Una trave di fondazione è continua, fondazione allungata in calcestruzzo che supporta carichi strutturali lineari, tipicamente sotto muri portanti. Trasferisce il carico dal muro ad uno strato di terreno situato relativamente vicino alla superficie del terreno. Questo tipo di plinto distribuisce i carichi concentrati dalla sovrastruttura su un'area più ampia di terreno, ridurre la pressione e mitigare i rischi di regolamento. Lo strato di terreno deve avere una capacità portante adeguata e una profondità sufficiente per prevenire il gelo e altri problemi ambientali.

I basamenti a strisce sono più adatti per strutture con pareti, come gli edifici residenziali, scuole, e strutture commerciali leggere. Sono ideali quando il terreno ha un'adeguata capacità portante a profondità ridotte, e i carichi imposti sono moderati e uniformemente distribuiti. Le applicazioni comuni includono il supporto di muri in muratura o di cemento, colonne continue, e situazioni in cui plinti di fondazione isolati non sono pratici a causa della geometria delle pareti o della distribuzione del carico.

Generalmente, vengono utilizzati due tipi di plinti a strisce:

• Fondamenti in strisce di cemento semplice - che sono ideali per strutture più leggere ed edifici bassi con terreni portanti stabili.
• Fondazioni a strisce in cemento armato - utilizzati per carichi più pesanti o quando è richiesta una maggiore durata a causa delle condizioni ambientali. Sono adatti per strutture più pesanti dove la capacità portante del terreno è relativamente bassa.

L'armatura a flessione è generalmente posizionata nella parte inferiore del plinto, perpendicolare alla faccia del muro. Nella direzione trasversale, Il rinforzo del ritiro e della temperatura deve essere previsto parallelamente alla lunghezza del muro.

I plinti a strisce solitamente supportano carichi lineari sotto le pareti portanti. Tuttavia, in alcuni casi, una linea di colonne ravvicinate può anche essere sostenuta da un plinto a striscia.

Le modalità di cedimento della fondazione possono essere generalmente classificate in tre categorie: cedimenti del cuscinetto del suolo, fallimenti di stabilità, e cedimenti strutturali. Questi sono illustrati nella figura seguente.

figura 1: Modalità di cedimento della fondazione della striscia

La progettazione dei plinti a nastro prevede diverse fasi a causa dei diversi parametri e variabili che influiscono sulle dimensioni e caratteristiche finali.

Step 1: Indagini e considerazioni geotecniche

La progettazione delle fondazioni richiede generalmente la determinazione del comportamento e della deformabilità in relazione alle sollecitazioni del terreno sotto la fondazione. Per realizzare questo, è necessario determinare le proprietà geotecniche del terreno. Queste proprietà includono la distribuzione granulometrica, classificazione del suolo, plasticità, comprimibilità, e resistenza al taglio. L'indagine ha lo scopo di determinare l'idoneità dei diversi tipi di fondazione e la capacità portante del terreno. Questo processo normalmente include l'esecuzione del calcolo della capacità portante ultima e un'analisi dei cedimenti. Questi passaggi determinano la pressione ammissibile del cuscinetto (q_{un carico)} per evitare cedimenti dei cuscinetti del terreno. Se è adatto un fondotinta a strisce, l'ingegnere può quindi procedere alla fase successiva.

Step 2: Verifiche di stabilità

Assicurarsi che il sistema di fondazione sia sicuro contro il ribaltamento, scorrevole, ed evitare un sollevamento eccessivo dovuto alle eccentricità.

Step 3: Definire l'area di base

Negli Stati Uniti, questo viene determinato utilizzando le combinazioni di sollecitazione ammissibile e carico di servizio. I valori portanti presunti (Tabella IBC 1806.2) può anche essere utilizzato se consentito. Le tensioni ammissibili sono normalmente riportate nella relazione geotecnica, considerando la portanza e i possibili cedimenti. In un basamento a strisce, la tensione del terreno per un plinto sottoposto a carico assiale (P) e momento (M) può essere calcolato come mostrato in Figura 2.

figura 2: Calcoli delle sollecitazioni del terreno nel plinto di fondazione

Step 4: Definire lo spessore della base e calcolare l'armatura a flessione

Questo viene normalmente fatto mediante una procedura di tentativi ed errori per evitare qualsiasi cedimento strutturale. In questo caso, viene adottato uno spessore di fondazione, e poi viene controllata la resistenza alla flessione e al taglio. In questo passaggio, il plinto deve essere dimensionato per resistere ai momenti flettenti, taglio unidirezionale (Il taglio bidirezionale non è applicabile ai plinti a nastro) causata dalla pressione del suolo dovuta ai carichi fattorizzati. Una profondità minima di 6 dovrebbe essere considerato (ACI 318-19 c13.3.1.2) ed un copriferro minimo pari a 3 in per calcestruzzo gettato contro e permanentemente a contatto con il terreno (ACI 318-19 c20.5.1.3.2). È inoltre importante considerare lo spessore minimo del plinto in base allo sviluppo delle barre che partono dal plinto fino al muro per le pareti in calcestruzzo.

