Ein Streifenfundament ist ein durchgehendes Fundament, längliches Betonfundament, das lineare Strukturlasten trägt, typischerweise unter tragenden Wänden. Es überträgt die Last von der Wand auf eine relativ nahe an der Erdoberfläche liegende Bodenschicht. Dieser Fundamenttyp verteilt die konzentrierten Lasten des Oberbaus auf eine größere Bodenfläche, Reduzierung des Drucks und Minderung von Abwicklungsrisiken. Die Bodenschicht muss über eine ausreichende Tragfähigkeit und Tiefe verfügen, um Frost und andere Umweltprobleme zu verhindern.

Streifenfundamente eignen sich am besten für Bauwerke mit Wänden, wie zum Beispiel Wohngebäude, Schulen, und leichte kommerzielle Einrichtungen. Sie sind ideal, wenn der Boden in geringen Tiefen über eine ausreichende Tragfähigkeit verfügt, und die auferlegten Lasten sind moderat und gleichmäßig verteilt. Zu den üblichen Anwendungen gehört die Stützung von Mauerwerk oder Betonwänden, durchgehende Spalten, und Situationen, in denen isolierte Polsterfundamente aufgrund der Wandgeometrie oder der Lastverteilung unpraktisch sind.

Normalerweise, Es werden zwei Arten von Streifenfundamenten verwendet:

• Einfache Streifenfundamente aus Beton - die sich ideal für leichtere Bauwerke und Flachbauten mit stabil tragfähigem Boden eignen.
• Streifenfundamente aus Stahlbeton - die bei schwereren Belastungen eingesetzt werden oder wenn aufgrund der Umgebungsbedingungen eine erhöhte Haltbarkeit erforderlich ist. Diese eignen sich für schwerere Bauwerke, bei denen die Bodentragfähigkeit relativ gering ist.

Eine Biegebewehrung wird typischerweise an der Unterseite des Fundaments angebracht, senkrecht zur Wandfläche. In Querrichtung, Parallel zur Wandlänge ist eine Schwind- und Temperaturbewehrung vorzusehen.

Streifenfundamente tragen in der Regel lineare Lasten unterhalb tragender Wände. Jedoch, in manchen Fällen, Eine Reihe eng beieinander liegender Säulen kann auch auf einem Streifenfundament gestützt werden.

Die Versagensarten von Streifenfundamenten können im Allgemeinen in drei Kategorien eingeteilt werden: Bodentragfehler, Stabilitätsfehler, und strukturelle Fehler. Diese sind in der folgenden Abbildung dargestellt.

Abbildung 1: Fehlermodi für Streifenfundamente

Der Entwurf von Streifenfundamenten erfordert aufgrund der verschiedenen Parameter und Variablen, die sich auf die endgültigen Abmessungen und Eigenschaften auswirken, mehrere Schritte.

Schritt 1: Geotechnische Untersuchungen und Überlegungen

Die Bemessung von Fundamenten erfordert in der Regel die Ermittlung des Verhaltens und der spannungsbedingten Verformbarkeit des Bodens unter dem Fundament. Um das zu erreichen, Es sollen die geotechnischen Eigenschaften des Bodens ermittelt werden. Zu diesen Eigenschaften gehört die Korngrößenverteilung, Bodenklassifizierung, Plastizität, Kompressibilität, und Scherfestigkeit. Ziel der Untersuchung ist es, die Eignung verschiedener Gründungsarten und die Tragfähigkeit des Bodens zu ermitteln. Dieser Prozess umfasst normalerweise die Durchführung der endgültigen Tragfähigkeitsberechnung und eine Setzungsanalyse. Diese Schritte bestimmen den zulässigen Lagerdruck (q_ein) um Bodentragfehler zu vermeiden. Wenn ein Streifenfundament geeignet ist, Der Ingenieur kann dann mit dem nächsten Schritt fortfahren.

