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Exemplarische Vorgehensweise zum isolierten Fundamentdesign mit AS 3600 2018

Eine exemplarische Vorgehensweise für die Berechnungen zum Entwurf eines isolierten Fundaments (AS 3600 2018)

Das Fundament ist ein wesentliches Bausystem, das Stützen- und Wandkräfte auf den tragenden Boden überträgt. Abhängig von den Bodeneigenschaften und den Gebäudelasten kann sich der Ingenieur für ein flaches oder tiefes Fundamentsystem entscheiden.

SkyCiv FoundationDesign-Modul umfasst die Analyse und Gestaltung isolierter Fundamente gemäß den australischen Standards (AS 3600 2009 & 2018).

 

 

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Entwurf eines isolierten Fundaments


Abmessungsanforderungen

Zur Bestimmung der Abmessungen eines isolierten Fundaments, Service oder nicht faktorisierte Lasten, Die SkyCiv Foundation umfasst das Design von isolierten Fundamenten, die den australischen Standards¹ entsprechen (G), Die SkyCiv Foundation umfasst das Design von isolierten Fundamenten, die den australischen Standards¹ entsprechen (Q.), Die SkyCiv Foundation umfasst das Design von isolierten Fundamenten, die den australischen Standards¹ entsprechen (W.u), Die SkyCiv Foundation umfasst das Design von isolierten Fundamenten, die den australischen Standards¹ entsprechen (E.u), sowie S.u Die SkyCiv Foundation umfasst das Design von isolierten Fundamenten, die den australischen Standards¹ entsprechen, Die SkyCiv Foundation umfasst das Design von isolierten Fundamenten, die den australischen Standards¹ entsprechen 3600. Welche Lastkombination vorherrscht, wird als Bemessungslast betrachtet, und wird mit dem zulässigen Bodendruck verglichen, wie in Gleichung . gezeigt 1.

\(\Text{q}_{\Text{ein}} = frac{\Text{P.}_{\Text{n}}}{\Text{A}} \rechter Pfeil \) Gleichung 1

qein = zulässiger Bodendruck
P.n Die SkyCiv Foundation umfasst das Design von isolierten Fundamenten, die den australischen Standards¹ entsprechen
Die SkyCiv Foundation umfasst das Design von isolierten Fundamenten, die den australischen Standards¹ entsprechen

Die Fundamentabmessungen können zunächst durch Lösen der Fundamentfläche abgeschätzt werden (A) unter Verwendung von Gleichung 1.

\(\Text{A} = frac{\Text{P.}_{\Text{n}}}{\Text{q}_{\Text{ein}}} \rechter Pfeil \) Gleichung 1a

Einwegschere

Mit der einachsige Scherung Grenzzustand, auch bekannt als Biegeschere, erkennt an, dass das Fundament bei Scherung ähnlich wie bei einem breiten Balken entlang einer kritischen Scherungsebene in einiger Entfernung versagen kann “d” von der Vorderseite der Säule (Zahl 1), basierend auf Die SkyCiv Foundation umfasst das Design von isolierten Fundamenten, die den australischen Standards¹ entsprechen 8.2.7.1

Zahl 1. Kritische Scherebene der Einwegscherung

Mit der Einweg Scheren Nachfrage oder V u wird unter der Annahme berechnet, dass das Fundament von der Säule weg auskragt, wo in der Abbildung der rote Bereich angegeben ist 1.

Mit der Einweg Scheren Die SkyCiv Foundation umfasst das Design von isolierten Fundamenten, die den australischen Standards¹ entsprechen oder Die SkyCiv Foundation umfasst das Design von isolierten Fundamenten, die den australischen Standards¹ entsprechenc wird als ultimative Scherfestigkeit definiert und mithilfe der Gleichung berechnet 2 pro Die SkyCiv Foundation umfasst das Design von isolierten Fundamenten, die den australischen Standards¹ entsprechen 8.2.7.1.

