Yalıtılmış bir temel tasarlamak için hesaplamaların gözden geçirilmesi (ACI 318-14)
Temel, kolon ve duvar kuvvetlerini taşıyıcı zemine aktaran temel bir yapı sistemidir.. Mühendis, zemin özelliklerine ve bina yüklerine bağlı olarak sığ veya derin temel sistemini tercih edebilir..
SkyCiv FoundationTasarım Modülü Amerikan kodu ACI318-14'e uygun izole temellerin analiz edilmesini ve tasarlanmasını içerir.
SkyCiv’in Temel Tasarım yazılımını denemek ister misiniz?? Aracımız, kullanıcıların indirmeden veya yüklemeden Temel Tasarımı hesaplamaları yapmasına olanak tanır!
Yalıtılmış Bir Temel Tasarlamak İçin Adım Adım Kılavuz
Boyut Gereksinimleri
Yalıtılmış bir temelin boyutlarını belirlemek için, servis veya yüklenmemiş yükler, ölü gibi (D), Canlı (L), Rüzgar (W), Sismik (E), vb. Yük Kombinasyonları kullanılarak uygulanacaktır, ACI tarafından tanımlandığı gibi 318-14. Hangi Yük Kombinasyonu geçerli olursa olsun, tasarım yükü olarak kabul edilecektir., ve Denklemde gösterildiği gibi izin verilen toprak basıncıyla karşılaştırılır 1, tavsiye edildiği gibi Bölüm 13.2.6 ACI 318-14.
\(\Metin{q}_{\Metin{a}} = frac{\Metin{P}_{\Metin{n}}}{\Metin{Bir}} \sağ ok \) Denklem 1
qa = İzin verilen toprak basıncı
Pn = Faktörlenmemiş tasarım yükü
A = Temel alanı
Temel boyutları başlangıçta temel alanı çözülerek tahmin edilebilir. (Bir) Denklem kullanarak 1.
\(\Metin{Bir} = frac{\Metin{P}_{\Metin{n}}}{\Metin{q}_{\Metin{a}}} \sağ ok \) Denklem 1a
Tek yönlü Makas
Tek yönlü kayma sınırı durumu, kiriş kesme olarak da bilinir, belli bir mesafede bulunan kritik bir kesme düzlemi boyunca geniş bir kirişe benzer şekilde temelin kesme sırasında yenilebileceğini tanır “d” sütunun yüzünden (Figür 1),
Figür 1. Tek Yönlü Makasın Kritik Düzlem Kayması
NS Tek yön Kesme Talep veya V sen temelin Şekilde kırmızı alanla gösterilen sütundan uzağa konsol edildiği varsayılarak hesaplanır. 1, takip etme Bölüm 8.5.3.1.1.
NS Tek Yönlü Kesme Kapasitesi veya ϕVc Nihai kesme mukavemeti olarak tanımlanır ve Denklem kullanılarak hesaplanır 2 başına Bölüm 22.5.5.1.
\(\phi text{V }_{\Metin{c}} = phi _{\Metin{makaslama}} \zamanlar 2 \sqrt{\Metin{f '}_{\Metin{c}}} \kere metin{b}_{\Metin{w}} \kere metin{d} \sağ ok \) Denklem 2 ( Bölüm 22.5.5.1, İmparatorluk)
veya
\(\phi text{V }_{\Metin{c}} = phi _{\Metin{makaslama}} \zamanlar 0.17 \sqrt{\Metin{f '}_{\Metin{c}}} \kere metin{b}_{\Metin{w}} \kere metin{d} \sağ ok \) Denklem 2 (Bölüm 22.5.5.1, Metrik)
ϕmakaslama = Kesme tasarım faktörü
f’c = Belirtilen beton dayanımı, (psi, MPa)
bw = Temelin genişliği, (içinde, mm)
d = Aşırı sıkıştırma fiberinden boyuna çekme takviyesinin merkezine kadar olan mesafe, (içinde, mm)
Kesme Talebi ve Kesme Kapasitesi, ACI tasarım gereksinimlerini karşılamak için aşağıdaki denklemi karşılamalıdır 318-14:
\(\Metin{V }_{\Metin{sen}} \leq phi text{V }_{\Metin{c}} \sağ ok \) Denklem 3 (ACI Eq. 7.5.1.1(b))
SkyCiv Temel Tasarım Modülü, Denklem ile uyumlu 3, tek yönlü kesme fayda oranını hesaplar (Denklem 4) Kesme Kapasitesi yerine Kesme Talebini alarak.
