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スプレッドフーチングを設計する方法

Spread Footing Design Workflow

Footings are structural members used to support columns and other vertical elements to transmit their superstructure loads to the underlying soils.

図 1 illustrates the design workflow process, 需要-容量比またはDCRで SkyCiv Foundation adapts workflow process. Wherein these checks such as (1) Soil Bearing, (2) 剪断, (3) 曲げ, (4) 開発期間, そして (5) Stability Checks are important parameters required to satisfy the result without exceeding a value of 1.00 需要-容量比またはDCRで.

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図 1: Workflow of SkyCiv Foundation.

How to Design Spread Footing

This section discusses the design procedure of spread footing in reference to American Concrete Institute 318-2014.

現像長と安定性チェックは、次の値を超えずに結果を満たすために必要な重要なパラメータです。

The Soil Bearing Check mainly determines the geometric dimensions of an isolated footing from the superstructure (service or unfactored) 負荷. The actual bearing pressure mainly determines by the equation below:

\( q_{a} = frac{ P}{あ } \pm frac{ M_{バツ} }{ S_{バツ} } \pm frac{ M_{そして} }{ S_{そして} }\)
しかしながら, the equation above is only applicable if the eccentricities are within the kern ( \( \フラク{L}{6} \) ) of the foundation where bearing pressure is present in the whole area.

When the eccentricities exceeded the kern, The detailed bearing pressure pattern article explains ここに.

To satisfy the foundation geometric dimensions, the allowable bearing capacity of the soil should greater than governing base pressure under the footing.

\( \テキスト{Allowable Bearing Capacity} > \テキスト{ Actual (Governing) Bearing Pressure on the Foundation} \)

注意: No tension in Bearing Pressure in the Foundation Design.

Shear Check

The Shear Check determines the thickness or depth of the foundation based on the shear load induced from the superstructure loads. There are two primary shear checks, 次のように:

  1. 一方通行 (or Beam) 剪断
  2. =最も近いサポートの面までのせん断が考慮されているセクションの距離 (or Punching) 剪断

One Way (or Beam) 剪断

The critical section for one-way shear extends across the width of the footing and is located at a distance d from the face of a column.

図 2: 一方向せん断

インペリアル (psi)

\( V_{c} = 2 \lambda \sqrt{ f ^{」}_{c} } =最も近いサポートの面までのせん断が考慮されているセクションの距離{w} d \)

メトリック (MPa)

\( V_{c} = 0.17 \lambda \sqrt{ f ^{」}_{c} } =最も近いサポートの面までのせん断が考慮されているセクションの距離{w} d \)

To satisfy the One Way (or Beam) 剪断, の \( V_{c} \) should not be greater than \( V_{あなた} \)..

\( \ファイV_{c} > V_{あなた} = text{ Actual (Governing) Shear of the Foundation} \)

Two Way (or Punching) 剪断

The critical section for two-way shear design is located in \( \フラク{d}{2} \) away from a concrete column face. どこ \( V_{c} \) equation is defined as follows:

図 3: 双方向せん断

インペリアル (psi)

\( V_{c} = left( 2 + \フラク{4}{\ベータ} \正しい) \lambda \sqrt{ f ^{」}_{c} } =最も近いサポートの面までのせん断が考慮されているセクションの距離{の} d \)

\( V_{c} = left( \フラク{\=最も近いサポートの面までのせん断が考慮されているセクションの距離{s} d }{ =最も近いサポートの面までのせん断が考慮されているセクションの距離{の} } + 2 \正しい) \lambda \sqrt{ f ^{」}_{c} } =最も近いサポートの面までのせん断が考慮されているセクションの距離{の} d \)

\( V_{c} = 4 \lambda \sqrt{ f ^{」}_{c} } =最も近いサポートの面までのせん断が考慮されているセクションの距離{の} d \)

メトリック (MPa)

\( V_{c} = 0.17 \左( 1 + \フラク{2}{\ベータ} \正しい) \lambda \sqrt{ f ^{」}_{c} } =最も近いサポートの面までのせん断が考慮されているセクションの距離{の} d \)

\( V_{c} = 0.083 \左( \フラク{ \=最も近いサポートの面までのせん断が考慮されているセクションの距離{s} d }{ =最も近いサポートの面までのせん断が考慮されているセクションの距離{の} } + 2 \正しい) \lambda \sqrt{ f ^{」}_{c} } =最も近いサポートの面までのせん断が考慮されているセクションの距離{の} d \)

\( V_{c} = 0.33 \lambda \sqrt{ f ^{」}_{c} } =最も近いサポートの面までのせん断が考慮されているセクションの距離{の} d \)

The governing \( V_{c} \) will be taken least value.