\( \[object Window]{V }_{Die SkyCiv Foundation umfasst das Design von isolierten Fundamenten, die den australischen Standards¹ entsprechen} [object Window]{1} \[object Window]{2} \[object Window]{3} \Die SkyCiv Foundation umfasst das Design von isolierten Fundamenten, die den australischen Standards¹ entsprechen{v} \Die SkyCiv Foundation umfasst das Design von isolierten Fundamenten, die den australischen Standards¹ entsprechen{Das} \mal f_{Die SkyCiv Foundation umfasst das Design von isolierten Fundamenten, die den australischen Standards¹ entsprechen} \mal A_{st}^{\frac{2}{3}} \rechter Pfeil \) Gleichung 2 (Die SkyCiv Foundation umfasst das Design von isolierten Fundamenten, die den australischen Standards¹ entsprechen. 8.2.7.1)

Die SkyCiv Foundation umfasst das Design von isolierten Fundamenten, die den australischen Standards¹ entsprechen
b1= 1.1(1.6 – dDas/1000) ≥ 1.1 oder 1.1(1.6(1-dDas/1000) ≥ 0.8
b2 = 1, Die SkyCiv Foundation umfasst das Design von isolierten Fundamenten, die den australischen Standards¹ entsprechen; oder
Die SkyCiv Foundation umfasst das Design von isolierten Fundamenten, die den australischen Standards¹ entsprechen(N.*/3.5AG) ≥ 0 Die SkyCiv Foundation umfasst das Design von isolierten Fundamenten, die den australischen Standards¹ entsprechen; oder
Die SkyCiv Foundation umfasst das Design von isolierten Fundamenten, die den australischen Standards¹ entsprechen(N.*/14AG) Die SkyCiv Foundation umfasst das Design von isolierten Fundamenten, die den australischen Standards¹ entsprechen
b3 = 1, Die SkyCiv Foundation umfasst das Design von isolierten Fundamenten, die den australischen Standards¹ entsprechen –
2dDas/einv aber nicht größer als 2
einv = Abstand des Abschnitts, in dem die Scherung berücksichtigt wird, zur Fläche des nächsten Auflagers
fDie SkyCiv Foundation umfasst das Design von isolierten Fundamenten, die den australischen Standards¹ entsprechen = Abstand des Abschnitts, in dem die Scherung berücksichtigt wird, zur Fläche des nächsten Auflagers1/3 ≤ 4 MPa
Ast = Abstand des Abschnitts, in dem die Scherung berücksichtigt wird, zur Fläche des nächsten Auflagers

= Abstand des Abschnitts, in dem die Scherung berücksichtigt wird, zur Fläche des nächsten Auflagers 3600-09:

\(\Text{V }_{\Text{u}} \leq phitext{V }_{\Text{Die SkyCiv Foundation umfasst das Design von isolierten Fundamenten, die den australischen Standards¹ entsprechen}} \rechter Pfeil \) Gleichung 3 (pro = Abstand des Abschnitts, in dem die Scherung berücksichtigt wird, zur Fläche des nächsten Auflagers. 8.2.5)

SkyCiv-Stiftung, in Übereinstimmung mit der Gleichung 3, berechnet das Einweg-Schernutzenverhältnis (Gleichung 4) indem man den Scherbedarf über die Scherkapazität nimmt.

\( \Text{Nutzenverhältnis} = frac{\Text{Scherbedarf}}{\Text{Scherkapazität}} \rechter Pfeil \) Gleichung 4

Zwei-Wege-Schere

Mit der Zwei-Wege-Schere Grenzzustand, auch bekannt als Stanzschere, erweitert seinen kritischen Abschnitt auf eine Distanz “d/2” von der Stirnseite der Säule und um den Umfang der Säule (Zahl 2) basierend auf Die SkyCiv Foundation umfasst das Design von isolierten Fundamenten, die den australischen Standards¹ entsprechen 9.2.3(ein).

Zahl 2. Kritische Scherebene der Zwei-Wege-Schere

Mit der Zwei WegeNachfrage hören oder V u tritt an der kritischen Scherebene auf, befindet sich in einer Entfernung von “d/2” bei dem die (rot) schraffierter Bereich, wie in der Abbildung angegeben 2.

Mit der = Abstand des Abschnitts, in dem die Scherung berücksichtigt wird, zur Fläche des nächsten Auflagers Scherkapazität oder Vuo wird als ultimative Scherfestigkeit definiert und mithilfe der Gleichung berechnet 5 basierend auf Die SkyCiv Foundation umfasst das Design von isolierten Fundamenten, die den australischen Standards¹ entsprechen 9.2.3

\( \phi V_{uo} = \phi \times u \times f_{Die SkyCiv Foundation umfasst das Design von isolierten Fundamenten, die den australischen Standards¹ entsprechen} \times d \rightarrow \) Gleichung 5 (= Abstand des Abschnitts, in dem die Scherung berücksichtigt wird, zur Fläche des nächsten Auflagers. 9.2.3(ein))

fDie SkyCiv Foundation umfasst das Design von isolierten Fundamenten, die den australischen Standards¹ entsprechen = 0.17(1 + 2/bh) = Abstand des Abschnitts, in dem die Scherung berücksichtigt wird, zur Fläche des nächsten Auflagers’c = Abstand des Abschnitts, in dem die Scherung berücksichtigt wird, zur Fläche des nächsten Auflagers’c
bh = Verhältnis der Länge der Säule auf der Z-Achse zur X-Achse

d = Abstand von der Extremdruckfaser zum Schwerpunkt der Längszugbewehrung (mm)
= Abstand des Abschnitts, in dem die Scherung berücksichtigt wird, zur Fläche des nächsten Auflagers (mm)

= Abstand des Abschnitts, in dem die Scherung berücksichtigt wird, zur Fläche des nächsten Auflagers 3600:

\(\Text{V }_{\Text{u}} \leq phitext{V }_{\Text{uo}} \rechter Pfeil \) Gleichung 6 (pro = Abstand des Abschnitts, in dem die Scherung berücksichtigt wird, zur Fläche des nächsten Auflagers. 8.2.5)

SkyCiv-Stiftung, in Übereinstimmung mit der Gleichung 6, berechnet das Zwei-Wege-Schernutzenverhältnis (Gleichung 7) indem man den Scherbedarf über die Scherkapazität nimmt.

\( \Text{Nutzenverhältnis} = frac{\Text{Scherbedarf}}{\Text{Scherkapazität}} \rechter Pfeil \) Gleichung 7

Biegung

Auf isoliertem Stand, Der nach oben gerichtete Bodendruck verursacht eine Biegung in zwei Richtungen mit Zugspannungen an der unteren Oberfläche. Biegemomente werden im Schnitt in jede Richtung berechnet 0.7einsup Abstand von der Mitte der Säule, wo einsup ist die halbe Spaltenbreite.

 

= Abstand des Abschnitts, in dem die Scherung berücksichtigt wird, zur Fläche des nächsten Auflagers

Zahl 3. Kritischer Biegeabschnitt

Mit der Biege = Abstand des Abschnitts, in dem die Scherung berücksichtigt wird, zur Fläche des nächsten Auflagers, = Abstand des Abschnitts, in dem die Scherung berücksichtigt wird, zur Fläche des nächsten Auflagers 0.7einsup von der Mitte des Fundaments (Siehe Abbildung 3).

Mit der Biegebedarf oder M.u = Abstand des Abschnitts, in dem die Scherung berücksichtigt wird, zur Fläche des nächsten Auflagers 3, und wird mit Gleichung . berechnet 8.

