Challenge

Design of Shallow Foundation (Isolated Footings)

Design a square footing for a column size of 400x400. The compression axial load for the load combination of (1.5 DL + 1.5 LL) is 2000 KN. The safe soil bearing capacity is 150 KN/m2 at a depth of 2 metres below E.G.L. Participants are free to go for either a tapered or stepped footing. Besides the total axial load, also account for the self-weight of the footing and soil above it. Assume M25 concrete grade. Do the following checks:

  • If the gross bearing pressure under the footing is within safe bearing capacity
  • Provide sufficient depth and longitudinal steel for resisting bending and shear
  • Sufficient anchorage for column steel into the footing
  • If the bearing pressure at column-footing joint is within 0.45 times the maximum concrete compressive strength

Provide a simple sketch showing the size of the footing, maximum and minimum depth of the section, flexural reinforcement in both directions and anchorage of column steel.  

Please do go through the solved examples in the document provided with the challenge.  

 

AIM :

       To design a square footing for a column size of 400x400 .

PROCEDURE :

              Design of square footing :

                 Given:

                       * Column size = 400*400 mm

                       * Soil bearing capacity SBC = 150 KN/mm2

                       * Compression axial load = 2000KN

                       * Compressive strength fck = M25

                 Steps involved in design of square footing :

                       * Determine the size of footing

                       * Upward pressure P0

                       * Depth of footing on the basis of BM

                       * Area of R/F

                       * Check for one way shear

                       * Check for two way shear

                       * Developmnet length

                       * R/F detailed

                 Step 1 : Determine the size of footing

                          - Assume self weight of footing equal to 10% of superimposed load

                               Wd = 10% * 2000 = 0.1 * 2000 = 200 KN

                    Now,

                          -  Total load W = WL + WD = 2000 + 200 = 2200 KN

                    Then,

                          - Area of footing (A) = W/SBC = 2200/150 = 14.66 m2

                          - let us take B = √A = √14.66 = 3.82 m

                          - Hence, we provide the size of square footing is 4M * 4M

                          - The area of footing is 16 m2

                 Step 2 : Net upward pressure

                     P0 = 1.5 * W / size of footing

                         = 1.5 * 2200 / 4*4

                         = 206.25 KN/m2

                 Step 3: Depth of the footing on the basis of BM

                     At the critical section of the footing face of the column from the edge of footing

                                   (4000/2) - (400/2) = 1800mm

                    Therefore, load on critical section = σ x breadth of footing

                                                                     = 206.25 x 4

                                      Load       = 825 kN/m

                       So, the bending moment  = wl^2/2

                                                             = (825 x 1.8^2)/2

                                                             = 1336.5 kN-m

                    Mu = 0.138 * fck * bd2

                            = 0.138 x 25 x 4000 x d2

           1336.5*106 = 0.138 x 25 x 4000 x d2

                            d = 311.20 mm

                               By the thumb rule, we can take 2 to 2.5 times higher value of d for shear check

                              ∴ d= 778 mm

            D = d + effective cover = bar dia + half of bar dia 

                = 778 + 50+ 20 +10 ( Assume bar dia as 20mm)

           D = 860 mm

                 Step 4: Area of R/F

                         Bending moment = 1336.5 x 106

                         Percentage of reinforcement, Pt= (50fck/fy)(1-√4.6 x 13336.5*106/25x4000x7782)

                            Therefore, Pt = 0.1570 %

                          Area of steel =  (Pt/100) x bd

                                             = (0.157/100) x 4000 x 778

                                        Ast= 4885 mm2

                          No of bars:

                             Take 20mm bar

                             No of bar = 4885/314.5

                                          = 15.55 = 16 nos

                                     Provide 16 nos of 20mm bar

                           Astprovide = 16 x 314.5

                                           = 5032 `mm^2

                           ∴Ast > Astprovided

                            4885 > 5032

                                        Hence ok.

                             Check for clear spacing between bars:

                  As per IS 456 - table 15, for fefe415, the clear spacing between the bars should be less than 180mm

                                  c/c spacing = (4000-50-50-10-10)/(no of bars-1)= 258.66 mm

                                 clear spacing = 242.5- half of dia - half of dia  = 242.5-10-10= 238 mm

                             As per IS code value, our value is greater so obtained clear spacing is greater than IS code value,

                             In order, the minimize the value reduce the bar size.

                                     Take 16mm bar = 4885/200.96

                                           No. of bar = 24.30 = 24

                          C/C spacing = (4000-50-50-8-8)/(No.of bars-1) = 168.89 mm

                         Clear spacing = 168.86-8-8 = 152.86mm

                                    So, Clear spacing 152.86 < 180>

                                              Hence Ok

                 Step 5: Check for one way shear

                             One way shear check at the critical section for one way shear at the distance, d from face of the column

                           Vu= Upward pressure x Area of the highlighted section

                              = 206.25 x 4 x ?

                           Area of highlighted section = (4000/2)-(400/2)-778

                                                                  = 1.022

                 Now,  

                           Vu = 206.25 x 4 x 1.022 = 843.15 kN

                           Nominal Stress:

                                  τv = Vu/bd

                                      = (843.15 x 103)/(4000 x 778) = 0.27 N/m          

                           Now compare  τv and  τc
                                   For the τc value given by IS 456, Table 19

                                  Ptprovided = (100 Ast/bd) 

                                      Ast = 24 nos of 16mm dia = 4823 mm2

                                      Pt= (100x 4823)/(4000x778) = 0.1549

                                               From IS 456, table 19

                                          Therefore,  τv<  τc

                                                      = 0.15<0>

                                                                    Hence Ok

                 Step 6: Check for two way shear

                                 At peripheral d/2 distance from face of the column

                                 Area of highlighted section = 400+(778/2)+(778/2)

                                                                       = 1178 mm^2

                                  Therefore, area = 42-1.1782

                                                         = 14.6123 mm2

                                     Vu= Upward pressure x Area of highlighted section

                                         = 206.25 x 14.6123

                                     Vu = 3013.79 kN

                                            τv=  Vu/bd

                                 Peripheral length = 4 x 1178

                                                    b= 4712 mm

                                τv= (3013.79 x 103)/(4712 x 778)

                               τv = 0.8221 N/mm2mm2

                                        Compare τv and τc,

                                 For two way shear τc = Ksx τc

                            For τc value taken from IS 456-2000 page number 58 and 58

                                  Ks= 1 (for square column)

                                   τc= 0.25o√fck0.25fck)

                                       = 1.25 N/mm2

                          Therefore, τc= Ks x τc = 1 x 1.25= 1.25 N/mm2mm2

                                               τv <  τc

                                        0.8221 < 1>

                                                             Hence Ok

                            Reinforcement detail drawing:

RESULT:-

Using the given details the square sloped footing has been designed and check successfully.

 

Your portfolio, next

Ship work like this
in your own course.

Talk to a career counsellor

Free 20-minute call. We'll map the right course to where you want to work.

By submitting you agree to our Terms and Privacy Policy.