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Conception de semelles isolées selon AS 3600-09

La fondation est un système de construction essentiel qui transfère les forces des colonnes et des murs au sol porteur. En fonction des propriétés du sol et des charges de construction, l'ingénieur peut choisir de soutenir la structure sur un système de fondation peu profond ou profond³.

La Fondation SkyCiv comprend la conception de semelles isolées conformes aux normes australiennes¹.

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Conception d'une semelle isolée


Exigences de dimension

Pour déterminer les dimensions d'une semelle isolée, service ou charges non pondérées, comme une action permanente (g), action imposée (Q), action du vent (Wu), action de tremblement de terre (Eu), et Su sera appliqué à l'aide de combinaisons de charges, tel que défini par AS 3600-09. La combinaison de charges qui régit sera considérée comme la charge de conception, et est comparée à la pression du sol admissible comme indiqué dans l'équation 1.

\(\texte{q}_{\texte{a}} = frac{\texte{P}_{\texte{n}}}{\texte{A}} \flèche droite \) Équation 1

où:
qa = pression du sol admissible
Pn = charges de conception du niveau de service
A = surface de fondation

À partir de l'équation 1, qa sont échangés avec A.

\(\texte{A} = frac{\texte{P}_{\texte{n}}}{\texte{q}_{\texte{a}}} \flèche droite \) Équation 1a

À ce point, les dimensions de la semelle peuvent être recalculées à partir de la dimension de surface requise, A.

Cisaillement unidirectionnel

le cisaillement unidirectionnel état limite, aussi connu sous le nom cisaillement en flexion, est situé à distance “d” de la face d'une colonne, au plan de cisaillement critique (Reportez-vous à la figure 1), et est basé sur Clause AS3600 8.2.7.1

Figure 1. Plan de cisaillement critique de cisaillement unidirectionnel

le Une manière Tondre Demande ou Vu est calculé en supposant que la semelle est en porte-à-faux du poteau où se trouve la surface (rouge) hachuré, indiqué sur la figure 2.

le Une manière Tondre Capacité ou Vuc est définie comme la résistance ultime au cisaillement et calculée à l'aide de l'équation 2 par AS3600-09 Cl 8.2.7.1.

\( \phi texte{V}_{uc} = phi beta_{1} \fois beta_{2} \fois beta_{3} \fois b_{v} \fois d_{le} \fois f_{CV} \fois A_{st}^{\frac{2}{3}} \flèche droite \) Équation 2 (AS3600 Éq. 8.2.7.1)

où:
ϕ = facteur de calcul de cisaillement
b1= 1.1(1.6 – dle/1000) ≥ 1.1 ou 1.1(1.6(1-dle/1000) ≥ 0.8
b2 = 1, pour les membres soumis à une flexion pure; ou
=1-(N*/3.5Ag) ≥ 0 pour élément soumis à une traction axiale; ou
=1-(N*/14Ag) pour éléments soumis à une compression axiale
b3 = 1, ou peut être considéré comme –
2dle/av mais pas supérieur à 2
av = distance pour la section à laquelle le cisaillement est considéré à la face de l'appui le plus proche
FCV = f'c1/3 ≤ 4 MPa
Ast = section transversale de l'armature longitudinale

La demande de cisaillement et la capacité de cisaillement doivent répondre à l'équation suivante pour répondre aux exigences de conception de l'AS 3600-09:

\(\texte{V}_{\texte{u}} \leq phi text{V}_{\texte{uc}} \flèche droite \) Équation 3 (par AS3600 Cl. 8.2.5)

Fondation SkyCiv, conformément à l'équation 3, calcule le rapport d'unité de cisaillement unidirectionnel (Équation 4) en prenant la demande de cisaillement sur la capacité de cisaillement.

\( \texte{Ratio d'unité} = frac{\texte{Demande de cisaillement}}{\texte{Capacité de cisaillement}} \flèche droite \) Équation 4

Cisaillement bidirectionnel

le Cisaillement bidirectionnel état limite, aussi connu sous le nom poinçonnage, étend la section critique à une distance “j / 2” de la face de la colonne et autour du périmètre de la colonne. Le plan de cisaillement critique est situé à cette section de la semelle (Reportez-vous à la figure 2) basé Clause AS3600 9.2.3(a).

