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Verifiche progettuali muri di contenimento secondo ACI 318

Controlli progettuali muri di sostegno secondo ACI 318-19

Durante il processo di progettazione di un muro di sostegno a sbalzo in cemento, il primo passo è definire il dimensioni preliminari e controlla il stabilità di questa geometria preliminare contro ribaltamento, scorrevole, e cuscinetto. Il completamento di tali verifiche di stabilità comporta il calcolo di tutte le forze agenti sulla struttura di sostegno. Quei carichi, quando scomposto, sono l'input necessario per eseguire le verifiche progettuali del muro di contenimento in calcestruzzo e garantirne le dimensioni e l'armatura prevista, sarà in grado di sopportare carichi di stato ultimi. Using our Retaining Wall Design Software, it is possible to perform the stability checks required during the process of a concrete retaining wall design.

In sintesi, includono i controlli di progettazione sui diversi componenti di un muro di contenimento in calcestruzzo:

  • Stelo
    • Sezione critica: Situato alla base del fusto, alla faccia della base del muro di contenimento. For shear strength check, ACI 318 allows using the section at a distance d from the base as the critical one.
    • Forze agenti: Pressione attiva del suolo trattenuta e pressione aggiuntiva proveniente dai carichi supplementari.
    • Effetti da verificare: Flexure and shear at the critical section cantilever retaining wall’s stem.
  • Tacco
    • Sezione critica: Situato all'interfaccia tra lo stelo e il basamento del muro. For shear strength check, ACI 318 allows using the section at a distance d from the interface as the critical one.
    • Forze agenti: Peso del suolo trattenuto, heel self-weight, e supplemento ad azione verticale. Soil pressure below the base could be included, but is usually neglected for being conservative.
    • Effetti da verificare: Shear and flexure at the critical section cantilever retaining wall’s heel.
  • Dito del piede
    • Sezione critica: Located at the face of the stem. For shear strength check, ACI 318 allows using the section at a distance d from the face of the stem as the critical one.
    • Forze agenti: Pressione del cuscinetto sotto la punta. Il peso proprio del suolo passivo che agisce sopra la punta è solitamente trascurato, in quanto potrebbe erodersi o essere rimosso.
    • Effetti da verificare: Shear and flexure at the critical section cantilever retaining wall’s toe.
  • Chiave di taglio (se incluso)
    • Sezione critica: Situato all'interfaccia tra la chiave di taglio e il plinto del muro.
    • Forze agenti: Pressione del suolo passiva.
    • Effetti da verificare: Shear at the critical section cantilever retaining wall’s key.

skyciv muro di contenimento in cemento design sezioni critiche

Load Factors as per ACI-318

When performing a design check on a concrete cantilever retaining wall as per the requirements of ACI-318, all the external forces that act on the structure and generate an internal force at the critical section, are factored in according to their nature, as follows:

  • For lateral earth pressures, due to the soil’s weight and additional loads, the factor for calculating ultimate state loads is \(1.6\)
  • For the structure’s self-weight, the factor for calculating ultimate state loads is \(1.2\)

Those factors reflect the probability of exceeding the calculatedexact” valore, for the case of the structure’s self-weight, the probability of being exceeded is quite low, and therefore the factor is close to 1.0, però, external forces such as the weight and lateral pressure of the retained soil and the surcharges are more likely to take a higher value, and that’s why the load factor is closer to 2 than to 1.

Resistance reduction factors as per ACI-318

Apart from increasing the forces acting on the structure, its resistance is also reduced by applying some factors, following the LRFD (Progettazione del fattore di carico e resistenza) approach. Each resistance value is reduced as follows:

  • For flexure resistance, assuming the member is tension controlled, the reduction factor is \(0.9\)
  • For shear resistance, the reduction factor is \(0.75\)

Design requirements as per ACI-318

Comparing the ultimate state internal forces to the reduced member resistance to that internal force, it is possible to determine whether the provided concrete section and embedded reinforcement are strong enough or not. This can be expressed in the following two equations:

  • For nominal moment resistance \(M_n\) and ultimate state moment \(M_u\)

\(\phi \; M_n \geq M_u\)

  • For nominal shear resistance \(V_n\) and ultimate state shear force\(V_u\)

\(\phi \; V_n \geq V_u\)

Additional requirements as per ACI-318

Apart from fulfilling the requirements mentioned above, ACI-318 presents some additional requirements for successfully completing a Concrete Retaining Wall Design:

  • The reinforcement calculated for flexure on any component of the structure is checked against the beam minimum required flexural reinforcement. According to ACI-318, the beam formula is used instead of the one-way slab formula because of the lack of redundancy:

\(UN_{S, \; min} = frac{3 \sqrt{f'_c}}{f_y} b_w d\)

  • Once the required steel area for flexure is calculated, the section is checked to ensure it is tension controlled, in other words making sure that the reinforcement steel yields before concrete cracks:

\(\varepsilon_t = \frac{\varepsilon_c}{c}(d-c) > 0.005\)

Dove \(c = frac{un'}{\beta_1}\), \(a = 1.31 A_s\), \(\varepsilon_c = 0.003\) (assuming concrete cracks at that strain level), e \(d\) is the distance from the compression edge to the center of the reinforcement in tension.

  • Some minimum transverse reinforcement area is calculated for each component of the Cantilever Concrete Retaining Wall, using the ratios given in Table 11.6.1 of ACI-318
  • Development and splice lengths are also calculated for each component of the Cantilever Concrete Retaining Wall, using the criteria given in 25.4.2 of ACI-318

SkyCiv Retaining Wall Calculator

Avendo tutti quei carichi individuali è ora possibile calcolare la forza di attrito. Metà dell'altezza del muro dal fondo della base per il caso del, Metà dell'altezza del muro dal fondo della base per il caso del, come calcolare la stabilità di un muro di sostegno al ribaltamento, Metà dell'altezza del muro dal fondo della base per il caso del! With the paid account, it is also possible to perform design checks as per ACI on the retaining wall.

Sviluppatore di prodotti Oscar Sanchez
Oscar Sanchez
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