Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL Disciplina: Fundações AULA 9 – DIMENSIONAMENTO ESTRUTURAL DE SAPATAS (MÉTODO CEB-70) Goianésia – 2021 Prof. Me. Igor Cezar Silva Braga Faculdade Evangélica de Goianésia Detalhes Construtivos NBR 6122/2019 O método proposto pelo CEB-70 para o cálculo de sapatas e blocos sobre estacas foi traduzido pelo Professor Lauro Modesto dos Santos. Para o método poder ser aplicado, as sapatas devem apresentar as seguintes características geométricas. Dimensionamento Estrutural – Método CEB-70 𝒉 𝟐 ≤ 𝒄 ≤ 𝟐 ∙ 𝒉 Se c > 2h, a sapata pode ser considerada como viga ou como placa, e calculada de acordo com a teoria correspondente. Se a aba for pequena (c < h/2) em qualquer direção, é admitido que se trata de bloco de fundação, e o método é apresentado não é aplicável. Para calcular as armaduras longitudinais da sapata, define-se, em cada direção ortogonal, uma seção de referência S1 entre as faces do pilar: Armaduras Longitudinais (Método CEB-70) Armaduras Longitudinais (Método CEB-70) De posse dos momentos solicitantes, as armaduras longitudinais da sapata podem ser calculadas utilizando-se as tabelas clássicas da flexão simples ou ainda por expressões simplificadas, conforme a seguir: d é a altura útil na direção analisada. As barras longitudinais não devem ter diâmetros superiores 1/8 da espessura da laje (sapata). O espaçamento máximo entre elas não deve ser superior a 20cm nem 2h, prevalecendo o menores desses dois valores. O dimensionamento é baseado no dimensionamento de lajes (faz-se a analogia das sapatas com lajes) • Verificação da ruptura por compressão diagonal A verificação da ruptura por compressão diagonal se faz na ligação sapata-pilar, na região correspondente ao perímetro do pilar. Cisalhamento para sapatas rígidas(Método CEB-70) 𝝉𝑺𝒅 ≤ 𝝉𝑹𝒅𝟐 tsd é a tensão solicitante tRd2 é a resistência à compressão diagonal da sapata A tensão solicitante tsd é calculada por: 𝝉𝑺𝒅 = 𝑭𝑺𝒅 𝒖 ∙ 𝒅 FSd é a reação vertical de cálculo (aplicada pelo solo à sapata); u é o perímetro, igual ao perímetro da seção do