A solução mais frequentemente adotada pelos engenheiros estruturais para o modelo atual é um modelo de viga integrado com verificações normativas de conformidade de acordo com as normas aplicáveis. A configuração do modelo de ensaio mantém-se consistente em todos os níveis de complexidade do modelo e representa uma coluna com secção transversal quadrada de 500 x 500 mm e um comprimento de 1.000 mm, uma sapata contínua com largura unitária de 1.000 mm e um comprimento de 6.000 mm. A altura da sapata contínua é um parâmetro variável. Para a verificação atual, é utilizada uma altura de 250 mm.
A face inferior da sapata contínua é apoiada por molas de compressão unilateral com uma rigidez do solo baixa de 16.000 kN/m³ ou uma rigidez do solo elevada de 128.000 kN/m³. As condições de fronteira de simetria restringem as extremidades esquerda e direita da sapata contínua.
É essencial notar que todos os modelos são modelos de cálculo. Para a simulação e verificação normativa, foram aplicados os coeficientes parciais dos materiais.
11) Dimensões e modelo analítico
Modelo de viga linear – Solo de Baixa Rigidez (SBR)
Uma vez realizada a simulação no modelo de viga, podem ser aplicadas as verificações normativas padrão. A armadura dimensionada respeita os requisitos mínimos de pormenorização especificados pela EN 1992-1-1 [1]. É aplicada uma taxa de armadura mínima tanto às armaduras longitudinais como aos estribos. A simulação é executada com um módulo de elasticidade de 10 GPa, representando o módulo secante do material de betão designado. Devido à natureza hiperestática da estrutura, o módulo influencia a redistribuição dos esforços internos.
12) Modelo de viga linear – carga última para aprovação nas verificações ULS
O momento fletor diretamente abaixo da coluna atinge o valor último de 60,1 kNm sob uma força axial na coluna de -245 kN. O segundo ponto crítico situa-se na zona de corte máximo, onde a interação de uma força de corte de -86,4 kN e um momento fletor correspondente de 44,8 kNm resulta numa verificação de interação, que também se mantém dentro dos limites aceitáveis com uma taxa de utilização de 96,6%. A localização mais crítica na estrutura é diretamente abaixo da coluna, e o modo de rotura envolve o betão em compressão e as armaduras longitudinais em tração. A capacidade de corte indica que não é crítica para este caso.
13) Modelo de viga linear – verificação normativa para solo de baixa rigidez
Modelo de viga linear – Solo de Alta Rigidez (SAR)
O solo de alta rigidez neste cenário, areia densa com um módulo de reação do solo de 128.000 kN/m³, altera significativamente o comportamento da estrutura. A carga concentra-se diretamente abaixo da área da coluna. A área de contacto apresenta um gradiente e magnitude de tensão de contacto mais elevados. A resistência última na coluna de -540 kN aumentou por um fator de 2,2 em comparação com o solo de baixa rigidez. O diagrama de esforço de corte é mais acentuado e o momento fletor é mais localizado. Isto conduz a uma estrutura mais suscetível à rotura por punçoamento.
14) Modelo de viga linear – carga última para aprovação nas verificações ULS
O momento fletor máximo concentrado abaixo da coluna é de 60,7 kNm, atribuível à capacidade resistente máxima da secção à flexão. O esforço de corte extremo desloca-se para a proximidade da área da coluna e atinge uma magnitude de -132 kN, sendo o momento correspondente de 38,1 kNm. Na verificação normativa de interação, o ângulo theta da escora comprimida de betão foi ajustado de 21,5 graus para 23 graus. O Eurocódigo permite o ajuste do ângulo da escora no intervalo de 21,5 a 45 graus. Verificou-se que um ângulo de 21,5 graus resulta em sobreutilização da capacidade, atribuída principalmente à flexão. Ao acomodar a variabilidade prescrita pelos requisitos normativos, a verificação não satisfeita foi resolvida com sucesso através da aplicação de um ângulo de escora alternativo.
O modo de rotura crítico envolve o betão em compressão e as armaduras longitudinais em tração.
15) Modelo de viga linear – verificação normativa para solos de alta rigidez