Opis
Czworoboczna podstawa fundamentowa z chropowatymi bokami kubełkowym [1] ma zostać zaprojektowana w celu podparcia prefabrykowanego żelbetowego słupa, zgodnie z wytycznymi DIN EN 1992-1-1/NA 1.5.2.5 oraz 1.5.2.6. Projekt uwzględni typowe obciążenia budowlane, głównie stałe obciążenia. Zgodnie z raportem geotechnicznym, grunt jest niespoisty i wolny od przemarzania. Należy zauważyć, że projekt geotechniczny nie jest uwzględniony w tym przykładzie.
Słup jest wykonany z betonu klasy C40/50, podczas gdy podstawa fundamentu jest wykonana z betonu C30/37. Stal zbrojeniowa używana to B500B (bardzo plastyczna).
Ciężar własny płyty jest pomijany w projektowaniu zginania fundamentu. Wynika to z faktu, że ciężar własny i wynikające z tego ciśnienie gruntu są w równowadze i nie powodują momentów zginających. Waga właściwa betonu C30/37 jest zatem ustalana na 0 kN/m².
| Materiały | Beton C40/50 | Moduł sprężystości | E | 35000 | N/mm2 |
| Wartość projektowa wytrzymałości betonu na ściskanie | fcd | 22.667 | N/mm2 | ||
| Beton C30/37 | Moduł sprężystości | E | 33000 | N/mm2 | |
| Wartość projektowa wytrzymałości betonu na ściskanie | fcd | 17.000 | N/mm2 | ||
| Stal zbrojeniowa B500S(B) | Projektowa wytrzymałość na rozciąganie stali zbrojeniowej | fyd | 434.783 | N/mm2 | |
| Geometria | Słup | Szerokość przekroju | b | 400.000 | mm |
| długość | l | 1.000 | m | ||
| Blok Fundamentowy | Wysokość kubełka | h | 0.650 | m | |
| Głębokość osadzenia słupa | d | 0.600 | m | ||
| Pozwolenie na słup - góra - kierunek x | atx | 75.0 | mm | ||
| Pozwolenie na słup - dół - kierunek x | abx | 50.0 | mm | ||
| Pozwolenie na słup - góra - kierunek y | aty | 75.0 | mm | ||
| Pozwolenie na słup - dół - kierunek y | aby | 50.0 | mm | ||
| Obciążenia | Obciążenia stałe | Obciążenie stałe 1 | LC1 | ||
| Obciążenie stałe 2 | LC2 | ||||
| Obciążenia nałożone | Obciążenie nałożone 1 | LC3 | |||
| Obciążenie nałożone 2 | LC4 |
Obciążenia przyłożone dla każdego przypadku obciążenia działającego na słup na wysokości fundamentu zostały opisane w tabeli poniżej:
| Przypadek obciążenia | Typ | Fx | Fz | My |
| [kN] | [kN] | [kNm] | ||
| LC1 | Stałe | 40.0 | 460.0 | 84.0 |
| LC2 | Stałe | 0 | 1350.0 | 20.3 |
| LC3 | Zmienna | 44.0 | 518.0 | 95.0 |
| LC4 | Zmienna | 44.0 | 1500.0 | 22.50 |
Przykład bada następujące kombinacje obciążeń:
| Kombinacja obciążeń | Przypisane przypadki obciążenia |
| CO1 | LC1 i LC3 |
| CO2 | LC2 i LC4 |
Siły wewnętrzne
| Parametr | Opis | Jednostka | Rozwiązanie referencyjne | Rozwiązanie RFEM 6 | ||
| CO1 | CO2 | CO1 | CO2 | |||
| VZ | Projektowa siła ścinająca | kN | 1398.0 | 4073.0 | 1398.0 | 4072.5 |
| NX | Projektowa siła osiowa | kN | 120.0 | 0.0 | 120.0 | 0.0 |
| MY | Projektowy moment zginający | kNm | 256.0 | 61.0 | 255.9 | 61.15 |
| My,+add | Projektowy moment zginający w podstawie fundamentu | kNm | 352.0 | 61.0 | 351.9 | 61.15 |
| σz,min | Minimalna wytrzymałość na ściskanie przy naprężeniu ściskającym w złączu gruntowym | kN/m² | 77.1 | 439.0 | 77.0 | 439.0 |
| σz,max | Maksymalna wytrzymałość na ściskanie przy naprężeniu ściskającym w złączu gruntowym | kN/m² | 234.0 | 466.0 | 234.0 | 466.0 |
| Mx,(bottom),d | Projektowy moment w kierunku x dla dolnego zbrojenia | kNm | 535.0 | 1172.0 | 534.74 | 1171.59 |
| Mxy,(bottom),d | Projektowy moment w kierunku y dla dolnego zbrojenia | kNm | 394.0 | 1147.0 | 393.77 | 1147.09 |
CO2 to rządząca kombinacja obciążeń dla projektowania zginania w obu kierunkach
Projektowanie zginania
Płyta fundamentowa jest podzielona na osiem pasm dla każdego kierunku. Określana jest wymagana stalowa sekcja na metr dla każdego pojedynczego pasma. Więcej informacji na temat definiowania obszarów zbrojenia i pasm projektowych można znaleźć w podręczniku fundamentów betonowych. Wymagane zbrojenie w kierunku x przedstawione jest w tabeli poniżej:
| Parametr | Opis | Jednostka | Rozwiązanie referencyjne | Rozwiązanie RFEM 6 | Proporcja |
| as,stat,1,x,(bottom) | Statyczna powierzchnia zbrojenia podłużnego ze względu na zginanie w pasmie 1 | cm2/m | 6.640 | 6.890 | 1.03 |
| as,stat,2,x,(bottom) | Statyczna powierzchnia zbrojenia podłużnego ze względu na zginanie w pasmie 2 | cm2/m | 9.500 | 9.430 | 0.99 |
| as,stat,3,x,(bottom) | Statyczna powierzchnia zbrojenia podłużnego ze względu na zginanie w pasmie 3 | cm2/m | 13.280 | 13.280 | 1.00 |
| as,stat,4,x,(bottom) | Statyczna powierzchnia zbrojenia podłużnego ze względu na zginanie w pasmie 4 | cm2/m | 18.030 | 17.830 | 0.99 |
Przykład zapewnionego zbrojenia płyty w kierunku x przedstawiono w tabeli poniżej. Zdefiniowane są trzy obszary o różnych wymaganiach co do zbrojenia. Więcej informacji na temat obszarów dystrybucji zbrojenia można znaleźć w podręczniku fundamentów betonowych.
