En este punto, también es relevante mencionar el artículo técnico anterior sobre RF-/FOUNDATION Pro, que describe la determinación de la resistencia al fallo del terreno según EN 1997-1, anexo D. El siguiente artículo se centrará en la determinación de los parámetros medios del suelo al aplicar un perfil de suelo con diferentes capas de suelo.
Consideración del nivel del agua subterránea
Al introducir un perfil de suelo en RF-/FOUNDATION Pro, hay una opción para considerar el nivel del agua subterránea.
Como puede ver en la imagen 01, el nivel freático de 0,50 m se ha definido por encima del borde superior de la cimentación.
Básicamente, se puede afirmar que la introducción del nivel de agua subterránea, dependiendo de la elevación, tiene un efecto en todos los cálculos. La razón es que el agua subterránea se considera una "carga" (flotabilidad) en el lado de la acción y en el lado de la resistencia en los parámetros del suelo.
En el siguiente texto, se describen los cálculos del estado límite de levantamiento, la resistencia al fallo del terreno y la resistencia al deslizamiento con respecto a la influencia del nivel del agua subterránea en un ejemplo. En este caso, las "condiciones del subsuelo drenado" se prefijan en la ventana 1.1. Esto tiene un impacto en las fórmulas para determinar el fallo del terreno y la resistencia al deslizamiento.
comprobación para el estado límite de levantamiento
El cálculo de la seguridad de la flotabilidad se realiza en RF-/FOUNDATION Pro bajo la designación "uplift". El levantamiento de la cimentación debido a la fuerza de levantamiento hidrostático del agua es en realidad un análisis de equilibrio estático en términos del estado límite de levantamiento UPL. La seguridad contra el levantamiento de una estructura no anclada se logra si se cumple la siguiente condición:
Gdst,k ∙ γG,dst + Qdst,rep ∙ γQ,dst ≤ Gstb,k ∙ γG,stb + Tk ∙ γG,stb
Durante el cálculo de la estabilidad frente al levantamiento de la cimentación, se comprueba si las cargas verticales debidas al peso propio de la cimentación se absorben o compensan. En RF-/FOUNDATION Pro, las cargas verticales de elevación se componen de la flotabilidad hidrostática de la cimentación que se encuentra bajo el nivel del agua subterránea, así como de cualquier carga de elevación que pueda estar presente.
El componente Tk describe un esfuerzo cortante característico adicional Tk = ηz ∙ Eah,k ∙ tan δa, aplicado como un efecto estabilizador, como una fuerza de fricción directamente en un muro estructural (superficies laterales del bloque de cimentación).Tk no se aplica de forma conservadora en RF-/FOUNDATION Pro. Según las especificaciones en [1] y [2], el cálculo de estructuras permanentes se debe realizar sin aplicar esfuerzos cortantes.
Si el borde inferior de la cimentación está por debajo del nivel del agua subterránea, es necesario determinar la fuerza de levantamiento hidrostático para la verificación del empuje hidrostático.
En RF--/FOUNDATION Pro, la fuerza de sustentación vertical resultante surge de la fuerza de sustentación hidrostática y, si corresponde, de las cargas de sustentación existentes hasta Vres, neg, y se puede encontrar en la ventana 2.2 en los detalles de cálculo del estado límite de sustentación diseño.
Nota sobre la cimentación en cáliz: En el caso de cimentaciones en cáliz, se tiene en cuenta el volumen del cáliz real al determinar el esfuerzo ascendente. Esto significa que el componente de acción positiva de la presión del agua en el borde superior de la cimentación se reduce en consecuencia sobre el área de la base de las dimensiones del cáliz.
Al determinar la fuerza vertical resultante que actúa positivamente en la junta del suelo, ahora se tiene en cuenta la posición del nivel del agua subterránea al aplicar el recubrimiento de tierra. Esto significa que la capa de suelo sobre el borde superior de la cimentación se debe subdividir con respecto a la elevación del nivel del agua subterránea, y la carga vertical positiva se determina a partir del peso del recubrimiento de tierra con el peso eficaz, teniendo en cuenta la flotabilidad.
Si se sobrecarga una losa de cimentación con una altura de 0,75 m y se establece un nivel freático de 0,50 m por encima del borde superior de la cimentación, el recubrimiento de tierra se debe dividir en dos capas con pesos diferentes. La capa que descansa completamente dentro del agua subterránea se debe tener en cuenta con el peso del suelo saturado, menos la flotabilidad. RF-/FOUNDATION Pro muestra los valores detallados por capa de suelo en la ventana de resultados 2.2.
