Artigo técnico

Figura 01 - Molas para Base elástica de superfície [1]

Este suporte é representado por molas verticais, que são aplicadas com rigidez constante da mola e independentes umas das outras. Portanto, não é possível calcular nenhuma bacia de subsidência próxima da realidade. Esse tipo de fundação também é chamado de cama Winkler. Para ser capaz de aplicar este método, é necessário o módulo de leito k s (C1z no programa), que é calculado com base na pressão do solo σ 0 e os correspondentes assentamentos.

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

A desvantagem do método do módulo de reação do subleito é, entre outras coisas, que a modelagem do solo é insuficiente e as áreas adjacentes não podem ser consideradas. Como a carga do solo provoca a deformação diretamente somente sob a carga, a bacia de subsidência não reflete a realidade. A rigidez de cisalhamento do solo também não é levada em conta.

Método do Módulo de Reação do Subleito com Módulo de Camação Variável

As deficiências do método do módulo de reação do subleito convencional podem ser diminuídas pela definição do módulo de leito variável. Dörken & Dehne [2] recomendam um módulo de cama direcionado na borda de uma faixa estreita que aumenta para o dobro do valor. Isso deve simular os efeitos do solo fora da borda da fundação. Os assentamentos resultantes são significativamente melhorados por este método.

Figura 02 - Distribuição do Módulo de Cama [1]

O curso variável da cama pode ser inserido no RFEM usando uma área de borda escalonada. No entanto, algumas vantagens do método do módulo de reação do subleito convencional, tais como visão geral clara e entrada rápida do programa, são perdidas no caso de tal modelagem.

Figura 03 - Distribuição do Módulo Bedding no RFEM

Consideração de áreas terrestres adjacentes usando molas adicionais

Este modelo baseia-se no método 'Effective Soil Model' de Kolář & Němec [3] . Em contraste com o método do módulo de leito variável, a resistência ao cisalhamento também é considerada além do módulo de leito. As áreas adjacentes são levadas em consideração usando molas de linha e molas simples nas bordas.

Figura 04 - Aplicação de Molas de Superfície, Molas de Linha e Molas Únicas

As molas aplicadas no nosso exemplo resultam do parâmetro de assentamento vertical de 54.500 kN / m como segue:

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

0 representa a faixa da bacia de subsidência na qual os assentamentos caem abaixo de 1% dos valores de borda da fundação.

$$ {\ mathrm C} _ {\ mathrm v, \ mathrm {xz}} \; = \; {\ mathrm c} _ {\ mathrm v, \ mathrm {yz}} \; = \; {\ mathrm c } \ mathrm z \; \ cdot \; {\ mathrm s} _2 \; = \; 54.500 \; \ mathrm {kN} / \ mathrm m³ \; \ cdot \; (0.1111 \; \ mathrm m) ² \ ; = \; 6,055.56 \; \ mathrm {kN} / \ mathrm m $$

c v, xz e c v, yz são as molas de cisalhamento para a fundação elástica de superfície.

$$ 0.1 \; \ cdot \; {\ mathrm c} _1 \; <\; {\ mathrm c} _2 \; <\; 1.0 \; \ cdot \; {\ mathrm c} _1 $$ $$ \ mathrm k \; = \; \ sqrt {{\ mathrm c} _ {1, \ mathrm z} \; \ cdot \; {\ mathrm c} _ {2, \ mathrm {perpendicular}}} \; = \; \ sqrt {54,500 \; \ cdot \; 27,250} \; = \; 38,537.32 \; \ mathrm {kN} / \ mathrm m² $$

k representa a linha de mola ao longo da borda externa da fundação.

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

O fator K especifica as molas individuais nas áreas de borda da fundação.

Como a resistência ao cisalhamento e as áreas adjacentes são consideradas nessa variante, resultados mais realistas são obtidos. Outra vantagem em comparação com a variante anterior é que a modelagem é bastante fácil e não é necessário definir nenhuma superfície adicional na área de borda.

Cálculo no módulo adicional RF-SOILIN

No entanto, você pode obter propriedades do solo significativamente mais detalhadas usando a abordagem de módulo de rigidez no módulo adicional RF-SOILIN. Entre outras características, este programa permite considerar várias camadas de solo e amostras de solo. Outra vantagem de usar este módulo adicional é a representação realista de interações entre um edifício e o solo. O RF ‑ SOILIN determina as propriedades da fundação automaticamente. Como essa abordagem fornece uma representação consideravelmente mais precisa da bacia de subsidência de um edifício, também é possível analisar os possíveis efeitos de povoamento nos edifícios adjacentes.

Comparação de variantes

Os três métodos de cálculo que seguem a abordagem realista aumentam a rigidez das bordas de acordo. Portanto, resultados significativamente melhores são geralmente obtidos. O exemplo mostra que as tensões e deformações de contato são diferentes, dependendo do método usado. Quanto mais precisamente as propriedades da fundação forem determinadas de acordo com os métodos individuais, mais próximas as tensões de contato são aquelas resultantes do cálculo em RF-SOILIN.

Para comparar as variantes de cálculo, os resultados das propriedades de fundação de RF-SOILIN foram calculados como média no eixo neutro da superfície e aplicados às outras variantes como uma mola translacional cz .

Figura 05 - Resultado da Comparação de Variantes: Deformações

Figura 06 - Resultado da Comparação de Variantes: Estresses de Contato

Referência

[1] Barth, C. & Rustler, W. (2013). Finite Elemente in der Baustatik-Praxis (2 ed.). Berlim: Beuth.
[2] Dörken, W. & Dehne, E. (2007). Grundbau in Beispielen Teil 2. Nach neuer DIN 1054: 2005 (4a ed.). Colônia: Werner.
[3] Kolář, V. & Němec, I. (1989). Modelagem da interação solo-estrutura . Amesterdão: Elsevier.

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