Schritt 2: Stabilitätsprüfungen

Stellen Sie sicher, dass das Fundamentsystem gegen Kippen gesichert ist, Gleiten, und vermeiden Sie übermäßigen Auftrieb aufgrund von Exzentrizitäten.

Schritt 3: Definieren Sie die Grundfläche

In den USA, Dies wird anhand der zulässigen Spannungs- und Betriebslastkombinationen ermittelt. Die voraussichtlichen Tragfähigkeitswerte (IBC-Tabelle 1806.2) dürfen bei entsprechender Genehmigung ebenfalls verwendet werden. Die zulässige Spannung wird normalerweise im geotechnischen Gutachten angegeben, unter Berücksichtigung der Tragfähigkeit und möglicher Setzungen. Im Streifenfundament, die Bodenspannung für ein Fundament mit axialer Belastung (P.) und Moment (M.) kann wie in Abbildung dargestellt berechnet werden 2.

Abbildung 2: Berechnungen der Bodenspannung im Streifenfundament

Schritt 4: Basisdicke definieren und Biegebewehrung berechnen

Dies erfolgt normalerweise durch ein Versuch-und-Irrtum-Verfahren, um strukturelle Fehler zu vermeiden. In diesem Fall, Es wird eine Fundamentstärke angenommen, Anschließend wird es auf Biege- und Scherfestigkeit geprüft. In diesem Schritt, Der Untergrund muss für Biegemomente ausgelegt sein, einachsige Scherung (Bei Streifenfundamenten ist die bidirektionale Scherung nicht anwendbar) verursacht durch den Bodendruck aufgrund faktorisierter Lasten. Eine Mindesttiefe von 6 in sollte berücksichtigt werden (ACI 318-19 c13.3.1.2) und eine Mindestbetondeckung gleich 3 für Beton, der gegen den Boden gegossen wird und dauerhaft Kontakt mit dem Boden hat (ACI 318-19 c20.5.1.3.2). Bei Betonwänden ist es auch wichtig, die Mindestdicke des Fundaments zu berücksichtigen, basierend auf der Entwicklung der Stäbe, die vom Fundament bis zur Wand reichen.

Wenn das Biegemomentdiagramm analysiert wird (siehe Abbildung 2), Es scheint, dass das maximale Moment im Streifenfundament unterhalb der Wandmitte auftritt, Tests haben jedoch gezeigt, dass dies aufgrund der Steifigkeit der Wände nicht korrekt ist. ACI-Code schlägt vor (ACI 318-19, c13.2.7.1) Berechnen Sie es an der Wandoberfläche bei Stahlbetonwänden oder an einem Abschnitt auf halber Strecke von der Wandoberfläche bis zur Mitte bei Mauerwerkswänden. In den Berechnungen, Es muss lediglich der Aufwärtsdruck berücksichtigt werden, der durch die auf das Fundament wirkenden äußeren Lasten verursacht wird. Das Eigengewicht und das Abraumgewicht des Bodens sollten vernachlässigt werden. Für die statische Bemessung sollten ausschließlich die Nettodrücke über dem Fundament verwendet werden.

Abbildung 3: Schub- und Momentendiagramme für ein Wandfundament mit gleichmäßigen Bodendrücken

Wenn das Wandfundament so lange belastet wird, bis es durch Scherung versagt, Das Versagen tritt nicht in einer vertikalen Ebene an der Wandfläche auf, sondern in einem Winkel von etwa 45° zur Wandfläche, Daher wird der kritische Abschnitt für Scherung im Abstand „d“ von der Fläche berechnet (ACI 318-19c13.2.7.2), wobei „d“ die effektive Tiefe ist, siehe Abbildung 3. Die effektive Tiefe wird berechnet als:

wobei h die Dicke der Fundamentplatte ist, c ist die Abdeckung, und d_b ist der Stabdurchmesser.

