Betonarme Şerit Temel Tasarımı Hesaplayıcısı

Şerit temel sürekli bir temeldir., doğrusal yapısal yükleri destekleyen uzun beton temel, genellikle yük taşıyan duvarların altında. Yükü duvardan zemin yüzeyine nispeten yakın bulunan bir toprak tabakasına aktarır.. Bu temel tipi, üst yapıdan gelen konsantre yükleri daha geniş bir toprak alanına yayar., Baskıyı azaltmak ve uzlaşma risklerini azaltmak. Toprak tabakası, donma kabarmasını ve diğer çevresel sorunları önlemek için yeterli taşıma kapasitesine ve yeterli derinliğe sahip olmalıdır..

Şerit temeller duvarlı yapılar için en uygunudur, konut binaları gibi, okullar, ve hafif ticari tesisler. Sığ derinliklerde toprağın yeterli taşıma kapasitesine sahip olduğu durumlarda idealdirler., ve uygulanan yükler orta düzeyde ve eşit olarak dağıtılmıştır. Yaygın uygulamalar arasında duvar veya beton duvarların desteklenmesi yer alır, sürekli sütunlar, ve duvar geometrisi veya yük dağılımı nedeniyle izole ped temellerinin pratik olmadığı durumlar.

Tipik, iki tip şerit temel kullanılır:

• Düz Beton Şerit Temeller – stabil taşıyıcı topraklara sahip daha hafif yapılar ve alçak binalar için idealdir.
• Betonarme Şerit Temeller – Daha ağır yükler için veya çevresel koşullar nedeniyle daha fazla dayanıklılık gerektiğinde kullanılır. Bunlar, toprağın taşıma kapasitesinin nispeten düşük olduğu daha ağır yapılar için uygundur..

Eğilme takviyesi tipik olarak temelin altına yerleştirilir, duvar yüzüne dik. Enine yönde, Duvar uzunluğuna paralel büzülme ve sıcaklık takviyesi sağlanmalıdır..

Şerit temeller genellikle yük taşıyan duvarların altındaki doğrusal yükleri destekler. ancak, bazı durumlarda, yakın aralıklı sütunlardan oluşan bir çizgi aynı zamanda bir şerit temel ile de desteklenebilir.

Şerit temel göçme modları genel olarak üç kategoriye ayrılabilir: toprak taşıma arızaları, kararlılık hataları, ve yapısal arızalar. Bunlar aşağıdaki şekilde gösterilmektedir.

Figür 1: Şerit Temel Arıza Modları

Şerit temellerin tasarımı, son boyutları ve özellikleri etkileyen çeşitli parametreler ve değişkenler nedeniyle birkaç adım içerir..

Adım 1: Jeoteknik Araştırma ve Hususlar

Temellerin tasarımı genellikle temel altındaki zeminin davranışının ve strese bağlı deforme olabilirliğinin belirlenmesini gerektirir.. Bunu başarmak için, Toprağın geoteknik özellikleri belirlenmeli. Bu özellikler tane boyutu dağılımını içerir., toprak sınıflandırması, esneklik, sıkıştırılabilirlik, ve kesme mukavemeti. Araştırma, farklı temel tiplerinin uygunluğunu ve zeminin taşıma kapasitesini belirlemeyi amaçlamaktadır.. Bu süreç normalde nihai taşıma kapasitesi hesaplamasının ve oturma analizinin yapılmasını içerir.. Bu adımlar izin verilen yatak basıncını belirler (ka) toprak taşıma arızalarını önlemek için. Şerit temeli uygunsa, mühendis daha sonra bir sonraki adıma geçebilir.

Adım 2: Yayılmış Temel Tasarım İş Akışı Süreci

Temel sisteminin devrilmeye karşı güvenli olduğundan emin olun, sürgülü, ve eksantriklikler nedeniyle aşırı yükselmeyi önleyin.

Adım 3: Üs Alanını Tanımlayın

ABD'de, bu, izin verilen gerilim ve servis yükü kombinasyonları kullanılarak belirlenir. Tahmini yük taşıma değerleri (IBC Tablosu 1806.2) izin verildiği takdirde de kullanılabilir. İzin verilen gerilim normalde jeoteknik rapora dahil edilir, taşıma kapasitesi ve olası oturmalar dikkate alınarak. Bir şerit temelinde, eksenel yüklü bir temel için zemin gerilimi (P) ve an (M) Şekilde gösterildiği gibi hesaplanabilir 2.