| Kierunek | Obszar zbrojenia | As | Szerokość | Średnica | Odstępy |
| kierunek x | Obszar I (dół) | 11.31 cm²/m | 0.750 m | 12.0 mm | 0.100 m |
| kierunek x | Obszar II (dół) | 20.11 cm²/m | 1.500 m | 16.0 mm | 0.100 m |
Obszar III jest identyczny z obszarem II.
Poniższy rysunek pokazuje wymagane i zapewnione zbrojenie w kierunku x:
Odporność na przebicie
W tej sekcji dostosowuje się zapewnione zbrojenie płyty do zbrojenia określonego w przykładzie obliczeniowym, aby dopasować efektywną głębokość i współczynnik zbrojenia. Odległość od pola zastosowania obciążenia do obwodu krytycznego lw,it ustalana jest na 0,7 ⋅ d = 0.518m. Współczynnik redukcji naprężenia gruntu wewnątrz obwodu kontrolnego kred ustalono na 1.0, co oznacza, że ciśnienie gruntu wewnątrz stożka przebicia jest w pełni uwzględnione i dlatego działają z ich maksymalnym efektem redukującym.
| Parametr | Opis | Jednostka | Rozwiązanie referencyjne | Rozwiązanie RFEM6 | Proporcja |
| akrit (lw,it) | Odległość od pola zastosowania obciążenia do obwodu krytycznego | m | 0.518 | 0.518 | 1.000 |
| u1 | Długość obwodu krytycznego | m | 4.855 | 4.855 | 1.000 |
| β | Współczynnik beta | – | 1.1 | 1.1 | 1.000 |
| Akrit | Powierzchnia krytycznego obwodu na przebicie | m² | 1.832 | 1.832 | 1.000 |
| ΔVEd,red | Siła podnosząca wewnątrz obwodu na przebicie | kN | 828.00 | 828.87 | 0.999 |
| VEd,red | Zredukowana maksymalna siła ścinająca | kN | 3243.00 | 3243.63 | 1.000 |
| vEd,red | Zredukowane projektowe naprężenie ścinające | kN/m² | 992.85 | 993.19 | 1.000 |
| vRd,c | Odporność na przebicie bez zbrojenia na ścinanie | kN/m² | 820.00 | 821.04 | 0.999 |
| η | Projektowy współczynnik | 1.21 | 1.21 | 1.00 |
Konieczne jest więc zbrojenie na przebicie.
Poniższy rysunek pokazuje naprężenie gruntu wewnątrz obwodu kontrolnego i zredukowaną maksymalną siłę ścinającą
Przenoszenie obciążenia z kolumny na fundament blokowy
W przykładzie referencyjnym zbrojenie zakotwienia do przeniesienia obciążenia ze słupa do bloku fundamentowego jest projektowane za pomocą modelu kratowego zgodnie z DAfStb Heft 399.
RFEM 6 określa zbrojenie zakotwienia na podstawie modelu belki równoważnej, także zgodnie z DAfStb Heft 399.
| Parametr | Opis | Jednostka | Rozwiązanie referencyjne | Rozwiązanie RFEM6 | Proporcja |
| Asw,req,B,v,x | Wymagana powierzchnia zbrojenia strzemion pionowych w kubełku | cm2 | 8.08 | 4.78 | 1.69 |
| Asw,req,B,v,y | Wymagana powierzchnia zbrojenia strzemion poziomych górnych w kubełku | cm2 | 8.08 | 4.78 | 1.69 |
Przykład rozmieszczenia zbrojenia kubełka pokazano na poniższym rysunku.
Wniosek
RFEM 6 dostarcza wiarygodnych wyników dla zbrojenia zginającego płyty fundamentowej. Odchylenia w zbrojeniu zakotwienia bloku wynikają z zastosowania różnych podejść obliczeniowych: przykład referencyjny stosuje model kratowy, podczas gdy RFEM 6 stosuje model belki równoważnej.
