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Um breve guia sobre o projeto da fundação Pile

Como projetar a fundação da pilha?

Uma base profunda, Como projetar a fundação da pilha, Como projetar a fundação da pilha. As estacas podem ser feitas de aço, concreto, ou madeira. Em termos de custo, Como projetar a fundação da pilha. Apesar do custo, muitas vezes são necessárias estacas para fins de segurança estrutural.

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Figura 1: Fundação de pilhas

Quando podemos usar pilhas?

Solos fracos

Se as camadas superiores do solo são muito fracas ou altamente compressíveis para suportar as cargas transmitidas pela superestrutura, as estacas são usadas para transferir essas cargas para uma camada mais forte de solo ou para uma base rochosa. Como projetar a fundação da pilha. Este tipo de pilha depende exclusivamente da capacidade de carga do material subjacente na ponta da pilha. Por outro lado, quando a rocha é muito profunda, as pilhas podem transmitir as cargas através do solo circundante gradualmente por fricção. Como projetar a fundação da pilha.

Forças horizontais

As estacas são uma fundação mais adequada para estruturas sujeitas a forças horizontais. As estacas podem resistir a ações horizontais por meio de flexão, enquanto são capazes de transmitir forças verticais da superestrutura. Esta é uma situação típica para projetar estruturas de retenção de terra e estruturas altas sujeitas a ventos fortes ou forças sísmicas.

Solos expansivos ou colapsáveis

Inchaço ou encolhimento do solo pode adicionar uma quantidade considerável de pressão à fundação. Ocorre em solos expansivos ou colapsáveis ​​devido ao aumento ou diminuição do teor de umidade. Também pode causar mais danos para fundações rasas; nesse caso, as estacas podem ser usadas para estender a fundação além da zona ativa ou onde o inchaço e encolhimento podem ocorrer.

Forças de elevação

As forças de elevação são desenvolvidas como resultado de pressões hidrostáticas, Atividade sísmica, momentos de reviravolta, ou quaisquer forças que possam fazer com que a fundação seja extraída do solo. É comum em estruturas como torres de transmissão, plataformas offshore, e porões. Nesta situação, a fundação por estaca é considerada resistente a essas forças de elevação.

Erosão do solo

A erosão do solo na superfície do solo pode causar a perda da capacidade de suporte do solo. Isso pode danificar gravemente as estruturas com fundações rasas.

Como estimamos o comprimento da pilha?

A investigação do solo desempenha um papel significativo na seleção do tipo de pilha e estimativa do comprimento necessário da pilha. Estimar o comprimento da pilha requer bom julgamento técnico sobre os dados geotécnicos do local. Pode ser classificado de acordo com o mecanismo de transferência de carga da estrutura para o solo: (uma) estacas de suporte de extremidade. (b) pilhas de fricção, e (c) pilhas de compactação.

Estacas de rolamento de extremidade

A capacidade de carga final da pilha de suporte final depende da capacidade de suporte de carga do material subjacente na ponta da pilha. O comprimento necessário deste tipo de pilha pode ser facilmente estimado determinando a localização da rocha ou uma forte camada de solo, desde que esteja a uma profundidade razoável. Para casos em que um estrato duro está presente, em vez de uma base rochosa, o comprimento da pilha pode ser estendido por mais alguns metros na camada de solo, como mostrado na Figura 2b.

Pilhas de fricção

Pilhas de fricção (Figura 2c) são usados ​​quando a camada de base rochosa ou estrato duro não existe ou está localizado em uma profundidade irracional. Nesse caso, o uso de estacas de suporte de extremidade torna-se muito longo e antieconômico. A capacidade de carga final das estacas de fricção é derivada da fricção da pele desenvolvida ao longo do comprimento da estaca e do solo circundante. O comprimento das estacas de fricção é relativo à resistência ao cisalhamento do solo, carga aplicada, e tamanho da pilha.

Pilhas de compactação

As estacas de compactação são um tipo de estacas que são cravadas em solos granulares para obter a compactação adequada do solo perto da superfície do solo. O comprimento das estacas de compactação depende principalmente da densidade relativa antes e depois da compactação, e a profundidade necessária de compactação. As pilhas de compactação são geralmente mais curtas do que os outros tipos de pilhas.

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Figura 2: (uma) e (b) Estacas de rolamento de extremidade, (c) Estacas de Fricção

 

Mecanismo de transferência de carga para estacas

Considere uma estaca carregada com comprimento L e diâmetro D, como mostrado na figura 2. A carga Q na estaca deve ser resistida principalmente pelo solo na parte inferior da estaca Qp., e, em parte, pela fricção da pele desenvolvida ao longo do eixo Qs. Geralmente, a capacidade de carga final (Qu) de uma pilha pode ser representada pela soma da carga resistida na ponta da pilha e a carga resistida através do atrito da pele, ou como mostrado na equação 1.

