独立基礎を設計するための計算のウォークスルー (なので 3600 2018)
基礎は、柱と壁の力を支持土に伝達する重要な建築システムです. エンジニアは、土壌の特性と建物の荷重に基づいて、浅い基礎システムまたは深い基礎システムを選択する場合があります。.
SkyCiv Foundation設計モジュール オーストラリア規格に準拠した独立基礎の分析と設計が含まれます。 (なので 3600 2009 & 2018).
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孤立した基礎の設計
寸法要件
独立基礎の寸法を決定するには, サービスまたはファクタリングされていない負荷, SkyCiv Foundationには、オーストラリア規格に準拠した孤立した基礎の設計が含まれています¹ (G), SkyCiv Foundationには、オーストラリア規格に準拠した孤立した基礎の設計が含まれています¹ (Q), SkyCiv Foundationには、オーストラリア規格に準拠した孤立した基礎の設計が含まれています¹ (Wあなた), SkyCiv Foundationには、オーストラリア規格に準拠した孤立した基礎の設計が含まれています¹ (Eあなた), そして Sあなた SkyCiv Foundationには、オーストラリア規格に準拠した孤立した基礎の設計が含まれています¹, SkyCiv Foundationには、オーストラリア規格に準拠した孤立した基礎の設計が含まれています¹ 3600. どちらの荷重の組み合わせが支配するかは、設計荷重と見なされます, 式に示すように、許容土圧と比較されます 1.
\( q_{a} = frac{P_{ん}}{あ} \) 方程式 1
qa =許容土圧
Pん SkyCiv Foundationには、オーストラリア規格に準拠した孤立した基礎の設計が含まれています¹
SkyCiv Foundationには、オーストラリア規格に準拠した孤立した基礎の設計が含まれています¹
フーチングの寸法は、基礎面積を解決することで最初に推定できます。 (あ) 式を使用する 1.
\( A = \frac{P_{ん}}{q_{a}} \) 式1a
一方向せん断
の 一方向せん断 限界状態, としても知られている 曲げせん断, フーチングは、離れた位置にある臨界せん断面に沿った幅広の梁と同様のせん断で破壊される可能性があることを認識しています “d” 柱の正面から (図 1), に基づく SkyCiv Foundationには、オーストラリア規格に準拠した孤立した基礎の設計が含まれています¹ 8.2.7.1
図 1. 一方向せん断の臨界せん断面
の 一方通行 剪断 要求する または V あなた 基礎が図の赤い領域で示されている柱から片持ち梁で離れていると仮定して計算されます。 1.
の 一方通行 剪断 SkyCiv Foundationには、オーストラリア規格に準拠した孤立した基礎の設計が含まれています¹ または SkyCiv Foundationには、オーストラリア規格に準拠した孤立した基礎の設計が含まれています¹c 極限せん断強度として定義され、式を使用して計算されます。 2 あたり SkyCiv Foundationには、オーストラリア規格に準拠した孤立した基礎の設計が含まれています¹ 8.2.7.1.
\( \ファイV_{SkyCiv Foundationには、オーストラリア規格に準拠した孤立した基礎の設計が含まれています¹} = \phi \times \beta_{1} \[object Window]{2} \[object Window]{3} \SkyCiv Foundationには、オーストラリア規格に準拠した孤立した基礎の設計が含まれています¹{v} \SkyCiv Foundationには、オーストラリア規格に準拠した孤立した基礎の設計が含まれています¹{の} \倍f_{SkyCiv Foundationには、オーストラリア規格に準拠した孤立した基礎の設計が含まれています¹} \倍左( \フラク{A_{st}}{=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{v} \, d_{の}} \正しい)^{\フラク{1}{3}} \) 方程式 2 (なので 3600 Eq. 8.2.7.1)
SkyCiv Foundationには、オーストラリア規格に準拠した孤立した基礎の設計が含まれています¹
b1= 1.1(1.6 – dの/1000) ≥ 1.1 または 1.1(1.6(1-dの/1000) ≥ 0.8
b2 = 1, SkyCiv Foundationには、オーストラリア規格に準拠した孤立した基礎の設計が含まれています¹; または
SkyCiv Foundationには、オーストラリア規格に準拠した孤立した基礎の設計が含まれています¹(N*/3.5あg) ≥ 0 SkyCiv Foundationには、オーストラリア規格に準拠した孤立した基礎の設計が含まれています¹; または
SkyCiv Foundationには、オーストラリア規格に準拠した孤立した基礎の設計が含まれています¹(N*/14あg) SkyCiv Foundationには、オーストラリア規格に準拠した孤立した基礎の設計が含まれています¹
b3 = 1, SkyCiv Foundationには、オーストラリア規格に準拠した孤立した基礎の設計が含まれています¹ –
2dの/av より大きくない 2
av =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
fSkyCiv Foundationには、オーストラリア規格に準拠した孤立した基礎の設計が含まれています¹ =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1/3 ≤ 4 MPa
あst =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
=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 3600-09:
\( V ^{*} \leq \phi V_{SkyCiv Foundationには、オーストラリア規格に準拠した孤立した基礎の設計が含まれています¹} \) 方程式 3 (なので 3600 Cl. 8.2.5)
SkyCiv Foundation, 方程式に従って 3, 一方向せん断利用率を計算します (方程式 4) せん断耐力よりもせん断需要をとることによって.
