A capacidade de rolamento do solo é sua capacidade de resistir a falhas de cisalhamento e liquidação excessiva sob pressões de rolamento de fundações.

A capacidade de rolamento de fundações rasas no solo depende principalmente dos seguintes fatores:

• Largura da área de rolamento (B)
• Comprimento da área de rolamento (L)
• coesão do solo (c ')
• Ângulo de atrito interno do solo (Phi)
• pode ser expresso de forma semelhante à equação geral da capacidade de carga para fundações rasas proposta por Terzaghi (c)
• Inclinação de carga ou momentos aplicados à estrutura
• Inclinação da base ou do solo
• Presença do lençol freático

Uma fundação é o elemento estrutural que transfere a carga de um edifício ou estrutura para o solo, garantir a estabilidade e impedir a liquidação excessiva, inclinação, ou colapso.

As fundações podem ser amplamente categorizadas em tipos rasos e profundos, dependendo da profundidade em que eles são colocados em relação à superfície do solo e ao método de transferência de carga. Você pode ler sobre diferentes tipos de fundações Neste post.

A teoria da capacidade de rolamento discutida nesta página é particularmente para fundações rasas. De acordo com Terzaghi, fundações rasas são aquelas em que a profundidade abaixo da superfície do solo do pé é menor ou igual à sua largura. Outras investigações sugeriram que fundações com uma profundidade de 3 para 4 vezes a largura da fundação também pode ser considerada superficial (O).

A capacidade final de rolamento do solo é a pressão do rolamento que ela pode suportar antes da falha sem a consideração de qualquer fator de segurança.

Ao longo dos anos, vários métodos diferentes foram desenvolvidos para calcular a capacidade de rolamento. Esses métodos são baseados em testes e, com o passar do tempo, mais parâmetros foram adicionados à equação geral da capacidade de rolamento para explicar os efeitos que podem reduzir ou aumentar a capacidade de rolamento de uma fundação.

Como esses são todos os métodos de estimativa de uma capacidade de suporte do solo, nenhum é necessariamente certo ou errado e todos são úteis para revisar em cálculos de capacidade de rolamento. Nos casos em que há inclinações ou inclinações de carga na base da estrutura, Pode ser mais adequado usar um método que possa explicar reduções devido a esses efeitos.

Os métodos de capacidade de rolamento mais comuns que podem ser usados ​​para estimar a capacidade de rolamento são:

• mostra o valor correspondente do fator de adesão com a razão de coesão não drenada e pressão atmosférica
• Meyerhoff
• Hansen
• Vesic

A análise de elementos finitos também pode ser uma ferramenta apropriada para estimar a capacidade de rolamento do solo, no entanto, a construção desse modelo geralmente requer muitos parâmetros adicionais, como o módulo do solo Young e a proporção de Poisson e requer muito tempo para analisar em comparação com os métodos analíticos.

Para comparar os diferentes métodos e sua sensibilidade a um determinado parâmetro, podemos realizar uma análise de sensibilidade. Por exemplo, no gráfico abaixo, a capacidade de rolamento é comparada para diferentes valores de atrito, para que possamos ver o quão sensível cada método é com o parâmetro. Com base no gráfico, podemos escolher qual valor é mais apropriado para a capacidade final de rolamento.

A teoria da capacidade de rolamento de Terzaghi foi a primeira teoria abrangente para calcular a capacidade de rolamento de fundações rasas e ainda é amplamente utilizada hoje.

A fórmula de Terzaghi calcula a capacidade de rolamento final (que) de uma fundação, incorporando parâmetros de força do solo, como coesão, unidade de peso, e o ângulo de atrito interno. A equação geral para uma tira de pé é:

• q_você= c n_c+q n_q+0.5 C b n_c

Onde:

• C é a coesão do solo,
• Q é a pressão ou sobretaxa de sobrecarga no nível da fundação,
• γ é o peso unitário do solo,
• B é a largura da fundação,
• N_c, N_q, e n_c são os fatores de capacidade de rolamento que dependem do ângulo de atrito do solo (ϕ).

