Calculation guide in designing an isolated footing based on CSA A23.3-14

SkyCiv Foundation covers the design of isolated footing conforming to CSA A23.3-14¹ and NBCC 2010².

Wil je de Foundation Design-software van SkyCiv proberen?? Met onze tool kunnen gebruikers Foundation Design-berekeningen uitvoeren zonder enige download of installatie!

Stichting ontwerp rekenmachine

Design Parameters of an Isolated Footing

Some calculations presented are similar with ACI 318, which is also one of the references of its CSA counterpart.

Dimensievereisten:

To determine the dimensions of an isolated footing, service of niet-gefactureerde belastingen, zoals dood (D), Leven (L), Wind (W), Seismisch (E), etc zal worden toegepast met behulp van Load Combinations, as defined by NBCC 2010. Welke belastingcombinatie ook van toepassing is, wordt beschouwd als de ontwerpbelasting, and will be divided to the allowable soil pressure as shown in Equation 1.

\(\tekst{EEN} = frac{\tekst{P.}_{\tekst{n}}}{\tekst{q}_{\tekst{alle}}} \rechter pijl \) Vergelijking 1

waar:
q_alle = toelaatbare bodemdruk
P._n = niet-gefactureerde ontwerpbelasting
A = Funderingsgebied

Eenrichtingsschaar

To check for eenrichtingsschaar, the Critical Shear Plane (Zie afbeelding 1) bevindt zich op afstand “d” van het gezicht van een kolom.

Figuur 1. Kritische vlakscheerbeurt van eenrichtingsschaar

De Een manier Schuintrekken Vraag naar of V _f wordt berekend in de veronderstelling dat de voet vrijdragend is weg van de kolom waar het gebied is (rood) aangegeven in figuur 2, in overeenstemming met CSA A23.3-14, Sectie 13.3.6.

De Afschuifcapaciteit in één richting of V _c wordt gedefinieerd als ultieme afschuifsterkte en berekend met behulp van vergelijking 2 per CSA A23.3-14, Sectie 11.3.4.

\(\tekst{V }_{\tekst{c}} = phi _{\tekst{c}} \tijden lambda times sqrt{\tekst{F'}_{\tekst{c}}} \keer tekst{b}_{\tekst{w}} \keer tekst{d} \rechter pijl \) Vergelijking 2 (CSA A23.3-14 Eq. 11-6)

waar:
φ_c = resistance factor for concrete
λ = modification factor for concrete density
f’_c = gespecificeerde betonsterkte, MPa
b_w = width of the footing, mm
d = effective shear depth, mm

Shear Demand and Shear Capacity must meet the following equation to meet the design requirements of CSA A23.3-14:

\(\tekst{V }_{\tekst{f}} \lees phitext{V }_{\tekst{c}} \rechter pijl \) Vergelijking 3 (CSA A23.3-14 Eq. 11.3)

SkyCiv Foundation, in overeenstemming met vergelijking 3, berekent de one-way shear unity ratio (Vergelijking 4) door de afschuifvraag te nemen boven de afschuifcapaciteit.

\( \tekst{eenheidsratio} = frac{\tekst{Vraag naar schuifkracht}}{\tekst{Afschuifcapaciteit:}} \rechter pijl \) Vergelijking 4

Tweerichtingsschaar

De Tweerichtingsschaar grenstoestand:, ook gekend als ponsschaar, breidt het kritische gedeelte uit tot een afstand “d/2” vanaf de voorkant van de kolom en rond de omtrek van de kolom. Het kritieke afschuifvlak bevindt zich op dat deel van de fundering (Zie afbeelding 2).

Figuur 2. Kritisch afschuifvlak van bidirectionele afschuiving:

De Twee manierenhoor vraag of V _f vindt plaats in het kritische afschuifvlak, gelegen op een afstand van “d/2” waar de (rood) gearceerd gebied, aangegeven in figuur 2, in overeenstemming met CSA A23.3-14, Sectie 13.3.3.

