Roteiro do módulo - Dimensionamento de estacas

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Roteiro do módulo 
Modelagem e dimensionamento de estaca submetida a esforço 
horizontal e momento fletor 
 
 
Aula 00 – Premissas do módulo e materiais; 
Aula 01 – Importância do dimensionamento de estacas sujeitas a esforço horizontal e 
momento fletor; 
Aula 02 – De olho na concepção estrutural – Como diminuir a carga horizontal da 
estaca em fundações rotuladas; 
Aula 03 – Modelagem da estaca pelo método de Winkler / Waldermar Tietz – Parte 01-
02 
Aula 04 - Aula 04 – Modelagem da estaca pelo método de Winkler / Waldermar Tietz – 
Parte 02-02 
Aula 05 – Dimensionamento da estaca – Parte 01 – Cálculo manual 
Aula 06 – Dimensionamento da estaca – Parte 02 - Planilha 
Aula 07 – Comparação dos resultados – P-Calc 
Aula 08 – Dimensionamento da estaca – Parte 03 - Estribos 
Aula 09 – Considerações finais 
 
Referências 
ALONSO, Urbano R. Dimensionamento de fundações profundas 
 
ALMEIDA, Otávio Henrique Garcia – Análise do comportamento de estacas verticais 
submetidas a ações horizontais 
Estudo de caso: Suporte da AltoQi / www.suporte.altoqi.com.br 
https://suporte.altoqi.com.br/hc/pt-br/articles/115002164614 
https://suporte.altoqi.com.br/hc/pt-br/articles/115002178814 
https://suporte.altoqi.com.br/hc/pt-br/articles/115002185093-Reduzir-cargas-
horizontais-alterando-a-funda%C3%A7%C3%A3o 
TOOL – Versão educacional 4.0 
TIETZ, Waldemar. Fundações profundas sobre tubulões. Estrutura revista técnica das 
construções engenharia e arquitetura 
TQS, Informática LTDA 
http://docs.tqs.com.br/Docs/PrintAllReport/3836?language=pt-BR 
 
http://www.suporte.altoqi.com.br/
https://suporte.altoqi.com.br/hc/pt-br/articles/115002164614
https://suporte.altoqi.com.br/hc/pt-br/articles/115002178814
https://suporte.altoqi.com.br/hc/pt-br/articles/115002185093-Reduzir-cargas-horizontais-alterando-a-funda%C3%A7%C3%A3o
https://suporte.altoqi.com.br/hc/pt-br/articles/115002185093-Reduzir-cargas-horizontais-alterando-a-funda%C3%A7%C3%A3o
http://docs.tqs.com.br/Docs/PrintAllReport/3836?language=pt-BR
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Modelagem e dimensionamento de estaca submetida a esforço 
horizontal e momento fletor 
 
1) Porque é importante compreender os conceitos de estacas sujeitas a esforço 
horizontal e momento fletor 
2) Dimensionar a sua estrutura como fundação rotulada não quer dizer que as 
estacas não tenham momento fletor 
a. As estacas estarão sujeitas ao esforço horizontal 
b. Esforço horizontal poderá gerar esforços internos de momento fletor na 
estaca 
 
 
 
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Modelagem e dimensionamento de estaca submetida a esforço 
horizontal e momento fletor 
 
Referência -> Suporte da AltoQi 
1) Concepção estrutural -> Pilares com arranque e sem arranque 
 
 
“Aumentar a profundidade da fundação: Aumentando a altura dos pilares de 
fundação, ocorre uma redução na rigidez da barra que representa o pilar da fundação, 
uma vez que a rigidez é inversamente proporcional ao comprimento dos elementos. 
Isto pode ser feito alterando os valores de ha e df para blocos e sapatas, 
respectivamente. Sendo assim, eles absorvem menos esforços, gerando componentes 
horizontais menores, conforme mostra a figura. Observe que o valor do binário de 
forças gerado pelo momento “M” do modelo II é metade do modelo I (F"=F'/2), visto 
que o comprimento do pilar é duas vezes maior. 
a. Aumento da inércia das vigas: ao aumentar a inércia de uma viga, 
aumenta-se a sua rigidez à rotação. Desta maneira, os deformações da 
viga junto ao nó serão menores, de modo que a rotação do nó também 
será reduzida. 
b. Utilização de nós semirrígidos: os nós semirrígidos são vinculações que 
permitem que uma parcela dos momentos negativos sobre um apoio seja 
reduzida. Desta maneira, é esperado que, ao aplicar este tipo de 
vinculação, a descontinuidade dos momentos sobre este apoio diminua, 
o que implica em esforços horizontais menores nas fundações. 
c. Alterar o posicionamento do pilar: quanto mais simétrico os vãos da viga, 
menor será a rotação dos seus apoios intermediários. Neste sentido, 
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deve-se avaliar a possibilidade de reposicionar os pilares intermediários 
para manter os vãos da viga simétricos. 
 