Usando a teoria de Terzaghi, vamos considerar os seguintes detalhes da fundação:

• Largura da fundação é 0.5 m
• A base do solo é areia com uma coesão de 0 kPa , ângulo de atrito de 30 graus e peso unitário de 18 kN / m3
• A profundidade da fundação é 0 m

Primeiro, Podemos procurar uma mesa para obter fatores de capacidade de rolamento de Terzaghi para um ângulo de atrito interno de 30 graus. Deste, Temos isso NC = 37.16, Nq = 22.46 e nγ = 19.13.

Podemos então conectar nossos valores à equação da capacidade de rolamento

isso = 0 * 37.16 + 0 * 22.46 +0.5 * 18 * 0.5 * 19.13 = 86 kPa

Podemos executar esse cálculo muito mais rápido com a calculadora de capacidade de rolamento Skyciv, pois não precisamos procurar valores de tabelas ou combinar os valores de nós mesmos. Isso é mais verdadeiro com os outros métodos de capacidade de rolamento, como a capacidade de rolamento Meyerhof, que possui parâmetros adicionais.

Uma das maneiras mais fáceis de aumentar a capacidade de rolamento de um pé é o aumento das dimensões da base para distribuir melhor o carregamento.

Dobrar uma largura de pé pode dobrar a capacidade do rolamento, mas ao mesmo tempo também significa que qualquer carga pontual está espalhada por uma área maior, diminuindo assim a pressão do rolamento exercida pela estrutura. Então, aumentando uma largura de pé por um fator de 2 pode resultar em um benefício de utilização de 4x.

Outros métodos comuns para aumentar a capacidade de rolamento podem envolver:

• Removendo material inadequado da fundação e colocando o preenchimento projetado (pode aumentar as propriedades do material e reduzir a incerteza nos parâmetros do material)
• Colocando a posição mais baixa no chão (O peso do solo adjacente ajuda a resistir à falha do rolamento)
• Nível de nivelamento se não for desigual (pode remover os fatores de redução necessários para o terreno irregular)
• Usando um rolo para compactar material sob uma fundação (pode aumentar as propriedades do material)

Outra solução apropriada pode ser usar a calculadora de capacidade de rolamento Skyciv, que não adota uma abordagem conservadora nos cálculos, mas calcula a capacidade de rolamento com alta precisão. Ao permitir que os usuários avaliem diferentes métodos de capacidade de rolamento e métodos de design, o designer pode escolher o método apropriado menos conservador.

A capacidade final do rolamento deve ser reduzida para explicar a variabilidade na força do solo. Dependendo do padrão, essa redução pode ser aplicada usando um único fator de redução geotécnica (AS 5100, Eurocódigo 7 DA2) ou reduzindo diferentes fatores do solo separadamente e usando -os para calcular a capacidade de rolamento (AS 4678, Eurocódigo 7 DA1-2, DA3). Esta é a capacidade de rolamento de design.

As cargas são então fatoradas de acordo com os padrões de design a serem comparados com a capacidade de rolamento de design.

A capacidade de rolamento de design é usada no design do estado limite (LSD) ou design de fator de carga e resistência (LRFD).

Os cálculos para a capacidade de rolamento de projeto dependem do padrão que está sendo usado.

Onde fatores de redução de material são usados (AS 4678, Eurocódigo 7 DA1-2, DA3) Estes são aplicados aos parâmetros do solo primeiro antes que outros cálculos tenham ocorrido. A capacidade de rolamento de projeto pode então ser calculada com métodos como os cálculos de capacidade de rolamento de Terzaghi.

Alternativamente, Se os fatores de redução do material são 1 E temos um único fator para reduzir nossa capacidade de rolamento, podemos simplesmente calcular a capacidade final do rolamento e multiplicá -la por nosso fator de redução geotécnica (AS 5100) ou dividi -lo por nosso fator parcial de segurança (EC7 DA2).

