设计隔离基础所需的计算演练 (如 3600-09)
基础是必不可少的建筑系统,可将柱和墙的力传递到支撑土上. 取决于土壤性质和建筑负荷, 工程师可以选择在浅基础或深基础上支撑结构³.
SkyCiv Foundation包含符合澳大利亚标准¹的孤立基础设计.
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孤立基础的设计
尺寸要求
确定孤立基础的尺寸, 服务或未处理的负载, 例如永久性行动 (G), 强制行动 (问), 风动作 (w ^ü), 地震行动 (Ëü), 和 小号ü 将使用荷载组合应用, 由AS定义 3600-09. 以负荷组合为准的设计负荷, 并与方程中所示的允许土壤压力进行比较 1.
\(\文本{q}_{\文本{一个}} = frac{\文本{P}_{\文本{ñ}}}{\文本{一个}} \右箭头 \) 方程 1
哪里:
q一个 =允许土壤压力
Pñ =服务水平设计负荷
A =基础面积
从方程式 1, q一个 与互换 一个.
\(\文本{一个} = frac{\文本{P}_{\文本{ñ}}}{\文本{q}_{\文本{一个}}} \右箭头 \) 式1a
这一点, 可以从所需的面积尺寸中反算基础尺寸, 一个.
单向剪切
的 单向剪切 极限状态, 也称为 弯曲剪切, 位于一定距离 “d” 从柱子的表面, 在临界剪切面上 (参考图 1), 并且基于 AS3600条款 8.2.7.1
数字 1. 单向剪切的临界剪切平面
的 单程 剪力 需求 要么 Vü 计算时假设立足点悬于远离该区域所在列的位置 (红) 孵出, 如图所示 2.
的 单程 剪力 容量 要么 ϕC 定义为极限抗剪强度,并使用公式计算 2 每 AS3600-09氯 8.2.7.1.
\( \phi 文字{V}_{uc} = phi beta_{1} \时代 beta_{2} \时代 beta_{3} \次b_{v} \d_{的} \倍f_{简历} \次A_{圣}^{\压裂{2}{3}} \右箭头 \) 方程 2 (AS3600式. 8.2.7.1)
哪里:
ϕ =剪切设计系数
b1= 1.1(1.6 – d的/1000) ≥ 1.1 要么 1.1(1.6(1-d的/1000) ≥ 0.8
b2 = 1, 用于承受纯弯曲的构件; 要么
= 1-(ñ*/3.5一个G) ≥ 0 用于承受轴向张力的构件; 要么
= 1-(ñ*/14一个G) 用于承受轴向压缩的构件
b3 = 1, 或可以视为 –
2d的/一个v 但不大于 2
一个v =考虑剪切力的部分到最近支撑面的距离
F简历 = f’c1/3 ≤ 4 兆帕
一个圣 =纵向钢筋的横截面积
剪切需求和剪切能力必须满足以下方程式才能满足AS的设计要求 3600-09:
\(\文本{V}_{\文本{ü}} \leq phi 文字{V}_{\文本{uc}} \右箭头 \) 方程 3 (每 AS3600 Cl. 8.2.5)
SkyCiv基金会, 符合方程式 3, 计算单向剪切统一比 (方程 4) 通过剪切需求超过剪切能力.
\( \文本{统一比率} = frac{\文本{剪切需求}}{\文本{剪切能力}} \右箭头 \) 方程 4
双向剪切
的 双向剪切 极限状态, 也称为 冲剪机, 将关键部分延伸到一定距离 “d / 2” 从柱子的表面到柱子的周围. 临界剪切平面位于基础的该部分 (参考图 2) 基于 AS3600条款 9.2.3(一个).
数字 2. 双向剪切的临界剪切平面
的 两路S听到需求 要么 Vü 发生在临界剪切面上, 位于距离 “d / 2” 在哪里 (红) 阴影区域, 如图所示 2.
