Una panoramica dei calcoli necessari per progettare una fondazione isolata (COME 3600-09)
La fondazione è un sistema costruttivo essenziale che trasferisce le forze della colonna e del muro al terreno di supporto. A seconda delle proprietà del suolo e dei carichi di costruzione, l'ingegnere può scegliere di sostenere la struttura su un sistema di fondazione poco profondo o profondo³.
SkyCiv Foundation include la progettazione di fondazioni isolate conformi agli standard australiani¹.
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Progettazione di una base isolata
Requisiti di dimensione
Per determinare le dimensioni di un basamento isolato, servizio o carichi non fattorizzati, come un'azione permanente (sol), azione imposta (Q), azione del vento (Wu), azione di terremoto (Eu), e Su verrà applicato utilizzando le combinazioni di carico, come definito da AS 3600-09. Qualunque combinazione di carico governa sarà considerata il carico di progetto, e viene confrontata con la pressione del suolo ammissibile come mostrato nell'equazione 1.
\(\testo{q}_{\testo{un'}} = frac{\testo{P}_{\testo{n}}}{\testo{UN}} \freccia destra \) Equazione 1
dove:
qun' = pressione ammissibile del suolo
Pn = carichi di progetto del livello di servizio
A = area di fondazione
Dall'equazione 1, qun' sono scambiati con UN.
\(\testo{UN} = frac{\testo{P}_{\testo{n}}}{\testo{q}_{\testo{un'}}} \freccia destra \) Equazione 1a
A questo punto, le dimensioni del basamento possono essere calcolate a ritroso dalla dimensione dell'area richiesta, UN.
Taglio unidirezionale
Il taglio unidirezionale stato limite, conosciuto anche come taglio flessionale, si trova a distanza “d” dalla faccia di una colonna, al piano di taglio critico (Fare riferimento alla figura 1), e si basa su Clausola AS3600 8.2.7.1
figura 1. Piano di taglio critico del taglio unidirezionale
Il Senso unico cesoia Richiesta o V u viene calcolato assumendo che la fondazione sia a sbalzo dalla colonna in cui si trova l'area (rosso) covato, indicato in figura 2.
Il Senso unico cesoia Capacità o Vuc è definita come resistenza al taglio finale e calcolata utilizzando l'equazione 2 per AS3600-09 Cl 8.2.7.1.
\( \phi testo{V }_{uc} = phi beta_{1} \volte beta_{2} \volte beta_{3} \volte b_{v} \volte d_{Il} \volte f_{CV} \volte A_{sto}^{\frac{2}{3}} \freccia destra \) Equazione 2 (AS3600 Eq. 8.2.7.1)
dove:
ϕ = fattore di progetto a taglio
b1= 1.1(1.6 – dIl/1000) ≥ 1.1 o 1.1(1.6(1-dIl/1000) ≥ 0.8
b2 = 1, per membri soggetti a pura flessione; o
=1-(N*/3.5UNg) ≥ 0 per asta soggetta a trazione assiale; o
=1-(N*/14UNg) per aste soggette a compressione assiale
b3 = 1, o può essere preso come –
2dIl/un'v ma non maggiore di 2
un'v = distanza per la sezione in cui si considera il taglio dalla faccia dell'appoggio più vicino
fCV = f'c1/3 ≤ 4 MPa
UNsto = area della sezione trasversale dell'armatura longitudinale
La domanda di taglio e la capacità di taglio devono soddisfare la seguente equazione per soddisfare i requisiti di progettazione di AS 3600-09:
\(\testo{V }_{\testo{u}} \leq phi text{V }_{\testo{uc}} \freccia destra \) Equazione 3 (per AS3600 Cl. 8.2.5)
Fondazione SkyCiv, in conformità all'equazione 3, calcola il rapporto di unità di taglio unidirezionale (Equazione 4) considerando la domanda di taglio rispetto alla capacità di taglio.
\( \testo{Rapporto di unità} = frac{\testo{Shear Demand}}{\testo{Capacità di taglio}} \freccia destra \) Equazione 4
Taglio a due vie
Il Taglio a due vie stato limite, conosciuto anche come punzonatura cesoia, estende la sezione critica a una certa distanza “d / 2” dalla faccia della colonna e attorno al perimetro della colonna. Il piano di taglio critico si trova in quella sezione del basamento (Fare riferimento alla figura 2) basato Clausola AS3600 9.2.3(un').
figura 2. Piano di taglio critico del taglio a due vie
Il Due stradeascolta la domanda o V u si verifica sul piano di taglio critico, situato a una distanza di “d / 2” dove il (rosso) area tratteggiata, indicato in figura 2.
