SkyCiv-documentatie

Uw gids voor SkyCiv-software - tutorials, handleidingen en technische artikelen

SkyCiv Foundation

  1. Huis
  2. SkyCiv Foundation
  3. Geïsoleerde funderingen
  4. Drukverdeling onder een rechthoekige betonnen voet

Drukverdeling onder een rechthoekige betonnen voet


Fundering is een essentieel element van een constructie om algehele stabiliteit te bieden door de totale belastingen van de constructie naar de grond over te brengen en te verdelen. Ondiepe fundamenten, zoals rechthoekige of vierkante geïsoleerde voet, are the preferred type of foundation due to the simplicity of their construction and overall cost compared to deep foundations. Estimating the base pressure dramatically affects the design and sizing of the footing. Typisch, the utility ratio between the allowable bearing capacity of the soil and the governing base pressure under the footing is the basis of the initial size of the footing. Zodra de initiële afmetingen van de fundering zijn ingesteld, verdere ontwerpcontroles op veiligheid en stabiliteit, zoals eenrichtings- en tweerichtingsschaar, buigcapaciteit:, en ontwikkelingslengtecontroles, are checked depending on which design code is used.

When a footing is subjected to a bi-axial bending (MX, Mmet), it is assumed that the axial load (P.) is acting on an eccentricity coordinate (eX, emet) where there is a tendency to rotate from the center. The interaction between the soil and footing mainly depends on the footing dimension and the resultant eccentricity of the applied loads. Afhankelijk van de locatie van de resulterende excentriciteit, de basisdruk zorgt ervoor dat de voet volledig of gedeeltelijk wordt samengedrukt. In praktijk, het wordt aanbevolen om een ​​voet met volledige compressie te ontwerpen. Partial compression or loss of contact between the soil and footing should not be neglected, but most designers avoid this scenario due to its calculation complexity. De fundering is in volledige compressie wanneer de resulterende excentriciteit zich binnen de kern of onder Zone C . bevindt. Excentriciteit buiten Zone C zet de voet in gedeeltelijke compressie. Figuur 1 toont de verschillende aangewezen zones op een rechthoekige basis.

This article shall focus on calculating corner pressures under different zone classifications based on Bellos & Spoor (2017) en S.S. Ray’s (1995) studies.

Zoneclassificaties van een rechthoekige voet

The zone classifications of a rectangular footing are derived from multiple studies by different authors to develop a practical approach to estimating the distribution of soil pressure under expected loading conditions. Zoals te zien in figuur 1, er zijn vijf verschillende regio's (Zones A-E) depending on the location of resultant eccentricity. Each zone corresponds to a different loading, basis drukverdeling:, and deformation. Zone C, ook bekend als de kern, is the main core. It is the ideal region to design a footing, resulting in full compression on the footing. De afmetingen van dit gebied zijn gelijk aan: 1/6 van zijn respectieve voetlengte.

Figuur 1: Zoneclassificaties van een rechthoekige voet

 

De secundaire kern is het elliptische gebied (begrensd door de stippellijn in Afbeelding 1) met zijn grote en kleine halve assen gelijk aan 1/3 van zijn respectieve voetlengte. Deze regio beslaat de hele zones B & C and some parts of zones D & E. Secundaire kern resulteert in een gedeeltelijke compressie van de voet. Het is een goede gewoonte om de excentriciteit binnen de secundaire zone te handhaven voor een acceptabel ontwerp van de fundering.

Excentriciteit buiten de secundaire zone is het resultaat van hoge biaxiale belasting. Het bestrijkt de gehele zone A en de overige delen van zones D & E. Het wordt aanbevolen om het ontwerp van de voet in deze regio's te vermijden, omdat het risico bestaat dat deze omvalt. Vandaar, it is advisable to redesign the footing dimensions for this loading type.

 

Het volgende somt de analytische formules op voor het oplossen van de hoekdrukken in elke zoneclassificatie:.

Zone C (belangrijkste kern:, Full compression zone)

Zoals genoemd, this is the most preferred case for designing footings since it is capable of setting the whole base of the footing into compression, zoals te zien in figuur 2. This case is represented by small eccentricity within the kern or no eccentricity. Figuur 2 shows the eccentricity within the kern with its maximum pressure at corners P3 & P4 and minimum pressure at corners P1 & Een overzicht van de berekeningen die nodig zijn om een ​​gecombineerde fundering te ontwerpen.

Figuur 2: Excentriciteit (-eX, -emet) at Zone C & full compression area

Maximaal & minimum corner pressures (Bellos & Spoor, 2017):

 

 

Corner pressures based on eccentricity
P.1 P.2 P.3 P.4
+eX, +emet P.max P.max P.min P.min
+eX, -emet P.max P.max P.min P.min
-eX, -emet P.min P.min P.max P.max
-eX, +emet P.min P.min P.max P.max

Zone A (Triangular compression zone)

This case corresponds to four rectangular areas in every corner of the footing. It usually occurs with large bi-axial eccentricity, imposing a high triangular compressive area in one of the corners, as shown by the shaded region in Figure 3. The remaining corners lose contact with the soil. Vandaar, this case is not advisable for design.

