A strip footing is a continuous, elongated concrete foundation that supports linear structural loads, typically beneath load-bearing walls. It transfers the load from the wall to a soil layer located relatively close to the ground surface. This footing type spreads concentrated loads from the superstructure over a wider area of soil, reducing pressure and mitigating settlement risks. The soil layer must have adequate bearing capacity and sufficient depth to prevent frost heave and other environmental issues.

Strip footings are best suited for structures with walls, such as residential buildings, schools, and light commercial facilities. They are ideal when the soil has adequate bearing capacity at shallow depths, and the imposed loads are moderate and uniformly distributed. Common applications include supporting masonry or concrete walls, continuous columns, and situations where isolated pad footings are impractical due to wall geometry or load distribution.

Generalmente, two types of strip footings are used:

• Plain Concrete Strip Footings - which are ideal for lighter structures and low-rise buildings with stable bearing soils.
• Reinforced Concrete Strip Footings - which are used for heavier loads or when increased durability is required due to environmental conditions. These are suitable for heavier structures where the soil bearing capacity is relatively low.

Flexural reinforcement is typically placed at the bottom of the footing, perpendicular to the face of the wall. In the transverse direction, shrinkage and temperature reinforcement should be provided parallel to the length of the wall.

Strip footings usually support linear loads beneath load-bearing walls. Tuttavia, in alcuni casi, a line of closely spaced columns may also be supported by a strip footing.

Strip footing failure modes can genrally be classified into three categories: soil bearing failures, fallimenti di stabilità, e cedimenti strutturali. These are illustrated in the following figure.

figura 1: Strip Footing Failure Modes

The design of strip footings involves several steps due to the various parameters and variables that affect the final dimensions and characteristics.

Step 1: Geotechnical Investigation and Considerations

The design of foundations generally requires determining the behavior and stress-related deformability of the soil under the foundation. Per realizzare questo, è necessario determinare le proprietà geotecniche del terreno. These properties include the grain-size distribution, soil classification, plasticità, comprimibilità, e resistenza al taglio. The investigation aims to determine the suitability of different foundation types and the soil's bearing capacity. This process normally includes performing the ultimate bearing capacity calculation and a settlement analysis. These steps determine the allowable bearing pressure (q_{un carico)} to avoid soil bearing failures. If a strip foundation is suitable, the engineer can then proceed to the next step.

Step 2: Verifiche di stabilità

Ensure the foundation system is safe against overturning, scorrevole, and avoid excessive uplift due to eccentricities.

Step 3: Define the Base Area

Negli Stati Uniti, questo viene determinato utilizzando le combinazioni di sollecitazione ammissibile e carico di servizio. I valori portanti presunti (Tabella IBC 1806.2) può anche essere utilizzato se consentito. Le tensioni ammissibili sono normalmente riportate nella relazione geotecnica, considerando la portanza e i possibili cedimenti. In a strip footing, la tensione del terreno per un plinto sottoposto a carico assiale (P) e momento (M) can be calculated as shown in Figure 2.

figura 2: Soil Stress Calcualtions in Strip Footing

Step 4: Define Base Thickness and Calculate Bending Reinforcement

Questo viene normalmente fatto mediante una procedura di tentativi ed errori per evitare qualsiasi cedimento strutturale. In questo caso, viene adottato uno spessore di fondazione, e poi viene controllata la resistenza alla flessione e al taglio. In questo passaggio, il plinto deve essere dimensionato per resistere ai momenti flettenti, taglio unidirezionale (two-way shear is not applicable for strip footings) caused by the soil pressure due to factored loads. Una profondità minima di 6 dovrebbe essere considerato (ACI 318-19 c13.3.1.2) ed un copriferro minimo pari a 3 in per calcestruzzo gettato contro e permanentemente a contatto con il terreno (ACI 318-19 c20.5.1.3.2). It is also important to consider the minimum footing thickness based on the development of the bars that start from the footing to the wall for concrete walls.

