Návrh základů lze obecně rozdělit do dvou částí: geotechnický návrh a návrh železobetonu. Geotechnický návrh se zaměřuje na interakci mezi základovou patkou a zeminou. Zahrnuje posouzení únosnosti zeminy a také posouzení na odlehčení, překlopení a posunutí pomocí metody dovolených napětí (ASD). Návrh železobetonu zahrnuje návrh na ohyb, na jednosměrný smyk, na obousměrný smyk (protlačení) a dimenzování výztuže podle metody pevnostního návrhu (LRFD).
Modelování patky
Před definováním základu je nutné nejprve sloupu přiřadit uzlovou podporu. V rozbalovací nabídce je k dispozici několik typů základů (Obrázek 2). Pro normu ACI je v současné době podporována pouze základová patka. Zbývající typy základů budou k dispozici v budoucích verzích. Rozměry patky, krytí výztuže a výztuž se zadávají na následujících záložkách.
Na záložce Výztuž desky se definuje průměr a rozteč výztužných prutů. Výsledný počet výztužných prutů se zobrazí v uspořádání výztuže (Obrázek 2).
Na záložce Vlastnosti zeminy se zadává hladina podzemní vody a zásyp (Obrázek 3). Dostupné materiály zemin slouží především jako šablony, které umožňují upravit vlastnosti, jako je objemová tíha a úhel tření, podle potřeby.
Na záložce Geotechnická konfigurace lze zadat celkovou dovolenou únosnost zeminy a součinitel tření (Obrázek 4).
Příklad
Pro ověření výsledků získaných z modelu RFEM je použit Příklad základu 4 z ACI Concrete Design Handbook [3]. Příklad uvažuje obdélníkovou plošnou patku o rozměrech 5,5 stopy × 10,0 stopy × 2,833 stopy, která podpírá čtvercový sloup o straně 18 palců. Spodní hrana patky se nachází 4 stopy pod úrovní upraveného terénu, což vede k výšce zásypu: 4,0 stopy − 2,833 stopy = 1,167 stopy Možnost zahrnout zásyp je k dispozici na záložce Zatěžovací stavy (Obrázek 5), zatímco výška zásypu se zadává na záložce Vlastnosti zeminy (Obrázek 3).
Tento příklad se zaměřuje pouze na rozhodující kombinaci zatížení D + L + W s použitím zadané čisté dovolené únosnosti zeminy 8 000 psf. V programu RFEM se zadává celková dovolená únosnost zeminy, protože je to v současných geotechnických zprávách obvyklejší. Působící zatížení, vlastnosti materiálu a uspořádání výztuže jsou znázorněny na Obrázku 6.
Pro geotechnický návrh předpokládá příklad ACI zvýšenou dovolenou únosnost při použití kombinace zatížení D + L + 0,6W, kde se užitné zatížení a zatížení větrem neredukují součinitelem 0,75, který se obvykle používá pro kombinace zatížení ASD. Aby bylo dosaženo shody s příkladem ACI, je proto v programu RFEM vytvořena uživatelem definovaná kombinace zatížení.
Výsledky
Po spuštění výpočtu modulu Betonové základy se výsledky zobrazí v tabulce Posudky na uzlech. Posouzení minimální ohybové výztuže jsou uvedena v tabulce Výztuž na základu, zatímco záložka Nepokrytá výztuž podle uzlu shrnuje všechna místa s nedostatečnou výztuží (Obrázek 7).
Detail posouzení zahrnuje rozhodující rovnice a odkazy na odpovídající ustanovení ACI 318 (Obrázek 8).
Výsledky z ACI Concrete Design Handbook a RFEM jsou shrnuty v tabulce na Obrázku 9.
Závěr
Přídavný modul Betonové základy umožňuje v programu RFEM 6 navrhovat obdélníkové izolované patky v souladu s ACI 318 a IBC. Ověřovací příklad ukazuje dobrou shodu mezi výsledky RFEM a ACI Concrete Design Handbook, což potvrzuje přesnost implementovaných postupů pro geotechnický návrh a návrh železobetonu. Díky integrovaným posouzením únosnosti, stability, ohybu a smyku poskytuje modul efektivní pracovní postup pro návrh izolovaných patek, přičemž další funkce, jako je návrh kotevní délky a kotevní výztuže, jsou plánovány pro budoucí verze. Spolu s možnostmi návrhu prutů a patních plechů poskytuje RFEM 6 kompletní pracovní postup pro návrh celé konstrukce v rámci jednoho modelu.
