Video 4

Prévia do material em texto

Estruturas de Concreto 
Armado II
Sistemas estruturais
Prof. Me. José Augusto Alves Pimenta
• Unidade de Ensino: 04
• Competência da 
Unidade de Ensino:
Compreender os principais conceitos de dimensionamento e detalhamento 
de blocos de fundação, sapatas de fundação, escadas e reservatórios em 
concreto armado.
• Resumo:
Seção 4.1 – Dimensionamento de blocos de fundação em concreto armado;
Seção 4.2 – Dimensionamento de estruturas de sapatas de fundação em 
concreto armado;
Seção 4.3 – Dimensionamento de estruturas de concreto armado para 
escadas e reservatórios.
• Palavras-chave: Concreto armado; Bloco de fundação; Sapata de fundação; Escada; Reservatório.
• Título da teleaula: Sistemas estruturais
• Teleaula nº: 04
Contextualização da teleaula
• Conceitos fundamentais para o 
dimensionamento de:
• Blocos de fundação;
• Sapatas;
• Escadas;
• Reservatórios.
Fonte: http://bit.ly/2vdAlNU
Dimensionamento 
de blocos de 
fundação – parte I
Blocos de fundação
• Estruturas usadas para transmitir para as 
estacas e tubulões as cargas de fundação;
• Podem ser calculados e armados como 
rígidos ou flexíveis;
• Trabalha à flexão (trações nas linhas das 
estacas) e cisalhamento (ruína somente por 
compressão da biela) nas duas direções.
Fonte: Silva (2019)
Método das Bielas
• Somente aplicado em blocos rígidos;
• Admite como modelo resistente, no interior 
do bloco, uma “treliça espacial”;
• Forças atuantes nas barras tracionadas são 
resistidas pelas barras de aço e as forças 
comprimidas da treliça são resistidas pelo 
concreto.
Fonte: Koerich (2014)
Bloco sobre uma estaca
Fonte: Silva (2019)
Bloco sobre duas estacas
Fonte: Silva (2019)
Dimensionamento 
de blocos de 
fundação – parte II
Bloco sobre duas estacas
Fonte: Silva (2019)
• Por meio do polígono de forças na 
extremidade do bloco, onde e é a distância 
de centro a centro das estacas, temos:
Fonte: Silva (2019)
• Verificação das bielas:
• Para evitar o esmagamento do concreto, 
as tensões atuantes devem ser menores 
que as tensões resistentes. 
• Sendo KR o coeficiente que leva em consideração a perda de 
resistência do concreto ao longo do tempo devido às cargas 
permanentes (efeito Rüsch).
• Armadura principal:
• Armadura superior e armadura de pele:
Edifícios de grande porte
Edifícios de pequeno porte
Dimensionando 
um bloco de 
fundação
Resolvendo a Situação Problema 01
• Prédio residencial de 4 pavimentos - Belo Horizonte/MG;
• TAREFA: dimensionar o bloco de fundação sob o pilar P7.
• Dados:
• Seção do pilar 30 x 20 cm;
• Nd = 700 kN;
• Concreto C20 e Aço CA-50;
• 2 estacas de 30 cm espaçadas por 80 cm;
• hbloco = 50 cm e d’bloco = 6 cm.
• Altura do bloco e ângulo α:
OK!
Fonte: Silva (2019)
• Verificação das bielas:
OK!
- Tensão atuante nas estacas:
• Verificação das bielas:
OK!
- Tensão atuante nos pilares:
• Cálculo das armaduras:
- Armadura principal:
- Armadura superior:
Calcular armadura de pele e estribos!
Detalhamento 
das armaduras
Fonte: Silva (2019)
Dimensionamento 
de sapatas de 
fundação
Sapatas de fundação
• Estruturas de volume usadas para 
transmitir ao terreno as cargas de 
fundação, no caso de fundação direta;
• Base da sapata → máxima tensão de 
tração → necessário dispor uma 
armadura resistente.
Fonte: Silva (2019) ; http://bit.ly/2Q5RUXB
Dimensionamento de sapatas
• Sapata sob pilar → NBR 6122:2010 - menor 
dimensão não deve ser < 60 cm;
• Preferencialmente, o CG do pilar deve 
coincidir com o CG da base da sapata;
• Dimensionamento econômico → balanços 
da sapata nas duas direções sejam iguais:
CA = CB
Fonte: Silva (2019)
Dimensionamento de sapatas rígidas
Fonte: Silva (2019)
A
• Dimensões das sapatas
• Considerando balanços iguais nas duas direções:
O mesmo vale para 
a dimensão B!
• Cálculo dos momentos fletores
• Seção de referência:
Fonte: Silva (2019)
• Cálculo dos momentos fletores
Fonte: Silva (2019)
• Cálculo da armadura:
• Simplificação – seção retangular com braço de alavanca z = 0,85.d .
Dúvidas??
Dimensionando 
uma sapata de 
fundação
Resolvendo a Situação Problema 02
• Prédio residencial de 4 pavimentos - Belo Horizonte/MG;
• TAREFA: dimensionar a sapata de fundação sob o pilar P7.
