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Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira Departamento de Engenharia Civil BLOCOS DE TRANSIÇÃO OU DE COROAMENTO (www.planeta.terra.com.br) José Luiz Pinheiro Melges (Esta apostila foi desenvolvida com base nas notas de aula dos Professores Doutores Libânio Miranda Pinheiro e José Samuel Giongo, da Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo, a quem agradeço todo o apoio prestado) Dezembro de 2004 1 1 1. INTRODUÇÃO A ligação entre pilares e tubulões é feita através de blocos de coroamento ou de transição. Na figura 1, as tensões do pilar se desviam para o tubulão. Em função da mudança da trajetória das tensões, surgem, no bloco, tensões de tração e de compressão no plano horizontal (figura 2). A segurança estrutural do elemento estará garantida se forem verificados os seguintes itens: esmagamento do concreto por compressão excessiva na região de contato da carga e fendilhamento devido às tensões transversais de tração ao longo da altura. Figura 1 - Transferência das tensões do pilar para o tubulão Figura 2 - Mudança na trajetória das tensões provoca tensões de tração e de compressão no bloco 2 2 2. ALTURA NECESSÁRIA Na base do pilar, considera-se uma distribuição uniforme das tensões. Para que se possa considerar uma distribuição uniforme no topo do tubulão, o bloco deve ter uma altura mínima. Esta altura mínima decorre do fato de que a região da perturbação no fluxo de tensões é limitada, segundo o princípio de Saint Venant. Deste modo, a altura efetiva (He) é dada pela expressão: ( )⎪⎩⎪⎨⎧ −≥ oe AA5,1 A1,1 H ; onde: A, Ao = maior e menor dimensão, repectivamente, das regiões onde estão aplicados os carregamentos, na direção onde se deseja calcular a tensão de tração (figura 3) Obs.: Devemos lembrar que, para que a armadura do pilar possa estar devidamente ancorada no bloco, então: He ≥ Comprimento de ancoragem das barras do pilar (lb) + cobrimento Figura 3 - Dimensões e esforços que atuam no bloco 3 3 3. ESFORÇOS DE TRAÇÃO E CÁLCULO DAS ARMADURAS Os esforços mostrados na figura 3 são calculados através das expressões: z Tensão de tração na direção considerada: ( )σ td d e oN B H A A A = −0 40, z Força de tração: ( ) T N A A Ad d o= −0 29, z Armadura necessária: yd d s f TA = A dimensão B é definida como sendo: z em blocos apoiados diretamente sobre o solo, B é a dimensão do bloco na direção perpendicular àquela em que se deseja determinar a tensão de tração (figura 4); Figura 4 - Bloco apoiado diretamente sobre o solo (www.wasserman.com.br) 4 4 z em blocos apoiados sobre uma estaca (ou um tubulão), cujas dimensões do pilar são inferiores ao diâmetro da estaca, B é o diâmetro dessa estaca (figura 5); Figura 5 - Bloco apoiado sobre estaca (dimensões do pilar menores que o diâmetro da estaca) Observação: a diferença entre o bloco apoiado no solo e o bloco apoiado sobre uma estaca é que, nesse caso, ao invés de se considerar a dimensão do bloco, considera-se a dimensão da estaca. 5 5 z em blocos apoiados sobre uma estaca (ou um tubulão), com uma das dimensões do pilar sendo superior à dimensão da estaca, o valor de B vai depender da direção na qual se deseja determinar a tensão de tração (figura 6). Figura 6 - Bloco apoiado sobre uma estaca (uma das dimensões do pilar é maior que o diâmetro da estaca) * B é a maior dimensão (do pilar ou do tubulão) na direção perpendicular à qual se deseja calcular a tensão de tração ( pilar*) ( tubulão*) 6 6 Nos casos de grandes blocos parcialmente carregados, a armadura transversal pode ser distribuída de modo padronizado, como sugerido por LANGENDONCK [1957], em cinco camadas com iguais áreas das barras, cujos espaçamentos estão indicados na figura 7. Figura 7 - Distribuição da armadura em camadas [FUSCO, 1995] Com a finalidade de otimizar o detalhamento e facilitar o processo construtivo, esses espaçamentos são distribuídos uniformemente, o que é justificável em face do caráter aproximado das soluções apresentadas. 4. ESMAGAMENTO DO CONCRETO Com base na NBR 6118:2003, quando a carga atuar em área menor do que a da superfície do elemento estrutural, deve-se verificar a possibilidade do esmagamento do concreto nesta região (figura 8). Devido às tensões de compressão transversal já citadas, bem como à contenção dada pelo próprio elemento estrutural, a região diretamente abaixo do carregamento se torna uma região confinada, podendo ter sua resistência de cálculo à compressão majorada a um valor fcd*. 7 7 A possibilidade de ruptura por compressão excessiva estará afastada desde que a força solicitante de cálculo seja menor ou igual à resistente, também de cálculo: RdSd FF ≤ , com: NF fSd ⋅γ= ; *cdoRd fAF = onde: cd 0 1 cd * cd f3,3A Aff ≤⋅= Ao = área reduzida carregada uniformemente; A1 = área máxima de mesma forma e mesmo centro de gravidade que Ao, inscrita na área Ac; Ac = área total, situada no mesmo plano de Ao Figura 8 – Verificação do esmagamento do concreto No caso de Ao ser retangular, a proporção entre os lados não deve ser maior que 2. Os valores dados por essa equação devem ser reduzidos se a carga não for uniformemente distribuída ou se existirem esforços de cisalhamento. Existem recomendações de que, caso o confinamento não possa ser considerado nas duas direções (figura 9), o valor de ∗cdf não ultrapasse cdf25,1 . Região de aplicação da carga Figura 9 – Exemplo em que o confinamento pode ser considerado em apenas uma direção.
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