Secondo 6.4.2 (2) [1], i perimetri circolari devono essere considerati a una distanza inferiore a 2 d se alla forza concentrata si oppone una contropressione elevata (ad esempio la pressione di contatto del suolo sulla fondazione). La posizione del perimetro critico deve essere determinata generalmente in modo iterativo. L'Appendice nazionale tedesca [2] consente, nell'NCI a 6.4.4 (2), per platee di fondazione e fondazioni snelle con λ = aλ / d > 2, un calcolo semplificato (aλ = distanza minima tra l'area di applicazione del carico e il bordo della fondazione). In questo caso, il perimetro critico può essere considerato a una distanza di 1 d.
RFEM 6 determina la posizione del perimetro critico per fondazioni e platee di fondazione fondamentalmente in modo iterativo. Non è necessaria una definizione manuale della tipologia costruttiva 'Fondazione'. Il programma riconosce automaticamente la superficie come fondazione sulla base del letto di suolo assegnato e considera la risultante pressione del terreno di scarico nella determinazione della forza di punzonamento determinante.
La forza agente risultante è, secondo l'equazione (6.48) in [1], VEd,red = VEd - ΔVEd. Dove ΔVEd secondo 6.4.4 (2) è la forza risultante diretta verso l'alto (pressione del suolo diretta verso l'alto meno il peso proprio della fondazione) all'interno del perimetro circolare considerato.
La pressione del suolo, che deve essere considerata come azione favorevole nella verifica a punzonamento, viene calcolata automaticamente in RFEM 6 dalla pressione di contatto del suolo presente. L'entità del carico di superficie da sottrarre e la sua percentuale possono essere adattate individualmente nelle Configurazioni SLU. Per la determinazione iterativa del perimetro critico, è inoltre possibile stabilire che il carico di superficie massimo deducibile si trovi all'interno del perimetro critico definito, ad esempio a una distanza di 1,0·d.
Esempio per la determinazione iterativa della posizione del perimetro critico
Di seguito, la determinazione iterativa del perimetro critico in RFEM 6 sarà verificata con un calcolo di confronto, nel quale i singoli perimetri circolari sono definiti manualmente.
Innanzitutto, a tale scopo, viene modellata in RFEM 6 una piccola platea di fondazione (Spessore della piastra dPL = 500 mm, Lunghezza ∙ Larghezza = 2,00 m ∙ 2,00 m), su cui è disposto un pilastro corto in calcestruzzo armato (Sezione: Rettangolare 350 mm ∙ 350 mm, Lunghezza L = 2,00 m). Come materiale viene utilizzato un calcestruzzo di Classe di resistenza C30/37. Il peso proprio della struttura inserita viene qui considerato. Il pilastro è sollecitato alla testa da carichi verticali. Nel caso di carico del peso proprio viene applicato un carico verticale di Gk = 800 kN, nel caso di carico variabile un carico verticale di Qk = 450 kN. Da ciò risulta per la Combinazione di carico LC1 = 1,35 ∙ G + 1,50 ∙ Q un valore di progetto dell'azione di VEd = 1763,27 kN.
Per determinare il carico di superficie da sottrarre, si valutano le tensioni di contatto σz per la LC2. Per questo esempio, per la combinazione di carico determinante, viene rilevata una tensione di contatto media di σz = 438,12 kN/m².
La posizione dell'armatura longitudinale nella platea di fondazione può essere definita nella scheda 'Armatura della superficie'. Per questo esempio, sono stati specificati un copriferro di d1 = 4,60 cm e d2 = 5,00 cm.
Ne risulta un'altezza utile d di 44,0 cm. Un'armatura di base per la determinazione della resistenza a punzonamento della platea di fondazione è stata definita pari a 7,85 cm2/m.
Dopo aver eseguito il calcolo con i dati descritti, è possibile leggere un criterio di verifica di 0,87. Nei dettagli dei risultati si possono ricavare i valori intermedi per la determinazione della forza di taglio agente risultante VEd,red.
L'add-on 'Verifica calcestruzzo' determina qui la posizione del perimetro critico a una distanza lw,it = 0,345 m dal bordo dell'area di applicazione del carico. Ne risulta un'area all'interno del perimetro critico di:
A = 0,345² ∙ π + 4 ∙ 0,345 ∙ 0,35 + 0,35² = 0,98 m²
La forza di taglio opponente risultante ΔVEd ovvero la forza di taglio agente risultante VEd,red risulta essere: ΔVEd = 0,98 m² ∙ 438,12 kN/m² = 429,36 kN VEd,red = 1763,27 kN - 429,36 kN = 1333,91 kN
Verifica della posizione del perimetro critico determinata iterativamente
Il risultato ottenuto dal primo calcolo e la posizione del perimetro critico determinata iterativamente in RFEM 6 devono essere verificati in un secondo calcolo.
A tale scopo, la posizione del perimetro critico può essere definita manualmente in RFEM 6 prima di avviare il calcolo. Si applica un incremento graduale della distanza dall'area di applicazione del carico di ΔL = 0,05 m. Complessivamente, il punzonamento viene esaminato su 15 perimetri circolari definiti manualmente a una distanza di lw,def = 0,05 m - 0,75 m.
Come illustrato nella figura precedente, si consiglia di copiare più volte la fondazione precedentemente inserita, incluso il carico, per questo calcolo. In questo modo, le 15 diverse varianti di calcolo possono essere esaminate in un'unica esecuzione. Nelle Configurazioni SLU per 'Punzonamento', la distanza dall'area di applicazione del carico può essere specificata individualmente per ogni punto di punzonamento.
Dopo aver eseguito il calcolo con la specifica definita dall'utente della posizione del perimetro critico per tutte le 15 varianti, è possibile valutare i risultati risultanti. Osservando il grafico seguente, è evidente che il risultato del primo calcolo (con determinazione iterativa della posizione del perimetro critico) può essere confermato. Il criterio di verifica massimo si trova in un intervallo tra lw,def = 0,30 - 0,35 m (distanza precedentemente determinata iterativamente lw,it = 0,345 m).
Di seguito, i risultati del calcolo con specifica manuale della posizione del perimetro critico possono essere valutati anche graficamente sotto forma di un diagramma Excel. Qui, sull'asse delle ordinate è riportato il quoziente tra la tensione di taglio agente e quella resistente (νEd,red / νRd,c). Sull'asse delle ascisse è riportato il quoziente tra la distanza dall'area di applicazione del carico e l'altezza utile (ait / d).
Valori di riferimento dal primo calcolo:
I risultati ottenuti dal primo calcolo con determinazione iterativa del perimetro critico possono quindi essere confermati.