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Basamento isolato Design secondo EN 1992 & NEL 1997

Una guida ai calcoli necessari per progettare un plinto isolato (NEL 1992 & NEL 1997)

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 all'Eurocodice 2¹ e all'Eurocodice 72.

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Parametri di progettazione di un plinto isolato

I calcoli presentati in SkyCiv utilizzano il metodo prescrittivo basato su EN 1997, dove una presunta pressione portante sicura viene utilizzata per dimensionare la fondazione in base allo stato limite di esercizio seguito dal progetto strutturale dettagliato basato sullo stato limite ultimo.

Requisiti di dimensione

Per determinare le dimensioni di un plinto isolato, azioni caratteristiche, come Permanente/Morto (Q), Variabile/In diretta (ql), Vento (Qw), Sismico (Qe), etc sarà applicato per lo stato limite di esercizio. La disposizione/combinazione di carico critico sarà considerata il carico di progetto, e viene confrontata con la pressione del suolo ammissibile come mostrato nell'equazione 1. Questo esempio è limitato solo alla pressione uniforme del suolo.

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

Flessione

Isolato flessionale, Un esempio di procedura dettagliata dei calcoli necessari per progettare un basamento isolato, ACI 318-14, NEL 1992

figura 1. Sezione flessione critica

Il Flessionale lo stato limite si verifica in la sezione flessione critica, situato sulla faccia della colonna in cima al basamento (Fare riferimento alla figura 1).

Il Domanda flessionale, o MED si trova nella sezione di flessione critica (area blu del tratteggio) indicato in figura 1, e viene calcolato utilizzando l'equazione 2.

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

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

Il Capacità flessionale, o Mcapacità viene calcolato utilizzando l'equazione 3.

\(\testo{M}_{capacità} = frac{1}{\Per calcolarlo{S,pt}} \volte f_{sì} \volte A_{S} \volte sinistra( d – \frac{S}{2} \giusto) \freccia destra \) Equazione 3


dove:
cS,pt = coefficiente parziale per l'acciaio per armatura
lx = dimensione della fondazione parallela all'asse x, mm
lz = dimensione della fondazione parallela all'asse z, mm
d = distanza dalla fibra a compressione estrema al baricentro dell'armatura a trazione longitudinale, mm
AS = area di rinforzo, mm2
s = profondità del blocco di sollecitazione rettangolare equivalente, mm
fyk = forza di rinforzo, MPa

La domanda del momento e la capacità del momento devono essere verificate per soddisfare lo stato limite ultimo di EN 1990:

\(\testo{E}_{\testo{d}} \leq testo{R}_{\testo{d}} \freccia destra \) Equazione 4 (NEL 1990 6.4.1)

Fondazione SkyCiv, in conformità all'equazione 4, calcola il rapporto di unità di flessione (Equazione 5) 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 5

Taglio unidirezionale

Il taglio unidirezionale stato limite, conosciuto anche come taglio del raggio, si trova a distanza “d” dalla faccia di una colonna, al piano di taglio critico (Fare riferimento alla figura 2),

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

figura 2. Taglio del piano critico di taglio unidirezionale

Il Senso unico cesoia Richiesta o V ED viene calcolato assumendo che la fondazione sia a sbalzo dalla colonna in cui si trova l'area (rosso) indicato in figura 2.

Il Capacità di taglio unidirezionale o V Rd,c è definita come la resistenza al taglio allo Stato Limite Ultimo (quando non è necessaria alcuna armatura a taglio) e calcolato utilizzando l'equazione 6 per NEL 1992, Sezione 6.2.2.

