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Esempio di progetto di fondazione isolata secondo ACI 318-14

Un esempio di procedura dettagliata dei calcoli necessari per progettare un basamento isolato (ACI 318-14)

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 basi isolate conformi all'American Concrete Institute¹.

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Un esempio di procedura dettagliata dei calcoli necessari per progettare un basamento isolato

Requisiti di dimensione

Per determinare le dimensioni di un basamento isolato, servizio o carichi non fattorizzati, come morto (D), Vivere (L), Vento (W), Sismico (E), ecc. verrà applicato utilizzando Combinazioni di carico, come definito da ACI 318-14. 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, come consigliato in Sezione 13.2.6 of ACI 318-14.

\(\testo{q}_{\testo{un'}} = frac{\testo{P}_{\testo{n}}}{\testo{A}} \freccia destra \) Equazione 1

dove:
qun' = pressione ammissibile del suolo
Pn = carico di progetto non calcolato
A = Area della fondazione

Dall'equazione 1, qun' sono interscambio con A.

\(\testo{A} = frac{\testo{P}_{\testo{n}}}{\testo{q}_{\testo{un'}}} \freccia destra \) Equazione 1a

A questo punto, le dimensioni del basamento possono essere calcolate a ritroso dalla dimensione dell'area richiesta, A.

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),

Un esempio di procedura dettagliata dei calcoli necessari per progettare un basamento isolato, ACI 318-14

figura 1. Taglio del piano critico di 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) indicato in figura 2, secondo ACI 318-14, Sezione 8.5.3.1.1.

Il Capacità di taglio unidirezionale o ϕVc è definita come resistenza al taglio finale e calcolata utilizzando l'equazione 2 per ACI 318-14, Sezione 22.5.5.1.

\(\phi text{V }_{\testo{c}} = phi _{\testo{cesoia}} \volte 2 \sqrt{\testo{f ’}_{\testo{c}}} \volte testo{b}_{\testo{w}} \volte testo{d} \freccia destra \) Equazione 2 (ACI 318-14 Eq. 22.5.5.1 Imperiale)

o

\(\phi text{V }_{\testo{c}} = phi _{\testo{cesoia}} \volte 0.17 \sqrt{\testo{f ’}_{\testo{c}}} \volte testo{b}_{\testo{w}} \volte testo{d} \freccia destra \) Equazione 2 (ACI 318-14 Eq. 22.5.5.1 metrico)

dove:
ϕcesoia = fattore di progetto di taglio
f’c = resistenza del calcestruzzo specificata, psi o MPa
bw = larghezza del plinto, pollici o mm
d = distanza dalla fibra a compressione estrema al baricentro dell'armatura a trazione longitudinale, pollici o mm

La richiesta di taglio e la capacità di taglio devono soddisfare la seguente equazione per soddisfare i requisiti di progettazione di ACI 318-14:

\(\testo{V }_{\testo{u}} \leq phi text{V }_{\testo{c}} \freccia destra \) Equazione 3 (ACI Eq. 7.5.1.1(b))

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).

Un esempio di procedura dettagliata dei calcoli necessari per progettare un basamento isolato, ACI 318-14

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, secondo ACI 318-14, Sezione 22.6.4.

Il Capacità di taglio o ϕVc è governato dal valore più piccolo calcolato utilizzando Equation 5, 6, e 7 per ACI 318-14, Sezione 22.6.5.2

\(\phi text{V }_{\testo{c}} = phi _{\testo{cesoia}} \volte 4 \times lambda times sqrt{\testo{f ’}_{\testo{c}}} \freccia destra \) Equazione 5 (ACI Eq. 22.6.5.2(un') – Imperiale)

\(\phi text{V }_{\testo{c}} = sinistra ( 2 + \frac{4}{\beta } \giusto ) \times lambda times sqrt{f’_{c}} \freccia destra \) Equazione 6 (ACI Eq. 22.6.5.2(b) – Imperiale)

\(\phi text{V }_{\testo{c}} = sinistra ( 2 + \frac{\alfa _{S} \volte d }{b{Il}} \giusto ) \times lambda times sqrt{f’_{c}} \freccia destra \) Equazione 7 (ACI Eq. 22.6.5.2(c) – Imperiale)

o

\(\phi text{V }_{\testo{c}} = phi _{\testo{cesoia}} \volte 0.33 \times lambda times sqrt{\testo{f ’}_{\testo{c}}} \freccia destra \) Equazione 5 (ACI Eq. 22.6.5.2(un') metrico)

