La soluzione più frequentemente adottata dagli ingegneri strutturali per il modello corrente è un modello a trave integrato con verifiche di conformità normativa in accordo con le norme applicabili. La configurazione del modello di prova rimane coerente a tutti i livelli di complessità del modello e rappresenta una colonna con sezione trasversale quadrata di 500 x 500 mm e una lunghezza di 1.000 mm, una trave di fondazione con larghezza unitaria di 1.000 mm e una lunghezza di 6.000 mm. L'altezza della trave di fondazione è un parametro variabile. Per la verifica corrente, viene utilizzata una altezza di 250 mm.
La faccia inferiore della trave di fondazione è supportata da molle solo a compressione con una rigidezza del terreno bassa di 16.000 kN/m³ oppure una rigidezza del terreno alta di 128.000 kN/m³. Le condizioni al contorno di simmetria vincolano le estremità sinistra e destra della trave di fondazione.
È essenziale notare che tutti i modelli sono modelli di progetto. Per la simulazione e la verifica normativa, sono stati applicati i coefficienti parziali per i materiali.
11) Dimensioni e modello analitico
Modello lineare a trave – Terreno a Bassa Rigidezza (LSS)
Una volta eseguita la simulazione sul modello a trave, è possibile applicare le verifiche normative standard. L'armatura progettata rispetta i requisiti minimi di dettaglio specificati da EN 1992-1-1 [1]. Un rapporto minimo di armatura è applicato sia alle barre longitudinali che alle staffe. La simulazione viene eseguita utilizzando un modulo di elasticità di 10 GPa, che rappresenta il modulo secante del materiale in calcestruzzo designato. A causa della natura iperstatica della struttura, il modulo influenza la ridistribuzione delle forze interne.
12) Modello lineare a trave – carico ultimo per il superamento delle verifiche SLU
Il momento flettente direttamente sotto la colonna raggiunge il valore ultimo di 60,1 kNm sotto una forza assiale nella colonna di -245 kN. Il secondo punto critico è situato nella zona di taglio massimo, dove l'interazione di una forza di taglio di -86,4 kN e un corrispondente momento flettente di 44,8 kNm produce una verifica di interazione, che rimane anch'essa entro limiti accettabili con un grado di sfruttamento del 96,6%. La posizione più critica sulla struttura è direttamente sotto la colonna, e il modo di rottura coinvolge il calcestruzzo in compressione e le barre di armatura longitudinale in trazione. La capacità a taglio indica che non è critica per questo caso.
13) Modello lineare a trave – verifica normativa per terreno a bassa rigidezza
Modello lineare a trave – Terreno ad Alta Rigidezza (HSS)
Il terreno ad alta rigidezza in questo scenario, sabbia densa con un modulo di reazione del suolo di 128.000 kN/m³, altera significativamente il comportamento della struttura. Il carico è concentrato direttamente sotto l'area della colonna. L'area di contatto presenta un gradiente e una magnitudine di tensione di contatto più elevati. La resistenza ultima nella colonna di -540 kN è aumentata di un fattore 2,2 rispetto al terreno a bassa rigidezza. Il profilo della forza di taglio è più ripido e il momento flettente è più localizzato. Ciò porta a una struttura più soggetta alla rottura per punzonamento.
14) Modello lineare a trave – carico ultimo per il superamento delle verifiche SLU
Il momento flettente massimo concentrato sotto la colonna è 60,7 kNm, attribuibile alla massima capacità portante della sezione a flessione. La forza di taglio estrema è spostata in prossimità dell'area della colonna e raggiunge una magnitudine di -132 kN, con il momento corrispondente pari a 38,1 kNm. Nella verifica normativa di interazione, l'angolo theta del puntone compresso è stato modificato da 21,5 gradi a 23 gradi. L'Eurocodice consente la regolazione dell'angolo del puntone nell'intervallo da 21,5 a 45 gradi. È stato osservato che un angolo di 21,5 gradi comporta un eccessivo sfruttamento della capacità, principalmente attribuibile alla flessione. Tenendo conto della variabilità prescritta dai requisiti normativi, la verifica non soddisfatta è stata affrontata con successo mediante l'applicazione di un angolo alternativo del puntone.
Il modo di rottura critico coinvolge il calcestruzzo in compressione e le barre di armatura longitudinale in trazione.
15) Modello lineare a trave – verifica normativa per terreni ad alta rigidezza