\( \Metin{Fayda Oranı} = frac{\Metin{Kesme Talebi}}{\Metin{Kesme Kapasitesi}} \sağ ok \) Denklem 4
İki yönlü Makas
İki Yönlü Kesme sınırı durumu, delme makası olarak da bilinir, kritik bölümünü belli bir mesafeye kadar uzatır “d / 2” kolonun yüzünden ve kolonun çevresinden (Figür 2).
Figür 2. İki yönlü kesme için Kritik Kesme Düzlemi
NS İki yolTalebi duymak veya V sen Kritik Kesme Düzleminde meydana gelir, uzaklıkta yer alıyor “d / 2” nerede (kırmızı) taranmış alan, Şekilde gösterilen 2, takip etme Bölüm 22.6.4.
NS Kesme Kapasitesi veya ϕVc Denklemler kullanılarak hesaplanan en küçük değere tabidir 5, 6, ve 7 başına Bölüm 22.6.5.2
\(\phi text{V }_{\Metin{c}} = phi _{\Metin{makaslama}} \zamanlar 4 \times lambda times sqrt{\Metin{f '}_{\Metin{c}}} \sağ ok \) Denklem 5 (Bölüm 22.6.5.2(a) İmparatorluk)
\(\phi text{V }_{\Metin{c}} = sol ( 2 + \çatlamak{4}{\beta } \sağ ) \times lambda times sqrt{f’_{c}} \sağ ok \) Denklem 6 (Bölüm 22.6.5.2(b) İmparatorluk)
\(\phi text{V }_{\Metin{c}} = sol ( 2 + \çatlamak{\alpha _{s} \kere d }{b{Ö}} \sağ ) \times lambda times sqrt{f’_{c}} \sağ ok \) Denklem 7 (Bölüm 22.6.5.2(c) İmparatorluk)
veya
\(\phi text{V }_{\Metin{c}} = phi _{\Metin{makaslama}} \zamanlar 0.33 \times lambda times sqrt{\Metin{f '}_{\Metin{c}}} \sağ ok \) Denklem 5 (Bölüm 22.6.5.2(a) Metrik)
\(\phi text{V }_{\Metin{c}} = 0.17 \kez kaldı ( 1 + \çatlamak{2}{\beta } \sağ ) \times lambda times sqrt{f’_{c}} \sağ ok \) Denklem 6 (Bölüm 22.6.5.2(b) Metrik)
\(\phi text{V }_{\Metin{c}} = 0.0083 \kez kaldı ( 2 + \çatlamak{\alpha _{s} \kere d }{b{Ö}} \sağ ) \times lambda times sqrt{f’_{c}} \sağ ok \) Denklem 7 (Bölüm 22.6.5.2(c) Metrik)
Not: β sütunun uzun kenarının kısa kenarına oranıdır, konsantre yük, veya reaksiyon alanı ve αs tarafından verilir 22.6.5.3
λ = Hafif betonun aynı basınç dayanımına sahip normal betona göre azalan mekanik özelliklerini yansıtan modifikasyon faktörü
f’c = Belirtilen basınç beton dayanımı (psi, MPa)
d = Aşırı sıkıştırma fiberinden boyuna çekme takviyesinin merkezine kadar olan mesafe, (içinde, mm)
Kesme Talebi ve Kesme Kapasitesi, ACI tasarım gereksinimlerini karşılamak için aşağıdaki denklemi karşılamalıdır 318-14:
\(\Metin{V }_{\Metin{sen}} \leq phi text{V }_{\Metin{c}} \sağ ok \) Denklem 8 (Bölüm 7.5.1.1(b))
SkyCiv Temel Tasarım Modülü, Denklem ile uyumlu 8, iki yönlü kesme Fayda oranını hesaplar (Denklem 9) Kesme Kapasitesi yerine Kesme Talebini alarak.