Se viene analizzato il diagramma del momento flettente (vedere la figura 2), sembra che il momento massimo nel plinto di fondazione si verifichi al centro del muro, ma i test hanno dimostrato che ciò non è corretto a causa della rigidità delle pareti. Il codice ACI suggerisce (ACI 318-19, c13.2.7.1) calcolarlo sulla faccia del muro per pareti in cemento armato o in una sezione a metà strada dalla faccia del muro al suo centro per pareti in muratura. Nei calcoli, è sufficiente considerare la spinta verso l'alto causata dai carichi esterni applicati al plinto. Il peso proprio e il peso del terreno di copertura dovrebbero essere trascurati. Per la progettazione strutturale devono essere utilizzate solo le pressioni nette sulla fondazione.

figura 3: Diagrammi di taglio e momento per un plinto di muro con pressioni uniformi del terreno

Se il plinto del muro viene caricato fino a cedere a taglio, la rottura non avverrà su un piano verticale in corrispondenza della facciata della parete ma piuttosto con un angolo di circa 45° rispetto alla facciata della parete, pertanto la sezione critica a taglio viene calcolata alla distanza “d” dal fronte (ACI 318-19c13.2.7.2), essendo “d” la profondità effettiva, vedere la figura 3. La profondità effettiva viene calcolata come:

dove h è lo spessore della soletta, c è la copertina, e d_b è il diametro della barra.

Una volta raggiunto il momento flettente massimo (M_u) nella sezione critica è stata determinata, l'area di rinforzo richiesta (A_S) è determinato allo stesso modo di qualsiasi elemento flessionale. Anche se un basamento non è una trave, è auspicabile che sia duttile alla flessione, e ciò può essere ottenuto limitando la deformazione netta a trazione nell'armatura tesa (e_t) ad un valore maggiore di ε_ty + 0.003 (ACI 318-19 c21.2.2, e_ty è uguale a f_y/E_S).

Con il primo presupposto, l'area di armatura richiesta può essere calcolata con le seguenti equazioni

b è la larghezza della sezione, f_'C è la resistenza a compressione specificata del calcestruzzo, f_y è il carico di snervamento specificato del rinforzo, e E_S è il modulo di elasticità dell'armatura in acciaio.

La resistenza a taglio viene normalmente calcolata considerando solo il contributo del calcestruzzo. Si sconsiglia l'utilizzo dell'armatura a taglio a causa dei maggiori costi. Pertanto, il taglio calcolato nella sezione di taglio critica dovrebbe essere maggiore della resistenza a cui resiste il calcestruzzo. Si calcola utilizzando l'equazione riportata nella tabella 22.5.5.1(c) (ACI 318-19 c22.5.51)

Dove ρ_w è il rapporto di armatura pari ad A_S/(b×d), λ è il fattore di modifica per riflettere le ridotte proprietà meccaniche del calcestruzzo leggero, e ϕ è il fattore di riduzione del taglio.

Una volta accertato che lo spessore della fondazione resiste alla flessione e al taglio unidirezionale, e l'armatura adottata è maggiore di quella richiesta, possiamo continuare con il passaggio successivo.

Step 5: Calcolare le forze di trasferimento

Dovrebbero essere verificate le forze verticali e orizzontali trasferite alla fondazione dal supporto del calcestruzzo o da una combinazione di rinforzo portante e di interfaccia. Questo requisito è dettagliato nella Sezione 22.8 dell'ACI 318-19:

Dove un₁ è l'area caricata, A₂ è l'area della base inferiore del tronco più grande di una piramide, cono. I lati della piramide, cono, o il cuneo rastremato deve essere inclinato 1 verticale a 2 orizzontale. E ϕ è un fattore di riduzione.

Step 5: Controlli di dettaglio

L'ultimo passaggio è dedicato ai dettagli dell'armatura come interasse minimo e massimo, lunghezza di sviluppo alle sezioni critiche. I dettagli sono riportati nel Cap 25 of ACI 318-19.