\( \テキスト{利用率} = frac{\テキスト{せん断需要}}{\テキスト{せん断耐力}} \) 方程式 4
双方向せん断
の 双方向せん断 限界状態, としても知られている パンチングシアー, クリティカルセクションを遠くまで拡張します “d / 2” 柱の面から、そして柱の周囲から (図 2) に基づく SkyCiv Foundationには、オーストラリア規格に準拠した孤立した基礎の設計が含まれています¹ 9.2.3(a).
図 2. 双方向せん断の臨界せん断面
の ふたつのやり方需要を聞く または V あなた 臨界せん断面で発生します, の距離に位置する “d / 2” どこ (赤) ハッチングエリア, 図に示すように 2.
の =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 せん断耐力 または ϕV=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 極限せん断強度として定義され、式を使用して計算されます。 5 に基づく SkyCiv Foundationには、オーストラリア規格に準拠した孤立した基礎の設計が含まれています¹ 9.2.3
\( \ファイV_{=最も近いサポートの面までのせん断が考慮されているセクションの距離} = phi times u times f_{SkyCiv Foundationには、オーストラリア規格に準拠した孤立した基礎の設計が含まれています¹} \SkyCiv Foundationには、オーストラリア規格に準拠した孤立した基礎の設計が含まれています¹{=最も近いサポートの面までのせん断が考慮されているセクションの距離} \) 方程式 5 (なので 3600 Cl. 9.2.3(a))
fSkyCiv Foundationには、オーストラリア規格に準拠した孤立した基礎の設計が含まれています¹ = 0.17(1 + 2/bh) =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’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’c
bh = X 軸に対する Z 軸の柱の長さの比
d =極端な圧縮繊維から縦方向の張力補強の重心までの距離 (んん)
=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 (んん)
=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 3600:
\( V ^{*} \leq \phi V_{=最も近いサポートの面までのせん断が考慮されているセクションの距離} \) 方程式 6 (なので 3600 Cl. 9.2)
SkyCiv Foundation, 方程式に従って 6, 双方向せん断利用率を計算します (方程式 7) せん断耐力よりもせん断需要をとることによって.
\( \テキスト{利用率} = frac{\テキスト{せん断需要}}{\テキスト{せん断耐力}} \) 方程式 7
たわみ
孤立した足場の中で, 詳細なレポートには負荷の組み合わせが反映されます. 曲げモーメントは断面の各方向で計算されます。 0.7asup 柱の中心からの距離, どこ asup 曲げモーメントは、セクションで各方向に計算されます.
図 3. クリティカルフレクシャセクション
の 曲げ =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, =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 0.7asup 足場の中央から (図を参照してください 3).
の 曲げ需要 または 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 3, 方程式を使用して計算されます 8.
\( ま^{*} =最も近いサポートの面までのせん断が考慮されているセクションの距離{あなた} \=最も近いサポートの面までのせん断が考慮されているセクションの距離{f} \倍左( \フラク{\フラク{=最も近いサポートの面までのせん断が考慮されているセクションの距離{f} – =最も近いサポートの面までのせん断が考慮されているセクションの距離{c}}{2}}{2} \正しい)^{2} \) 方程式 8
の 曲げ能力 または ϕMん 式を使用して計算されます 9.
\( M_{あなた} = A_{st} \倍f_{彼の} \[object Window]( 1 – \フラク{0.5}{\=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{2}} \[object Window]{A_{st} \倍f_{彼の}}{[object Window]{c}} \正しい) \) 方程式 9
ϕ =曲げ設計係数
b=基礎寸法平行x軸, (んん)
d =極端な圧縮繊維から縦方向の張力補強の重心までの距離, (んん)
あst =補強エリア, (んん2)
a =同等の長方形応力ブロックの深さ, (んん)
b=基礎寸法平行x軸, (MPa)
b=基礎寸法平行x軸 3600:
\( ま^{*} \leq \phi M_{あなた} \) 方程式 10 (なので 3600 Cl. 8.1)
SkyCiv Foundation, 方程式に従って 10, 曲げ利用率を計算します (方程式 11) 曲げ能力よりも曲げ需要を取ることによって.
