Exemplo 1: Laje de betão sobre nove estacas
Uma laje de betão de 10 x 10 metros com uma espessura de 180 mm é apoiada por nove estacas, sendo que quatro estacas (apoio nodal 5) incluindo a estaca central apenas assumem forças na direção Z. Duas das estacas restantes têm uma inclinação de 10° em torno do eixo X (apoio nodal 6), outras duas têm uma inclinação de 10° em torno do eixo Y (apoio nodal 7) e uma estaca tem uma inclinação de 10° em torno dos eixos X e Y (apoio nodal 8), de tal forma que as forças horizontais podem ser absorvidas nas direções correspondentes e o sistema se torna estável.
O sistema é carregado com uma carga de superfície de 4,5 kN/m² e duas cargas de linha, cada uma com 1,0 kN/m.
Na primeira opção de modelação, as estacas são apresentadas com apoios rígidos simples e inclinados de valor unitário, enquanto que na segunda opção, as estacas são modeladas como vigas com ligação articulada. Estas duas opções diferem apenas na rigidez das vigas.
A terceira opção de modelação corresponde à segunda – aumentada por uma fundação elástica de barra nas direções y e z locais de cada barra, que simula a elasticidade do subsolo correspondente.
Para introduzir as constantes da mola, consulte o artigo Fundação elástica da barra 1: Wegfedern und die FAQ Wie sind die Stabbettungen einzugeben? hingewiesen.
- KB 000489 | fundações elásticas de barra 1: molas de translação
- faq | Introdução de fundações elásticas de barra para estacas no RFEM
As diferenças das três opções ficam patentes nos resultados. Como já foi mencionado acima, basicamente não existe diferença entre as opções 1 e 2 no que diz respeito às forças de apoio, por isso os resultados também correspondem entre si. Com o carregamento dado, ocorrem nas estacas tanto esforços de tração como de compressão, que conduzem ao facto de a carga ser distribuída de forma relativamente irregular e ao mesmo tempo com em valores relativamente elevados. No que diz respeito à força de apoio máxima, ambas as opções são as mais seguras. A Figura 04 apresenta as forças de apoio das opções 1 e 2 por linhas no modo de visibilidade.
Recomenda-se a introdução de uma fundação elástica de barra para reduzir as forças de apoio e distribuí-las de forma mais uniforme. As forças de corte e os momentos de flexão resultantes são relativamente baixos, pelo que apenas as forças normais que ocorrem e as forças de apoio serão aqui consideradas. A Figura 05 apresenta as forças de apoio da terceira opção novamente por linhas no modo de visibilidade.
Exemplo 2: Estrutura de aço sobre três estacas
Uma estrutura em aço constituída por duas vigas em aço ligadas rigidamente entre si com 3 m de comprimento e uma consola de 1 m de comprimento é carregada no final da consola através de três cargas individuais em todas as três direções. Os apoios são formados por três estacas com inclinações de 10° cada uma em torno do eixo X e do eixo Y.
Duas opções de modelação são consideradas aqui: opção 1, sem fundação elástica de barra, opção 2, com fundação elástica de barra.
Se considerar o sistema estrutural no plano XZ e no plano YZ, irá rapidamente reparar que a estrutura é instável devido às linhas efetivas das forças das estacas furadas que se intersetam num ponto comum.
Portanto, é necessário aplicar uma fundação elástica de barra aqui.
Conclusão
Ao modelar estruturas com estacas, as opções com e sem fundação elástica de barra fornecem resultados diferentes. A opção sem fundação elástica da barra pode ser considerada desfavorável em relação às forças normais das estacas, enquanto a opção com fundação elástica de barra geralmente é mais económica. No caso de estruturas que não estejam suficientemente reforçadas, tem de ser utilizada uma fundação elástica de barra, a menos que haja outro reforço horizontal.
Base de dados de conhecimento