pilar; d é a altura útil média. A tensão resistente tRd2 é calculada por: 𝝉𝑹𝒅𝟐 = 𝟎, 𝟐𝟕 ∙ 𝜶𝒗 ∙ 𝒇𝒄𝒅 onde av é um adimensional determinado por: 𝜶𝒗 = 𝟏 − 𝒇𝒄𝒌 𝟐𝟓𝟎 𝒄𝒐𝒎 𝒇𝒄𝒌 𝒆𝒎𝑴𝑷𝒂 Dispensa de armaduras para força cortante • Armaduras transversais para resistir à força cortante raramente são utilizadas nas sapatas, assim como no caso de lajes em geral; • Portanto, as sapatas são dimensionadas de tal modo que os esforços cortantes sejam resistidos apenas pelo concreto, dispensando a armadura transversal. d é a altura útil média da sapata (junto à face do pilar); dS2 é a altura útil média da sapata na seção S2 na direção analisada; bS2 é a largura da seção S2 na direção analisada; L2 é o vão do balanço onde atua as cargas distribuídas associada às pressões do solo sobre a sapata. • Para dispensar a armadura transversal, a força cortante solicitante de cálculo VSd na seção S2 não deve superar uma determinada força resistente ao cisalhamento VRd1, conforme definido no item 19.4 da NBR 6118:2014: Dispensa de armaduras para força cortante 𝑽𝑹𝒅𝟏 = 𝝉𝑹𝒅 ∙ 𝒌 ∙ (𝟏, 𝟐 + 𝟒𝟎 ∙ 𝝆𝟏) ∙ 𝒃𝑺𝟐 ∙ 𝒅𝑺𝟐 Onde 𝜏𝑅𝑑 = 0,0375 ∙ 𝑓𝑐𝑘 2 3 𝑒𝑚 𝑓𝑐𝑘 𝑒𝑚𝑀𝑃𝑎 𝑘 = 1,6 − 𝑑𝑆2 ≥ 1,0 𝑐𝑜𝑚 𝑑𝑆2 𝑒𝑚 𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜𝑠 𝜌1 = 𝐴𝑠 𝑏𝑆2 ∙ 𝑑𝑆2 ≤ 0,02 AS é a área de armadura longitudinal de flexão na direção analisada Em sapatas flexíveis, a tensão de aderência nas barras da armadura inferior da sapata, junto à face do pilar (seção de referência S1), é determinada por: Verificação das tensões de aderência 𝝉𝒃𝒅 = 𝑽𝑺𝒅,𝟏 𝟎, 𝟗 ∙ 𝒅 ∙ (𝒏 ∙ 𝝅𝝋) onde VSd,1 é a força cortante solicitante de cálculo na seção S1; n é o número de barras longitudinais na direção analisada; φ é o diâmetro da barra. Nas sapatas rígidas, pode-se obter a tensão de aderência solicitante com base no método das bielas, a partir da seguinte expressão: 𝝉𝒃𝒅 = 𝑵𝒅 𝟐 ∙ 𝒅 ∙ (𝒏 ∙ 𝝅𝝋) ∙ 𝒂− 𝒂𝒑 𝒂 onde Nd é a força normal de cálculo do pilar Verificação das tensões de aderência Verificação das tensões de aderência Verificação das tensões de aderência Verificação das tensões de aderência Verificação das tensões de aderência