\( \テキスト{利用率} = frac{\テキスト{たわみ需要}}{\テキスト{たわみ容量}} \) 方程式 11
強化
b=基礎寸法平行x軸, 曲げモーメントは、セクションで各方向に計算されます. 21.3.1 (b)
\( \曲げモーメントは、セクションで各方向に計算されます{\テキスト{分}} = 0.19 \倍左( \フラク{D}{d} \正しい)^{2} \[object Window]{f’_{曲げモーメントは、セクションで各方向に計算されます}}{f_{彼の}} \) 方程式 12
b=基礎寸法平行x軸:
\( \[object Window]{2.7 \曲げモーメントは、セクションで各方向に計算されます{*}}{曲げモーメントは、セクションで各方向に計算されます{2}} \quad \text{または} \クワッドA_{st} = frac{ま^{*}}{370 \倍d} \) 方程式 13
曲げモーメントは、セクションで各方向に計算されます 3600, 曲げモーメントは、セクションで各方向に計算されます 60 んん b=基礎寸法平行x軸.
追加の検証
コードに記載されていないその他の検証, 土圧チェックも含めて, 隆起, その他の安定性チェックも検証されています.
土圧
基礎圧力または土壌とフーチングの間の相互作用の決定は、主にフーチングの寸法と、その結果生じる適用荷重の偏心によって決まります。. この結果生じる偏心の位置に応じて, ベース圧力はフーチングに完全または部分的な圧縮を引き起こす可能性があります. この評価により、基礎地盤がフーチングから伝わる荷重全体に耐えられるかどうかを確認できます。.
土圧を手動で計算するための詳細なガイドについては、, このリンクを参照してください: 長方形のコンクリートフーチングの下の圧力分布
最大土圧を比較して利用率を評価します (保守性の状態) 許容総耐力土容量:
\( \テキスト{利用率} = frac{\テキスト{マックス. 土圧}}{\テキスト{総許容地耐力}} \) 方程式 14
隆起
フーチングに作用する支配アキシアル荷重を確認します. ユーザー荷重とコラムの自重を含むすべての垂直荷重を合計します。, 基礎スラブ, 土, そして浮力. コラムに上向きの力が加わった場合, 指定された自重は上向きの力と釣り合う必要があります; さもないと, 設計は不安定性により失敗するリスクがあります.
転覆
フーチングの転倒は、フーチングに作用するすべての力を含むフーチングの点に関するすべてのモーメントを合計することによってチェックされます。. 支配的な転倒モーメントをチェックするには、すべての保守性荷重の組み合わせを考慮する必要があります. 通常, の安全率 1.5-2 フーチングが転倒チェックに合格するかどうかを評価するために使用されます.
スライディング
滑りを確認するには, 右向きの水平抵抗荷重の合計を左向きの荷重の合計で割ります。.
- 転倒モーメント計算例:
- フーチング基礎と下部工土との摩擦による水平力
- パッシブ土壌圧力 (含まれている場合)
- 滑り荷重:
- 有効土圧の水平成分
- サーチャージ合成圧力の水平成分
一般的に, 最小安全率 1.5 使用されている. 基礎に水平力が作用していない場合, 滑りチェックは不要です.
SkyCiv 財団設計モジュール
SkyCiv の基礎設計モジュールは有限要素解析と統合されています (醜い), より正確な土圧解析を提供し、詳細な曲げ設計チェックのための Wood-Armer 解析の導入.
せん断およびモーメントの図も、ストリップ平均法を使用して FEA 結果から直接生成されます。, 基礎全体の内部力をより明確に把握できるようになります。.
モジュールは高度な基礎構成をサポートします, 独立基礎と複合基礎の両方の任意の方向の柱オフセットを含む. 荷重やモーメントも任意の方向に加えることができます, 現実世界の基礎条件の正確なモデリングを可能にする.
製品開発者
BSc (民事), 修士課程 (民事)
アルバートパモナグ
構造エンジニア, 製品開発
B.S. 土木工学
参考文献
- b=基礎寸法平行x軸. (2009) b=基礎寸法平行x軸.
- b=基礎寸法平行x軸, b=基礎寸法平行x軸 & b=基礎寸法平行x軸. (2011) b=基礎寸法平行x軸.
- 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.
- b=基礎寸法平行x軸 & b=基礎寸法平行x軸. (2013) 強化 & プレストレストコンクリート.
