In questo capitolo viene spiegato come derivare le forze di trazione nei singoli staffe orizzontali del pozzo dalle forze orizzontali applicate. Si mostra come le forze derivano dalla sollecitazione diretta di trazione e dalla flessione della parete del pozzo e vengono distribuite sui vari gruppi di staffe attraverso meccanismi di puntone.
Forze orizzontali sulle pareti del pozzo
Nel primo passo della progettazione, si esamina la distribuzione delle forze orizzontali sulle singole pareti del pozzo. A seconda che si tratti di una superficie di contatto ruvida o liscia tra il sostegno e il pozzo, si ottengono diverse quote di forze orizzontali trasferibili. Le forze orizzontali risultanti costituiscono la base per il successivo calcolo delle forze di trazione nelle staffe.
La progettazione viene effettuata solo per la forza orizzontale superiore, anche se la inferiore è generalmente maggiore, per i seguenti motivi:
- Nella parte inferiore, la parete frontale è almeno parzialmente incastrata grazie all'armatura verticale e alla connessione con la piastra di fondazione. Pertanto, la forza orizzontale lì non agisce come nella parte superiore.
- Il pozzo viene spesso realizzato più spesso in basso, aumentando la capacità portante e rendendo meno critica la maggiore forza inferiore.
- La progettazione del calcestruzzo si basa su una larghezza parziale definita (circa 1/3 dell'altezza della parete), indipendentemente dall'altezza totale, ciò che garantisce maggiore sicurezza.
Per un fondazione a pozzetto con pareti interne ruvide, si ottiene una forza orizzontale superiore di:
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My |
Momento flettente di progetto |
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d |
Incastro a flessione della colonna |
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Hx |
Carico orizzontale di progetto senza ulteriori carichi di fondazione |
Per un fondazione a pozzetto con pareti interne lisce, si ottiene una forza orizzontale superiore di:
Verifica del calcestruzzo della parete del pozzo sollecitata a flessione
La verifica viene effettuata esemplarmente per la parete del pozzo nella direzione y, sollecitata da una forza orizzontale superiore Ht,x nella direzione x. La flessione avviene quindi attorno all'asse y. La forza orizzontale superiore Ht,x può essere distribuita in modo che ciascuna metà agisca sui quarti dei punti di estensione longitudinale del sostegno nella direzione y.
Considerando ora, ad esempio, solo l'angolo superiore destro, questo deve trovarsi in equilibrio di forze:
Il momento intorno al punto P è calcolato come segue:
Il momento flettente di progetto MEd deve essere bilanciato da un momento opposto. Questo è generato dalla forza di compressione del calcestruzzo sul lato interno compresso della parete del pozzo nella direzione y con il braccio della leva z fino al punto di rotazione P:
Per determinare la compressione del calcestruzzo necessaria, si procede come segue:
- Si presume che la tensione del calcestruzzo sia uniformemente distribuita sulla zona di compressione.
- A partire da una deformazione del calcestruzzo di 0,0 ‰, questa viene gradualmente aumentata fino a quando il momento interno risultante corrisponde al momento flettente di progetto MEd.
- Si presume contemporaneamente che l'acciaio sul lato esterno della parete del pozzo abbia già raggiunto la sua deformazione massima.
Non appena il momento interno calcolato supera il momento flettente di progetto MEd, l'iterazione termina. La parete del pozzo è quindi verificata per la flessione e l'area di armatura richiesta delle staffe orizzontali nel pozzo derivante dalla flessione di Ht,x Asw,h,erf (MEd|Ht,x) è determinata.
Armatura orizzontale esterna
La staffa esternamente posizionata su tutti i lati è soggetta a due diverse sollecitazioni:
- Da flessione della parete, che è perpendicolare alla forza orizzontale considerata
- Da trazione della parete, che si estende parallelamente alla forza orizzontale considerata
Nell'immagine è mostrata l'armatura risultante da Ht,x e la corrispondente Ht,y.