Einmal das maximale Biegemoment (M._u) am kritischen Abschnitt wurde ermittelt, der erforderliche Bewehrungsbereich (Ein_s) wird auf die gleiche Weise wie jedes Biegeelement bestimmt. Obwohl ein Fundament kein Balken ist, Es ist wünschenswert, dass es für die Biegung duktil ist, und dies kann durch die Begrenzung der Nettozugspannung in der Zugbewehrung erreicht werden (e_t) auf einen Wert größer als ε_ty + 0.003 (ACI 318-19 c21.2.2, e_ty ist gleich f_j/E._s).

Mit der früheren Annahme, Die erforderliche Verstärkungsfläche kann mit den folgenden Gleichungen berechnet werden

b ist die Abschnittsbreite, f_'C ist die angegebene Druckfestigkeit von Beton, f_j ist die angegebene Streckgrenze der Bewehrung, und E._s ist der Elastizitätsmodul der Stahlbewehrung.

Die Scherfestigkeit wird normalerweise nur unter Berücksichtigung des Beitrags des Betons berechnet. Aufgrund der erhöhten Kosten ist vom Einsatz einer Schubbewehrung abzuraten. Deshalb, Die am kritischen Scherabschnitt berechnete Scherung sollte größer sein als die vom Beton ausgehaltene Festigkeit. Sie wird anhand der in der Tabelle angegebenen Gleichung berechnet 22.5.5.1(c) (ACI 318-19 c22.5.51)

Wobei ρ_w ist das Verstärkungsverhältnis gleich A_s/(b×d), λ ist der Modifikationsfaktor, um die verringerten mechanischen Eigenschaften von Leichtbeton widerzuspiegeln, und ϕ ist der Schubreduktionsfaktor.

Sobald bestätigt ist, dass die Dicke des Fundaments Biegung und einseitiger Scherung standhält, und die angenommene Bewehrung ist größer als die erforderliche, Wir können mit dem folgenden Schritt fortfahren.

Schritt 5: Berechnen Sie die Übertragungskräfte

Die vertikalen und horizontalen Kräfte, die durch die Betonlagerung oder eine Kombination aus Lager- und Grenzflächenbewehrung auf das Fundament übertragen werden, sollten überprüft werden. Diese Anforderung wird im Abschnitt detailliert beschrieben 22.8 des ACI 318-19:

Wo ein₁ ist die belastete Fläche, Ein₂ ist die Fläche der unteren Basis des größten Pyramidenstumpfes, Kegel. Die Seiten der Pyramide, Kegel, oder sich verjüngender Keil muss geneigt sein 1 vertikal zu 2 horizontale. Und ϕ ist ein Reduktionsfaktor.

Schritt 5: Detaillierungsprüfungen

Der letzte Schritt ist den Bewehrungsdetails wie Mindest- und Höchstabständen gewidmet, Entwicklungslänge bis hin zu kritischen Abschnitten. Die Details finden Sie im Kapitel 25 von ACI 318-19.

Wandfundamente sind im Wesentlichen eine Untergruppe von Streifenfundamenten und werden oft austauschbar verwendet, da beide eine kontinuierliche beschreiben, schmales Fundament, das lineare Lasten trägt. Jedoch, Streifenfundamente haben eine breitere Definition und können auch eine Reihe eng beieinander liegender Säulen tragen, Aufnahme von in Reihe angeordneten Punktlasten. Was die Verstärkung angeht, beide Typen sind ähnlich.

Streifenfundamente sind eng damit verbunden Fundamente ausbreiten, Da es sich bei beiden Arten von Flachfundamenten handelt, die aufgrund ihrer geringen Kosten häufig in kleinen bis mittleren Bauwerken eingesetzt werden. Streifenfundamente sind typischerweise lang und rechteckig, während Pad-Fundamente quadratisch sein können, rechteckig, oder kreisförmig. Streifenfundamente tragen im Allgemeinen lineare Lasten, wohingegen Polsterfundamente unterstützen konzentrierte Lasten. Im Design, Alle bei Streifenfundamenten durchgeführten Prüfungen sollten auch auf Spreiz- oder Polsterfundamente angewendet werden, mit zusätzlichen Kontrollen wie der zweiachsige Scherung (Stanzen) überprüfen.