\( \Metin{Fayda Oranı} = frac{\Metin{Kesme Talebi}}{\Metin{Kesme Kapasitesi}} \sağ ok \) Denklem 9
Eğilme
Figür 3. Kritik Eğilme Bölümü
NS Eğilme sınır durumu şu anda meydana gelir: Kritik Eğilme Bölümü, temelin üstünde sütunun yüzünde bulunur (Figür 3).
NS Eğilme Talebi veya Msen Kritik Eğilme Bölümünde bulunur (mavi tarama alanı) Şekilde gösterilen 3, ve Denklem kullanılarak hesaplanır 10.
\( \Metin{M}_{sen} = text{q}_{sen} \kez kaldı ( \çatlamak{l_{x}}{2} – \çatlamak{c_{x}}{2} \sağ ) \kere l_{ile} \kez kaldı ( \çatlamak{\çatlamak{l_{x}}{2} – \çatlamak{c_{x}}{2} }{2} \sağ ) \sağ ok \) Denklem 10
qsen = faktörlü toprak basıncı, (basınç, kPa)
lx = x ekseni boyunca temel boyutu (içinde, mm)
lile = z ekseni boyunca temel boyutu (içinde, mm)
cx = x ekseni boyunca sütun boyutu (içinde, mm)
NS Eğilme Kapasitesi veya ϕMn Denklem kullanılarak hesaplanır 11.
\( \phi text{M}_{n} = phi_{\Metin{eğilme}} \kere A_{s} \kere f_{Y} \kez kaldı( d – \çatlamak{a}{2} \sağ) \sağ ok \) Denklem 11
ϕ = eğilme tasarım faktörü
lx = x eksenine paralel temel boyutu (içinde , mm)
lile = z eksenine paralel temel boyutu (içinde , mm)
d = aşırı sıkıştırma elyafından uzunlamasına gerilim takviyesinin ağırlık merkezine olan mesafe (içinde , mm)
Birs = takviye alanı (içinde2 , mm2)
a = eşdeğer dikdörtgen gerilme bloğunun derinliği (içinde , mm)
fy = takviye gücü, (ksi, MPa)
Moment Demand and Moment Capacity, ACI tasarım gereksinimlerini karşılamak için aşağıdaki denklemi karşılamalıdır 318-14:
\(\Metin{M}_{\Metin{sen}} \leq phi text{M}_{\Metin{n}} \sağ ok \) Denklem 12 (Bölüm 7.5.1.1(b))
SkyCiv Temel Tasarım Modülü, Denklem ile uyumlu 12, bükülme fayda oranını hesaplar (Denklem 13) Eğilme Kapasitesi yerine Eğilme Talebi alarak.
\( \Metin{Fayda Oranı} = frac{\Metin{Eğilme Talebi}}{\Metin{Eğme Kapasitesi}} \sağ ok \) Denklem 13
Ek Doğrulamalar
Kodda belirtilmeyen diğer doğrulamalar, toprak basıncı kontrolleri dahil, yükselme, ve diğer stabilite kontrolleri de doğrulandı.
Toprak Basıncı
Taban basıncının veya zemin ile temel arasındaki etkileşimin belirlenmesi öncelikle temel boyutlarına ve bunun sonucunda uygulanan yüklerin dışmerkezliğine bağlıdır.. Ortaya çıkan bu eksantrikliğin konumuna bağlı olarak, taban basıncı temel üzerinde tam veya kısmi basınç oluşmasına neden olabilir. Bu değerlendirme, alttaki toprağın temelden iletilen yüklerin tamamını taşıyıp taşıyamayacağını doğrulamamızı sağlar..