 
 
 
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MODELAGEM DA ESTACA -> MÉTODO DE WINKLER / WALDEMAR TIETZ 
Modelo de Winkler -> 𝐹 = 𝑘. 𝑥 → 𝑘 (
𝑡𝑓
𝑚
) 𝑥(𝑚) 
Waldemar Tietz -> 𝑘′ = 𝑚. 𝑧 (
𝑡𝑓
𝑚3
) 𝑜𝑢 𝐶𝑧 = 𝑚. 𝑧 
 
𝐾ℎ = 𝑘. 𝐴𝑖𝑛𝑓 (
𝑡𝑓
𝑚
) 
 
 
 
 
 
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horizontal e momento fletor 
 
 
 
PREMISSAS: 
Estaca escavada -> fck = 25 MPa / Aço – CA-50 
Estaca de 50cm 
Carga horizontal de 3,0tf 
Momento fletor de 2,8 tf.m 
Comprimento de 10m de estacas 
Nkmax = 25tf = 250 KN 
Mkmáximo = 7,84tf.m 
Vkmáxima = 3tf 
Armar até 7 metros 
 
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horizontal e momento fletor 
 
𝑬𝒔𝒕𝒂𝒄𝒂 𝒆𝒔𝒄𝒂𝒗𝒂𝒅𝒂 → 𝑭𝒄𝒌 = 𝟐𝟓 𝑴𝑷𝒂 
𝑨ç𝒐 𝑪𝑨 − 𝟓𝟎 → 𝒇𝒚𝒌 = 𝟓𝟎𝟎𝑴𝑷𝒂 
𝑬𝒔𝒕𝒂𝒄𝒂 𝒅𝒆 𝟓𝟎𝒄𝒎 
𝑪𝒂𝒓𝒈𝒂 𝒉𝒐𝒓𝒊𝒛𝒐𝒏𝒕𝒂𝒍 𝒅𝒆 𝟑, 𝟎 𝒕𝒇 (𝐜𝐚𝐫𝐚𝐜𝐭𝐞𝐫í𝐬𝐭𝐢𝐜𝐨) 
𝑴𝒐𝒎𝒆𝒏𝒕𝒐 𝒇𝒍𝒆𝒕𝒐𝒓 𝒅𝒆 𝟐, 𝟖𝒕𝒇. 𝒎 (𝐜𝐚𝐫𝐚𝐜𝐭𝐞𝐫í𝐬𝐭𝐢𝐜𝐨) 
𝑪𝒂𝒓𝒈𝒂 𝒂𝒙𝒊𝒂𝒍 = 𝟐𝟓𝒕𝒇 (𝒄𝒐𝒎𝒑𝒓𝒆𝒔𝒔ã𝒐)(𝐜𝐚𝐫𝐚𝐜𝐭𝐞𝐫í𝐬𝐭𝐢𝐜𝐨) 
𝑪𝒐𝒎𝒑𝒓𝒊𝒎𝒆𝒏𝒕𝒐 𝒅𝒆 𝟏𝟎𝒎 𝒅𝒆 𝒆𝒔𝒕𝒂𝒄𝒂 
𝑨𝒄 = 𝝅.
𝟓𝟎𝟐
𝟒
= 𝟏𝟗𝟔𝟑, 𝟓𝒄𝒎𝟐 
𝑵𝒅 = 𝑵𝒌 ∗ 𝟏, 𝟒 = 𝟐𝟓 ∗ 𝟏, 𝟒 = 𝟑𝟓𝒕𝒇 = 𝟑𝟓𝟎 𝒌𝑵 
𝑴𝒅 = 𝟕, 𝟖𝟒 ∗ 𝟏, 𝟒 = 𝟏𝟎, 𝟗𝟕𝒕𝒇. 𝒎 = 𝟏𝟎𝟗, 𝟕𝒌𝑵. 𝒎 = 𝟏𝟎𝟗𝟕𝟎𝒌𝑵. 𝒄𝒎 
𝒇𝒄𝒅 = 𝟎, 𝟖𝟓 ∗
𝟐𝟓
𝟑, 𝟏
= 𝟔, 𝟖𝟓𝟓𝑴𝒑𝒂 = 𝟎, 𝟔𝟖𝟓𝟓
𝒌𝑵
𝒄𝒎𝟐
 