Comprimento de Ancoragem – 6118/2014 Comprimento de Ancoragem – 6118/2014 Sem gancho Com gancho Comprimento de Ancoragem – 6118/2014 Consideração prática Comprimento de Ancoragem – 6118/2014 Cobrimento de armadura para fundações 6118/2014 Comprimento de Ancoragem – 6118/2014 Exercício Neste exemplo, deseja-se projetar uma sapata isolada rígida para um pilar de seção retangular 25cm x 40cm, cujas armaduras e esforços solicitantes junto à fundação já foram determinados previamente. 4,5 cm 1º Passo: Calcular a área da sapata: 𝐴𝑠𝑎𝑝𝑎𝑡𝑎 = 𝑤 ∙ 𝑃𝑘 𝜎𝑎𝑑𝑚 → 𝐴𝑠𝑎𝑝𝑎𝑡𝑎 = 𝟏, 𝟏𝟎 ∙ 920 200 → 𝑨𝒔𝒂𝒑𝒂𝒕𝒂 = 𝟓,𝟎𝟔 𝒎² Para sapatas rígidas é igual a 10% 2º Passo: Pré-dimensionamento da sapata: “ Sempre que for possível, opta-se pelo critério de dimensionamento econômico. Para tal, considera-se balanços nas duas direções ortogonais, propiciando áreas de armaduras aproximadamente iguais nessas direções.” 𝑳𝒙 = 𝑳𝒚 = 𝒙 Balanços iguais Proposta econômica 𝐿 − 𝐵 = 𝑙 − 𝑏 𝐿 − 𝐵 = 0,40 − 0,25 𝐿 − 𝐵 = 0,15 𝑳 = 𝟎, 𝟏𝟓 + 𝑩 (𝑰) 𝐵 ∙ 𝐿 = 𝐴𝑠𝑎𝑝𝑎𝑡𝑎 𝐵 ∙ (0,15 + 𝐵) = 5,06 𝑩𝟐 + 𝟎, 𝟏𝟓 ∙ 𝑩 − 𝟓, 𝟎𝟔 = 𝟎 (𝑰𝑰) 𝐵 = −𝑏 ± 𝑏2 − 4𝑎𝑐 2𝑎 𝐵 = −0,15 ± 0,152 − 4 ∙ 1 ∙ (−5,06) 2 ∙ 1 𝑩𝟏 = 𝟐, 𝟏𝟕𝟔 𝒎 𝑩𝟐 = −𝟐, 𝟑𝟐𝟔𝒎 𝑩 = 𝟐,𝟐𝟎 𝒎 𝑳 = 𝟐, 𝟑𝟓 𝒎 Adota-se valores múltiplos de 5 cm Consideração do momento: 𝜎𝑚á𝑥 = 1,10 ∙ 920 2,20 ∙ 2,35 + 74 2,08 → 𝝈𝒎á𝒙 = 𝟐𝟑𝟏, 𝟑𝟐 𝒌𝑷𝒂 𝑊𝑦 = 2,20 ∙ 2,352 6 𝑊𝑦 = 2,08 𝑚³ 𝜎𝑚𝑖𝑛 = 1,10 ∙ 920 2,20 ∙ 2,35 − 74 2,08 → 𝝈𝒎𝒊𝒏 = 𝟏𝟔𝟎, 𝟏𝟕 𝒌𝑷𝒂 𝝈𝒎á𝒙,𝒎𝒊𝒏 = 𝑷𝒌 𝑨𝒔𝒂𝒑𝒂𝒕𝒂 ± 𝑴𝒚 𝑾𝒚 𝑾𝒚 = 𝑩 ∙ 𝑳𝟐 𝟔 Como a condição σmáx ≤ σadm não foi obedecida, é preciso determinar as novas dimensões da sapata, mantendo-se a tensão admissível (200 kPa) e a condição econômica (L = B + 0,15) 200 = 1,10 ∙ 920 𝐵 ∙ 𝐿 + 74 𝐵 ∙ 𝐿2 6 → 200 = 1012 𝐵 ∙ 𝐿 + 444 𝐵 ∙ 𝐿2 → 200 = 1012 𝐵(0,15 + 𝐵) + 444 𝐵 0,15 + 𝐵 2 200 ∙ 𝐵3 + 60 ∙ 𝐵2 − 1007,5 ∙ 𝐵 − 595,8 = 0 Equação do 3º Grau 𝑩 = 𝟐,𝟒𝟎 𝒎 𝑳 = 𝟐, 𝟓𝟓 𝒎 𝐴𝑠𝑎𝑝𝑎𝑡𝑎 = 𝐵 ∙ 𝐿 → 𝐴𝑠𝑎𝑝𝑎𝑡𝑎 = 2,40 ∙ 2,55 → 𝑨𝒔𝒂𝒑𝒂𝒕𝒂 = 𝟔, 𝟏𝟐 𝒎² 𝑳 𝑩 ≤ 𝟐, 𝟓 𝐿 𝐵 ≤ 2,5 → 2,40 2,55 = 1,06 𝒐𝒌! Recalculando a tensão máxima e mínima 𝜎𝑚á𝑥 = 1,10 ∙ 920 2,40 ∙ 2,55 + 74 2,40 ∙ 2,552 6 → 𝝈𝒎á𝒙 = 𝟏𝟗𝟑, 𝟖 𝒌𝑷𝒂 𝜎𝑚𝑖𝑛 = 1,10 ∙ 920 2,40 ∙ 2,55 − 74 2,40 ∙ 2,552 