Toprak basıncını manuel olarak hesaplamaya yönelik ayrıntılı bir kılavuz için, lütfen bu bağlantıya bakın: Dikdörtgen Beton Temel Altında Basınç Dağılımı
Fayda oranı maksimum toprak basıncı karşılaştırılarak değerlendirilir. (hizmet verilebilirlik durumu) izin verilen brüt taşıma kapasitesi ile:
\( \Metin{Fayda Oranı} = frac{\Metin{Maks.. Toprak Basıncı}}{\Metin{İzin Verilen Brüt Zemin Taşıma Kapasitesi}} \sağ ok \) Denklem 14
yükseltme
Temele etki eden geçerli eksenel yükü kontrol eder. Kullanıcı yükü ve sütunun öz ağırlıkları dahil tüm dikey yükleri toplar, temel levhası, toprak, ve kaldırma kuvveti. Sütun yukarıya doğru bir kuvvetle karşılaşırsa, belirtilen öz ağırlıklar yukarı doğru kuvveti dengelemelidir; aksi takdirde, tasarım istikrarsızlık nedeniyle başarısızlık riski taşır.
Sol taraftaki menüdeki son düğmeyi kullanarak ek yükün değerini değiştirebilirsiniz.
Temelin devrilmesi, üzerine etki eden tüm kuvvetler de dahil olmak üzere temeldeki bir nokta etrafındaki tüm momentlerin toplanmasıyla kontrol edilir.. Devrilme momentini kontrol etmek için tüm hizmet verilebilirlik yük kombinasyonları dikkate alınmalıdır.. Genelde, bir güvenlik faktörü 1.5-2 temelin devrilme kontrolünden geçip geçmediğini değerlendirmek için kullanılır.
Sol taraftaki menüdeki son düğmeyi kullanarak ek yükün değerini değiştirebilirsiniz.
Kaymayı kontrol etmek için, sağa bakan yatay direnç yüklerinin toplamı sola bakan yüklerin toplamına bölünür.
- Dirençli yükler:
- Temel tabanı ile alt yapı toprağı arasındaki sürtünmeden kaynaklanan yatay kuvvet
- Pasif toprak basıncı (eğer dahilse)
- kayan yükler:
- Aktif toprak basıncının yatay bileşeni
- Fazla yükleme bileşke basıncının yatay bileşeni
Genel olarak, minimum güvenlik faktörü 1.5 kullanıldı. Temele herhangi bir yatay kuvvet etki etmiyorsa, kayma kontrolü gerekli değildir.
SkyCiv Temel Tasarım Modülü
Temel Tasarım Modülü, Sonlu Elemanlar Analizi ile entegre edilmiş güçlü bir araçtır (ÇİRKİN), Detaylı eğilme kontrolleri için kapsamlı toprak basıncı ve ahşap armer analizleri yapabilme kapasitesi. ACI tarafından belirtilen tüm yapısal kontrolleri gerçekleştirir. 318 ve yukarıda belirtilen diğer doğrulamaları kapsamlı bir rapor halinde sunar.
SkyCiv Vakfı'na Başlayın bugün!
Başlat Temel Tasarımı ve bugün dene! Başlamak kolaydır ancak daha fazla yardıma ihtiyacınız varsa, o zaman ziyaret ettiğinizden emin olun dokümantasyon veya bizimle iletişime geçin!
SkyCiv Kullanıcısı Değil? İçin kaydolun Bedava 14 Günlük Deneme bir referans noktasından üye ekleme işlevi!
Ürün geliştirici
lisans (Sivil), Yüksek Lisans (Sivil)
Albert Pamonag
Yapı mühendisi, Ürün geliştirme
BENDE. İnşaat mühendisliği
Referanslar
- Yapısal Beton için Bina Kodu Gereklilikleri (ACI 318-14) Yapısal Beton için Yapı Kodu Gerekliliklerine İlişkin Yorum (ACI 318R-14). Amerikan Beton Enstitüsü, 2014.
- McCormac, Jack C., ve Russell H. Kahverengi. Betonarme ACI Tasarımı 318-11 Kod Sürümü. Wiley, 2014.
- Taylor, Andrew, ve diğerleri. Betonarme Tasarım El Kitabı: ACI-318-14 için bir Arkadaş. Amerikan Beton Enstitüsü, 2015.