Figure 2. Plan de cisaillement critique du cisaillement bidirectionnel

le Deux voiesentendre la demande ou Vu se produit au plan de cisaillement critique, situé à une distance de “j / 2” où le (rouge) zone hachurée, indiqué sur la figure 2.

le bidirectionnel Capacité de cisaillement ou ϕVeuh est définie comme la résistance ultime au cisaillement et calculée à l'aide de l'équation 5 basé Clause AS3600 9.2.3

\( \phi V_{euh} = phi times u times d_{si} \la gauche( F_{CV} + 0.3 \sigma_{cp} \droite) \flèche droite \) Équation 5 (AS3600 Cl. 9.2.3(1))

où:
FCV = 0.17(1 + 2/bh) si’c 0.34√f’c
σcp = valeur du coin, bords et poteaux intérieurs
dsi = valeur moyenne de do, moyenné autour du périmètre de cisaillement critique
bh = rapport de la longueur de la colonne sur l'axe Z sur l'axe X
u = longueur du périmètre de cisaillement critique

La demande de cisaillement et la capacité de cisaillement doivent répondre à l'équation suivante pour répondre aux exigences de conception de l'AS 3600-09:

\(\texte{V}_{\texte{u}} \leq phi text{V}_{\texte{euh}} \flèche droite \) Équation 6 (par AS3600 Cl. 8.2.5)

Fondation SkyCiv, conformément à l'équation 6, calcule le rapport unitaire de cisaillement bidirectionnel (Équation 7) en prenant la demande de cisaillement sur la capacité de cisaillement.

\( \texte{Ratio d'unité} = frac{\texte{Demande de cisaillement}}{\texte{Capacité de cisaillement}} \flèche droite \) Équation 7

Flexion

Dans un pied isolé, la pression ascendante du sol provoque une flexion dans les deux sens avec des contraintes de traction à la surface inférieure. Les moments de flexion sont calculés dans chaque direction au niveau des sections 0.7asouper distance du centre de la colonne, où asouper est la moitié de la largeur de la colonne.

 

flexion ASPNG

Figure 3. Section de flexion critique

le Flexural l'état limite se produit à la section de flexion critique, situé 0.7asouper du centre de la semelle (Reportez-vous à la figure 3).

le Demande de flexion ou Mu est situé à la section de flexion critique indiquée sur la figure 3, et est calculé à l'aide de l'équation 8.

\( \texte{M}^{*}= q_{u} \fois D_{F} \fois gauche( \frac{ \frac{b_{F} – b_{c}}{2} }{2} \droite)^{2} \flèche droite \) Équation 8

le Capacité de flexion ou ϕMn est calculé à l'aide de l'équation 9.

\(M_{n} = A_{st} \fois f_{le sien} \fois d fois gauche(1- \frac{0.5}{\alpha_{s}} \fois frac{UNE_{st} \fois f_{le sien}}{b times d times f'_{c}} \droite) \flèche droite \) Équation 9


où:
ϕ = facteur de conception en flexion
b = dimension de la semelle axe x parallèle, en ou mm
d = distance entre la fibre de compression extrême et le centre de gravité de l'armature de tension longitudinale, en ou mm
Ast = zone de renforcement, in2 ou mm2
a = profondeur du bloc de contrainte rectangulaire équivalent, en ou mm
fsy = force de renforcement, ksi ou MPa

La demande de moment et la capacité de moment doivent répondre à l'équation suivante pour répondre aux exigences de conception de l'AS 3600-09:

\(\texte{M}_{\texte{u}} \leq phi text{M}_{\texte{n}} \flèche droite \) Équation 10 (par AS3600 Cl. 8.2.5)

Fondation SkyCiv, conformément à l'équation 10, calcule le rapport d'unité de flexion (Équation 11) en prenant la demande de flexion sur la capacité de flexion.

\( \texte{Ratio d'unité} = frac{\texte{Demande de flexion}}{\texte{Capacité de flexion}} \flèche droite \) Équation 11

Renforcement

La quantité de renforcement nécessaire est déterminée par les exigences de résistance à la flexion, avec ferraillage minimum spécifié en Cl. 16.3.1.

\( \rho_{ \texte{min} } = 0.19 \fois frac{ré}{d}^{2} \fois frac{F'_{ct.f} }{ F_{le sien} } \flèche droite \) Équation 12

La surface de l'acier peut être déterminée avec l'équation suivante:

\( \rho = frac{ 2.7 \fois M^{*} }{ d ^{2} } \texte{ ou } \texte{A}_{\texte{st}} = frac{ \texte{M}^{*} }{ 370 \fois texte{d} } \flèche droite \) Équation 13

Comme conseillé par AS 3600-09, un enrobage minimum de béton de 60 mm pour le pied est recommandé.

Albert Pamonag Ingénieur en structure, Développement de produits


Albert Pamonag
Ingénieur en structure, Développement de produits
B.S. Travaux publics

 

Références

  1. Conseil australien des normes. (2009) Norme australienne AS3600-2009.
  2. SJ Foster, AE Kilpatrick & Alerte RF. (2011) Notions de base sur le béton armé 2e édition.
  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. YC Loo & SH Chowdhury. (2013) Renforcé & Béton précontraint.

 

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