ACI ile Yalıtılmış Temel Tasarımı Çözüm Yolu 318-14

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!

Temel Tasarım Hesaplayıcı

 

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.

\( q_{a} = frac{P_{n}}{Bir} \) (Eşitlik. 1)

q_a = İzin verilen toprak basıncı
P_n = Faktörlenmemiş tasarım yükü
A = Temel alanı

 

Temel boyutları başlangıçta temel alanı çözülerek tahmin edilebilir. (Bir) Denklem kullanarak 1.

\( A = \frac{P_{n}}{q_{a}} \) (Eşitlik. 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 ϕV_c Nihai kesme mukavemeti olarak tanımlanır ve Denklem kullanılarak hesaplanır 2 başına Bölüm 22.5.5.1.

\( \phi V_{c} = phi_{\Metin{makaslama}} \zamanlar 2 \lambda sqrt{f’_{c}} \kere b_{w} \kere d \) Eşitlik 2 (Bölüm 22.5.5.1, İmparatorluk)

veya

\( \phi V_{c} = phi_{\Metin{makaslama}} \zamanlar 0.17 \lambda sqrt{f’_{c}} \kere b_{w} \kere d \) Eşitlik 2 (Bölüm 22.5.5.1, Metrik)

ϕ_makaslama = Kesme tasarım faktörü
f’_c = Belirtilen beton dayanımı, (psi, MPa)
b_w = 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:

\( V_{sen} \leq \phi V_{c} \) Eşitlik. 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.

\( \Metin{Fayda Oranı} = frac{\Metin{Kesme Talebi}}{\Metin{Kesme Kapasitesi}} \) Eşitlik. 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 ϕV_c Denklemler kullanılarak hesaplanan en küçük değere tabidir 5, 6, ve 7 başına Bölüm 22.6.5.2

\( \phi V_{c} = phi_{\Metin{makaslama}} \zamanlar 4 \times lambda times sqrt{f’_{c}} \) Eşitlik. 5 (Bölüm 22.6.5.2(a), İmparatorluk)

\( \phi V_{c} = phi_{\Metin{makaslama}} \kez kaldı( 2 + \çatlamak{4}{\beta} \sağ) \times lambda times sqrt{f’_{c}} \) Eşitlik. 6 (Bölüm 22.6.5.2(b), İmparatorluk)

\( \phi V_{c} = phi_{\Metin{makaslama}} \kez kaldı( 2 + \çatlamak{\alfa_{s} \kere d}{b_{Ö}} \sağ) \times lambda times sqrt{f’_{c}} \) Eşitlik. 7 (Bölüm 22.6.5.2(c), İmparatorluk)

veya

\( \phi V_{c} = phi_{\Metin{makaslama}} \zamanlar 0.33 \times lambda times sqrt{f’_{c}} \) Eşitlik. 5 (Bölüm 22.6.5.2(a), Metrik)

\( \phi V_{c} = phi_{\Metin{makaslama}} \zamanlar 0.17 \kez kaldı( 1 + \çatlamak{2}{\beta} \sağ) \times lambda times sqrt{f’_{c}} \) Eşitlik. 6 (Bölüm 22.6.5.2(b), Metrik)

\( \phi V_{c} = phi_{\Metin{makaslama}} \zamanlar 0.083 \kez kaldı( 2 + \çatlamak{\alfa_{s} \kere d}{b_{Ö}} \sağ) \times lambda times sqrt{f’_{c}} \) Eşitlik. 7 (Bölüm 22.6.5.2(c), Metrik)

Not: β sütunun uzun kenarının kısa kenarına oranıdır, konsantre yük, veya reaksiyon alanı ve α_s 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:

\( V_{sen} \leq \phi V_{c} \) Eşitlik. 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.

\( \Metin{Fayda Oranı} = frac{\Metin{Kesme Talebi}}{\Metin{Kesme Kapasitesi}} \) 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 M_sen Kritik Eğilme Bölümünde bulunur (mavi tarama alanı) Şekilde gösterilen 3, ve Denklem kullanılarak hesaplanır 10.

\( M_{sen} = q_{sen} \kez kaldı( \çatlamak{l_{x}}{2} – \çatlamak{c_{x}}{2} \sağ) \kere l_{ile} \kez kaldı( \çatlamak{\çatlamak{l_{x}}{2} – \çatlamak{c_{x}}{2}}{2} \sağ) \) Eşitlik. 10

q_sen = faktörlü toprak basıncı, (basınç, kPa)
l_x = x ekseni boyunca temel boyutu (içinde, mm)
l_ile = z ekseni boyunca temel boyutu (içinde, mm)
c_x = x ekseni boyunca sütun boyutu (içinde, mm)

NS Eğilme Kapasitesi veya ϕMn Denklem kullanılarak hesaplanır 11.

\( \film_{n} = phi_{\Metin{eğilme}} \kere A_{s} \kere f_{Y} \kez kaldı( d – \çatlamak{a}{2} \sağ) \) Eşitlik. 11

ϕ = eğilme tasarım faktörü
l_x = x eksenine paralel temel boyutu (içinde , mm)
l_ile = z eksenine paralel temel boyutu (içinde , mm)
d = aşırı sıkıştırma elyafından uzunlamasına gerilim takviyesinin ağırlık merkezine olan mesafe (içinde , mm)
Bir_s = takviye alanı (içinde² , mm²)
a = eşdeğer dikdörtgen gerilme bloğunun derinliği (içinde , mm)
fy = takviye gücü, (ksi, MPa)

 

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:

 

\( \Metin{Fayda Oranı} = frac{\Metin{Maks.. Toprak Basıncı}}{\Metin{İzin Verilen Brüt Zemin Taşıma Kapasitesi}} \) Eşitlik. 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

SkyCiv'in Temel Tasarım Modülü Sonlu Elemanlar Analizi ile entegredir (ÇİRKİN), Daha doğru toprak basıncı analizi sağlamak ve ayrıntılı eğilme tasarımı kontrolleri için Wood-Armer analizini sunmak.

Kesme ve moment diyagramları ayrıca şerit ortalama yöntemi kullanılarak doğrudan FEA sonuçlarından oluşturulur., Temel boyunca iç kuvvetlerin daha net bir resmini sağlamak.

Modül gelişmiş temel konfigürasyonlarını destekler, hem izole edilmiş hem de birleştirilmiş temeller için herhangi bir yöndeki sütun ötelemeleri dahil. Yükler ve momentler herhangi bir yönde de uygulanabilir, Gerçek dünyadaki temel koşullarının doğru şekilde modellenmesine olanak tanır.

SkyCiv Kullanıcısı Değil? İçin kaydolun Bedava 14 Günlük Deneme bir referans noktasından üye ekleme işlevi!

Referanslar

1. Yapısal Beton için Bina Kodu Gereklilikleri (ACI 318-14) Yapısal Beton için Yapı Kodu Gerekliliklerine İlişkin Yorum (ACI 318R-14). Amerikan Beton Enstitüsü, 2014.
2. McCormac, Jack C., ve Russell H. Kahverengi. Betonarme ACI Tasarımı 318-11 Kod Sürümü. Wiley, 2014.
3. Taylor, Andrew, ve diğerleri. Betonarme Tasarım El Kitabı: ACI-318-14 için bir Arkadaş. Amerikan Beton Enstitüsü, 2015.