的 双向 剪切能力 要么 ϕVuo 定义为极限抗剪强度,并使用公式计算 5 基于 AS3600条款 9.2.3
\( \非V_{uo} = phi times u times d_{如果} \剩下( F_{简历} + 0.3 \sigma_{cp} \对) \右箭头 \) 方程 5 (AS3600 Cl. 9.2.3(1))
哪里:
F简历 = 0.17(1 + 2/bH) √f’C ≤0.34√f’C
σcp =角值, 边缘和内部列
d如果 =做平均值, 在临界剪切周长附近求平均值
bH =列在Z轴上的长度与X轴上的长度之比
u =临界剪切周长
剪切需求和剪切能力必须满足以下方程式才能满足AS的设计要求 3600-09:
\(\文本{V}_{\文本{ü}} \leq phi 文字{V}_{\文本{uo}} \右箭头 \) 方程 6 (每 AS3600 Cl. 8.2.5)
SkyCiv基金会, 符合方程式 6, 计算双向剪切统一比率 (方程 7) 通过剪切需求超过剪切能力.
\( \文本{统一比率} = frac{\文本{剪切需求}}{\文本{剪切能力}} \右箭头 \) 方程 7
弯曲度
在孤立的基础上, 向上的土壤压力在底部表面引起双向弯曲并产生拉应力. 在各个方向上计算截面的弯矩 0.7一个SUP 距圆柱中心的距离, 哪里 一个SUP 是列宽的一半.
数字 3. 临界弯曲部
的 弯曲的 极限状态发生在临界弯曲部分, 位于 0.7一个SUP 从立足点的中心 (参考图 3).
的 弯曲需求 要么 中号ü 位于如图所示的临界挠曲部分 3, 并使用公式计算 8.
\( \文本{中号}^{*}= q_{ü} \D_{F} \时代左( \压裂{ \压裂{b_{F} – b_{C}}{2} }{2} \对)^{2} \右箭头 \) 方程 8
的 抗弯能力 要么 ϕMñ 使用公式计算 9.
\(M_{ñ} = A_{圣} \倍f_{他的} \次d 次左(1- \压裂{0.5}{\α_{s}} \时代 frac{一个_{圣} \倍f_{他的}}{b 次d 次f’_{C}} \对) \右箭头 \) 方程 9
哪里:
ϕ =弯曲设计系数
b =平行于x轴的立足尺寸, 英寸或毫米
d =从极压纤维到纵向张力增强质心的距离, 英寸或毫米
一个圣 =加固面积, 在2 或毫米2
a =等效矩形应力块的深度, 英寸或毫米
fsy =增强强度, ksi或MPa
力矩需求和力矩容量必须满足以下公式才能满足AS的设计要求 3600-09:
\(\文本{中号}_{\文本{ü}} \leq phi 文字{中号}_{\文本{ñ}} \右箭头 \) 方程 10 (每 AS3600 Cl. 8.2.5)
SkyCiv基金会, 符合方程式 10, 计算弯曲统一比 (方程 11) 通过将弯曲需求超过弯曲能力.
\( \文本{统一比率} = frac{\文本{挠曲需求}}{\文本{弯曲能力}} \右箭头 \) 方程 11
加强
所需的加固量由抗弯强度要求决定, Cl中指定的最小钢筋. 16.3.1.
\( \o{ \文本{分} } = 0.19 \时代 frac{d}{d}^{2} \时代 frac{F'_{ct.f} }{ F_{他的} } \右箭头 \) 方程 12
钢的面积可以通过以下公式确定:
\( \rho = frac{ 2.7 \乘以M ^{*} }{ d ^{2} } \文本{ 要么 } \文本{一个}_{\文本{圣}} = frac{ \文本{中号}^{*} }{ 370 \时代文字{d} } \右箭头 \) 方程 13
根据AS的建议 3600-09, 最小混凝土覆盖量 60 毫米 建议立足.
阿尔伯特·帕莫纳格
结构工程师, 产品开发
B.S. 土木工程
参考资料
- 澳大利亚标准委员会. (2009) 澳大利亚标准AS3600-2009.
- SJ福斯特, AE·基尔帕特里克 & 射频华纳. (2011) 钢筋混凝土基础知识第二版.
- 泰勒, 安德鲁, 等. 钢筋混凝土设计手册: 与ACI-318-14的伴侣. 美国混凝土研究所, 2015.
- YC卢 & SH乔杜里. (2013) 加强型 & 预应力混凝土.