Manuais online RFEM 6 / RSTAB 9 | Fundações de betão

Voltar para manuais online

574x

005731

Ann-Kathrin Dannwerth, B.Sc.

2024-07-11

Selecionar manual

Vista geral

Módulo Fundações de betão

Bases teóricas

Especificações de dimensionamento

Propriedades de dimensionamento de fundações isoladas

Dimensionamento

Resultados

Documentação

Capacidade de carga do subsolo

A verificação da capacidade de carga do subsolo pode ser realizada de diferentes formas, dependendo da norma. No Eurocódigo, a verificação é feita através de uma comparação entre os valores de cálculo das ações e das resistências (verificação da resistência à rotura do solo), enquanto nas normas norte-americanas se trabalha frequentemente com pressões de solo admissíveis. Ambas as abordagens descrevem o mesmo comportamento de carga do subsolo, mas diferem quanto ao conceito de segurança e ao formato de verificação.

EN 1997-1: Verificação da resistência à rotura do solo

Na verificação da resistência à rotura do solo segundo a EN 1997-1, a resistência pode ser determinada através de pressões de solo admissíveis predefinidas ou através do cálculo da resistência à rotura do solo, considerando as camadas de solo e os parâmetros do solo.

Verificação com pressão de solo admissível predefinida

Neste tipo de verificação, a pressão de solo existente é comparada com a pressão de solo admissível especificada. O valor da capacidade de carga do solo admissível σ_a é definido nas configurações de dimensionamento geotécnico do módulo "Fundações de betão", na secção "Pressão de solo admissível".

Determinação das tensões na junta de solo e das excentricidades da carga

A força de corte de cálculo com cargas de fundação adicionais V_z,+add, bem como os momentos fletores de cálculo resultantes M_y,+add e M_x,+add no centro da base da fundação, são necessários para determinar a excentricidade das cargas verticais atuantes:

e_{x} = - \frac{M_{y, + add}}{V_{z, + add}}

e_{y} = \frac{M_{x, + add}}{V_{z, + add}}

Excentricidade de ações resultantes incluindo cargas de fundação adicionais nas direções x e y

Determinação da área de fundação efetiva

Na verificação da resistência à rotura do solo, apenas uma parte da área de fundação realmente existente é considerada – a parte na qual a força normal resultante atua no centro.

L^{'} = m a x (w_{x} - 2 \cdot |e_{x}|; w_{y} - 2 \cdot |e_{y}|)

B^{'} = m i n (w_{x} - 2 \cdot |e_{x}|; w_{y} - 2 \cdot |e_{y}|)

A^{'} = B^{'} \cdot L^{'}

Comprimento efetivo da fundação L', largura da fundação L'e base A'

Pressão de solo existente

Com isso, é possível determinar a pressão de solo existente:

σ_{v o r h} = \frac{{V^{'}}_{d}}{A^{'}}

Valor de cálculo da ação de rotura do solo

Verificação

A pressão de solo existente é comparada com a pressão de solo especificada:

η = \frac{{V^{'}}_{d} / A^{'}}{{R^{'}}_{d} / A^{'}} \leq 1.0

Critério de cálculo da rotura do solo

Verificação com resistência à rotura do solo calculada (Anexo D)

Na verificação da resistência à rotura do solo segundo a EN 1997-1 [1], é feita uma comparação entre as ações normais à base da fundação e os valores de cálculo das resistências. É utilizado um processo de cálculo conforme [1] 6.5.2.2. No Anexo D da norma, encontra-se um exemplo informativo para a determinação analítica da resistência à rotura do solo.

Determinação da resistência à rotura do solo para condições consolidadas

O valor característico da resistência à rotura do solo pode ser determinado, segundo [1] Anexo D, equação (D.2) para condições consolidadas, como:

R_{k} / A^{'} = \underset{σ_{c}}{\underset{⏟}{c^{'} \cdot N_{c} \cdot b_{c} \cdot s_{c} \cdot i_{c}}} + \underset{σ_{q}}{\underset{⏟}{q^{'} \cdot N_{q} \cdot b_{q} \cdot s_{q} \cdot i_{q}}} + \underset{σ_{γ}}{\underset{⏟}{0.5 \cdot γ^{'} \cdot B^{'} \cdot N_{γ} \cdot b_{γ} \cdot s_{γ} \cdot i_{γ}}}

σ_c	Tensão devido a coesão
σ_q	Tensão devido à profundidade da fundação
σ_γ	Tensão devido à largura de fundação

Valor característico da resistência à rotura do solo de acordo com a EN 1997-1 Anexo D (consolidado)

Coeficientes de capacidade de carga (N_c, N_q, N_γ): Estes fatores são calculados considerando as condições do solo e o ângulo de atrito.