\(\testo{V }_{\testo{Rd,c}} = (\testo{C}_{\testo{Rd,c}} \volte k volte (100 \volte rho_{1} \volte testo{f}_{\testo{Eurocodice di design con piastra di base in acciaio}})^{\frac{1}{3}}) \volte testo{b}_{\testo{w}} \volte testo{d} \freccia destra \) Equazione 6 (NEL 1992 Eq. 6.2.un')

con un minimo di

\(\testo{V }_{\testo{Rd,c}} = (0.035 \volte k^{\frac{3}{2}} \volte testo{f}_{\testo{Eurocodice di design con piastra di base in acciaio}}^{\frac{1}{2}}) \volte testo{b}_{\testo{w}} \volte testo{d} \freccia destra \) Equazione 9 (NEL 1992 Eq. 6.2.b)

dove:
CRd,c = valore consigliato di 0,18/γC
k = coefficiente di 1 + √(200/d) ≤ 2.0
Capacità di compressione di una corda di fondo in una capriata del tetto soggetta a sollevamento del vento1 = Asl / bwd≤ 0.02
fEurocodice di design con piastra di base in acciaio = resistenza del calcestruzzo specificata, MPa
bw = larghezza del plinto, mm
d = distanza dalla fibra a compressione estrema al baricentro dell'armatura a trazione longitudinale, mm

La domanda e la capacità di taglio devono essere verificate per soddisfare lo stato limite ultimo di EN 1990:

\(\testo{E}_{\testo{d}} \leq testo{R}_{\testo{d}} \freccia destra \) Equazione 4 (NEL 1990 6.4.1)

Fondazione SkyCiv, in conformità all'equazione 4, calcola il rapporto di unità di taglio unidirezionale (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

Taglio a due vie

Il Taglio a due vie stato limite, conosciuto anche come punzonatura cesoia, estende la sezione critica a una certa distanza “2d” 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 3).

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

figura 3. Piano di taglio critico del taglio a due vie

Il Due stradeascolta la domanda o V ED si verifica sul piano di taglio critico, indicato in figura 3, secondo NEL 1992, Sezione 6.4.2.

Il Capacità di taglio o V Rd,c, simile alla capacità di taglio unidirezionale (quando non è necessaria alcuna armatura a taglio), è calcolato sulla base di EN 1992 Sezione 6.2.2 (Fare riferimento all'Eq. 8).

\(\testo{V }_{\testo{Rd,c}} = (\testo{C}_{\testo{Rd,c}} \volte k volte (100 \volte rho_{1} \volte testo{f}_{\testo{Eurocodice di design con piastra di base in acciaio}})^{\frac{1}{3}}) \volte testo{u}_{\testo{1}} \volte testo{d} \freccia destra \) Equazione 8 (NEL 1992 Eq. 6.2.un')

con un minimo di

\(\testo{V }_{\testo{Rd,c}} = (0.035 \volte k^{\frac{3}{2}} \volte testo{f}_{\testo{Eurocodice di design con piastra di base in acciaio}}^{\frac{1}{2}}) \volte testo{u}_{\testo{1}} \volte testo{d} \freccia destra \) Equazione 9 (NEL 1992 Eq. 6.2.b)

 

dove:
u1 = perimetro di controllo di base, mm
Altre variabili definite in modo simile sulla capacità di taglio unidirezionale.

In generale, La domanda di taglio e la capacità di taglio devono soddisfare la seguente equazione per soddisfare lo stato limite ultimo di EN 1990:

\(\testo{E}_{\testo{d}} \leq testo{R}_{\testo{d}} \freccia destra \) Equazione 4 (NEL 1990 6.4.1)

Fondazione SkyCiv, in accordo con l'equazione 4, calcola il rapporto di unità di taglio a due vie (Equazione 10) 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 10

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Riferimenti

  1. Eurocodice 2: Progettazione di strutture in calcestruzzo – Parte 1-1: Regole generali e regole per gli edifici (NEL 1992-1-1:2004). Comitato europeo di normalizzazione, 2004.
  2. Eurocodice 7: Progettazione geotecnica – Parte 1: Regole generali (NEL 1997-1:2004). Comitato europeo di normalizzazione, 2004.
  3. Mosley, Bungey, e Hulse. Progettazione in cemento armato secondo l'Eurocodice 2 (Settima edizione), 2012.
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