Figür 2: Şerit Temelde Zemin Gerilme Hesapları

Amaç, maksimum gerilimin tanımlanan izin verilen gerilimden daha az olduğu bir temel alanı bulmaktır. (qmaks<ka).

Adım 4: Taban Kalınlığını Tanımlayın ve Eğilme Donatısını Hesaplayın

Bu normalde herhangi bir yapısal arızayı önlemek için deneme yanılma prosedürüyle yapılır.. Bu durumda, bir temel kalınlığı kabul edilir, Daha sonra eğilme ve kesme mukavemeti kontrol edilir.. Bu adımda, temel eğilme momentlerine göre tasarlanmalıdır, tek yönlü kesme (şerit temeller için iki yönlü kesme uygulanamaz) Faktörlü yükler nedeniyle toprak basıncının neden olduğu. Minimum derinlik 6 dikkate alınmalıdır (ACI 318-19 c13.3.1.2) ve minimum beton paspayı şuna eşit: 3 zemine karşı ve kalıcı olarak temas halinde olan beton dökümü için (ACI 318-19 c20.5.1.3.2). Beton duvarlar için temelden duvara kadar uzanan çubukların geliştirilmesine bağlı olarak minimum temel kalınlığının dikkate alınması da önemlidir..

Eğilme momenti diyagramı analiz edilirse (Şekil'e bakın 2), şerit temeldeki maksimum momentin duvarın ortasının altında meydana geldiği görülmektedir., ancak testler, duvarların sertliği nedeniyle bunun doğru olmadığını gösterdi. ACI kodu şunu önerir: (ACI 318-19, c13.2.7.1) betonarme duvarlar için duvarın ön yüzünde veya yığma duvarlar için duvarın ortasından ortasına kadar olan bir bölümde hesaplanır.. Hesaplamalarda, yalnızca temele uygulanan dış yüklerin neden olduğu yukarı doğru basıncın dikkate alınması gerekir.. Zati ağırlık ve aşırı yüklü toprak ağırlığı ihmal edilmelidir.. Yapısal tasarım için yalnızca temel üzerindeki net basınçlar kullanılmalıdır..

Figür 3: Düzgün Zemin Basıncına Sahip Duvar Temeli İçin Kesme ve Moment Diyagramları

Duvar temelinin kesme kuvveti bozuluncaya kadar yüklenmesi durumunda, Yenilme duvar yüzündeki dikey bir düzlemde değil, duvar yüzüyle yaklaşık 45°'lik bir açıda meydana gelecektir., bu nedenle kesme için kritik kesit yüzeyden “d” uzaklıkta hesaplanır. (ACI 318-19c13.2.7.2), etkin derinliğin “d” olması, Şekil'e bakın 3. Etkili derinlik şu şekilde hesaplanır::

h temel levhası kalınlığı nerede, c kapak, ve db çubuğun çapıdır.

Maksimum bükülme momenti bir kez (DM) kritik bölümde belirlendi, gerekli takviye alanı (Gibi) herhangi bir esnek elemanla aynı şekilde belirlenir. Her ne kadar bir temel kiriş olmasa da, esneme açısından sünek olması arzu edilir, ve bu, çekme takviyesindeki net çekme şekil değiştirmesinin sınırlandırılmasıyla yapılabilir. (εt) εty'den daha büyük bir değere + 0.003 (ACI 318-19 c21.2.2, εty eşittir fy/Es).

Önceki varsayımla, gerekli donatı alanı aşağıdaki denklemlerle hesaplanabilir

b kesit genişliğidir, f’c betonun belirtilen basınç dayanımıdır, fy, donatının belirtilen akma dayanımıdır, ve Es çelik takviyenin elastiklik modülüdür.

Kesme dayanımı normalde yalnızca betonun katkısı dikkate alınarak hesaplanır.. Artan maliyetler nedeniyle kesme donatısının kullanılması önerilmez.. Bu nedenle, Kritik kesme bölümünde hesaplanan kesme kuvveti betonun karşıladığı dayanımdan büyük olmalıdır.. Tabloda verilen denklem kullanılarak hesaplanır. 22.5.5.1(c) (ACI 318-19 c22.5.51)

ρw takviye oranı As/'ye eşit olduğunda(bxd), λ hafif betonun azaltılmış mekanik özelliklerini yansıtan modifikasyon faktörüdür, ve ϕ kesme azaltma faktörüdür.

Temelin kalınlığının eğilmeye ve tek yönlü kesmeye karşı dayanıklı olduğu doğrulandıktan sonra, ve benimsenen takviye gerekenden daha büyük, aşağıdaki adımla devam edebiliriz.