N_{q} = e^{π \cdot \tan (φ_{d}^{'})} \cdot \tan^{2} (45 ° + φ_{d}^{'} / 2)

N_{c} = (N_{q} - 1) \cdot \cot (φ_{d}^{'})

N_{γ} = 2 \cdot (N_{q} - 1) \cdot \tan (φ_{d}^{'}) sofern φ^{'} / 2 (raue Sohlfläche)

Coeficientes de capacidade de carga

Coeficientes de forma (s_c, s_q, s_γ): Estes consideram a geometria da fundação, como plantas retangulares ou quadradas.

s_{q} = 1 + B^{'} / L^{'} \cdot \sin (φ_{d}^{'})

s_{c} = (s_{q} \cdot N_{q} - 1) / (N_{q} - 1)

s_{γ} = 1 - 0, 3 \cdot B^{'} / L^{'}

Coeficiente de forma para planta retangular ou quadrática

Coeficientes de inclinação da base (b_c, b_q, b_γ): Os coeficientes de inclinação da base consideram a inclinação da base da fundação α e são calculados fundamentalmente para a verificação da resistência à rotura do solo.

b_{q} = (1 - α \cdot \tan (φ_{d}^{'}))^{2}

b_{c} = b_{q} - (1 - b_{q}) / (N_{c} \cdot \tan (φ_{d}^{'}))

b_{γ} = b_{q}

Coeficientes de área de base

Coeficientes de inclinação (i_c, i_q, i_γ): Estes consideram as influências de cargas inclinadas.

m_{B} = (2 + B^{'} / L^{'}) / (1 + B^{'} / L^{'})

m_{L} = (2 + L^{'} / B^{'}) / (1 + L^{'} / B^{'})

m = m_{L} \cdot \cos^{2} (ω) + m_{B} \cdot \sin^{2} (ω)

i_{q} = (1 - H_{d} / (V_{d} + A^{'} \cdot c_{d}^{'} \cdot \cot (φ_{d}^{'})))^{m}

i_{c} = i_{q} - (1 - i_{q}) / (N_{c} \cdot \tan (φ_{d}^{'}))

i_{γ} = (1 - H_{d} / (V_{d} + A^{'} \cdot c_{d}^{'} \cdot \cot (φ_{d}^{'})))^{m + 1})

Coeficientes de inclinação

Ângulo de inclinação de força e relações geométricas para determinação dos coeficientes de inclinação

Determinação da resistência à rotura do solo para condições não consolidadas

No caso de condições não consolidadas, utiliza-se a seguinte fórmula:

R_{k} / A^{'} = (π + 2) \cdot c_{u} \cdot b_{c} \cdot s_{c} \cdot i_{c} + q

Valor característico da capacidade resistente de acordo com a EN 1997-1 Anexo D (não drenado)

Verificação

O valor de cálculo da ação de rotura do solo é comparado com o valor de cálculo da resistência à rotura do solo:

η = \frac{{V^{'}}_{d} / A^{'}}{{R^{'}}_{d} / A^{'}} \leq 1.0

Critério de cálculo da rotura do solo

Informação

As ações (Actions A), os parâmetros do solo (Material M) e as resistências (Resistance R) devem ser reduzidos com os fatores de segurança parciais 𝛾 conforme [1] A.3.

IBC 2021 / ACI 318-19 (ASD): Pressão de solo

Finalidade da verificação

A verificação da pressão de solo verifica se as tensões de contacto transmitidas pela fundação ao subsolo não excedem a pressão de solo admissível. A distribuição da tensão sob a fundação é assumida como linear para uma solicitação combinada de força normal e momento fletor.

Distribuição da tensão

As tensões de contacto do solo são determinadas a partir da força normal e do momento fletor na base da fundação:

q_{u} = \frac{P_{z}}{A} \pm \frac{M}{S}

P_z	Carga vertical total sobre a fundação [kip]
A	Área da fundação [ft²]
M	Momento fletor na base da fundação [kipft]
S	Módulo de secção da área da fundação [ft³]

Pressão de solo

Verificação

As tensões de contacto do solo resultantes não podem exceder a pressão de solo admissível. A pressão de solo admissível σ_a pode ser definida na configuração de dimensionamento geotécnico do módulo Concrete Foundations.

Grau de utilização

η = \frac{q_{u}}{σ_{a}}

Grau de utilização – Pressão de solo

Configuração do software

A pressão de solo admissível σ_a é definida na configuração de dimensionamento geotécnico do módulo Concrete Foundations. Todas as cargas verticais atuantes na fundação são obtidas dos casos de carga definidos.

Capítulo principal

Estabilidade externa - Verificações geotécnicas