Se viene analizzato il diagramma del momento flettente (vedere la figura 2), it appears that the maximum moment in the strip footing occurs under the middle of the wall, but tests have shown that this is not correct because of the rigidity of the walls. Il codice ACI suggerisce (ACI 318-19, c13.2.7.1) computing it at the face of the wall for reinforced concrete walls or at a section halfway from the face of the wall to its center for masonry walls. Nei calcoli, è sufficiente considerare la spinta verso l'alto causata dai carichi esterni applicati al plinto. Il peso proprio e il peso del terreno di copertura dovrebbero essere trascurati. Per la progettazione strutturale devono essere utilizzate solo le pressioni nette sulla fondazione.

figura 3: Shear and Moment Diagrams for a Wall Footing with Uniform Soil Pressures

Se il plinto del muro viene caricato fino a cedere a taglio, the failure will not occur on a vertical plane at the wall face but rather at an angle approximately 45° with the wall face, pertanto la sezione critica a taglio viene calcolata alla distanza “d” dal fronte (ACI 318-19c13.2.7.2), essendo “d” la profondità effettiva, vedere la figura 3. La profondità effettiva viene calcolata come:

dove h è lo spessore della soletta, c è la copertina, and d_b is the bar diameter.

Una volta raggiunto il momento flettente massimo (M_u) nella sezione critica è stata determinata, l'area di rinforzo richiesta (A_S) è determinato allo stesso modo di qualsiasi elemento flessionale. Anche se un basamento non è una trave, è auspicabile che sia duttile alla flessione, e ciò può essere ottenuto limitando la deformazione netta a trazione nell'armatura tesa (e_t) to a value larger than ε_ty + 0.003 (ACI 318-19 c21.2.2, e_ty is equal to f_y/E_S).

Con il primo presupposto, l'area di armatura richiesta può essere calcolata con le seguenti equazioni

b is the section width, f_’c is the specified compressive strength of concrete, f_y is the specified yield strength of the reinforcement, e E_S is the modulus of elasticity of the steel reinforcement.

The shear strength is normally calculated only considering the contribution of the concrete. It is not advisable to use shear reinforcement due to increased costs. Pertanto, il taglio calcolato nella sezione di taglio critica dovrebbe essere maggiore della resistenza a cui resiste il calcestruzzo. Si calcola utilizzando l'equazione riportata nella tabella 22.5.5.1(c) (ACI 318-19 c22.5.51)

Where ρ_w is the reinforcement ratio equal to A_S/(b×d), λ è il fattore di modifica per riflettere le ridotte proprietà meccaniche del calcestruzzo leggero, e ϕ è il fattore di riduzione del taglio.

Una volta accertato che lo spessore della fondazione resiste alla flessione e al taglio unidirezionale, e l'armatura adottata è maggiore di quella richiesta, possiamo continuare con il passaggio successivo.

Step 5: Calculate the Transfer Forces

Dovrebbero essere verificate le forze verticali e orizzontali trasferite alla fondazione dal supporto del calcestruzzo o da una combinazione di rinforzo portante e di interfaccia. Questo requisito è dettagliato nella Sezione 22.8 dell'ACI 318-19:

Dove un₁ è l'area caricata, A₂ è l'area della base inferiore del tronco più grande di una piramide, cono. I lati della piramide, cono, o il cuneo rastremato deve essere inclinato 1 verticale a 2 orizzontale. E ϕ è un fattore di riduzione.

Step 5: Controlli di dettaglio

L'ultimo passaggio è dedicato ai dettagli dell'armatura come interasse minimo e massimo, lunghezza di sviluppo alle sezioni critiche. I dettagli sono riportati nel Cap 25 of ACI 318-19.

Wall footings are essentially a subset of strip footings and are often used interchangeably, as both describe a continuous, narrow footing that supports linear loads. Tuttavia, strip footings have a broader definition and may also support a line of closely spaced columns, accepting point loads arranged in a row. In terms of reinforcement, both types are similar.

