Spread Footing Design Workflow

Footings are structural members used to support columns and other vertical elements to transmit their superstructure loads to the underlying soils.

Figura 1 ilustra el proceso de flujo de trabajo de diseño, que la Fundación SkyCiv adapta el proceso de flujo de trabajo. Donde estos controles tales como (1) Rodamiento del suelo, (2) corte, (3) Flexural, (4) Longitud de desarrollo, y (5) Stability Checks are important parameters required to satisfy the result without exceeding a value of 1.00 La duración del desarrollo y las comprobaciones de estabilidad son parámetros importantes que deben satisfacer el resultado sin exceder un valor de.

Figura 1: flujo de trabajo de Fundación SkyCiv.

How to Design Spread Footing

This section discusses the design procedure of spread footing in reference to American Concrete Institute 318-2014.

Los controles de longitud de desarrollo y estabilidad son parámetros importantes que se requieren para satisfacer el resultado sin exceder un valor de

The Soil Bearing Check mainly determines the geometric dimensions of an isolated footing from the superstructure (service or unfactored) cargas. The actual bearing pressure mainly determines by the equation below:

\( q_{a} = frac{ PAGS}{A } \pm frac{ METRO_{X} }{ S_{X} } \pm frac{ METRO_{y} }{ S_{y} }\)sin embargo, the equation above is only applicable if the eccentricities are within the kern ( \( \frac{L}{6} \) ) of the foundation where bearing pressure is present in the whole area.

When the eccentricities exceeded the kern, The detailed bearing pressure pattern article explains aquí.

To satisfy the foundation geometric dimensions, the allowable bearing capacity of the soil should greater than governing base pressure under the footing.

\( \texto{Allowable Bearing Capacity} > \texto{ Actual (Governing) Bearing Pressure on the Foundation} \)

Nota: No tension in Bearing Pressure in the Foundation Design.

Comprobación de corte

The Shear Check determines the thickness or depth of the foundation based on the shear load induced from the superstructure loads. There are two primary shear checks, como sigue:

1. De una sola mano (or Beam) corte
2. Bidireccional (or Punching) corte

One Way (or Beam) corte

The critical section for one-way shear extends across the width of the footing and is located at a distance d from the face of a column.

Figura 2: Cizalla unidireccional

Imperial (psi)

\( V_{c} = 2 \lambda \sqrt{ f ^{"}_ _{c} } B_{w} re \)

Métrico (MPa)

\( V_{c} = 0.17 \lambda \sqrt{ f ^{"}_ _{c} } B_{w} re \)

To satisfy the One Way (or Beam) corte, la \( V_{c} \) should not be greater than \( V_{tu} \)..

\( \no V_{c} > V_{tu} = text{ Actual (Governing) Shear of the Foundation} \)

Bidireccional (or Punching) corte

The critical section for two-way shear design is located in \( \frac{re}{2} \) away from a concrete column face. Dónde \( V_{c} \) equation is defined as follows:

Figura 3: Cizalla bidireccional

Imperial (psi)

\( V_{c} = left( 2 + \frac{4}{\beta} \verdad) \lambda \sqrt{ f ^{"}_ _{c} } B_{los} re \)

\( V_{c} = left( \frac{\alfa_{s} re }{ B_{los} } + 2 \verdad) \lambda \sqrt{ f ^{"}_ _{c} } B_{los} re \)

\( V_{c} = 4 \lambda \sqrt{ f ^{"}_ _{c} } B_{los} re \)

Métrico (MPa)

\( V_{c} = 0.17 \izquierda( 1 + \frac{2}{\beta} \verdad) \lambda \sqrt{ f ^{"}_ _{c} } B_{los} re \)

\( V_{c} = 0.083 \izquierda( \frac{ \alfa_{s} re }{ B_{los} } + 2 \verdad) \lambda \sqrt{ f ^{"}_ _{c} } B_{los} re \)

\( V_{c} = 0.33 \lambda \sqrt{ f ^{"}_ _{c} } B_{los} re \)

The governing \( V_{c} \) will be taken least value.

To satisfy the Two Way (or Punching) corte, la \( V_{c} \) should not be greater than \( V_{tu} \).

