Instrukcje online RFEM 6 / RSTAB 9 | Fundament betonowy

Powrót do Instrukcji online

574x

005731

Ann-Kathrin Dannwerth, B.Sc.

2024-07-11

Wybór ręczny

Przegląd

Rozszerzenie Fundament betonowy

Podstawy teoretyczne

Specyfikacja projektowa

Właściwości projektowe fundamentów pojedynczych

Obliczenia

Wyniki

Dokumentacja

Nośność podłoża gruntowego

Weryfikacja nośności podłoża gruntowego może być przeprowadzona na różne sposoby, w zależności od normy. W Eurokodzie weryfikacja odbywa się poprzez porównanie wartości obliczeniowych oddziaływań i nośności (obliczenia nośności podłoża), natomiast w normach północnoamerykańskich często stosuje się dopuszczalne naciski gruntu. Oba podejścia opisują to samo zachowanie nośne podłoża gruntowego, różnią się jednak koncepcją bezpieczeństwa i formatem obliczeń.

EN 1997-1: Obliczenia nośności podłoża

W przypadku obliczeń nośności podłoża według EN 1997-1, nośność można określić albo za pomocą zadanych dopuszczalnych nacisków gruntu, albo poprzez obliczenie nośności podłoża z uwzględnieniem warstw gruntu i parametrów gruntowych.

Obliczenia z zadanym dopuszczalnym naciskiem gruntu

W tym typie obliczeń istniejący nacisk gruntu jest porównywany z podanym dopuszczalnym naciskiem gruntu. Wartość dopuszczalnej nośności gruntu σ_a jest definiowana w konfiguracjach obliczeń geotechnicznych add-onu „Fundamenty betonowe” w sekcji „Dopuszczalny nacisk gruntu”.

Określenie wytężenia w spoinie gruntowej i mimośrodów obciążenia

Obliczeniowa siła tnąca z dodatkowymi obciążeniami fundamentu V_z,+add oraz wypadkowe obliczeniowe momenty zginające M_y,+add i M_x,+add w środku podstawy fundamentu są potrzebne do określenia mimośrodu efektywnych obciążeń pionowych:

e_{x} = - \frac{M_{y, + add}}{V_{z, + add}}

e_{y} = \frac{M_{x, + add}}{V_{z, + add}}

Mimośród oddziaływań wynikowych wraz z dodatkowymi obciążeniami fundamentu w kierunku x i y

Określenie efektywnej powierzchni fundamentu

W obliczeniach nośności podłoża uwzględniana jest tylko część rzeczywistej powierzchni podstawy – część, w której wypadkowa siła osiowa działa w środku.

L^{'} = m a x (w_{x} - 2 \cdot |e_{x}|; w_{y} - 2 \cdot |e_{y}|)

B^{'} = m i n (w_{x} - 2 \cdot |e_{x}|; w_{y} - 2 \cdot |e_{y}|)

A^{'} = B^{'} \cdot L^{'}

Długość efektywna fundamentu L', szerokość fundamentu L' i podstawa A'

Istniejący nacisk gruntu

Na tej podstawie można określić istniejący nacisk gruntu:

σ_{v o r h} = \frac{{V^{'}}_{d}}{A^{'}}

Wartość obliczeniowa oddziaływania uszkodzenia gruntu

Obliczenia

Istniejący nacisk gruntu jest porównywany z podanym dopuszczalnym naciskiem gruntu:

η = \frac{{V^{'}}_{d} / A^{'}}{{R^{'}}_{d} / A^{'}} \leq 1.0

Kryterium obliczeniowe uszkodzenie podłoża

Obliczenia z obliczoną nośnością podłoża (Załącznik D)

W przypadku obliczeń nośności podłoża według EN 1997-1 [1] porównuje się oddziaływania prostopadłe do podstawy fundamentu z wartościami obliczeniowymi nośności. Stosowana jest metoda obliczeniowa według [1] 6.5.2.2. W Załączniku D normy znajduje się przykład informacyjny analitycznego określania nośności podłoża.

Określenie nośności podłoża dla warunków z odpływem

Wartość charakterystyczną nośności podłoża dla warunków z odpływem można określić według [1] Załącznik D, równanie (D.2) jako:

R_{k} / A^{'} = \underset{σ_{c}}{\underset{⏟}{c^{'} \cdot N_{c} \cdot b_{c} \cdot s_{c} \cdot i_{c}}} + \underset{σ_{q}}{\underset{⏟}{q^{'} \cdot N_{q} \cdot b_{q} \cdot s_{q} \cdot i_{q}}} + \underset{σ_{γ}}{\underset{⏟}{0.5 \cdot γ^{'} \cdot B^{'} \cdot N_{γ} \cdot b_{γ} \cdot s_{γ} \cdot i_{γ}}}

σ_c	Naprężenie ze względu na kohezję
σ_q	Naprężenie wywołane głębokością posadowienia
σ_γ	Naprężenie wywołane szerokością fundamentu

Charakterystyczna wartość wytrzymałości na zniszczenie podłoża zgodnie z EN 1997-1 Załącznik D (skonsolidowana)

Współczynniki nośności (N_c, N_q, N_γ): Współczynniki te są obliczane z uwzględnieniem warunków gruntowych i kąta tarcia wewnętrznego.