Figuur 3: Excentriciteit (-eX, -emet) at Zone A & triangular compression area around P3

 

Aanbevolen veiligheidsfactor voor lagers: (Bellos & Spoor, 2017):

 

 

Corner pressures based on eccentricity
P.1 P.2 P.3 P.4
eX(+), emet(+) P.max 0 0 0
eX(+), emet(-) 0 P.max 0 0
eX(-), emet(-) 0 0 P.max 0
eX(-), emet(+) 0 0 0 P.max

Zone D (Trapezoidal compression zone)

Zone D also corresponds to large eccentricities in the areas attached in the x-direction of the footing, zoals te zien in figuur 4. The eccentricity in the z-direction (emet) is much greater than in the x-direction (eX). In dit geval, two corners of the footing lose contact with soil and produce a trapezoidal compressive area. Compared to zone A, which is entirely outside the secondary zone, a portion of zone D is still covered by the secondary zone.

 

Figuur 4: Excentriciteit (-eX, -emet) at Zone D & trapezoidal compression area around P3

 

Maximaal & minimum corner pressures (Bellos & Spoor, 2017):

 

 

 

Vertical heights of the trapezoidal compressive area (Bellos & Spoor, 2017):

 

 

 

 

Corner pressures based on eccentricity
P.1 P.2 P.3 P.4
eX(+), emet(+) P.max 0 0 P.min
eX(+), emet(-) 0 P.max P.min 0
eX(-), emet(-) 0 P.min P.max 0
eX(-), emet(+) P.min 0 0 P.max

 

Zone E (Trapezoidal compression zone)

Similar to zone D, this case also produces a trapezoidal compressive area but is caused by a large eccentricity in the x-direction(eX).

Figuur 5: Excentriciteit (-eX, -emet) at Zone E & trapezoidal compression area around P3

 

Maximaal & minimum corner pressures (Bellos & Spoor, 2017):

 

 

 

Horizontal bases of the trapezoidal compressive area (Bellos & Spoor, 2017):

 

 

 

 

Corner pressures based on eccentricity
P.1 P.2 P.3 P.4
eX(+), emet(+) P.max P.min 0 0
eX(+), emet(-) P.min P.max 0 0
eX(-), emet(-) 0 0 P.max P.min
eX(-), emet(+) 0 0 P.min P.max

Zone B (Pentagonal compression zone)

This case occurs when the applied loads on the footings generate a moderate eccentricity within the secondary zone. The areas covered by zone B are bounded by two curved sides and one flat base around the exteriors of zone C. In dit geval, a pentagonal compressive area is produced, and only a corner of the footing loses contact with the soil. Echter, the solutions provided below are slightly complex and require numerical solving methods for the corner pressures and the x & y intercepts of the compressive area.

Corner pressures (Bellos & Spoor, 2017):

 

 

 

Pentagonal sides of the compressive area (Bellos & Spoor, 2017):

 

 

 

 

 

Corner pressures based on eccentricity
P.1 P.2 P.3 P.4
eX(+), emet(+) P.max P.q 0 P.p
eX(+), emet(-) P.p P.max P.q 0
eX(-), emet(-) 0 P.p P.max P.q
eX(-), emet(+) P.q 0 P.p P.max

 

alternatief, a more direct solution by S.S. straal (1995) can be used for the corner pressures and intercepts of the pentagonal compressive zone. The equations are given below:

Corner pressures (S.S. straal, 1995):

 

 

 

 

Pentagonal sides of the compressive area (S.S. straal, 1995):

 

 


SkyCiv's Foundation Design Module is capable of solving the base pressures of a rectangular concrete footing. Additional design checks in accordance with different design codes (ACI 318-14, Australian standard 2009 & 2018, en Eurocode) are also available.

 

Wil je de Foundation Design-software van SkyCiv proberen?? Our free tool allows users to perform concrete footing calculations without any download or installation!

Referenties:

  • Bellos, J., Spoor, N. (2017). Complete Analytical Solution for Linear Soil Pressure Distribution under Rigid Rectangular Spread Footing.
  • De, B.M. (2007). Principes van funderingstechniek (7e editie). Wereldwijde engineering
  • Rawat, S., et. al. (2020). Isolated Rectangular Footings under Biaxial Bending: A Critical Appraisal and Simplified Analysis Methodology.
  • straal, S.S. (1995). Gewapend beton. Blackwell Science

 

Was dit artikel nuttig voor jou?
Ja Nee

Hoe kunnen we helpen?

Ga naar boven