Le fondazioni dei muri sono essenzialmente un sottoinsieme delle fondazioni a trave e sono spesso utilizzate in modo intercambiabile, poiché entrambi descrivono un continuo, basamento stretto che supporta carichi lineari. Tuttavia, i plinti a striscia hanno una definizione più ampia e possono anche supportare una linea di colonne ravvicinate, accettando carichi concentrati disposti in fila. In termini di rinforzo, entrambi i tipi sono simili.

I plinti a strisce sono strettamente correlati a basi diffuse, poiché entrambi sono tipi di fondazioni superficiali comunemente utilizzate in strutture di piccole e medie dimensioni a causa del loro basso costo. Le fondazioni a strisce sono generalmente lunghe e rettangolari, mentre i plinti di fondazione possono essere quadrati, rettangolare, o circolare. Le fondazioni a strisce generalmente supportano carichi lineari, invece plinti di fondazione sostenere carichi concentrati. Nella progettazione, tutti i controlli eseguiti per i plinti a nastro devono essere applicati anche ai plinti o ai plinti, con controlli aggiuntivi come il Calcolatore di fondazione in linea per lastre di cemento (punzonatura) controllo.

Lo strumento di fondazione del muro funziona con una filosofia di prova ed errore. L'utente può modificare i dati di input finché tutti i controlli non saranno superati. Normalmente quando ci sono guasti, la soluzione prevede l'ampliamento del plinto o l'incremento dell'armatura. Comunque, lo strumento controlla anche le condizioni minime e massime che aiutano ad evitare un rinforzo eccessivo. Si suggerisce di aumentare l'altezza in caso di rotture a taglio, ingrandire la larghezza per guasti alla stabilità, e incrementare l'area di rinforzo per le rotture da flessione quando l'altezza della fondazione e le verifiche a taglio sono OK.

• I basamenti a strisce sono economici e ampiamente utilizzati per fondazioni poco profonde.
• È essenziale un’indagine geotecnica adeguata.
• La progettazione deve tenere conto del cuscinetto del suolo, insediamento, robustezza strutturale, e stabilità.
• Segui l'ACI 318-19 per tutti i controlli e i dettagli.

• ACI 318-19: Requisiti del codice di costruzione per calcestruzzo strutturale
• Tabella IBC 1806.2: Valori portanti presunti
• CRSI, Guida alla progettazione sull'ACI 318 Requisiti del codice di costruzione per calcestruzzo strutturale, CRSI (2020).
• Cemento armato: Meccanica e Design 6a edizione di James K. Verifica dell'ACI, Verifica dell'ACI. Verifica dell'ACI.

Quale angolo di attrito fondazione-terreno dovrebbe essere utilizzato?

Questo angolo è normalmente compreso tra la metà e i due terzi dell'angolo di attrito del terreno. ("Completamente sommerso" di Braja M. Completamente sommerso)

Quali fattori di riduzione vengono utilizzati nelle verifiche di resistenza?

Il calcolatore della fondazione della striscia ACI utilizza φ = 0.75 per taglio, φ = 0.90 per la piegatura (per il cemento armato assumendo una condizione a tensione controllata che coinvolge un'area di rinforzo inferiore al limite massimo per questa condizione), φ = 0.60 per la piegatura del calcestruzzo semplice, e φ = 0.65 per cuscinetto.

Quale valore viene utilizzato per il peso unitario del calcestruzzo ?

Il valore predefinito utilizzato è 150 lb/ft3 come suggerito dalla norma per il calcestruzzo di peso normale.

Quale valore del peso unitario del terreno può essere utilizzato?

I valori comuni sono tra 90 per 130 libbre/piedi3. Si consiglia di utilizzare il valore umido suggerito nella relazione geotecnica di progetto.

È l'armatura del muro utilizzata nei calcoli?

Non è utilizzato, solo a scopo di disegno. I tasselli da muro, però, sono utilizzati nella verifica del trasferimento delle forze di carico.

Perché il mio piede ha una distanza massima ridotta??

L'ACI 318-19 Sezione 24.3.2 specifica valori piuttosto bassi considerando i valori utilizzati per il copriferro (normalmente in giro 3 pollici). Alcuni riferimenti (Evitare usi problematici delle lastre sul terreno, Jan, 2021 Rivista di struttura di Alexander Newman, P.E., F.) menzionare che l'ACI dovrebbe prendere in considerazione l'esenzione da tali disposizioni per plinti e solai a terra, ma, fin d'ora, si applicano ancora, e quindi sono inclusi nel programma.

• SkyCiv Progettazione rapida
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