Qvocê = Qp + Qs (1)

Qvocê = Capacidade máxima de carga

Qp = Capacidade de carga do rolamento

Qs = Resistência à fricção da pele

Contudo, para estacas de sustentação, a carga Q é principalmente resistida pelo solo abaixo da ponta da pilha e a resistência ao atrito da pele é mínima. Por outro lado, a carga Q nas estacas de fricção é principalmente resistida apenas pela fricção da pele, em vez da capacidade de suporte da extremidade Qp. As capacidades de carga finais para estacas de rolamento de extremidade e estacas de fricção estão nas equações 2 e 3, respectivamente.

QvocêQp (2)

QvocêQs (3)

Como projetamos pilhas?

O projeto e a análise de fundações profundas, como estacas, são de alguma forma uma forma de arte por causa de todas as incertezas envolvidas na interpretação de dados geotécnicos. Embora inúmeras abordagens teóricas e experimentais tenham sido realizadas para analisar o comportamento e estimar a capacidade de carga das estacas em vários tipos de solo, Mas ainda, ainda temos muito que entender sobre o mecanismo de fundação de estacas. Felizmente, com o avanço da engenharia estrutural, existem vários softwares que podemos usar para minimizar essas incertezas e reduzir o tempo de cálculo.

A seguir estão alguns dos processos que podemos seguir para projetar a fundação de estacas:

Dados do relatório geotécnico

Como discutido anteriormente, dados de projeto pré-fundação, como tipo de pilha, comprimento, e tamanho, são pré-determinados com base em dados de relatórios geotécnicos. Alguns dos parâmetros críticos que são necessários para o projeto e análise de fundação de estacas adicionais são os tipos de solo, unidade de peso, força de cisalhamento, módulo de reação do subleito, e dados de água subterrânea

Análise estrutural

Desenvolvimentos recentes em engenharia estrutural incluem software de projeto estrutural que visa aprimorar nossas habilidades como engenheiros estruturais e produzir projetos seguros, especialmente com estruturas complexas. Existem vários softwares FEA que podemos usar para modelar nossas estruturas e gerar reações, forças de cisalhamento, e momentos de flexão dos apoios da superestrutura. Os dados resultantes devem ser usados ​​para o projeto e análise da fundação.

Projeto de fundação

Semelhante ao software FEA que usamos para analisar e gerar reações de suporte da superestrutura, há também vários softwares de projeto de fundação que podemos usar para projetar a fundação de estacas de acordo com diferentes códigos de projeto. (Nota: para uma calculadora simplificada, experimente o nosso grátis calculadora base de concreto).

O software de projeto de fundação para estacas requer vários dados para realizar verificações de projeto. Inclui dados de geometria, perfis de solo, propriedades do material para concreto e reforços de aço, layouts de reforço, parâmetros de design especificados pelos códigos de design, e os dados de reação exportados do software de análise estrutural.

Figura 3: Software de design de fundação

Algumas das verificações de projeto padrão que são realizadas para o projeto de fundação de estacas:


Verificação de capacidade geotécnica é concluída quando a capacidade de suporte final do solo é determinada pela divisão das cargas verticais aplicadas pela capacidade de suporte de carga do solo. A proporção não deve exceder um valor de 1.0. As estacas carregadas lateralmente também são verificadas estimando os valores das cargas laterais finais e permitidas.

Verificações de capacidade estrutural são realizados determinando, tesoura, e capacidades de flexão de acordo com o código de projeto escolhido. Embora para uma fundação de pilha, falha geotécnica é mais provável de ocorrer do que falha estrutural, ainda é necessário realizar esta verificação para medidas de segurança.

Otimização

Um engenheiro estrutural deve sempre priorizar a segurança ao projetar qualquer tipo de estrutura. Contudo, os engenheiros também podem otimizar seu projeto experimentando diferentes tamanhos de pilha, layouts de reforço, resultando em uma redução da quantidade total de materiais e do custo geral da estrutura sem comprometer a segurança e ainda mantendo os padrões mínimos exigidos pelo código.

Resumo

O processo de projeto de fundação de estacas geralmente envolve uma boa interpretação dos dados geotécnicos do local, modelagem e análise da superestrutura por meio de um software FEA, gerar reações de apoio, verificações e otimização do projeto da fundação para chegar a um projeto seguro e econômico.

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