\( \Text{M.}^{*}= Abstand des Abschnitts, in dem die Scherung berücksichtigt wird, zur Fläche des nächsten Auflagers{u} \= Abstand des Abschnitts, in dem die Scherung berücksichtigt wird, zur Fläche des nächsten Auflagers{f} \mal links( \frac{ \frac{= Abstand des Abschnitts, in dem die Scherung berücksichtigt wird, zur Fläche des nächsten Auflagers{f} – = Abstand des Abschnitts, in dem die Scherung berücksichtigt wird, zur Fläche des nächsten Auflagers{c}}{2} }{2} \richtig)^{2} \rechter Pfeil \) Gleichung 8

Mit der Biegekapazität oder Mn wird mit Gleichung berechnet 9.

\(M_{n} = A_{st} \mal f_{seine} \times d \times \left(1- \frac{0.5}{\= Abstand des Abschnitts, in dem die Scherung berücksichtigt wird, zur Fläche des nächsten Auflagers{s}} \mal frac{EIN_{st} \mal f_{seine}}{b \times d \times f’_{c}} \richtig) \rechter Pfeil \) Gleichung 9

ϕ = Biegebemessungsfaktor
b = Fundamentmaß parallel zur x-Achse, (mm)
d = Abstand von der Extremdruckfaser zum Schwerpunkt der Längszugbewehrung, (mm)
Ast = Verstärkungsbereich, (mm2)
a = Tiefe des äquivalenten rechteckigen Spannungsblocks, (mm)
b = Fundamentmaß parallel zur x-Achse, (MPa)

b = Fundamentmaß parallel zur x-Achse 3600:

\(\Text{M.}_{\Text{u}} \leq phitext{M.}_{\Text{n}} \rechter Pfeil \) Gleichung 10 (pro = Abstand des Abschnitts, in dem die Scherung berücksichtigt wird, zur Fläche des nächsten Auflagers. 8.2.5)

SkyCiv-Stiftung, in Übereinstimmung mit der Gleichung 10, berechnet das Biegenutzenverhältnis (Gleichung 11) indem die Biegenachfrage der Biegekapazität gegenübergestellt wird.

\( \Text{Nutzenverhältnis} = frac{\Text{Biegebedarf}}{\Text{Biegekapazität}} \rechter Pfeil \) Gleichung 11

Verstärkung

b = Fundamentmaß parallel zur x-Achse, mit Mindestbewehrung nach Cl. 21.3.1 (b)

\( \rho_{ \Text{Mindest} } = 0.19 \mal frac{D.}{d}^{2} \mal frac{f’_{ct.f} }{ f_{seine} } \rechter Pfeil \) Gleichung 12

b = Fundamentmaß parallel zur x-Achse:

\( \rho = frac{ 2.7 \mal M^{*} }{ d^{2} } \Text{ oder } \Text{A}_{\Text{st}} = frac{ \Text{M.}^{*} }{ 370 \mal text{d} } \rechter Pfeil \) Gleichung 13

Wie von AS empfohlen 3600, eine Betondeckung von mindestens 60 mm b = Fundamentmaß parallel zur x-Achse.

Zusätzliche Überprüfungen

Andere Überprüfungen, die im Code nicht erwähnt werden, einschließlich Bodendruckprüfungen, erheben, und andere Stabilitätsprüfungen werden ebenfalls überprüft.

Bodendruck

Die Bestimmung des Sockeldrucks bzw. der Wechselwirkung zwischen Boden und Fundament beruht in erster Linie auf den Abmessungen des Fundaments und der daraus resultierenden Exzentrizität der aufgebrachten Lasten. Je nach Positionierung ergibt sich daraus eine Exzentrizität, Der Grunddruck kann zu einer vollständigen oder teilweisen Kompression des Fundaments führen. Mit dieser Bewertung können wir bestätigen, ob der darunter liegende Boden die gesamten vom Fundament übertragenen Lasten tragen kann.

