Articolo tecnico

Figura 01 - Molle per Surface Elastic Foundation [1]

Questo supporto è rappresentato da molle verticali, che vengono applicate con rigidità costante della molla e indipendenti l'una dall'altra. Pertanto, non è possibile calcolare alcun bacino di subsidenza vicino alla realtà. Questo tipo di fondazione viene anche indicato come biancheria da letto Winkler. Per essere in grado di applicare questo metodo, è richiesto il modulo di assestamento k s (C1z nel programma), che viene calcolato sulla base della pressione del terreno σ 0 e del corrispondente valore s.

$$ {\ mathrm k} _ \ mathrm s \; = \; \ frac {{\ mathrm \ sigma} _0} {\ mathrm s} $$

Lo svantaggio del metodo del modulo di reazione del sottofondo è, tra le altre cose, che la modellazione del terreno è insufficiente e le aree terrestri adiacenti non possono essere considerate. Poiché il carico del suolo provoca la deformazione direttamente solo sotto il carico stesso, il bacino di subsidenza non riflette la realtà. Anche la rigidità del terreno non viene presa in considerazione.

Metodo del modulo di reazione di sottofondo con modulo di lettiera variabile

Le deficienze del metodo convenzionale del modulo di reazione di sottofondo possono essere ridotte definendo il modulo a letto variabile. Dörken & Dehne [2] raccomandano un modulo di assestamento diretto sul bordo di una striscia stretta che sale fino al doppio del valore. Questo dovrebbe simulare gli effetti del suolo al di fuori del bordo della fondazione. Gli insediamenti risultanti sono significativamente migliorati da questo metodo.

Figura 02 - Distribuzione del modulo Bedding [1]

Il percorso del letto variabile può essere inserito in RFEM utilizzando un'area con bordi a gradini. Tuttavia, nel caso di tale modellazione, alcuni vantaggi del metodo convenzionale del modulo di reazione di sottofondo come la chiara panoramica e l'ingresso veloce del programma sono persi.

Figura 03 - Distribuzione del modulo bedding in RFEM

Considerazione delle aree di terra adiacenti utilizzando le molle aggiuntive

Questo modello si basa sul metodo "Effective Soil Model" di Kolář & Němec [3] . In contrasto con il metodo del modulo di assestamento variabile, anche la resistenza al taglio viene considerata in aggiunta al modulo di assestamento. Le aree terrestri adiacenti sono prese in considerazione usando molle a linea e molle singole sui bordi.

Figura 04 - Applicazione di molle a superficie, molle a linea e molle singole

Le molle applicate nel nostro esempio derivano dal parametro del letto verticale di 54,500 kN / m come segue:

$$ \ mathrm s \; = \; \ frac {{\ mathrm s} _0} {4.0 \; \ mathrm {a} \; 5.0 \; \ mathrm m} \; = \; \ frac {0.5 \; \ mathrm m} {4.5 \; \ mathrm m} \; = \; 0.1111 \; \ mathrm m $$

0 rappresenta l'intervallo di bacino di subsidenza in cui gli insediamenti scendono sotto l'1% dei valori del bordo di fondazione.

$$ {\ mathrm C} _ {\ mathrm v, \ mathrm {xz}} \; = \; {\ mathrm c} _ {\ mathrm v, \ mathrm {yz}} \; = \; {\ mathrm c } _ \ mathrm z \; \ cdot \; {\ mathrm s} _2 \; = \; 54,500 \; \ mathrm {kN} / \ mathrm m³ \; \ cdot \; (0.1111 \; \ mathrm m) ² \ ; = \; 6,055.56 \; \ mathrm {kN} / \ mathrm m $$

c v, xz e c v, yz sono le molle a cesoiamento per il fondamento elastico superficiale.

$$ 0.1 \; \ cdot \; {\ mathrm c} _1 \; <\; {\ mathrm c} _2 \; <\; 1.0 \; \ cdot \; {\ mathrm c} _1 $$ $$ \ mathrm k \; = \; \ sqrt {{\ mathrm c} _ {1, \ mathrm z} \; \ cdot \; {\ mathrm c} _ {2, \ mathrm {perpendicolare}}} \; = \; \ sqrt {54,500 \; \ cdot \; 27,250} \; = \; 38,537,32 \; \ mathrm {kN} / \ mathrm m² $$

k rappresenta la molla di linea lungo il bordo esterno della fondazione.

$$ \ mathrm K \; = \; \ frac {({\ mathrm c} _ {2, \ mathrm x} \; + \; {\ mathrm c} _ {2, \ mathrm y})} 4 \; = \; \ frac {2 \; \ cdot \; 6,055.56 \; \ mathrm {kN} / \ mathrm m} 4 \; = \; 3,027.78 \; \ mathrm {kN} / \ mathrm m $$

Il fattore K specifica le singole molle nelle aree del bordo della fondazione.

Poiché la resistenza al taglio e le aree terrestri adiacenti sono considerate in questa variante, si ottengono risultati più realistici. Un altro vantaggio rispetto alla variante precedente è che la modellazione è abbastanza semplice e non è necessario definire superfici aggiuntive nell'area del bordo.

Calcolo nel modulo aggiuntivo RF-SOILIN

Tuttavia, è possibile ottenere proprietà del suolo significativamente più dettagliate utilizzando l'approccio del modulo di rigidità nel modulo aggiuntivo RF-SOILIN. Tra le altre caratteristiche, questo programma consente di considerare diversi strati di terreno e campioni di terreno. Un altro vantaggio dell'utilizzo di questo modulo aggiuntivo è la rappresentazione realistica delle interazioni tra un edificio e il terreno. RF-SOILIN determina automaticamente le proprietà della fondazione. Poiché questo approccio fornisce una rappresentazione notevolmente più precisa del bacino di subsidenza di un edificio, è anche possibile analizzare i possibili effetti di insediamento sugli edifici adiacenti.

Confronto di varianti

I tre metodi di calcolo che seguono l'approccio realistico aumentano di conseguenza la rigidità del bordo. Pertanto, in genere si ottengono risultati significativamente migliori. L'esempio mostra che le tensioni e le deformazioni del contatto sono diverse, a seconda del metodo utilizzato. Più accuratamente le proprietà della fondazione sono determinate in base ai singoli metodi, più le sollecitazioni del contatto sono vicine a quelle risultanti dal calcolo in RF-SOILIN.

Per confrontare le varianti di calcolo, i risultati di immobili fondazione di RF-SOILIN stati mediati nell'asse neutro della superficie e applicate alle altre varianti come traslazionale molla c UZ.

Figura 05 - Risultato del confronto varianti: deformazioni

Figura 06 - Risultato del confronto delle varianti: sollecitazioni del contatto

Riferimento

[1] Barth, C. & Rustler, W. (2013). Finite Elemente in der Baustatik-Praxis (2a ed.). Berlino: Beuth.
[2] Dörken, W. & Dehne, E. (2007). Grundbau in Beispielen Teil 2. Nach neuer DIN 1054: 2005 (4a ed.). Colonia: Werner.
[3] Kolář, V. & Němec, I. (1989). Modellazione dell'interazione suolo-struttura . Amsterdam: Elsevier.

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