CYPECAD - Interação Solo-Estrutura para Fundação

O módulo Interação Solo-Estrutura para Fundação complementa (e tem como pré-requisitos) os módulos Sapatas e Blocos sobre estacas do CYPECAD.

Permite dimensionar fundações levando em consideração a interação solo-estrutura em sapatas e blocos sobre estacas, é um módulo opcional do CYPECAD que permite a consideração dos recalques que ocorrem na fundação e sua interação com o restante da estrutura, em termos de tensões e deformações, definindo constantes de rigidez elástica nos elementos da fundação.

Tempo de duração - 5m34s

Recursos:

Interação Solo-Estrutura

Com o módulo Interação Solo-Estrutura permite a consideração dos recalques que se produzem na fundação e a sua interação com o restante da estrutura, em termos de esforços e deformações, através da definição de constantes de rigidez elástica nos elementos de fundação. Este módulo é habilitado pelo código ITE.

No caso de sapatas, a rigidez determina-se a partir do módulo de Winkler introduzido como dado no programa. De forma análoga, para os blocos sobre estacas, o dado a definir é a rigidez axial de cada uma das estacas, que é determinada pela relação entre a sua carga e o recalque que se produz.

Deve-se ter em conta que o procedimento habitual é o dimensionamento prévio da fundação, através da consideração de engastamento na base dos suportes, e no seu caso, posteriormente considerar a interação entre o solo e a estrutura.

A partir de um primeiro cálculo ou iteração considerando a fundação 'com vinculação exterior', iremos obter o pré-dimensionamento das sapatas e maciços de coroamento do bloco sobre estacas. Seguidamente, realizamos um segundo cálculo ou iteração tendo já em consideração a rigidez da restrição (obtida a partir do módulo de Winkler para sapatas ou da rigidez axial das estacas sob os blocos de coroamento). Os resultados de esforços e deslocamentos obtidos após o segundo cálculo serão ligeiramente diferentes aos iniciais já que, como é lógico, a rigidez da estrutura é modificada ao ter em conta a interação com o solo. Não é de estranhar que obtenhamos fundações com menores quantidades de concreto e aço e diferenças em pilares e lajes, particularmente nos níveis inferiores. Deverão ser realizadas tantas iterações de cálculo como entendermos até que seja aceitável segundo o nosso critério e observemos que as diferenças são pouco significativas.

Pode-se observar que a influência é maior quando as ações horizontais são importantes, como é o caso da atuação do vento em zonas expostas em edificações a partir de certa altura, ou o caso de hipóteses de sismo, onde também afetará à própria ação sísmica. É recomendável ter em conta o que neste sentido possa proporcionar a regulamentação sísmica utilizada.

Nesta versão 2021.a foi considerada a interação da estrutura e fundação por sapatas e blocos sobre estacas com o solo, apesar de não se considerar as vigas de travamento e de equilíbrio nesse modelo estrutural conjunto. Os suportes considerados vinculados a sapatas e maciços de encabeçamento de estacas para efeitos de interação com o solo são pilares e paredes. No caso de muros, considera-se a interação solo-estrutura se selecionamos a opção de sapatas contínuas, que é o habitual, mas não podem estar vinculadas a sapatas isoladas ou combinadas. Estas exceções estão sujeitas a evolução em posteriores revisões.

É conveniente ter em consideração o indicado no relatório geotécnico para determinar as rigidezes elásticas de sapatas caracterizando o solo em função do coeficiente de Winkler tendo em conta as propriedades do solo do terreno e as dimensões das mesmas, assim como no caso de estacas para obter a rigidez axial em função do tipo de estaca e solo, consultando o autor do referido relatório para caracterizar adequadamente o solo e que a referida consideração da interação solo-estrutura seja suficientemente segura e ajustada aos parâmetros do solo existente.

Interação com sapatas

Com o módulo Interação Solo-Estrutura , o CYPECAD pode dimensionar fundações de sapatas levando em consideração por elemento a interação solo-estrutura informando na sapata o coeficiente de Winkler.

O procedimento lógico é o dimensionamento prévio da fundação, considerando o engastamento de maneira usual. Uma vez obtida a fundação, atribuímos a cada sapata o módulo de winkler para considerar a interação solo-estrutura. Deve-se ter em conta que o mesmo valor do módulo de Winkler não tem o mesmo efeito sobre sapatas de tamanho diferente, e que além disso, a interação entre o solo e a estrutura, causará recalques, giros e, portanto, mudanças nas tensões e deformações dos elementos estruturais. Consequentemente, após o segundo cálculo e dimensionamento da fundação, com a consideração da interação, o programa poderá indicar que há uma discrepancia entre o tamanho da sapata considerada e o das sapatas obtidas.

Esta mensagem indica que devemos realizar um novo cálculo e dimensionamento da fundação, reajustando, se apropriado, os módulos de Winkler.

Se a diferença entre o tamanho das sapatas consideradas e das sapatas obtidas for pequena o suficiente, o aviso não aparecerá mais.

Interação com blocos sobre estacas

Com o módulo Interação Solo-Estrutura , o CYPECAD pode dimensionar fundações de blocos de coroamento sobre estaca levando em consideração por elemento a interação solo-estrutura informando a rigidez axial das estacas.

A rigidez axial de cada estaca deve ser definida pelo usuário e é determinada pela relação entre sua carga e recalque que produz.

No caso de blocos sobre estacas, o equivalente ao tamanho das sapatas, é o número de estacas e a distância de cada uma delas ao centro de gravidade do bloco que rege a rigidez axial e rotacional assim como a superfície da sapata e seu momento de inércia.