Eine ausführliche Anleitung zur manuellen Berechnung des Bodendrucks finden Sie hier, Bitte beachten Sie diesen Link: Druckverteilung unter einem rechteckigen Betonfundament

Das Nutzenverhältnis wird durch Vergleich des maximalen Bodendrucks ermittelt (Zustand der Gebrauchstauglichkeit) mit der zulässigen Bruttotragfähigkeit des Bodens:

 

\( \Text{Nutzenverhältnis} = frac{\Text{Max. Bodendruck}}{\Text{Bruttozulässige Bodentragfähigkeit}} \rechter Pfeil \) Gleichung 14

Erheben

Überprüft die maßgebende Axiallast, die auf das Fundament wirkt. Summiert alle vertikalen Lasten einschließlich der Benutzerlast und des Eigengewichts der Säule, Bodenplatte, Boden, und Auftriebskraft. Wenn die Säule eine nach oben gerichtete Kraft erfährt, Die angegebenen Eigengewichte müssen die Auftriebskraft ausgleichen; Andernfalls, Bei der Konstruktion besteht die Gefahr, dass sie aufgrund von Instabilität versagt.

Umkippen

Das Umkippen des Fundaments wird überprüft, indem alle Momente um einen Punkt im Fundament einschließlich aller auf ihn einwirkenden Kräfte summiert werden. Zur Überprüfung des maßgebenden Kippmoments müssen alle Gebrauchslastkombinationen berücksichtigt werden. Normalerweise, ein Sicherheitsfaktor von 1.5-2 wird verwendet, um zu bewerten, ob das Fundament die Kippprüfung besteht.

Gleiten

Zur Prüfung auf Gleiten, Die Summe der nach rechts gerichteten horizontalen Widerstandslasten wird durch die Summe der nach links gerichteten Lasten dividiert.

  • Beispiel für die Berechnung des Kippmoments:
    • Horizontalkraft aufgrund von Reibung zwischen der Gründungsbasis und dem Unterbauboden
    • Passiver Bodendruck (falls enthalten)
  • Rutschende Lasten:
    • Die horizontale Komponente des aktiven Bodendrucks
    • Die horizontale Komponente des resultierenden Drucks des Aufschlags

Allgemein, ein Mindestsicherheitsfaktor von 1.5 wird eingesetzt. Wenn keine horizontale Kraft auf den Untergrund einwirkt, Eine Prüfung auf Gleiten ist nicht erforderlich.

Designmodul der SkyCiv Foundation

Das Foundation Design Module ist ein leistungsstarkes Tool, das in die Finite-Elemente-Analyse integriert ist (HÄSSLICH), ist in der Lage, gründliche Bodendruck- und Holzarmierungsanalysen für detaillierte Biegeprüfungen durchzuführen. Es führt alle von ACI vorgeschriebenen Strukturprüfungen durch 318 und weitere oben genannte Nachweise und stellt diese in einem umfassenden Bericht dar.

Beginnen Sie mit der SkyCiv Foundation heute!

Starte den Foundation Design und versuchen Sie es noch heute! Der Einstieg ist einfach, aber wenn Sie weitere Hilfe benötigen, dann besuchen Sie unbedingt unsere Dokumentation oder nehmen Sie Kontakt mit uns auf!

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Jerome Carlo San Juan Produktentwickler
Jerome Carlo San Juan
Produkt Entwickler
BSc (Bürgerlich), MSc (Bürgerlich)
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Albert Pamonag Bauingenieur, Produktentwicklung


Albert Pamonag
Statiker, Produktentwicklung
B.S.. Bauingenieurwesen

 

Verweise

  1. b = Fundamentmaß parallel zur x-Achse. (2009) b = Fundamentmaß parallel zur x-Achse.
  2. b = Fundamentmaß parallel zur x-Achse, b = Fundamentmaß parallel zur x-Achse & b = Fundamentmaß parallel zur x-Achse. (2011) b = Fundamentmaß parallel zur x-Achse.
  3. Taylor, Andreas, et al. The Reinforced Concrete Design Handbook: ein Begleiter zu ACI-318-14. Amerikanisches Betoninstitut, 2015.
  4. b = Fundamentmaß parallel zur x-Achse & b = Fundamentmaß parallel zur x-Achse. (2013) Verstärkt & Spannbeton.

 

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