Adım 5: Transfer Kuvvetlerini Hesaplayın

Betonun taşınması veya taşıyıcı ve ara yüzey donatısının kombinasyonu ile temele aktarılan düşey ve yatay kuvvetler kontrol edilmelidir.. Bu gereklilik Bölümde ayrıntılı olarak açıklanmıştır. 22.8 ACI 318-19:

A1'in yüklenen alan olduğu yer, A2, bir piramidin en büyük kesik kısmının alt tabanının alanıdır, koni. Piramidin kenarları, koni, veya konik kama eğimli olacaktır 1 dikey 2 yatay. Ve ϕ bir indirgeme faktörüdür.

Adım 5: Kontrolleri detaylandırma

Son adım ise minimum ve maksimum aralıklar olarak donatı detaylarına ayrılmıştır., Kritik bölümlere kadar geliştirme uzunluğu. Ayrıntılar Bölümde verilmiştir. 25 ACI 318-19.

Duvar temelleri aslında şerit temellerin bir alt kümesidir ve sıklıkla birbirinin yerine kullanılır., her ikisi de sürekli bir durumu tanımladığından, Doğrusal yükleri destekleyen dar temel. ancak, şerit temeller daha geniş bir tanıma sahiptir ve aynı zamanda yakın aralıklı sütunlardan oluşan bir çizgiyi de destekleyebilir, sıra halinde düzenlenmiş nokta yüklerini kabul etmek. Takviye açısından, her iki tür de benzer.

Şerit temeller yakından ilişkilidir temelleri yaymak, Her ikisi de düşük maliyetleri nedeniyle küçük ve orta ölçekli yapılarda yaygın olarak kullanılan sığ temel türleri olduğundan. Şerit temeller genellikle uzun ve dikdörtgendir, ped temelleri kare olabilirken, dikdörtgen, veya dairesel. Şerit temeller genellikle doğrusal yükleri destekler, buna karşılık yastık temelleri konsantre yükleri destekleyin. Tasarımda, Şerit temeller için yapılan tüm kontroller aynı zamanda yayılı veya yastıklı temellere de uygulanmalıdır., gibi ek kontrollerle iki yönlü kesme (delme) net sonuç çıktısı ve harita/yükseklik.

Duvar temel aracı, deneme yanılma felsefesiyle çalışır. Kullanıcı tüm kontroller geçinceye kadar giriş verilerini değiştirebilir. Normalde başarısızlıklar olduğunda, çözüm, temelin genişletilmesini veya takviyenin arttırılmasını içerir. Her halükârda, araç aynı zamanda aşırı donatıyı önlemeye yardımcı olan minimum ve maksimum koşulları da kontrol eder. Kesme kırılmaları için yüksekliğin büyütülmesi önerilir, stabilite hataları için genişliği büyüt, ve temel yüksekliği ve kesme kontrolleri uygun olduğunda bükülme hataları için takviye alanını artırın.

• Şerit temeller ekonomiktir ve sığ temellerde yaygın olarak kullanılır..
• Uygun jeoteknik inceleme esastır.
• Tasarım toprak yatağını ele almalıdır, yerleşim, yapısal güç, ve istikrar.
• ACI'yi takip edin 318-19 tüm kontroller ve detaylar için.

• ACI 318-19: Yapısal Beton için Bina Kodu Gereklilikleri
• IBC Tablosu 1806.2: Varsayımsal Yük Taşıma Değerleri
• CRSI, ACI Tasarım Kılavuzu 318 Yapısal Beton için Bina Kodu Gereklilikleri, CRSI (2020).
• Betonarme: Mekanik ve Tasarım 6. Baskı, James K. ağırlık, James G. MacGregor.

• SkyCiv Hızlı Tasarım
• Rulman Kapasitesi Hesap Makinesi
• ACI 360 Derece Tasarım Hesaplayıcıda Döşeme
• Yayılma Tabanı Hesaplayıcısı
• Vida Kazık Tasarımı Hesaplayıcısı
• GİBİ 2870 Derece Tasarım Hesaplayıcıda Döşeme
• Yanal kazık stabilitesi hesap makinesi
• Betonarme Sütun Tasarım Hesap Makinesi

SkyCiv, mühendisler için çok çeşitli Bulut Yapısal Analiz ve Tasarım Yazılımı sunar. Sürekli gelişen bir teknoloji şirketi olarak, Mühendislere iş süreçlerinde ve tasarımlarında zaman kazandırmak için mevcut iş akışlarında yenilikler yapmaya ve onları zorlamaya kararlıyız.