To satisfy the Two Way (or Punching) 剪断, の \( V_{c} \) should not be greater than \( V_{あなた} \).

\( \ファイV_{c} > V_{あなた} = text{ Actual (Governing) Shear of the Foundation} \)

Flexural Check

The Flexural Check determines the required reinforcement of the foundation based on the moment or bending load induced from the superstructure loads. The Design procedure for moment strength considers a one-way flexural member first in one principal direction.

図 4: Critical Moment Section Line

ステップ 1. Calculate the Actual Moment on the foundation \( M_{あなた} \).

\( M_{あなた} =最も近いサポートの面までのせん断が考慮されているセクションの距離{あなた} \左( \フラク{ l_{バツ} – c }{ 2 } \正しい) l_{と} \フラク{ l_{バツ} – c }{ 2 } \)

ステップ 2. Calculate the required minimum reinforcement of the foundation

ステップ 3. Calculated the Depth of equivalent rectangular stress block, a.

\( a = frac{ A_{s} f_{そして} }{ 0.85 f_{c}^{」} l_{と} } \)

ステップ 4. Calculate the Moment Capacity of the foundation \( \映画_{ん} \).

\( \映画_{ん} = phi A_{s} f_{そして}\左( d – \フラク{a}{2} \正しい) \)

To satisfy the flexural requirement, の \( \映画_{ん} \) should not be greater than \( M_{あなた} \)..

\( \映画_{ん} > M_{あなた} \)

Development Length Check

The Development Length Check determines a reinforcement shortest embedment length required for a reinforcing bar to develop its full yield strength in concrete.

Stability Check

There are two main types of Stability Check in the foundation, as follow:

  1. 転覆
  2. スライディング

Overturning Check

Overturning Check is a stability check against the Moment of the superstructure load. 一般的に, this factor of safety for the overturning moment is 1.5-3.0.

 

\( \テキスト{Overturning Factor of Safety} < \フラク{ \合計 M_{R} }{ \合計 M_{OT} } \)

注意:

  • \( \合計 M_{R} \) – Resisting Moment
  • \( \合計 M_{OT} \) – Overturning Moment

Sliding Check

Sliding Check is a stability check against Horizontal Force induced by the superstructure load. 一般的に, this factor of safety for the overturning moment is 1.5-3.0.

\( \テキスト{Sliding Factor of Safety} < \テキスト{Sliding Force} \)

Design Checks Adjustment

This article explains the primary adjustment when the SkyCiv Foundation users encounter this failure check.

  1. 現像長と安定性チェックは、次の値を超えずに結果を満たすために必要な重要なパラメータです。 is mainly influenced by the spread footing dimension which is subjected to the superstructure (unfactored) 負荷 そして allowable soil pressure.
  2. Shear Check is mainly influenced by the depth of the spread footing where the spread footing performs one-way and two-way checks.
  3. Flexural Check is mainly influenced by the reinforcement schedule of the spread footing.
  4. 開発期間 小切手 そして
  5. Stability Checks are mainly influenced by the spread footing dimensions.

Based on the information above, those adjustments will increase design capacity per checks of the spread footing.

Please note that some parameters such as materials strength, 要素, and subjected loads are also part of increased design capacity influence.

Design Code Modules

SkyCiv Foundation have these currently available design codes:

参考文献

  1. 構造コンクリートの建築基準要件 (ACI 318-14) 構造コンクリートの建築基準要件に関する解説 (ACI 318R-14). アメリカコンクリート学会, 2014.
  2. マコーマック, ジャックC。, とラッセルH. 褐色. 鉄筋コンクリートACIの設計 318-11 コード版. ワイリー, 2014.
  3. テイラー, アンドリュー, et al. 鉄筋コンクリート設計ハンドブック: ACI-318-14のコンパニオン. アメリカコンクリート学会, 2015.
  4. スプレッドフーチングは、壁フーチングと柱フーチングに分類できます, David and Dolan, Charles. Design of Concrete Structures 16 版. McGrawHill, 2021.

 

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アルバートパモナグ構造エンジニア, 製品開発

アルバートパモナグ, 工学修士
構造エンジニア, 製品開発

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