De Afschuifcapaciteit: of V _c is governed by the least value calculated using Equation 5, 6, en 7 per CSA A23.3-14, Sectie 13.3.4.1

\(\tekst{V }_{\tekst{c}} = links ( 1 + \frac{2}{\zodat ingenieurs precies kunnen nagaan hoe deze berekeningen zijn gemaakt{\tekst{c}}} \Rechtsaf ) \keer 0.19 \times \lambda \times \phi _{\tekst{c}} \keer sqrt{f'_{c}} \rechter pijl \) Vergelijking 5 (CSA A23.3-14 Eq. 13.5)

\(\tekst{V }_{\tekst{c}} = links ( \frac{\alfa_{\tekst{s}} \keer tekst{d}}{\tekst{b}_{\tekst{De}}} + 0.19 \Rechtsaf ) \times \lambda \times \phi _{\tekst{c}} \keer sqrt{f'_{c}} \rechter pijl \) Vergelijking 6 (CSA A23.3-14 Eq. 13.6)

\(\tekst{V }_{\tekst{c}} = 0.38 \times \lambda \times \phi _{\tekst{c}} \keer sqrt{f'_{c}} \rechter pijl \) Vergelijking 7 (CSA A23.3-14 Eq. 13.7)

Notitie: b_c is the ratio of long side to short side of the column, geconcentreerde lading, of reactiegebied en α_s is gegeven door 13.3.4.1

waar:
λ = modification factor for concrete density
f’_c = gespecificeerde drukbetonsterkte, MPa
d = afstand van extreme compressievezel tot zwaartepunt van longitudinale trekwapening, mm

Shear Demand and Shear Capacity must meet the following equation to meet the design requirements of CSA A23.3-14:

\(\tekst{V }_{\tekst{f}} \lees phitext{V }_{\tekst{c}} \rechter pijl \) Vergelijking 8 (CSA A23.3-14 Eq. 11.3)

SkyCiv Foundation, in overeenstemming met vergelijking 8, berekent de tweerichtingsschuifeenheidverhouding (Vergelijking 9) door de afschuifvraag te nemen boven de afschuifcapaciteit.

\( \tekst{eenheidsratio} = frac{\tekst{Vraag naar schuifkracht}}{\tekst{Afschuifcapaciteit:}} \rechter pijl \) Vergelijking 9

Buiging

Figuur 3. Kritische buigingssectie

De buigzaam limit state occurs at de sectie kritische buiging, gelegen aan de voorkant van de kolom bovenop de voet (Zie afbeelding 3).

De Moment Demand, of M_f bevindt zich op de afdeling kritische buiging (blauw luikgebied) aangegeven in figuur 3, en wordt berekend met behulp van vergelijking 10.

\( \tekst{M}_{u} = tekst{q}_{u} \keer links ( \frac{l_{X}}{2} – \frac{c_{X}}{2} \Rechtsaf ) \keer l_{met} \keer links ( \frac{\frac{l_{X}}{2} – \frac{c_{X}}{2} }{2} \Rechtsaf ) \rechter pijl \) Vergelijking 10

waar:
q_u = meegerekende bodemdruk, kPa
l_X = voetafmeting langs de x-as, mm
l_met = voetmaat langs de z-as, mm
c_X = kolomdimensie langs de x-as, mm

De Moment Resistance, of Mr wordt berekend met behulp van vergelijking 11.

\( \tekst{M}_{r} = phi_{\tekst{s}} \keren per_{s} \keer f_{en} \keer links( d – \frac{een}{2} \Rechtsaf) \rechter pijl \) Vergelijking 11

waar:
φ_s = resistance factor for non-prestressed reinforcing bars
d = afstand van extreme compressievezel tot zwaartepunt van longitudinale trekwapening, mm
EEN_s = versterkingsgebied, mm²
a = diepte van equivalent rechthoekig spanningsblok, mm
fy = versterkingssterkte, MPa