Das Wandfundament-Tool arbeitet mit einer Try-and-Error-Philosophie. Der Benutzer kann die Eingabedaten ändern, bis alle Prüfungen erfolgreich sind. Normalerweise, wenn es Ausfälle gibt, Die Lösung besteht darin, das Fundament zu vergrößern oder die Bewehrung zu erhöhen. In jedem Fall, Das Tool prüft außerdem Mindest- und Höchstbedingungen, die dazu beitragen, eine übermäßige Bewehrung zu vermeiden. Es wird empfohlen, die Höhe für Scherversagen zu vergrößern, Vergrößern Sie die Breite für Stabilitätsfehler, und erhöhen Sie die Bewehrungsfläche für Biegefehler, wenn die Fundamenthöhe und die Schernachweise in Ordnung sind.

• Streifenfundamente sind wirtschaftlich und werden häufig für Flachgründungen eingesetzt.
• Eine ordnungsgemäße geotechnische Untersuchung ist unerlässlich.
• Bei der Gestaltung muss die Bodentragfähigkeit berücksichtigt werden, Siedlung, strukturelle Stärke, und Stabilität.
• Folgen Sie ACI 318-19 für alle Kontrollen und Details.

• ACI 318-19: Bauvorschriften für Konstruktionsbeton
• IBC-Tabelle 1806.2: Voraussichtliche Tragfähigkeitswerte
• CRSI, Design-Leitfaden zum ACI 318 Bauvorschriften für Konstruktionsbeton, CRSI (2020).
• Bewehrter Beton: Mechanik und Design 6. Auflage von James K. Wight, James G. MacGregor.

Welcher Reibungswinkel zwischen Fundament und Boden sollte verwendet werden??

Dieser Winkel beträgt normalerweise zwischen der Hälfte und zwei Drittel des Bodenreibungswinkels. ("Grundlagen des Grundbaus" von Braja M. Das)

Welche Abminderungsfaktoren werden bei den Festigkeitsnachweisen verwendet??

Der ACI-Streifenfundament-Rechner verwendet φ = 0.75 für Scherung, φ = 0.90 zum Biegen (für Stahlbeton unter der Annahme eines zugkontrollierten Zustands mit einer Bewehrungsfläche, die unter dem Höchstwert für diesen Zustand liegt), φ = 0.60 zum einfachen Betonbiegen, und φ = 0.65 zum Lagern.

Welcher Wert wird für das Betonstückgewicht verwendet? ?

Der verwendete Standardwert ist 150 lb/ft3, wie in der Norm für Normalbeton empfohlen.

Welcher Wert des Bodeneinheitsgewichts kann verwendet werden??

Die gemeinsamen Werte liegen dazwischen 90 zu 130 lb/ft3. Es wird empfohlen, den im geotechnischen Bericht des Projekts vorgeschlagenen Feuchtigkeitswert zu verwenden.

Ist die Wandbewehrung, die in den Berechnungen verwendet wird?

Es wird nicht verwendet, nur zu Zeichenzwecken. Die Wanddübel, jedoch, werden im Lastkraftübertragungsnachweis verwendet.

Warum hat mein Fundament einen kleinen maximalen Abstand??

Der ACI 318-19 Sektion 24.3.2 gibt angesichts der für die Betondeckung verwendeten Werte recht niedrige Werte an (normalerweise in der Nähe 3 Zoll). Einige Referenzen (Vermeidung problematischer Verwendungen von Bodenplatten, Jan., 2021 Strukturmagazin von Alexander Newman, SPORT., F.) Erwähnen Sie, dass die ACI eine Ausnahme von diesen Bestimmungen für Fundamente und Bodenplatten in Betracht ziehen sollte, aber, ab sofort, sie gelten immer noch, und deshalb sind sie im Programm enthalten.

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