\( \no V_{c} > V_{tu} = text{ Actual (Governing) Shear of the Foundation} \)

Comprobación de flexión

The Flexural Check determines the required reinforcement of the foundation based on the moment or bending load induced from the superstructure loads. The Design procedure for moment strength considers a one-way flexural member first in one principal direction.

Figura 4: Critical Moment Section Line

Paso 1. Calculate the Actual Moment on the foundation \( METRO_{tu} \).

\( METRO_{tu} = q_{tu} \izquierda( \frac{ l_{X} – c }{ 2 } \verdad) l_{con} \frac{ l_{X} – c }{ 2 } \)

Paso 2. Calculate the required minimum reinforcement of the foundation

Paso 3. Calculated the Depth of equivalent rectangular stress block, a.

\( a = frac{ UNA_{s} F_{y} }{ 0.85 F_{c}^{"} l_{con} } \)

Paso 4. Calculate the Moment Capacity of the foundation \( \película_{norte} \).

\( \película_{norte} = phi A_{s} F_{y}\izquierda( re – \frac{a}{2} \verdad) \)

To satisfy the flexural requirement, la \( \película_{norte} \) should not be greater than \( METRO_{tu} \)..

\( \película_{norte} > METRO_{tu} \)

Development Length Check

The Development Length Check determines a reinforcement shortest embedment length required for a reinforcing bar to develop its full yield strength in concrete.

Stability Check

There are two main types of Stability Check in the foundation, as follow:

1. Volcarse
2. Corredizo

Overturning Check

Overturning Check is a stability check against the Moment of the superstructure load. Generalmente, this factor of safety for the overturning moment is 1.5-3.0.

 

\( \texto{Overturning Factor of Safety} < \frac{ \ESTOY{R} }{ \ESTOY{OT} } \)

Nota:

• \( \ESTOY{R} \) – Resisting Moment
• \( \ESTOY{OT} \) – Overturning Moment

Sliding Check

Sliding Check is a stability check against Horizontal Force induced by the superstructure load. Generalmente, this factor of safety for the overturning moment is 1.5-3.0.

\( \texto{Sliding Factor of Safety} < \texto{Sliding Force} \)

Ajuste de cheques de diseño

Este artículo explica el ajuste primario cuando el Fundación SkyCiv users encounter this failure check.

1. Los controles de longitud de desarrollo y estabilidad son parámetros importantes que se requieren para satisfacer el resultado sin exceder un valor de is mainly influenced by the spread footing dimension which is subjected to the superstructure (sin factorizar) cargas y presión de suelo permisible.
2. Comprobación de corte is mainly influenced by the depth of the spread footing where the spread footing performs one-way and two-way checks.
3. Comprobación de flexión is mainly influenced by the reinforcement schedule of the spread footing.
4. Longitud de desarrollo Cheque y
5. Comprobaciones de estabilidad están influenciados principalmente por las dimensiones de la zapata extendida.

Basado en la información anterior, esos ajustes aumentarán la capacidad de diseño por controles de la zapata extendida.

Please note that some parameters such as materials strength, factor, y las cargas sometidas también son parte de la influencia de una mayor capacidad de diseño.

Módulos de código de diseño

El Fundación SkyCiv have these currently available design codes:

• código americano (hacer clic aquí for a detailed discussion of the design codes)
  • criterios de signos, incluido el factor de seguridad # 1
• código australiano (hacer clic aquí for a detailed discussion of the design codes)
  • criterios de signos, incluido el factor de seguridad # 1

Referencias

1. Requisitos del Código de Construcción para Concreto Estructural (ACI 318-14) Comentario sobre los requisitos del código de construcción para hormigón estructural (ACI 318R-14). Instituto Americano del Concreto, 2014.
2. McCormac, Jack C., y Russell H. marrón. Diseño de hormigón armado ACI 318-11 Edición de código. Wiley, 2014.
3. Taylor, Andrés, et al. El manual de diseño de hormigón armado: un compañero a ACI-318-14. Instituto Americano del Concreto, 2015.
4. La zapata extendida se puede clasificar como zapatas de pared y columna., david y dolan, Charles. Diseño de Estructuras de Hormigón 16 Edición. mcgrawhill, 2021.

 

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