N_{q} = e^{π \cdot \tan (φ_{d}^{'})} \cdot \tan^{2} (45 ° + φ_{d}^{'} / 2)

N_{c} = (N_{q} - 1) \cdot \cot (φ_{d}^{'})

N_{γ} = 2 \cdot (N_{q} - 1) \cdot \tan (φ_{d}^{'}) sofern φ^{'} / 2 (raue Sohlfläche)

Współczynniki nośności

Współczynniki kształtu (s_c, s_q, s_γ): Uwzględniają one geometrię fundamentu, taką jak rzuty prostokątne lub kwadratowe.

s_{q} = 1 + B^{'} / L^{'} \cdot \sin (φ_{d}^{'})

s_{c} = (s_{q} \cdot N_{q} - 1) / (N_{q} - 1)

s_{γ} = 1 - 0, 3 \cdot B^{'} / L^{'}

Współczynnik kształtu dla prostokątnego lub kwadratowego rzutu podłoża

Współczynniki nachylenia podstawy (b_c, b_q, b_γ): Współczynniki nachylenia podstawy uwzględniają nachylenie podstawy fundamentu α i są zasadniczo obliczane dla weryfikacji nośności podłoża.

b_{q} = (1 - α \cdot \tan (φ_{d}^{'}))^{2}

b_{c} = b_{q} - (1 - b_{q}) / (N_{c} \cdot \tan (φ_{d}^{'}))

b_{γ} = b_{q}

Współczynniki powierzchni podstawy

Współczynniki nachylenia obciążenia (i_c, i_q, i_γ): Uwzględniają one wpływ obciążeń nachylonych.

m_{B} = (2 + B^{'} / L^{'}) / (1 + B^{'} / L^{'})

m_{L} = (2 + L^{'} / B^{'}) / (1 + L^{'} / B^{'})

m = m_{L} \cdot \cos^{2} (ω) + m_{B} \cdot \sin^{2} (ω)

i_{q} = (1 - H_{d} / (V_{d} + A^{'} \cdot c_{d}^{'} \cdot \cot (φ_{d}^{'})))^{m}

i_{c} = i_{q} - (1 - i_{q}) / (N_{c} \cdot \tan (φ_{d}^{'}))

i_{γ} = (1 - H_{d} / (V_{d} + A^{'} \cdot c_{d}^{'} \cdot \cot (φ_{d}^{'})))^{m + 1})

Współczynniki nachylenia

Kąt nachylenia siły i geometria do określenia współczynników nachylenia

Nachylenie siły i geometria do wyznaczania współczynników nachylenia

Określenie nośności podłoża dla warunków bez odpływu

W przypadku warunków bez odpływu stosuje się następujący wzór:

R_{k} / A^{'} = (π + 2) \cdot c_{u} \cdot b_{c} \cdot s_{c} \cdot i_{c} + q

Charakterystyczna wartość nośności na docisk zgodnie z EN 1997-1 Załącznik D (bez odpływu)

Obliczenia

Wartość obliczeniowa oddziaływania powodującego wypieranie gruntu jest porównywana z wartością obliczeniową nośności podłoża:

η = \frac{{V^{'}}_{d} / A^{'}}{{R^{'}}_{d} / A^{'}} \leq 1.0

Kryterium obliczeniowe uszkodzenie podłoża

Informacje

Oddziaływania (Actions A), parametry gruntowe (Material M) i nośności (Resistance R) należy zredukować za pomocą częściowych współczynników bezpieczeństwa 𝛾 zgodnie z [1] A.3.

IBC 2021 / ACI 318-19 (ASD): Nacisk gruntu

Cel obliczeń

Obliczenia nacisku gruntu sprawdzają, czy naprężenia kontaktowe przenoszone przez fundament na podłoże gruntowe nie przekraczają dopuszczalnego nacisku gruntu. Rozkład naprężenia pod fundamentem jest przyjmowany jako liniowy przy łącznym obciążeniu siłą osiową i momentem zginającym.

Rozkład naprężenia

Naprężenia kontaktowe gruntu są określane na podstawie siły osiowej i momentu zginającego w podstawie fundamentu:

q_{u} = \frac{P_{z}}{A} \pm \frac{M}{S}

P_z	całkowite obciążenie pionowe na fundament [kip]
A	Powierzchnia fundamentu [ft²]
M	Moment zginający w podstawie fundamentu [kip*ft]
S	Moduł przekroju powierzchni fundamentu [ft³]

Nacisk gruntu

Obliczenia

Wynikowe naprężenia kontaktowe gruntu nie mogą przekraczać dopuszczalnego nacisku gruntu. Dopuszczalny nacisk gruntu σ_a można zdefiniować w konfiguracji obliczeń geotechnicznych add-onu Concrete Foundations.

Stopień wykorzystania

η = \frac{q_{u}}{σ_{a}}

Stopień wykorzystania – Nacisk gruntu

Konfiguracja oprogramowania

Dopuszczalny nacisk gruntu σ_a jest definiowany w konfiguracji obliczeń geotechnicznych add-onu Concrete Foundations. Wszystkie obciążenia pionowe działające na fundament są przejmowane ze zdefiniowanych przypadków obciążenia.

Rozdział nadrzędny

Stabilność zewnętrzna - Analiza geotechniczna