\(\phi text{V }_{\testo{c}} = 0.17 \volte sinistra ( 1 + \frac{2}{\beta } \giusto ) \times lambda times sqrt{f’_{c}} \freccia destra \) Equazione 6 (ACI Eq. 22.6.5.2(b) metrico)

\(\phi text{V }_{\testo{c}} = 0.0083 \volte sinistra ( 2 + \frac{\alfa _{S} \volte d }{b{Il}} \giusto ) \times lambda times sqrt{f’_{c}} \freccia destra \) Equazione 7 (ACI Eq. 22.6.5.2(c) metrico)

Nota: β è il rapporto tra il lato lungo e il lato corto della colonna, carico concentrato, o area di reazione e αS è dato da 22.6.5.3

dove:
λ = fattore di modifica per riflettere le proprietà meccaniche ridotte del calcestruzzo leggero rispetto al calcestruzzo normale della stessa resistenza alla compressione
f’c = resistenza alla compressione specificata del calcestruzzo, psi o MPa
d = distanza dalla fibra a compressione estrema al baricentro dell'armatura a trazione longitudinale, pollici o mm

La richiesta di taglio e la capacità di taglio devono soddisfare la seguente equazione per soddisfare i requisiti di progettazione di ACI 318-14:

\(\testo{V }_{\testo{u}} \leq phi text{V }_{\testo{c}} \freccia destra \) Equazione 8 (ACI Eq. 7.5.1.1(b))

Fondazione SkyCiv, in conformità all'equazione 8, calcola il rapporto di unità di taglio a due vie (Equazione 9) 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 9

Flessione

Isolato flessionale, Un esempio di procedura dettagliata dei calcoli necessari per progettare un basamento isolato, ACI 318-14

figura 3. Sezione flessione critica

Il Flessionale lo stato limite si verifica a la sezione flessione critica, situato sulla faccia della colonna in cima al basamento (Fare riferimento alla figura 3).

Il Domanda flessionale, o Mu si trova nella sezione di flessione critica (area blu del tratteggio) indicato in figura 3, e viene calcolato utilizzando l'equazione 10.

\( \testo{M}_{u} = testo{q}_{u} \volte sinistra ( \frac{l_{x}}{2} – \frac{c_{x}}{2} \giusto ) \volte l_{z} \volte sinistra ( \frac{\frac{l_{x}}{2} – \frac{c_{x}}{2} }{2} \giusto ) \freccia destra \) Equazione 10

dove:
qu = pressione del suolo fattorizzata, ksf o kpa
lx = dimensione della fondazione lungo l'asse x, pollici o mm
lz = dimensione della fondazione lungo l'asse z, pollici o mm
cx = dimensione della colonna lungo l'asse x, pollici o mm

Il Capacità flessionale, o ϕMn viene calcolato utilizzando l'equazione 11.

\( \phi text{M}_{n} = phi_{\testo{flessione}} \volte A_{S} \volte f_{y} \volte sinistra( d – \frac{un'}{2} \giusto) \freccia destra \) Equazione 11


dove:
ϕ = fattore di progettazione flessionale
lx = dimensione della fondazione parallela all'asse x, pollici o mm
lz = dimensione della fondazione parallela all'asse z, pollici o mm
d = distanza dalla fibra a compressione estrema al baricentro dell'armatura a trazione longitudinale, pollici o mm
AS = area di rinforzo, pollici2 o mm2
a = profondità del blocco di sollecitazione rettangolare equivalente, pollici o mm
fy = forza di rinforzo, ksi o MPa

Moment Demand e Moment Capacity devono soddisfare la seguente equazione per soddisfare i requisiti di progettazione di ACI 318-14:

\(\testo{M}_{\testo{u}} \leq phi text{M}_{\testo{n}} \freccia destra \) Equazione 12 (ACI Eq. 7.5.1.1(b))

Fondazione SkyCiv, in conformità all'equazione 12, calcola il rapporto di unità di flessione (Equazione 13) 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 13

Albert Pamonag Ingegnere strutturale, Sviluppo del prodotto


Albert Pamonag
Ingegnere strutturale, Sviluppo del prodotto
ME. Ingegneria Civile

Riferimenti

  1. Requisiti del codice di costruzione per calcestruzzo strutturale (ACI 318-14) Commento ai requisiti del codice edilizio per il calcestruzzo strutturale (ACI 318R-14). American Concrete Institute, 2014.
  2. McCormac, Jack C., e Russell H. Marrone. Progettazione di ACI in cemento armato 318-11 Code Edition. Wiley, 2014.
  3. Taylor, Andrea, et al. Il manuale di progettazione del cemento armato: un compagno di ACI-318-14. American Concrete Institute, 2015.
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