| Armatura | Designazione |
|---|---|
| Asw,h,out,erf(MEdHt,x) | Area di armatura necessaria delle staffe orizzontali esterne nel pozzo dalla flessione di Ht,x |
| Asw,h,erf(Ht,x) | Area di armatura necessaria delle staffe orizzontali nel pozzo da forza di trazione nella direzione x |
| Asw,h,out,erf(MEdHt,y) | Area di armatura necessaria delle staffe orizzontali esterne nel pozzo dalla flessione di Ht,y |
| Asw,h,erf(Ht,y) | Area di armatura necessaria delle staffe orizzontali nel pozzo da forza di trazione nella direzione y |
Il massimo sollecitamento a trazione delle staffe risulta dalla somma delle forze di trazione dovute a flessione e forza assiale. L'armatura necessaria risulta come segue:
Armatura orizzontale nella direzione y
In questo caso, solo le forze orizzontali nella direzione x conducono a forze di trazione. La forza orizzontale Ht,y non provoca qui nessuna forza di trazione per due motivi:
- Nessuna forza di trazione da flessione nella direzione y: Il braccio di staffa nella direzione x si trova all'interno della zona di compressione della parete piegata dalla forza orizzontale Ht,y. Qui, la staffa agisce più come armatura a compressione, che tuttavia viene trascurata.
- Nessuna componente di trazione attraverso bracci di staffa paralleli: I bracci di staffa, che corrono paralleli alla forza orizzontale Ht,y, trasferiscono le loro forze attraverso puntoni diagonali al lato esterno del pozzo. Lì, la forza verticale entra nei bracci di staffa verticali. Poiché l'estremità del braccio di staffa verticale del braccio esterno y si trova al di sopra di questo punto di ingresso, non appare alcuna componente verticale di forza in questa staffa dal puntone di compressione.
Armatura orizzontale nella direzione x
Analogamente all'armatura nella direzione y, solo le forze orizzontali che agiscono perpendicolarmente alla direzione del braccio di staffa conducono a una forza di trazione nel braccio.
Derivazione delle forze di trazione nelle staffe dalle forze orizzontali
Si deve ancora spiegare come le rispettive forze di trazione nelle staffe, che poi sono state sovrapposte alla forza di trazione decisiva, siano derivate dalle rispettive forze orizzontali. Questo verrà illustrato esemplarmente per la forza orizzontale Ht,x.
Divisione della forza orizzontale sulle staffe
La forza orizzontale Ht,x viene equamente suddivisa sui quattro bracci di staffa paralleli alla forza. Ognuno di questi bracci porta quindi un quarto della forza totale:
L'armatura necessaria per questo si calcola come:
Effetto di flessione sulla parete del pozzo
Inoltre, Ht,x provoca una flessione della parete del pozzo nella direzione y. Nel corso della progettazione del calcestruzzo, è stata determinata la forza di compressione del calcestruzzo risultante. Per motivi di equilibrio, questa forza di compressione del calcestruzzo deve essere compensata da una corrispondente forza di trazione nelle staffe esterne.
Componente di trazione nelle staffe esterne:
Questa forza di trazione non si distribuisce uniformemente su entrambe le staffe orizzontali, ma segue la meccanica dei puntoni di compressione. I puntoni si estendono ad un angolo θ1.
Per ottenere la componente di trazione risultante dalla flessione della parete del pozzo, si raccomanda di procedere come segue:
Angolo di distribuzione del carico all'interno della parete del pozzo:
con:
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dx(wall) |
Altezza utile statica della parete in direzione x |
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kx(wall) |
Rapporto del braccio della leva delle forze interne |
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xx(parete) |
Altezza della zona di compressione utilizzata per il braccio di leva dello sforzo interno per la verifica |
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db,y |
Dimensione del bicchiere nella direzione y |
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cy |
Dimensionamento di colonne in direzione y |
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c(k) |
Copriferro esistente di fondazione di tipo bicchiere |
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ds,h |
Diametro del tirante orizzontale nella sella |
Forza di compressione proporzionale nelle staffe esterne dalla flessione della parete del pozzo:
Forza di trazione proporzionale nelle staffe esterne dalla flessione della parete del pozzo:
L'area di armatura richiesta delle staffe orizzontali esterne nel pozzo derivante dalla flessione di Ht,x risulta come:
L'area di armatura richiesta delle staffe orizzontali nella direzione y nel pozzo derivante dalla flessione di Ht,x corrisponde quindi alla parte rimanente della superficie di armatura totale richiesta una volta che l'armatura delle staffe esterne Asw,h,out,erf (MEd|Ht,x) è stata sottratta: