Een gids voor de berekeningen die nodig zijn om een geïsoleerde voet te ontwerpen (IN 1992 & IN 1997)
De fundering is een essentieel bouwsysteem dat kolom- en muurkrachten overbrengt op de ondersteunende grond. Afhankelijk van de bodemeigenschappen en de bouwbelasting, de ingenieur kan ervoor kiezen om de constructie te ondersteunen op een ondiep of diep funderingssysteem³.
SkyCiv Foundation omvat het ontwerp van geïsoleerde voet conform de Eurocode 2¹ en Eurocode 72.
Wil je de Foundation Design-software van SkyCiv proberen?? Met onze tool kunnen gebruikers Foundation Design-berekeningen uitvoeren zonder enige download of installatie!
Ontwerpparameters van een geïsoleerde fundering
Berekeningen gepresenteerd in SkyCiv gebruiken de prescriptieve methode gebaseerd op EN 1997, waarbij een veronderstelde veilige draagdruk wordt gebruikt om de fundering te dimensioneren op basis van de bruikbaarheidsgrenstoestand, gevolgd door het gedetailleerde structurele ontwerp op basis van de uiteindelijke grenstoestand.
Dimensievereisten:
Om de afmetingen van een geïsoleerde voet te bepalen, karakteristieke acties, zoals Permanent/Dood (Q), Variabel/Live (Ql), Wind (Qw), Seismisch (Qe), enz. zal worden toegepast voor de bruikbaarheidsgrenstoestand. De kritische belastingsopstelling/combinatie wordt als ontwerpbelasting beschouwd, en wordt vergeleken met de toegestane bodemdruk zoals weergegeven in vergelijking 1. Dit voorbeeld beperkt zich uitsluitend tot een uniforme bodemdruk.
\(\tekst{q}_{\tekst{een}} = frac{\tekst{P.}_{\tekst{n}}}{\tekst{EEN}} \rechter pijl \) Vergelijking 1
waar:
qeen = toelaatbare bodemdruk
P.n = niet-gefactureerde ontwerpbelasting
A = Funderingsgebied
Uit vergelijking 1, qeen zijn uitgewisseld met EEN.
\(\tekst{EEN} = frac{\tekst{P.}_{\tekst{n}}}{\tekst{q}_{\tekst{een}}} \rechter pijl \) Vergelijking 1a
Op dit punt, de voetafmetingen kunnen worden teruggerekend op basis van de vereiste oppervlakteafmeting, EEN.
Buiging
Figuur 1. Kritische buigingssectie
De buigzaam grenstoestand treedt op de sectie kritische buiging, gelegen aan de voorkant van de kolom bovenop de voet (Zie afbeelding 1).
De Buigvraag, of MED bevindt zich op de afdeling kritische buiging (blauw luikgebied) aangegeven in figuur 1, en wordt berekend met behulp van vergelijking 2.
\( \tekst{M}_{u} = tekst{q}_{u} \keer links ( \frac{l_{X}}{2} – \frac{c_{X}}{2} \Rechtsaf ) \keer l_{met} \keer links ( \frac{\frac{l_{X}}{2} – \frac{c_{X}}{2} }{2} \Rechtsaf ) \rechter pijl \) Vergelijking 2
waar:
qu = meegerekende bodemdruk, kPa
lX = voetafmeting langs de x-as, mm
lmet = voetmaat langs de z-as, mm
cX = kolomdimensie langs de x-as, mm
De Buigvermogen, of Mcapaciteit wordt berekend met behulp van vergelijking 3.
