Estabilidade da pilha lateral

Na engenharia da fundação, é um requisito comum calcular o comprimento mínimo de incorporação necessário para um poste ou pilha para resistir à carga lateral. Por exemplo, considere um pólo leve que pode ter ações verticais mínimas, pois apenas suporta seu auto -peso, mas ações laterais significativas devido ao vento e a um grande cantilever. Mesmo que nosso pólo leve seja infinitamente forte, existe um risco de que o carregamento lateral possa causar falha no solo de apoio, resultando em nosso poste de luz derrubando. Como resultado, devemos verificar se nosso poste está incorporado o suficiente para as forças e a geologia em nosso problema.

A estabilidade da pilha lateral depende principalmente dos seguintes fatores:

• Comprimento da pilha (L)
• Diâmetro da pilha (D)
• 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)
• Carga horizontal no topo da pilha (H)
• Momento no topo da pilha (M)

A pilha pode falhar devido ao carregamento lateral de três maneiras diferentes. Os modos de falha são:

• falha geotécnica (ocorre por uma pilha forte sem incorporação suficiente)
• falha de cisalhamento estrutural (improvável, mas uma pilha pode falhar no cisalhamento, Um diagrama de força de cisalhamento é fornecido para que as forças de cisalhamento possam ser revisadas)
• falha de flexão estrutural (mais provavelmente, Mas se uma dobradiça plástica for levada em consideração usando o método Broms, isso pode ficar bem)

Para o restante deste blog, nos preocuparemos principalmente com o fracasso geotécnico de uma pilha. Também determinaremos a força de cisalhamento máxima e o momento de flexão na pilha para que possamos verificar a capacidade estrutural é suficiente.

Quando uma força lateral começa a agir em uma pilha, a resistência passiva de um solo começará a se desenvolver na base da pilha. A maneira como a resistência passiva do solo é calculada é uma das principais diferenças entre o Broms e o método Brinch Hansen.

Como limite superior, podemos assumir que toda a resistência passiva atua em um único lado. Se nossa pilha não puder resolver essas forças, não será estável e não são necessárias verificações adicionais. Um diagrama para os diferentes métodos de estabilidade da pilha assumindo que a resistência passiva está tudo de um lado da pilha é mostrada abaixo.

Para Brinch Hansen, os cálculos são um pouco complicados de fazer manualmente, mas para os broms resolver as equações manualmente é mais possível com a pressão passiva da terra calculada a partir das seguintes fórmulas.

Para o Broms Granular:

• P_z = 3 * D * c * z * K_p
• K_p = tan²(45 + Φ/2)

Para Broms coesos:

• P_z = 9 * c_você * D (onde o topo 1.5 * D profundidade da pilha tem pz = 0)

Depois de calcularmos as pressões da terra ao longo da pilha, agora precisamos considerar como a pilha pode girar. Em uma certa profundidade, haverá um ponto em que a pilha gira. Abaixo do ponto de rotação, as pressões passivas agiriam à esquerda da pilha na mesma direção que a força aplicada e acima das pressões passivas do ponto de rotação agiria à esquerda da pilha na direção oposta à força aplicada. Este ponto de rotação é desconhecido que precisaremos resolver.

Podemos resolver o ponto de rotação usando nossas condições de contorno para o problema. Esperamos que a pilha seja estável, a soma de todas as nossas forças horizontais deve ser 0. Também esperamos que a soma de nossos momentos também seja 0, No caso de nossa pilha, prevemos 0 momentos no fundo da pilha e um momento de m no topo da pilha.

O método Brinch Hansen envolve a soma das forças horizontais para 0 de modo que o diagrama de força de cisalhamento começa na carga horizontal e termina em um 0 no fundo da pilha. Depois de encontrarmos o ponto de rotação através deste método, podemos interpretar o diagrama de momento de flexão para ver o que o momento máximo em que a pilha poderia sustentar para essa força de cisalhamento.

O método Broms é um pouco diferente, pois a soma dos momentos de flexão é considerada para determinar o ponto de rotação. O diagrama de força de cisalhamento é revisado para ver qual é a carga lateral máxima que a pilha pode sustentar.

Fatores de redução, como um fator de segurança, podem ser usados ​​para reduzir as pressões da terra passiva que são consideradas para agir na pilha. Uma vez que as pressões passivas sejam reduzidas a uma quantidade permitida, os cálculos podem prosseguir como normal.

O método Brinch Hansen é bom quando a pilha pode ser assumida como infinitamente rígida. Se as dobradiças de plástico precisam ser consideradas ou os cálculos desejam ser comparados aos cálculos manuais, o método de cálculo do Broms é mais adequado.

Depending on the failure mode of the pile different approach’s might be suitable in order to increase a piles capacity.

Uma abordagem pode ser aumentar o diâmetro da pilha. Por exemplo, para um poste circular de aço oco, é prática comum incorporá -la em uma base de concreto com um diâmetro maior que o pólo. Isso ajuda a cerca a ser estável contra o carregamento lateral.

Outra abordagem é aumentar o comprimento da incorporação da pilha. Onde a pilha não está falhando estruturalmente, isso aumentará a quantidade de pressão passiva da terra que atua na pilha e ajudará a aumentar a resistência das pilhas.

Um método mais difícil é aumentar a força do material geotécnico que geralmente não é prático. Isso pode significar usar preenchimento controlado em torno de uma postagem ou até preenchimento estabilizado de cimento, se necessário.

A calculadora de capacidade de pilha lateral Skyciv possui muitos recursos e recursos:

• Cargas e momentos laterais: A calculadora é responsável pelo impacto de cargas e momentos laterais, fornecendo uma avaliação precisa da estabilidade da fundação sob tais condições.
• Otimizador embutido: Otimize automaticamente para o comprimento mínimo de uma pilha ou carga horizontal máxima
• Métodos: Use o método Broms ou Brinch Hansen e compare os resultados entre os dois cálculos
• Múltiplas camadas do solo: Para o cálculo Brinch Hansen, use várias camadas do solo
• Dobradiças de plástico: Para o método Broms, mostra o efeito de dobradiças de plástico na distribuição de carga na pilha

• Design de pé de ACI
• Design de pé de espalhamento ACI
• Calculadora de capacidade de rolamento

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

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