Opzioni per la modellazione di pile annoiate

Articolo tecnico sul tema Analisi strutturale con Dlubal Software

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RFEM e RSTAB offrono diverse opzioni per modellare pali trivellati. Un'opzione è di visualizzare i pali trivellati come vincoli a valore singolo o a cerniera. Un'altra opzione è la modellazione realistica tenendo conto del suolo mediante l'applicazione di un fondamento elastico dell'asta. I due esempi che seguono saranno descritti in dettaglio. Tuttavia, la resistenza della base del palo, l'attrito della pelle e gli strati del suolo non sono considerati in questo articolo tecnico.

Esempio 1: Lastra di cemento armato su nove pali trivellati

Una piastra di calcestruzzo di 10 x 10 metri con uno spessore di 180 mm è supportata da nove pali trivellati, di cui quattro pali trivellati (supporto nodale 5) incluso il pelo trivellato centrale assumono solo forze nella direzione Z. Due delle rimanenti pali trivellate hanno ciascuna un'inclinazione di 10 ° intorno all'asse X (vincolo nodale 6), altre due hanno ciascuna un'inclinazione di 10 ° intorno all'asse Y (vincolo nodale 7) e una pila trivellata ha un'inclinazione di 10 ° intorno all'asse X e Y (vincolo esterno nodale 8), in modo che le forze orizzontali possano essere assorbite nelle direzioni corrispondenti e il sistema sia stabile.

Figura 01 - Schema a terra della lastra di cemento armato su nove mucchi annoiati

Il sistema è caricato da un carico superficiale di 4,5 kN/m² e da due carichi di linea, ciascuno con 1,0 kN/m.

Nella prima opzione di modellazione, i pali trivellati sono visualizzati con supporti rigidi, diritti e inclinati, a valore singolo, mentre nella seconda opzione, i pali trivellati sono modellati come travi con collegamento a cerniera. Queste due opzioni differiscono solo per la rigidezza di deformazione delle travi.

Figura 02 - Opzione di modellazione 1 e 2 senza Member Elastic Foundation

La terza opzione di modellazione corrisponde alla seconda - estesa da una fondazione elastica di un'asta nella direzione locale y-z di ogni asta, che simula l'elasticità del sottosuolo corrispondente.

Figura 03 - Opzione di modellazione 3 con Member Elastic Foundation

Per l'immissione delle costanti della molla, vedere il seguente articolo Fondazioni elastiche delle aste 1: Traduzioni e FAQ Come si specificano le fondazioni delle aste elastiche?

I risultati mostrano le differenze delle tre opzioni. Come già accennato sopra, non c'è praticamente nessuna differenza tra le opzioni 1 e 2 per quanto riguarda le forze di supporto, in modo che i risultati corrispondano anche tra di loro. Con il dato carico, si verificano forze di trazione e di compressione anche in pali trivellati, il che porta al fatto che il carico è distribuito in modo relativamente irregolare con quantità elevate allo stesso tempo. Per quanto riguarda la forza massima del vincolo, scegliere queste due opzioni per essere al sicuro. La figura 04 mostra le forze di supporto delle opzioni 1 e 2 in una riga nella modalità di visibilità.

Figura 04 - Forze di supporto delle opzioni 1 e 2, in una riga nella modalità visibilità

Si consiglia di inserire una fondazione elastica dell'asta per ridurre le forze dei vincoli e distribuirle più uniformemente. Le forze di taglio e i momenti flettenti risultanti sono relativamente bassi in modo che solo le forze normali che si verificano e le forze di supporto saranno considerate qui. La figura 05 mostra le forze di supporto delle opzioni 3 in una riga nella modalità di visibilità.

Figura 05 - Forze di supporto dell'opzione 3 con l'asta dell'eleastico dell'asta, in una fila in modalità visibilità

Esempio 2: Struttura in acciaio su tre pali trivellati

Una struttura in acciaio, costituita da due travi di acciaio strettamente collegate tra loro, ciascuna lunga 3 m, e da una staffa lunga 1 m, è caricata da tre carichi singoli in tutte e tre le direzioni all'estremità della staffa. Tre pali trivellati con inclinazioni di 10 ° ciascuno intorno all'asse X e all'asse Y sono i vincoli esterni.

Due opzioni di modellazione sono considerate qui: Opzione 1 senza fondazione elastica dell'asta, opzione 2 con fondazione elastica dell'asta.

Figura 06 - Opzione isometria 2

Se si considera il sistema strutturale nel piano XZ e nel piano YZ, si noterà rapidamente che la struttura è instabile a causa delle linee efficaci delle forze dei pali trivellati che si intersecano in un punto comune.

Pertanto, è necessario applicare una fondazione elastica di un'asta qui.

Conclusione

Quando si modellano strutture su pali trivellati, le due opzioni con o senza fondazione elastica dell'asta offrono risultati diversi. L'opzione senza fondazione elastica dell'asta può essere considerata sfavorevole rispetto alle forze normali dei pali, mentre l'opzione con la fondazione elastica dell'asta è solitamente più economica. In caso di strutture insufficientemente irrigidite, è necessario utilizzare la fondazione eleastica dell'asta, a condizione che non sia presente nessun altro irrigidimento orizzontale.

Autore

Bastian Ackermann, M.Sc.

Bastian Ackermann, M.Sc.

Assistenza clienti

Mr. Ackermann fornisce supporto tecnico ai clienti di Dlubal Software e si occupa delle loro richieste.

Parole chiave

Mucchio annoiato Fondazione elastica dell'asta Colonna incernierata Irrigidimento

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  • Aggiornato 1. giugno 2021

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