Strip footings are closely related to spread footings, as both are types of shallow foundations commonly used in small to medium structures due to their low cost. Strip footings are typically long and rectangular, while pad footings may be square, rettangolare, o circolare. Strip footings generally support linear loads, invece pad footings support concentrated loads. In design, all checks performed for strip footings should also be applied to spread or pad footings, with additional checks such as the Calcolatore di fondazione in linea per lastre di cemento (punching) controllo.

Lo strumento di fondazione del muro funziona con una filosofia di prova ed errore. L'utente può modificare i dati di input finché tutti i controlli non saranno superati. Normalmente quando ci sono guasti, la soluzione prevede l'ampliamento del plinto o l'incremento dell'armatura. Comunque, lo strumento controlla anche le condizioni minime e massime che aiutano ad evitare un rinforzo eccessivo. Si suggerisce di aumentare l'altezza in caso di rotture a taglio, ingrandire la larghezza per guasti alla stabilità, e incrementare l'area di rinforzo per le rotture da flessione quando l'altezza della fondazione e le verifiche a taglio sono OK.

• Strip footings are economical and widely used for shallow foundations.
• È essenziale un’indagine geotecnica adeguata.
• La progettazione deve tenere conto del cuscinetto del suolo, insediamento, robustezza strutturale, e stabilità.
• Segui l'ACI 318-19 per tutti i controlli e i dettagli.

• ACI 318-19: Requisiti del codice di costruzione per calcestruzzo strutturale
• Tabella IBC 1806.2: Valori portanti presunti
• CRSI, Guida alla progettazione sull'ACI 318 Requisiti del codice di costruzione per calcestruzzo strutturale, CRSI (2020).
• Cemento armato: Meccanica e Design 6a edizione di James K. Verifica dell'ACI, Verifica dell'ACI. Verifica dell'ACI.

Quale angolo di attrito fondazione-terreno dovrebbe essere utilizzato?

Questo angolo è normalmente compreso tra la metà e i due terzi dell'angolo di attrito del terreno. ("Completamente sommerso" di Braja M. Completamente sommerso)

Quali fattori di riduzione vengono utilizzati nelle verifiche di resistenza?

Il calcolatore della fondazione della striscia ACI utilizza φ = 0.75 per taglio, φ = 0.90 per la piegatura (per il cemento armato assumendo una condizione a tensione controllata che coinvolge un'area di rinforzo inferiore al limite massimo per questa condizione), φ = 0.60 per la piegatura del calcestruzzo semplice, e φ = 0.65 per cuscinetto.

Quale valore viene utilizzato per il peso unitario del calcestruzzo ?

Il valore predefinito utilizzato è 150 lb/ft3 come suggerito dalla norma per il calcestruzzo di peso normale.

Quale valore del peso unitario del terreno può essere utilizzato?

I valori comuni sono tra 90 per 130 libbre/piedi3. Si consiglia di utilizzare il valore umido suggerito nella relazione geotecnica di progetto.

È l'armatura del muro utilizzata nei calcoli?

Non è utilizzato, solo a scopo di disegno. I tasselli da muro, però, sono utilizzati nella verifica del trasferimento delle forze di carico.

Perché il mio piede ha una distanza massima ridotta??

L'ACI 318-19 Sezione 24.3.2 specifica valori piuttosto bassi considerando i valori utilizzati per il copriferro (normalmente in giro 3 pollici). Alcuni riferimenti (Evitare usi problematici delle lastre sul terreno, Jan, 2021 Rivista di struttura di Alexander Newman, P.E., F.) menzionare che l'ACI dovrebbe prendere in considerazione l'esenzione da tali disposizioni per plinti e solai a terra, ma, fin d'ora, si applicano ancora, e quindi sono inclusi nel programma.

• SkyCiv Progettazione rapida
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