Il A due vie Capacità di taglio o ϕVuo è definita come resistenza al taglio finale e calcolata utilizzando l'equazione 5 basato Clausola AS3600 9.2.3
\( \phi V_{uo} = phi times u times d_{Se} \sinistra( f_{CV} + 0.3 \sigma_{cp} \giusto) \freccia destra \) Equazione 5 (AS3600 Cl. 9.2.3(1))
dove:
fCV = 0.17(1 + 2/bh) f’c 0,34 √f’c
σcp = valore dell'angolo, bordo e colonne interne
dSe = valore medio di do, mediata attorno al perimetro critico di taglio
bh = rapporto tra la lunghezza della colonna sull'asse Z sull'asse X
u = lunghezza del perimetro critico di taglio
La domanda di taglio e la capacità di taglio devono soddisfare la seguente equazione per soddisfare i requisiti di progettazione di AS 3600-09:
\(\testo{V }_{\testo{u}} \leq phi text{V }_{\testo{uo}} \freccia destra \) Equazione 6 (per AS3600 Cl. 8.2.5)
Fondazione SkyCiv, in conformità all'equazione 6, calcola il rapporto di unità di taglio a due vie (Equazione 7) considerando la domanda di taglio rispetto alla capacità di taglio.
\( \testo{Rapporto di unità} = frac{\testo{Shear Demand}}{\testo{Capacità di taglio}} \freccia destra \) Equazione 7
Flessione
In una base isolata, la pressione del terreno verso l'alto provoca una flessione bidirezionale con sollecitazioni di trazione sulla superficie inferiore. I momenti flettenti sono calcolati in ciascuna direzione in corrispondenza delle sezioni 0.7un'sup distanza dal centro della colonna, dove un'sup è la metà della larghezza della colonna.
figura 3. Sezione flessione critica
Il Flessionale lo stato limite si verifica nella sezione di flessione critica, situato 0.7un'sup dal centro del basamento (Fare riferimento alla figura 3).
Il Domanda flessionale o Mu si trova nella sezione di flessione critica indicata nella figura 3, e viene calcolato utilizzando l'equazione 8.
\( \testo{M}^{*}= q_{u} \volte D_{f} \volte sinistra( \frac{ \frac{b_{f} – b_{c}}{2} }{2} \giusto)^{2} \freccia destra \) Equazione 8
Il Capacità flessionale o ϕMn viene calcolato utilizzando l'equazione 9.
\(M_{n} = A_{sto} \volte f_{il suo} \volte d volte sinistra(1- \frac{0.5}{\alfa_{S}} \volte frac{UN_{sto} \volte f_{il suo}}{b volte d volte f'_{c}} \giusto) \freccia destra \) Equazione 9
dove:
ϕ = fattore di progettazione flessionale
b = dimensione del plinto parallelo all'asse x, pollici o mm
d = distanza dalla fibra a compressione estrema al baricentro dell'armatura a trazione longitudinale, pollici o mm
UNsto = area di rinforzo, nel2 o mm2
a = profondità del blocco di sollecitazione rettangolare equivalente, pollici o mm
fsy = forza di rinforzo, ksi o MPa
La domanda di momento e la capacità di momento devono soddisfare la seguente equazione per soddisfare i requisiti di progettazione di AS 3600-09:
\(\testo{M}_{\testo{u}} \leq phi text{M}_{\testo{n}} \freccia destra \) Equazione 10 (per AS3600 Cl. 8.2.5)
Fondazione SkyCiv, in conformità all'equazione 10, calcola il rapporto di unità di flessione (Equazione 11) prendendo la domanda di flessione rispetto alla capacità di flessione.
\( \testo{Rapporto di unità} = frac{\testo{Domanda di flessione}}{\testo{Capacità di flessione}} \freccia destra \) Equazione 11
Rinforzo
La quantità di rinforzo richiesta è determinata dai requisiti di resistenza alla flessione, con armatura minima specificata in Cl. 16.3.1.
\( \rho_{ \testo{min} } = 0.19 \volte frac{D}{d}^{2} \volte frac{f’_{ct.f} }{ f_{il suo} } \freccia destra \) Equazione 12
L'area dell'acciaio può essere determinata con la seguente equazione:
\( \rho = frac{ 2.7 \volte M^{*} }{ d^{2} } \testo{ o } \testo{UN}_{\testo{sto}} = frac{ \testo{M}^{*} }{ 370 \volte testo{d} } \freccia destra \) Equazione 13
Come consigliato da AS 3600-09, una copertura minima di cemento di 60 mm per il piede è consigliato.
Albert Pamonag
Ingegnere strutturale, Sviluppo del prodotto
B.S. Ingegneria Civile
Riferimenti
- Council of Standards Australia. (2009) Standard australiano AS3600-2009.
- SJ Foster, AE Kilpatrick & RF Warner. (2011) Nozioni di base sul cemento armato 2a edizione.
- Taylor, Andrea, et al. Il manuale di progettazione del cemento armato: un compagno di ACI-318-14. American Concrete Institute, 2015.
- YC Loo & SH Chowdhury. (2013) Rinforzata & Calcestruzzo precompresso.
