A strip footing is a continuous, elongated concrete foundation that supports linear structural loads, typically beneath load-bearing walls. It transfers the load from the wall to a soil layer located relatively close to the ground surface. This footing type spreads concentrated loads from the superstructure over a wider area of soil, reducing pressure and mitigating settlement risks. The soil layer must have adequate bearing capacity and sufficient depth to prevent frost heave and other environmental issues.

Strip footings are best suited for structures with walls, such as residential buildings, schools, and light commercial facilities. They are ideal when the soil has adequate bearing capacity at shallow depths, and the imposed loads are moderate and uniformly distributed. Common applications include supporting masonry or concrete walls, continuous columns, and situations where isolated pad footings are impractical due to wall geometry or load distribution.

Normalmente, two types of strip footings are used:

• Plain Concrete Strip Footings - which are ideal for lighter structures and low-rise buildings with stable bearing soils.
• Reinforced Concrete Strip Footings - which are used for heavier loads or when increased durability is required due to environmental conditions. These are suitable for heavier structures where the soil bearing capacity is relatively low.

Flexural reinforcement is typically placed at the bottom of the footing, perpendicular to the face of the wall. In the transverse direction, shrinkage and temperature reinforcement should be provided parallel to the length of the wall.

Strip footings usually support linear loads beneath load-bearing walls. Contudo, em alguns casos, a line of closely spaced columns may also be supported by a strip footing.

Strip footing failure modes can genrally be classified into three categories: soil bearing failures, falhas de estabilidade, e falhas estruturais. These are illustrated in the following figure.

Figura 1: Strip Footing Failure Modes

The design of strip footings involves several steps due to the various parameters and variables that affect the final dimensions and characteristics.

Passo 1: Geotechnical Investigation and Considerations

The design of foundations generally requires determining the behavior and stress-related deformability of the soil under the foundation. Para alcançar isto, as propriedades geotécnicas do solo devem ser determinadas. These properties include the grain-size distribution, soil classification, plasticidade, compressibilidade, e resistência ao cisalhamento. The investigation aims to determine the suitability of different foundation types and the soil's bearing capacity. This process normally includes performing the ultimate bearing capacity calculation and a settlement analysis. These steps determine the allowable bearing pressure (q_uma) to avoid soil bearing failures. If a strip foundation is suitable, the engineer can then proceed to the next step.

Passo 2: Processo de fluxo de trabalho de design de sapata espalhada

Ensure the foundation system is safe against overturning, deslizamento, and avoid excessive uplift due to eccentricities.

Passo 3: Define the Base Area

Nos EUA, isso é determinado usando a tensão admissível e as combinações de carga de serviço. Os valores de suporte de carga presumíveis (Tabela IBC 1806.2) também pode ser usado se permitido. A tensão admissível é normalmente incluída no relatório geotécnico, considerando a capacidade de suporte e possíveis recalques. In a strip footing, a tensão do solo para uma sapata com uma carga axial (P) Os três tipos de forças internas que se espera que as conexões de aço transmitam incluem força axial (M) can be calculated as shown in Figure 2.

Figura 2: Soil Stress Calcualtions in Strip Footing

Passo 4: Define Base Thickness and Calculate Bending Reinforcement

Isso normalmente é feito por um procedimento de tentativa e erro para evitar qualquer falha estrutural.. Nesse caso, uma espessura de base é adotada, e então é verificada a resistência à flexão e ao cisalhamento. Nesta etapa, a sapata deve ser projetada para momentos fletores, cisalhamento unidirecional (two-way shear is not applicable for strip footings) caused by the soil pressure due to factored loads. Uma profundidade mínima de 6 em deve ser considerado (ACI 318-19 c13.3.1.2) e um cobrimento mínimo de concreto igual a 3 em concreto moldado contra e permanentemente em contato com o solo (ACI 318-19 c20.5.1.3.2). It is also important to consider the minimum footing thickness based on the development of the bars that start from the footing to the wall for concrete walls.

Se o diagrama de momento fletor for analisado (veja a figura 2), it appears that the maximum moment in the strip footing occurs under the middle of the wall, but tests have shown that this is not correct because of the rigidity of the walls. O código ACI sugere (ACI 318-19, c13.2.7.1) computing it at the face of the wall for reinforced concrete walls or at a section halfway from the face of the wall to its center for masonry walls. Nos cálculos, é necessário apenas considerar a pressão ascendente causada pelas cargas externas aplicadas à sapata. O peso próprio e o peso da cobertura do solo devem ser negligenciados. Somente as pressões líquidas sobre a sapata devem ser usadas para o projeto estrutural.

Figura 3: Shear and Moment Diagrams for a Wall Footing with Uniform Soil Pressures

Se a base da parede for carregada até falhar por cisalhamento, the failure will not occur on a vertical plane at the wall face but rather at an angle approximately 45° with the wall face, portanto a seção crítica para cisalhamento é calculada a uma distância “d” da face (ACI318-19c13.2.7.2), sendo “d” a profundidade efetiva, veja a figura 3. A profundidade efetiva é calculada como:

onde h é a espessura da laje de rodapé, c é a capa, and d_b is the bar diameter.

Uma vez que o momento fletor máximo (M_você) na seção crítica foi determinado, a área necessária de reforço (A_s) é determinado da mesma forma que qualquer membro flexural. Embora uma base não seja uma viga, é desejável que seja dúctil para flexão, e isso pode ser feito limitando a deformação líquida de tração na armadura de tração (e_t) to a value larger than ε_ty + 0.003 (ACI 318-19 c21.2.2, e_ty is equal to f_Y/E_s).

Com a antiga suposição, a área de armadura necessária pode ser calculada com as seguintes equações

b is the section width, f_’c is the specified compressive strength of concrete, f_Y is the specified yield strength of the reinforcement, e E_s is the modulus of elasticity of the steel reinforcement.