• Dados:
• Seção do pilar ap = 20 cm x bp = 30 cm;
• Nk = 500 kN; Kmaj = 1,1;
• Concreto C20 e Aço CA-50;
• Tensão admissível do solo – σadm = 2,5 kgf/cm2;
• Cobrimento de 4 cm.
• Dimensões da sapata:
B = 155 cm
- Considerando os balanços iguais:
Fonte: Silva (2019)
- Considerando os balanços iguais:
OK!
• Altura da sapata:
• Carregamento:
• Distâncias das seções de referência S1:
• Cálculo dos momentos fletores:
• Cálculo das armaduras flexão:
Fonte: Silva (2019)
Dimensionamento 
de escadas em 
concreto armado
Dimensionamento de escadas
• Dimensionamento tendo como elemento 
resistente uma laje armada em uma só direção;
• Degraus não são estruturais;
• Modelo estrutural → laje armada em uma só 
direção, simplesmente apoiada, carregada 
apenas por cargas verticais;
• Modelo semelhante a uma viga isostática.
Fonte: Silva (2019)
• NBR 6118:2014 → espessura da laje pode ser fixada em 
função do comprimento do vão.
Fonte: Silva (2019)
• Cargas no trecho inclinado:
• Peso próprio da laje = 25 x h/cosα (kN/m2).
• Peso dos degraus = 24 x b/2 (kN/m2);
• b = altura do degrau.
• Carga variável:
• 2,5 kN/m² → edi cios residenciais;
• 3,0 kN/m² → edi cios não residenciais.
Fonte: Silva (2019)
• Escadas armadas em uma só direção devem 
ter uma armadura de distribuição na direção
transversal à armadura principal:
Dimensionando 
uma escada
Resolvendo a Situação Problema 03
• TAREFA: dimensionar uma escada de dois vãos paralelos.
• Dados:
• Degraus: altura = 16,7 cm e largura = 28 cm;
• Peitoril com carga igual a 1,5 kN/m;
• Concreto C25 e o aço CA-50;
• Laje da escada possui 12 cm de altura;
• Altura útil d = 9,5 cm.
• Inclinação da escada:
• Vão da escada:
Fonte: Silva (2019)
• Carregamento:
2
2
Carregamento e 
Diagramas de 
Força Cortante e 
Momento Fletor
kN.m Fonte: Silva (2019)
• Armadura principal para uma viga de base 100 cm:
Sentido principal
Armadura de 
distribuição
Fonte: Silva (2019)
Conceitos 
fundamentais para o 
dimensionamento 
de reservatórios
Reservatórios
• Podem ser classificados quanto ao nível do solo –
enterrados, semienterrados e elevados;
• Dimensões dependem do volume de água a 
armazenar;
• Tampa e fundo são dimensionados como lajes;
• Paredes laterais dimensionadas como laje e 
chapa separadamente.
Fonte: http://bit.ly/2QbMSJ0
Carregamentos em reservatórios elevados
• Cargas atuantes na tampa da caixa d’água:
• Peso próprio: 25.t kN/m2 (t = espessura); 
• Carga devida ao revestimento: 1,0 kN/m2;
• Carga acidental: 0,5 kN/m2. 
• Cargas atuantes na laje de fundo:
• Peso próprio: 25.t kN/m2 (t = espessura); 
• Carga devida ao revestimento: 1,0 kN/m2;
• Carga devida à pressão hidrostática: 10.z kN/m2
(z = altura máxima da lâmina d’água).
• Cargas atuantes nas paredes:
• Pressão hidrostática: carga triangular, com valor 
máximo de 10.z kN/m2.
Reservatório 
elevado cheio
Reservatório 
apoiado cheio
Fonte: Silva (2019)
Reservatório 
enterrado vazio
Reservatório 
enterrado cheio
Fonte: Silva (2019)
Carregamentos em 
reservatórios
Carregamentos em reservatórios
Fonte: Silva (2019)
• Laje da tampa:
• Peso próprio: pp = 0,1 x 25 = 2,5 kN/m2;
• Revestimento: 1,0 kN/m2;
• Sobrecarga: 0,5 kN/m2;
• Carregamento total: 2,5 + 1,0 + 0,5 = 4,0 kN/m2.
Fonte: Silva (2019)
• Laje de fundo:
• Peso próprio: pp = 0,15 x 25 = 3,75 kN/m2;
• Revestimento: 1,0 kN/m2;
• Pressão hidrostática: Ph = 1,0 x 10 = 10 kN/m2;
• Carregamento total: 3,75 + 1,0 + 10 = 14,75 kN/m2.
Fonte: Silva (2019)
Dúvidas??
Recapitulando ...
• Dimensionamento de bloco de fundação;
• Método das bielas;
• Bloco sobre 1 e 2 estacas;
• Dimensionamento de sapatas rígidas defundação;
• Dimensões das sapatas;
• Dimensionamento de escadas;
• Conceitos de dimensionamento de reservatórios.