En este caso (ver figura 03), se aplica un peso de γ = 20,00 kN/m³ por encima del nivel del agua subterránea. Para la capa de suelo dentro del agua subterránea, se tiene en cuenta el peso saturado del suelo γsat = 20,5 kN/m² menos el peso del agua subterránea de 10,00 kN/m³, lo que da como resultado una densidad de peso bajo sustentación γ' = 10,5 kN/m³. Para determinar el valor de cálculo de la carga debida al recubrimiento de tierra,se aplica el coeficiente parcial γ G,stb.
En este caso, se deben considerar de nuevo las dimensiones de los pilares conectados, como es el caso de la cimentación en cáliz cuando se aplica la presión positiva del agua. El cálculo de la estabilidad frente al levantamiento se cumple siVres,neg ≤Vres,pos.
Cálculo de la resistencia a fallo del terreno
La seguridad contra el fallo del terreno (GEO-2) se logra si se cumple la condición Vd ≤ Rd. La influencia del agua subterránea se debe tener en cuenta en el lado de la acción y en el lado de la resistencia.
De manera similar al cálculo de la estabilidad frente al levantamiento, también es necesario considerar la densidad del peso del suelo bajo levantamiento (peso sumergido). A diferencia del cálculo de la estabilidad frente al levantamiento, el valor de cálculo de la carga debida al recubrimiento de tierra se determina utilizando el coeficiente parcial de seguridad γG,sup para acciones permanentes desfavorables. El valor de cálculo del empuje hidrostático se tiene en cuenta con el coeficiente parcial de seguridad γG,inf.
La resistencia al fallo del terreno se determina en RF-/FOUNDATION Pro según EN 1997-1, anexo D. El valor característico de la resistencia de fallo del terreno se puede calcular según [1], anexo D, ecuación (D.2), como a continuación:
Nota para la ecuación (D.2) anterior: Según el anexo D de [1], el parámetro γ' corresponde a la "densidad de peso eficaz de cálculo del suelo por debajo del nivel de cimentación".
Por un lado, la densidad del peso eficaz γ' se tiene en cuenta al determinar la presión de sobrecarga efectiva en el nivel de la base de la cimentación. Por otro lado, la densidad del peso eficaz γ' también se aplica a los suelos por debajo del nivel de la cimentación y, por lo tanto, se aplica directamente a la determinación de la resistencia al fallo del terreno. Además, la menor sobrecarga debida al empuje hidrostático aplicado también tiene un impacto negativo en la determinación de las excentricidades ex y ey. Las excentricidades se vuelven más grandes, por lo que el fallo es menor para la base de cimentación computacional A'.
Cálculo de la resistencia al deslizamiento
La seguridad contra el deslizamiento (GEO-2) se alcanza si se cumple la condición Hd ≤ Rd + Rp,d.
En el caso del cálculo de la resistencia al deslizamiento, el nivel freático solo se considera en el lado de la resistencia. En el lado de la acción, no se tiene en cuenta el nivel del agua subterránea. El esfuerzo horizontal Hd, para el cual se va a comprobar la resistencia al deslizamiento de la cimentación, se compone de los esfuerzos en los apoyos calculados en RFEM o RSTAB. El Hd resultante cubre todas las acciones relevantes para el cálculo en la base de la cimentación, incluyendo los esfuerzos activos de la tierra. En este punto, se debe señalar que el empuje de tierras activo no se considera automáticamente en RF-/FOUNDATION Pro. Si se va a considerar el componente horizontal del empuje de tierras activo en el cálculo, esto se debe introducir como una "carga puntual adicional" en Px o Py en la ventana 1.4 Carga.
Al determinar la resistencia, se considera el nivel del agua subterránea utilizando la densidad de peso eficaz γ' y como la carga de levantamiento en sí. La densidad de peso eficaz γ' tiene una influencia en la carga vertical resultanteGcov,d del recubrimiento de tierra. El empuje hidrostático resultante del nivel del agua subterránea por encima de la base de la cimentación también se aplica como una acción desfavorable con el coeficiente parcial de seguridad γG,sup, por lo que la carga vertical favorable resultante V'd se reduce para la resistencia al deslizamiento diseño.
Si se va a considerar el empuje pasivo favorable de tierras Rp,d en el cálculo según [1] Anejo C, es necesario activar esta opción en la ventana 1.1 en "Configuración para deslizamiento". Si este es el caso, se aplica la densidad de peso eficaz γ' para la determinación de la resistencia de tierra.