The shear strength is normally calculated only considering the contribution of the concrete. It is not advisable to use shear reinforcement due to increased costs. Portanto, o cisalhamento calculado na seção de cisalhamento crítica deve ser maior que a resistência resistida pelo concreto. É calculado usando a equação dada na Tabela 22.5.5.1(c) (ACI 318-19 c22.5.51)

Where ρ_C is the reinforcement ratio equal to A_s/(b×d), λ é o fator de modificação para refletir as propriedades mecânicas reduzidas do concreto leve, e ϕ é o fator de redução de cisalhamento.

Uma vez confirmada a espessura da sapata para resistir à flexão e ao cisalhamento unidirecional, e a armadura adotada é maior que a necessária, podemos continuar com o seguinte passo.

Passo 5: Calculate the Transfer Forces

As forças verticais e horizontais transferidas para a sapata pelo apoio do concreto ou uma combinação de apoio e reforço de interface devem ser verificadas. Este requisito é detalhado na Seção 22.8 da ACI 318-19:

Onde A₁ é a área carregada, A₂ é a área da base inferior do maior tronco de uma pirâmide, com uma distribuição cónica. Os lados da pirâmide, com uma distribuição cónica, ou cunha cônica deve ser inclinada 1 vertical para 2 horizontal. E ϕ é um fator de redução.

Passo 5: Cheques detalhados

A última etapa é dedicada aos detalhes da armadura como espaçamentos mínimo e máximo, comprimento de desenvolvimento para seções críticas. Os detalhes são fornecidos no Capítulo 25 de ACI 318-19.

Wall footings are essentially a subset of strip footings and are often used interchangeably, as both describe a continuous, narrow footing that supports linear loads. Contudo, strip footings have a broader definition and may also support a line of closely spaced columns, accepting point loads arranged in a row. In terms of reinforcement, both types are similar.

Strip footings are closely related to spread footings, as both are types of shallow foundations commonly used in small to medium structures due to their low cost. Strip footings are typically long and rectangular, while pad footings may be square, retangular, ou circular. Strip footings generally support linear loads, enquanto pad footings support concentrated loads. In design, all checks performed for strip footings should also be applied to spread or pad footings, with additional checks such as the cisalhamento de duas vias (punching) verificar.

A ferramenta de base de parede funciona com uma filosofia de tentativa e erro. O usuário pode modificar os dados de entrada até que todas as verificações sejam aprovadas. Normalmente quando há falhas, a solução passa por ampliar a sapata ou incrementar a armadura. Em todo o caso, a ferramenta também verifica condições mínimas e máximas que ajudam a evitar armaduras excessivas. Sugere-se aumentar a altura para falhas por cisalhamento, aumentar a largura para falhas de estabilidade, e aumentar a área de armadura para falhas por flexão quando a altura da base e as verificações de cisalhamento estiverem OK.

• Strip footings are economical and widely used for shallow foundations.
• A investigação geotécnica adequada é essencial.
• O projeto deve abordar a sustentação do solo, povoado, resistência estrutural, e estabilidade.
• Siga a ACI 318-19 para todas as verificações e detalhes.

• ACI 318-19: Requisitos de Código para Concreto Estrutural
• Tabela IBC 1806.2: Valores presumíveis de suporte de carga
• CRSI, Guia de Design no ACI 318 Requisitos de Código para Concreto Estrutural, CRSI (2020).
• Concreto reforçado: Mecânica e Design 6ª Edição por James K. Wight, James G. MacGregor.

Qual ângulo de atrito fundação-solo deve ser usado?

Este ângulo está normalmente entre metade e dois terços do ângulo de atrito do solo.. ("também é aplicável para calcular a capacidade de carga final de estacas em argila" de Braja M. também é aplicável para calcular a capacidade de carga final de estacas em argila)

Quais fatores de redução são usados ​​nas verificações de resistência?

A calculadora de base de tira ACI usa φ = 0.75 para cisalhamento, Φ = 0.90 para dobrar (para concreto armado assumindo uma condição de tensão controlada envolvendo uma área de armadura que é menor que o limite máximo para esta condição), Φ = 0.60 para flexão de concreto simples, e φ = 0.65 para rolamento.

Qual valor é usado para peso unitário de concreto ?

O valor padrão usado é 150 lb/ft3 conforme sugerido pela norma para concreto de peso normal.

Qual valor de peso unitário do solo pode ser usado?

Os valores comuns estão entre 90 para 130 lb/ft3. Aconselha-se utilizar o valor úmido sugerido no relatório geotécnico do projeto.

O reforço da parede é usado nos cálculos?

Não é usado, apenas para fins de desenho. As cavilhas da parede, no entanto, são usados ​​na verificação de transferência de forças de carga.

Por que minha base tem um espaçamento máximo pequeno?

A versão ACI 318-19 Seção 24.3.2 especifica valores bastante baixos considerando os valores utilizados para o cobrimento de concreto (normalmente por perto 3 polegadas). Algumas referências (Evitando usos problemáticos de lajes no solo, Jan, 2021 Revista Estrutura por Alexander Newman, educaçao Fisica., F.) mencionar que o ACI deveria considerar isentar estas disposições para sapatas e lajes no solo, mas, a partir de agora, eles ainda se aplicam, e, portanto, estão incluídos no programa.

• SkyCiv Quick Design
• Calculadora de capacidade de rolamento
• ACI 360 Calculadora de projeto de laje de fundação
• Calculadora de pés espalhados
• Calculadora de Projeto de Estacas Helicoidais
• AS 2870 Calculadora de projeto de laje de fundação
• Calculadora de estabilidade da pilha lateral
• Reinforced Concrete Column Design Calculator

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