\(\tekst{M}_{capaciteit} = frac{1}{\gamma_{S,pt}} \keer f_{ja} \keren per_{s} \keer links( d – \frac{s}{2} \Rechtsaf) \rechter pijl \) Vergelijking 3
waar:
cS,pt = partiële factor voor wapeningsstaal
lX = voetmaat evenwijdig aan x-as, mm
lmet = voetmaat evenwijdig aan de z-as, mm
d = afstand van extreme compressievezel tot zwaartepunt van longitudinale trekwapening, mm
EENs = versterkingsgebied, mm2
s = diepte van equivalent rechthoekig spanningsblok, mm
fyk = versterkingssterkte, MPa
Momentvraag en Momentcapaciteit moeten worden geverifieerd om te voldoen aan de ultieme grenstoestand van EN 1990:
\(\tekst{E}_{\tekst{d}} \leq tekst{R}_{\tekst{d}} \rechter pijl \) Vergelijking 4 (IN 1990 6.4.1)
SkyCiv Foundation, in overeenstemming met vergelijking 4, berekent de buigeenheidsverhouding (Vergelijking 5) door de buigvraag te nemen boven de buigcapaciteit.
\( \tekst{eenheidsratio} = frac{\tekst{Flexure-vraag}}{\tekst{Buigcapaciteit:}} \rechter pijl \) Vergelijking 5
Eenrichtingsschaar
De eenrichtingsschaar grenstoestand:, ook gekend als balk afschuiving, bevindt zich op afstand “d” van het gezicht van een kolom, bij het kritische afschuifvlak (Zie afbeelding 2),
Figuur 2. Kritische vlakscheerbeurt van eenrichtingsschaar
De Een manier Schuintrekken Vraag naar of V ED wordt berekend in de veronderstelling dat de voet vrijdragend is weg van de kolom waar het gebied is (rood) aangegeven in figuur 2.
De Afschuifcapaciteit in één richting of V Rd,c wordt gedefinieerd als de schuifweerstand bij de uiterste grenstoestand (wanneer geen dwarskrachtwapening nodig is) en berekend met behulp van vergelijking 6 per IN 1992, Sectie 6.2.2.
\(\tekst{V }_{\tekst{Rd,c}} = (\tekst{C}_{\tekst{Rd,c}} \keer k tijden (100 \keer rho_{1} \keer tekst{f}_{\tekst{zodat ingenieurs precies kunnen nagaan hoe deze berekeningen zijn gemaakt}})^{\frac{1}{3}}) \keer tekst{b}_{\tekst{w}} \keer tekst{d} \rechter pijl \) Vergelijking 6 (IN 1992 Eq. 6.2.een)
U begrijpt dat de toegang tijdelijk of permanent kan worden geblokkeerd vanwege oneigenlijk gebruik
\(\tekst{V }_{\tekst{Rd,c}} = (0.035 \maal k^{\frac{3}{2}} \keer tekst{f}_{\tekst{zodat ingenieurs precies kunnen nagaan hoe deze berekeningen zijn gemaakt}}^{\frac{1}{2}}) \keer tekst{b}_{\tekst{w}} \keer tekst{d} \rechter pijl \) Vergelijking 9 (IN 1992 Eq. 6.2.b)
waar:
CRd,c = aanbevolen waarde van 0,18/γC
k = coëfficiënt van 1 + √(200/d) ≤ 2.0
r1 = Asl / bwd ≤ 0.02
fzodat ingenieurs precies kunnen nagaan hoe deze berekeningen zijn gemaakt = gespecificeerde betonsterkte, MPa
bw = breedte van de voet, mm
d = afstand van extreme compressievezel tot zwaartepunt van longitudinale trekwapening, mm
Afschuifvraag en afschuifcapaciteit moeten worden geverifieerd om te voldoen aan de ultieme grenstoestand van EN 1990:
\(\tekst{E}_{\tekst{d}} \leq tekst{R}_{\tekst{d}} \rechter pijl \) Vergelijking 4 (IN 1990 6.4.1)
SkyCiv Foundation, in overeenstemming met vergelijking 4, berekent de one-way shear unity ratio (Vergelijking 7) door de afschuifvraag te nemen boven de afschuifcapaciteit.
\( \tekst{eenheidsratio} = frac{\tekst{Vraag naar schuifkracht}}{\tekst{Afschuifcapaciteit:}} \rechter pijl \) Vergelijking 7
Tweerichtingsschaar
De Tweerichtingsschaar grenstoestand:, ook gekend als ponsschaar, breidt het kritische gedeelte uit tot een afstand “2d” 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 3).
