f_{jd}= \beta_j k_j \frac{f_{ck}}{\gamma_c} \]
Fattore di concentrazione che tiene conto dell'aumento della resistenza a compressione del calcestruzzo dovuto alla sollecitazione triassiale:
\[ k_j=\sqrt{\frac{A_{c1}}{A_{eff}}} \le 3.0 \]
dove Ac1 è l'area di supporto determinata secondo la EN 1992-1-1 - Cl. 6.7. L'area deve essere concentrica e geometricamente simile all'area portante Aeff.
Tensione media sotto la piastra di base:
\[ \sigma = \frac{N}{A_{eff}} \]
Utilizzo in compressione [%]:
\[ Ut = \frac{\sigma}{f_{jd}} \]
dove:
- fck - resistenza caratteristica a compressione del calcestruzzo
- βj = 0,67 - fattore di qualità della boiacca modificabile nella configurazione del codice
- γc - fattore di sicurezza per il calcestruzzo
- Aeff - area effettiva sulla quale si distribuisce la forza normale N della colonna
L'area efficace, Aeff,cm, calcolata secondo l'EC per la compressione pura, è contrassegnata da una linea tratteggiata. La rappresentazione grafica mostra la modalità di verifica. L'area effettiva calcolata, Aeff,fem, è contrassegnata in verde. L'area effettiva finale, Aeff, per la verifica della sollecitazione di contatto è evidenziata come tratteggiata.
In rare occasioni, soprattutto nel caso di colonne caricate solo a trazione (la compressione del calcestruzzo è causata da forze di trazione) o a trazione e momento flettente, l'intersezione delle aree Aeff,cm e Aeff,fem è estremamente piccola o nulla. In questi casi, le forze di compressione sono generalmente molto piccole, la verifica non rientra nell'ambito dell'Eurocodice e il calcestruzzo in compressione non viene controllato.
Sensibilità della mesh
Questa procedura di valutazione della resistenza del calcestruzzo in compressione è indipendente dalla maglia della piastra di base, come si può vedere nelle figure seguenti. L'esempio di valutazione del calcestruzzo a compressione secondo l'EC è illustrato. Sono stati analizzati due casi: il carico di compressione pura di 1200 kN e il carico di una combinazione di forza di compressione di 1200 kN e momento flettente di 90 kN.
Influenza del numero di elementi sulla previsione della resistenza del calcestruzzo a compressione in caso di compressione pura
Influenza del numero di elementi sulla previsione della resistenza del calcestruzzo a compressione in caso di compressione e flessione
Taglio nel blocco di calcestruzzo
Il taglio nel blocco di calcestruzzo può essere trasferito attraverso una delle tre modalità:
- Attrito
\( Ut = \frac{V}{V_{Rd}} \)
Vrd = N Cf - Ferro a taglio
\( Ut = \max \left ( \frac{V_y}{V_{Rd,y}}, \, \frac{V_z}{V_{Rd,z}}, \, \frac{V}{V_{c,Rd}} \right ) \) \(V_{Rd,y} = \frac{A_{Vy} f_y}{\sqrt{3} \gamma_{M0}} \)
\( V_{Rd,z} = \frac{A_{Vz} f_y}{\sqrt{3} \gamma_{M0}} \)
\( V_{c,Rd} = A \sigma_{Rd,max} \)
Anche il ferro a taglio e le saldature sono verificati mediante FEM. - Ancoraggi
La verifica è fornita in conformità alla EN 1992-4.
dove:
- AV,y, AV,z - aree di taglio della sezione trasversale del ferro a taglio in direzione degli assi y e z
- fy - resistenza allo snervamento
- γM0 - fattore di sicurezza
- Vy - componente della forza di taglio nel piano della piastra di base in direzione y
