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Comment concevoir des semelles isolées

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.

Figure 1 illustre le processus de workflow de conception, Les contrôles de longueur de développement et de stabilité sont des paramètres importants qui doivent satisfaire le résultat sans dépasser une valeur de Fondation SkyCiv adapte le processus de workflow. Dans lequel ces contrôles tels que (1) Portant du sol, (2) Tondre, (3) Flexural, (4) Durée de développement, et (5) Stability Checks are important parameters required to satisfy the result without exceeding a value of 1.00 Les contrôles de longueur de développement et de stabilité sont des paramètres importants qui doivent satisfaire le résultat sans dépasser une valeur de.

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Figure 1: Flux de travail de Fondation SkyCiv.

How to Design Spread Footing

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

La longueur de développement et les contrôles de stabilité sont des paramètres importants qui sont nécessaires pour satisfaire le résultat sans dépasser une valeur de

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

\( q_{une} = frac{ P}{UNE } \pm frac{ M_{X} }{ S_{X} } \pm frac{ M_{et} }{ S_{et} }\)
toutefois, 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 ici.

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

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

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

Contrôle de cisaillement

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, as follows:

  1. Une manière (or Beam) Tondre
  2. bidirectionnel (or Punching) Tondre

One Way (or Beam) Tondre

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.

Figure 2: Cisaillement unidirectionnel

Impérial (psi)

\( V_{c} = 2 \lambda \sqrt{ f^{«}_{c} } b_{w} ré \)

Métrique (MPa)

\( V_{c} = 0.17 \lambda \sqrt{ f^{«}_{c} } b_{w} ré \)

To satisfy the One Way (or Beam) Tondre, les \( V_{c} \) should not be greater than \( V_{u} \)..

\( \phi V_{c} > V_{u} = texte{ Actual (Governing) Shear of the Foundation} \)

Two Way (or Punching) Tondre

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

Figure 3: Cisaillement bidirectionnel

Impérial (psi)

\( V_{c} = gauche( 2 + \frac{4}{\bêta} \droite) \lambda \sqrt{ f^{«}_{c} } b_{le} ré \)

\( V_{c} = gauche( \frac{\alpha_{s} ré }{ b_{le} } + 2 \droite) \lambda \sqrt{ f^{«}_{c} } b_{le} ré \)

\( V_{c} = 4 \lambda \sqrt{ f^{«}_{c} } b_{le} ré \)

Métrique (MPa)

\( V_{c} = 0.17 \la gauche( 1 + \frac{2}{\bêta} \droite) \lambda \sqrt{ f^{«}_{c} } b_{le} ré \)

\( V_{c} = 0.083 \la gauche( \frac{ \alpha_{s} ré }{ b_{le} } + 2 \droite) \lambda \sqrt{ f^{«}_{c} } b_{le} ré \)

\( V_{c} = 0.33 \lambda \sqrt{ f^{«}_{c} } b_{le} ré \)

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

To satisfy the Two Way (or Punching) Tondre, les \( V_{c} \) should not be greater than \( V_{u} \).

\( \phi V_{c} > V_{u} = texte{ Actual (Governing) Shear of the Foundation} \)

Contrôle de flexion

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.

Figure 4: Critical Moment Section Line

Étape 1. Calculate the Actual Moment on the foundation \( M_{u} \).

\( M_{u} = q_{u} \la gauche( \frac{ l_{X} – c }{ 2 } \droite) l_{avec} \frac{ l_{X} – c }{ 2 } \)

Étape 2. Calculate the required minimum reinforcement of the foundation

Étape 3. Calculated the Depth of equivalent rectangular stress block, une.

\( a = frac{ UNE_{s} F_{et} }{ 0.85 F_{c}^{«} l_{avec} } \)

Étape 4. Calculate the Moment Capacity of the foundation \( \film_{n} \).

\( \film_{n} = phi A_{s} F_{et}\la gauche( ré – \frac{une}{2} \droite) \)

To satisfy the flexural requirement, les \( \film_{n} \) should not be greater than \( M_{u} \)..

\( \film_{n} > M_{u} \)

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. Renversement
  2. Glissement

Overturning Check

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

 

\( \texte{Overturning Factor of Safety} < \frac{ \JE SUIS{R} }{ \JE SUIS{OT} } \)

Remarque:

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

Sliding Check

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

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

Ajustement des contrôles de conception

Cet article explique le réglage principal lorsque le Fondation SkyCiv users encounter this failure check.

  1. La longueur de développement et les contrôles de stabilité sont des paramètres importants qui sont nécessaires pour satisfaire le résultat sans dépasser une valeur de is mainly influenced by the spread footing dimension which is subjected to the superstructure (non factorisé) charges et pression de sol admissible.
  2. Contrôle de cisaillement is mainly influenced by the depth of the spread footing where the spread footing performs one-way and two-way checks.
  3. Contrôle de flexion is mainly influenced by the reinforcement schedule of the spread footing.
  4. Durée de développement Vérifier et
  5. Contrôles de stabilité sont principalement influencés par les dimensions de la semelle isolée.

Sur la base des informations ci-dessus, ces ajustements augmenteront la capacité de conception par vérification de la semelle isolée.

Please note that some parameters such as materials strength, facteur, et les charges soumises font également partie de l'influence accrue de la capacité de conception.

Modules de code de conception

le Fondation SkyCiv have these currently available design codes:

Références

  1. Exigences du code du bâtiment pour le béton structurel (ACI 318-14) Commentaire sur les exigences du code du bâtiment pour le béton de structure (ACI 318R-14). Institut américain du béton, 2014.
  2. McCormac, Jack C., et Russell H. marron. Conception du béton armé ACI 318-11 Édition de code. Wiley, 2014.
  3. Taylor, Andrew, et al. Le manuel de conception du béton armé: un compagnon de l'ACI-318-14. Institut américain du béton, 2015.
  4. La semelle isolée peut être classée comme semelle de mur et de colonne, David et Dolan, Charles. Conception de structures en béton 16 Édition. McGraw Hill, 2021.

 

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Albert Pamonag Ingénieur en structure, Développement de produits

Albert Pamonag, M.Ing
Ingénieur en structure, Développement de produits

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