Figuur 3. Kritisch afschuifvlak van bidirectionele afschuiving:
De Twee manierenhoor vraag of V ED vindt plaats in het kritische afschuifvlak, aangegeven in figuur 3, in overeenstemming met IN 1992, Sectie 6.4.2.
De Afschuifcapaciteit: of V Rd,c, vergelijkbaar met afschuifcapaciteit in één richting (wanneer geen dwarskrachtwapening nodig is), wordt berekend op basis van EN 1992 Sectie 6.2.2 (Zie Vgl. 8).
\(\tekst{V }_{\tekst{Rd,c}} = (\tekst{C}_{\tekst{Rd,c}} \keer k tijden (100 \keer rho_{1} \keer tekst{f}_{\tekst{zodat ingenieurs precies kunnen nagaan hoe deze berekeningen zijn gemaakt}})^{\frac{1}{3}}) \keer tekst{u}_{\tekst{1}} \keer tekst{d} \rechter pijl \) Vergelijking 8 (IN 1992 Eq. 6.2.een)
U begrijpt dat de toegang tijdelijk of permanent kan worden geblokkeerd vanwege oneigenlijk gebruik
\(\tekst{V }_{\tekst{Rd,c}} = (0.035 \maal k^{\frac{3}{2}} \keer tekst{f}_{\tekst{zodat ingenieurs precies kunnen nagaan hoe deze berekeningen zijn gemaakt}}^{\frac{1}{2}}) \keer tekst{u}_{\tekst{1}} \keer tekst{d} \rechter pijl \) Vergelijking 9 (IN 1992 Eq. 6.2.b)
waar:
u1 = basiscontroleomtrek, mm
Andere variabelen worden op dezelfde manier gedefinieerd voor One Way Shear Capacity.
In het algemeen, Afschuifvraag en afschuifcapaciteit moeten aan de volgende vergelijking voldoen om aan de ultieme grenstoestand van EN te voldoen 1990:
\(\tekst{E}_{\tekst{d}} \leq tekst{R}_{\tekst{d}} \rechter pijl \) Vergelijking 4 (IN 1990 6.4.1)
SkyCiv Foundation, in overeenstemming met vergelijking 4, berekent de tweerichtingsschuifeenheidverhouding (Vergelijking 10) door de afschuifvraag te nemen boven de afschuifcapaciteit.
\( \tekst{eenheidsratio} = frac{\tekst{Vraag naar schuifkracht}}{\tekst{Afschuifcapaciteit:}} \rechter pijl \) Vergelijking 10
NIEUWE SkyCiv Foundation met FEA
Vanaf maart 2024, de Foundation Design Module heeft de Eindige Elementenanalyse geïntegreerd (LELIJK) oplosser in zijn mogelijkheden. Met deze nieuwe functie kunnen gebruikers diepgaande bodemdruk- en houtbewapeningsanalyses uitvoeren terwijl ze nog steeds alle structurele controles uitvoeren die zijn gespecificeerd door EN 1992 en 1997, inclusief alle bovengenoemde verificaties. Een samenvatting van de FEA-resultaten is opgenomen in het uitgebreide rapport.
Gratis rekenmachine voor betonvoet
Probeer SkyCiv Free Concrete Funding Calculator om funderingen voor funderingen te ontwerpen, gecombineerde fundering, betonnen palen, betonnen kussens, en meer.
Referenties
- Eurocode 2: Ontwerp van betonconstructies – Een deel 1-1: Algemene regels en regels voor gebouwen (IN 1992-1-1:2004). Europees Comité voor Normalisatie, 2004.
- Eurocode 7: Geotechnisch ontwerp – Een deel 1: Algemene regels (IN 1997-1:2004). Europees Comité voor Normalisatie, 2004.
- Mosley, Bungee, en Hulse. Gewapend betonontwerp volgens Eurocode 2 (Zevende editie), 2012.
Productontwikkelaar
BSc (Civiel)
