ATIVIDADE 03 - ESTRUTURAS DE CONCRETO ESPECIAIS

Prévia do material em texto

ATIVIDADE 03 – Matheus M. 
As fundações são elementos de grande importância para uma 
edificação, pois são a base de sustentação, com a função de 
transmitir as cargas atuantes para o solo. Esses elementos 
estruturais são divididos em dois grupos: rasas e as fundações 
profundas. As fundações rasas compreendem as sapatas e os 
blocos de coroamento, enquanto as fundações profundas 
compreendem as estacas e os tubulões. As sapatas são elementos 
que se apoiam diretamente sobre o solo, já os blocos são 
considerados elementos de transição, transmitindo as cargas do 
pilar diretamente para as estacas ou para os tubulões. 
Elabore um roteiro de cálculo detalhado a respeito do 
dimensionamento das sapatas rígidas sob carga centrada e dos 
blocos sobre duas estacas, dando ênfase para a definição da 
geometria. 
 
Dimensionamento de sapata rígida: 
Uma Sapata está submetida uma carga centrada (Nk), que provoca uma 
reação no solo, submetida a uma tensão (para efeito de cálculo) como sendo 
uniforme. Essa tensão é a razão entre a carga Nk e a área da base da sapata. 
Quanto menor for a área da base, maior é a tensão que é aplicada no solo. 
Contudo, existe uma tensão limite que o solo é capaz de suportar. Para isso, 
temos que encontrar a menor área possível para que essa tensão limite não 
seja ultrapassada. vale ressaltar que não estamos considerando o peso próprio 
da sapata, e nem do solo acima da sapata, pois ainda não temos as dimensões 
da sapata, o que torna impossível calcular o seu peso próprio. Para a base de 
cálculo, podemos estimar o peso próprio, majorando o Nk pelo coeficiente 
Kmaj, que seria de 10%. Figura 1. 
 
 
Figura 1. 
 
 
 
Figura 2. 
A figura acima, está exemplificado a maior dimensão da base da sapata em 
“A”, a menor dimensão em “B”. Em “a” e “b”, estão as dimensões da seção 
transversal do pilar, paralelas aos lados “A” e “B” respectivamente. A distância 
entre as extremidades dos pilares em relação as da sapata estão 
representadas com “Ca” e “Cb”, são os balanços das sapatas, que são 
calculados conforme as fórmulas representadas na figura 2. 
 
Para uma boa prática de cálculo dessas estruturas, consideramos os balanços 
iguais, dessa forma, seguimos a igualdade abaixo: 
 
Figura 3. 
 
Com isso, podemos agora chegar à fórmula para calcular a menor dimensão da 
base da sapata, conforme figura abaixo. 
 
Figura 4. 
 
Após saber o cálculo de B, podemos seguir com a fórmula para calcular a 
maior dimensão da base da sapata. 
 
 
Figura 5. 
 
Após isso, precisaremos definir a altura da sapata. De acordo com a NBR 
6118: 2014, no item 22.6.1, a sapata é considerada rígida se a sua altura “h” 
obedecer as condições abaixo: 
 
Figura 6. 
 
Além disso, a altura tem que ser grande o suficiente para permitir a ancoragem 
das barras longitudinais do pilar. O comprimento da ancoragem dessas barras, 
podem ser calculadas com a fórmula destacada no item 9.4.2.4 da NBR 
6118:2014 ou obtido através de tabelas. Outra recomendação, é que a altura 
da sapata seja maior ou igual a 25cm. 
 
Figura 7. 
 
Para finalizar, precisamos ainda realizar a verificação de segurança contra a 
ruptura do concreto. Segundo o item 22.6.2.2 da NBR 6118:2014, não existe 
possibilidade física de punção em sapatas rígidas, contudo, deve ser feita a 
verificação da segurança contra a ruptura por compressão diagonal do 
concreto, conforme base de cálculo abaixo: 
 
Figura 8. 
Dimensionamento de bloco sobre duas estacas: 
 
O primeiro passo é determinar a geometria do bloco. Temos um bloco com 
duas estacas e uma projeção de pilar entre as estacas. 
 
Figura 9. 
 
Aqui teremos um pilar com comprimento “a”, que é o maior comprimento que 
se é utilizado para base de cálculo. Precisaremos ter a distância do diâmetro 
da estaca para as extremidades do bloco, e no mínimo duas vezes o diâmetro 
para a dimensão menor do bloco. A distancia entre as estacas deve ser de 2,5 
a 3 vezes o diâmetro da estaca, sendo 2,5 para estacas pre moldadas e 3 para 
estacas in loco. 
 
O comprimento mínimo da largura de um bloco deve respeitar sempre a 
relação de 2 vezes o diâmetro da estaca, sendo assim, menor ou igual a 60 
cm. Para o bloco rígido, é importante considerar o ângulo da biela sendo maior 
ou igual a 45º, respeitando a relação abaixo (sendo l = distância entre as 
estacas): 
 
Figura 10 
 
Figura 11. 
 
Obs.: Para altura do bloco, deve ser verificado o comprimento mínimo de 
ancoragem do pilar. 
 
Para a área do aço principal, precisaremos calcular pelo método de bielas, 
conforme formula abaixo (por semelhança): 
 
Figura 12. 
 
Sendo que N/2 = parte da carga que vem do pilar, F/2 será o valor de N 
acrescido do peso do bloco, que é relacionado a carga maior, para melhor base 
calculo. 
 
Figura 13. 
 
Considerando que o aço estará escoado, tem-se a área de aço principal: 
 
Figura 14. 
 
Para verificar as bielas de concreto, teremos dois métodos. Verifica-las junto ao 
pilar e junto à estaca. 
Junto ao pilar 
 
Junto à estaca 
 
 
 
 
A NBR 6118:2014, estabelece ainda algumas questões paras as resistências 
das bielas: 
 
 
Figura 15. 
 
Depois para complementar o dimensionamento, após o dimensionamento 
principal da área de aço ser calculada e feita a verificação da biela, ficará 
faltando o cálculo das armações complementares, conforme abaixo: 
 
 
Figura 16.