𝒇𝒚𝒅 =
𝟓𝟎𝟎
𝟏, 𝟏𝟓
= 𝟒𝟑𝟒, 𝟕𝟖 𝑴𝑷𝒂 = 𝟒𝟑, 𝟒𝟖
𝒌𝑵
𝒄𝒎𝟐
 
𝒏 =
𝟑𝟓𝟎
𝟓𝟎𝟐 ∗ 𝟎, 𝟔𝟖𝟓𝟓
= 𝟎, 𝟐𝟎𝟒𝟐 
𝒎 =
𝟏𝟎𝟗𝟕𝟎
𝟓𝟎𝟑 ∗ 𝟎, 𝟔𝟖𝟓𝟓
= 𝟎, 𝟏𝟐𝟖 
𝒑 = 𝟎, 𝟑𝟖 
𝑨𝒔 = 𝒑 ∗
𝑨𝒄 ∗ 𝒇𝒄𝒅
𝒇𝒚𝒅
= 𝟎, 𝟑𝟖 ∗
𝟏𝟗𝟔𝟑, 𝟓 ∗ 𝟎, 𝟔𝟖𝟓𝟓
𝟒𝟑, 𝟒𝟖
= 𝟏𝟏, 𝟕𝟔𝟑𝒄𝒎𝟐 
𝑨𝒔 = 𝟏𝟏, 𝟕𝟔𝟑𝒄𝒎² 
𝑨𝒎𝒊𝒏 = 𝟎, 𝟒%𝑨𝒄 =
𝟎, 𝟒
𝟏𝟎𝟎
∗ 𝟏𝟗𝟔𝟑, 𝟓 = 𝟕, 𝟖𝟓𝟒𝒄𝒎² 
 
𝐵𝑎𝑟𝑟𝑎𝑠 𝑑𝑒 10𝑚𝑚 → 𝐴 = 0,7853𝑐𝑚2 
𝑵° 𝒅𝒆 𝒃𝒂𝒓𝒓𝒂𝒔 𝒅𝒆 𝟏𝟎𝒎𝒎 → 
𝟏𝟏, 𝟕𝟔𝟑
𝟎, 𝟕𝟖𝟓𝟑
= 𝟏𝟓 𝒃𝒂𝒓𝒓𝒂𝒔 
 
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Modelagem e dimensionamento de estaca submetida a esforço 
horizontal e momento fletor 
 
𝐵𝑎𝑟𝑟𝑎𝑠 𝑑𝑒 12,5𝑚𝑚 → 𝐴 = 1,227𝑐𝑚2 
𝑵° 𝒅𝒆 𝒃𝒂𝒓𝒓𝒂𝒔 𝒅𝒆 𝟏𝟐, 𝟓𝒎𝒎 → 
𝟏𝟏, 𝟕𝟔𝟑
𝟏, 𝟐𝟐𝟕
= 𝟏𝟎 𝒃𝒂𝒓𝒓𝒂𝒔 
 
𝐵𝑎𝑟𝑟𝑎𝑠 𝑑𝑒 16,0𝑚𝑚 −> 𝐴 = 2,01 𝑐𝑚² 
𝑵° 𝒅𝒆 𝒃𝒂𝒓𝒓𝒂𝒔 𝒅𝒆 𝟏𝟔 𝒎𝒎 → 
𝟏𝟏, 𝟕𝟔𝟑
𝟐, 𝟎𝟏
= 𝟔 𝒃𝒂𝒓𝒓𝒂𝒔 
 
𝟏𝟎𝜱𝟏𝟐, 𝟓 => 𝑳𝒐𝒏𝒈𝒊𝒕𝒖𝒅𝒊𝒏𝒂𝒊𝒔 (𝒂𝒓𝒎𝒂𝒓 𝒂𝒕é 𝟕𝒎) 
𝜱𝟔, 𝟑𝒄/𝟏𝟐𝒄𝒎 −> 𝑬𝒔𝒕𝒓𝒊𝒃𝒐𝒔 
𝑫𝒆 𝒂𝒄𝒐𝒓𝒅𝒐 𝒄𝒐𝒎 𝒂 𝒑𝒍𝒂𝒏𝒊𝒍𝒉𝒂 𝒅𝒐 𝒆𝒙𝒄𝒆𝒍, 𝒂𝒅𝒐𝒕𝒂𝒓 𝜱𝟔, 𝟑𝒄/𝟏𝟐𝒄𝒎