Vamos pegar as propriedades não fatoradas do nosso exemplo anterior com um C '= 0 kPa , Φ '= 30 graus e γ = 18 KN/M3 e calcule a capacidade de rolamento de projeto com base nos seguintes fatores de segurança parcial, conforme definido por M2 de EC7:

• c_Φ = 1.25
• c_{C '} = 1.40
• c_c = 1.00

Podemos calcular nosso projeto de propriedades do solo como C '= 0 kPa , Φ '= 30 graus e γ = 18 kN / m3

• φ '= tan-1( A seguir estão as diferentes maneiras de determinar os coeficientes de pressão de terra para calcular a resistência ao atrito unitária de estacas em areia(30) / 1.25) = 24.8 graus
• c '= 0 * 1.40 = 0 kPa
• γ = 1.00 * 18 = 18 kN / m3

Podemos então procurar fatores de capacidade de rolamento de Terzaghi para um ângulo de atrito interno de 24.8 graus. A partir disso, obtemos que NC = 24.75, Nq = 12.43 e nγ = 9.46.

Podemos então conectar nossos valores à equação da capacidade de rolamento

• q_d = 0 * 24.75 + 0 * 12.43 +0.5 * 18 * 0.5 * 9.46 = 42.6 kPa

Se, em vez disso, não tivéssemos fatores de redução de material, mas um único fator para reduzir nossa capacidade de rolamento, calcularíamos a capacidade final de rolamento de 86 KPA primeiro como fizemos anteriormente.

Para o AS 5100.3 Cálculo, Poderíamos então multiplicar por nosso fator de redução geotécnica φg . Por exemplo, Se tivéssemos um fator de redução geotécnica de 0.5 teríamos uma capacidade de rolamento de design como:

• q_d =f_g * q_você = 0.5 * 86 = 43 kPa

Para o cálculo do EC7 DA2, Tomamos nossa capacidade final de rolamento e a dividiríamos pelo nosso fator de redução parcial γrv. Se tomarmos o fator parcial do R2 de 1.4 Nosso cálculo se tornaria:

• q_d = q_você / c_Rv = 86 / 1.4 = 61.4 kPa

Todas as capacidades de rolamento de design precisariam ser comparadas com a pressão do rolamento da combinação de carga de design para as respectivas combinações de carga exigidas pelo padrão. Não podemos dizer qual desses métodos de design é mais crítico puramente baseado na capacidade de rolamento de design, pois ainda não consideramos nossos fatores de carga.

A capacidade permitida de rolamento refere -se à capacidade de rolamento final reduzida por algum fator de segurança ao usar um ASD (Projeto de estresse permitido) abordagem em vez de uma abordagem LRFD.

A capacidade de rolamento permitida é especificada sobre a manutenção ou cargas de trabalho em vez de cargas fatoradas. Como é responsável pela variabilidade do carregamento, bem como a variabilidade da força do material, normalmente será menor que a capacidade de rolamento de projeto produzida pelos métodos de design LRFD.

Por exemplo, um pé com uma pressão de trabalho de 100 O KPA terá capacidade suficiente de rolamento se o solo tiver uma capacidade permitida de rolamento não menos que 100 kPa .

Para calcular a capacidade de mancal permitida, simplesmente reduzimos a capacidade final de rolamento por nosso fator de segurança. Esse fator de segurança é variável em diferentes padrões e diretrizes, mas geralmente varia de um valor de 2 para 3.

Se tomarmos a capacidade anterior de rolamento final de 86 KPA que calculamos e também consideramos um fator de segurança de 2 Então nossa capacidade de rolamento permitida seria 86 / 2 = 43 kPa . Isso supõe que não precisamos levar em consideração nossas propriedades materiais. No Eurocódigo 7 para abordagem de design 2 por exemplo, não precisaríamos levar em consideração os pontos fortes do material e reduziríamos a capacidade final de rolamento por um fator de 1.4.

• Design de pé de ACI
• Design de pé de espalhamento ACI

• Software de design da SkyCiv Foundation
• Introdução ao Skyciv Isolated Introdução

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