6 → 𝝈𝒎𝒊𝒏 = 𝟏𝟑𝟔, 𝟗𝟏 𝒌𝑷𝒂 ≤ 𝟐𝟎𝟎 𝒌𝑷𝒂 𝒐𝒌! > 𝟎 𝒌𝑷𝒂 𝒐𝒌! A excentricidade pode ser calculada como: 𝑽𝒆𝒓𝒊𝒇𝒊𝒄𝒂çã𝒐: 𝒆𝒙 ≤ 𝑳 𝟔 , 𝒔𝒆𝒏𝒅𝒐 𝒆𝒙 = 𝑴𝒚 𝑷𝒌 𝑒𝑥 ≤ 𝐵 6 → 𝑒𝑥 ≤ 2,40 6 → 𝑒𝑥 ≤ 0,40 𝑚 𝑒𝑥 = 𝑀𝑦 𝑃𝑘 → 𝑒𝑥 = 74 1,10 ∙ 920 → 𝑒𝑥 = 0,073 𝑚 𝒐𝒌! Não há tensões de tração na sapata. Como optou por balanços sucessivos: 𝐿 = 𝑎𝑝 + 2 ∙ 𝑥 2,55 = 0,4 + 2 ∙ 𝑥 𝑥 = 1,075 𝑚 𝐵 = 𝑏𝑝 + 2 ∙ 𝑥 2,40 = 0,25 + 2 ∙ 𝑥 𝑥 = 1,075 𝑚 Nas duas direções Determinação da altura da sapata: ℎ > 𝑎 − 𝑎𝑝 3 → ℎ > 2,55 − 0,40 3 = 𝟎, 𝟕𝟏𝟑𝒎 ℎ > 𝑏 − 𝑏𝑝 3 → ℎ > 2,40 − 0,25 3 = 𝟎, 𝟕𝟏𝟑𝒎 “A altura da sapata deve ser suficiente para permitir a correta ancoragem da armadura longitudinal do pilar” 3º Passo: Comprimento de ancoragem “Se há gancho ou não, depende do projetista e deve estar prescrito” ℎ ≥ 55 + 4,5 Cobrimento da armadura ℎ ≥ 59,5 𝑐𝑚 Portanto, entre 71,3 cm e 59,5 cm, adota-se o maior e considerando múltiplo de 5 cm, para fins construtivos, 75 cm. 4º Passo: Determinação das armaduras longitudinais: Direção x: 𝐿𝑎 = 𝐿𝑥 + 0,15 ∙ 𝑎𝑝 𝐿𝑎 = (𝑎 − 𝑎𝑝) 2 + 0,15 ∙ 𝑎𝑝 𝐿𝑎 = (2,55 − 0,4) 2 + 0,15 ∙ 0,4 𝑳𝒂 = 𝟏, 𝟏𝟑𝟓 𝒎 𝜎𝑚á𝑥 = 1,10 ∙ 1288 2,40 ∙ 2,55+ 100 2,40 ∙ 2,552 6 → 𝝈𝒎á𝒙 = 𝟐𝟕𝟎 𝒌𝑷𝒂 𝜎𝑚𝑖𝑛 = 1,10 ∙ 1288 2,40 ∙ 2,55 − 100 2,40 ∙ 2,552 6 → 𝝈𝒎𝒊𝒏 = 𝟏𝟗𝟑, 𝟏 𝒌𝑷𝒂 𝑃𝑎,𝑚𝑎𝑥 = 𝜎𝑚𝑎𝑥 ∙ 𝑏 𝑃𝑎,𝑚𝑎𝑥 = 270 ∙ 2,40 𝑷𝒂,𝒎𝒂𝒙 = 𝟔𝟒𝟖 𝒌𝑵/𝒎 𝑃𝑎,𝑚𝑖𝑛 = 𝜎𝑚𝑖𝑛 ∙ 𝑏 𝑃𝑎,𝑚𝑖𝑛 = 193,1 ∙ 2,40 𝑷𝒂,𝒎𝒊𝒏 = 𝟒𝟔𝟑, 𝟒 𝒌𝑵/𝒎 𝑃𝑎,𝑠1 = 648 + 463 2 𝑷𝒂,𝒔𝟏 = 𝟓𝟓𝟔 𝒌𝑵/𝒎 𝑀𝑠𝑑𝑎 = 556 ∙ 1,1352 2 + 648 − 556 2 ∙ 1,135 ∙ 2 3 ∙ 1,135 𝑴𝒔𝒅𝒂 = 𝟑𝟗𝟕, 𝟔𝟑 𝒌𝑵/𝒎 631,06 1,135 92 kN/m 1,135 52.21 kN Direção y: 𝐿𝑏 = 𝐿𝑦 + 0,15 ∙ 𝑏𝑝 𝐿𝑏 = (𝑏 − 𝑏𝑝) 2 + 0,15 ∙ 𝑏𝑝 𝐿𝑏 = (2,40 − 0,25) 2 + 0,15 ∙ 0,25 𝑳𝒃 = 𝟏, 𝟏𝟏𝟑 𝒎 𝑃𝑏,𝑚𝑎𝑥 = 𝜎𝑚𝑎𝑥 ∙ 𝑎 𝑃𝑏,𝑚𝑎𝑥 = 270 ∙ 2,55 𝑷𝒃,𝒎𝒂𝒙 = 𝟔𝟖𝟖, 𝟓 𝒌𝑵/𝒎 𝑃𝑏,𝑚𝑖𝑛 = 𝜎𝑚𝑖𝑛 ∙ 𝑎 𝑃𝑏,𝑚𝑖𝑛 = 193,1 ∙ 2,55 𝑷𝒃,𝒎𝒊𝒏 = 𝟒𝟗𝟐, 𝟒𝟏 𝒌𝑵/𝒎 𝑃𝑏,𝑠1 = 688,5 + 492,41 2 𝑷𝒃,𝒔𝟏 = 𝟓𝟗𝟎, 𝟒𝟔 𝒌𝑵/𝒎 𝑀𝑠𝑑𝑏 = 590,46 ∙ 1,1132 2 𝑴𝒔𝒅𝒃 = 𝟑𝟔𝟓, 𝟕𝟐 𝒌𝑵/𝒎 𝑨𝒔 = 𝑴𝒅 𝟎, 𝟖 ∙ 𝒅 ∙ 𝒇𝒚𝒅 𝑑 = ℎ − 𝑐 + ∅ 2 → 𝑑 = 75 − 4,5 + 1,25 2 → 𝑑 = 69 𝑐𝑚 Direção x (a): 𝐴𝑠,𝑎 = 𝑀𝑑𝑎 0,8 ∙ 𝑑 ∙ 𝑓𝑦𝑑 𝐴𝑠,𝑎 = 397,63 ∙ 103 0,8 ∙ 0,69 ∙ 500 ∙ 106 1,15 𝑨𝒔,𝒂 = 𝟏𝟔, 𝟓𝟔 𝒄𝒎² Direção y (b): 𝐴𝑠,𝑏 = 𝑀𝑑𝑏 0,8 ∙ 𝑑 ∙ 𝑓𝑦𝑑 𝐴𝑠,𝑏 = 365,72 ∙ 103 0,8 ∙ 0,69 ∙ 500 ∙ 106 1,15 𝑨𝒔,𝒃 = 𝟏𝟓, 𝟐𝟒 𝒄𝒎² 𝝆𝒎𝒊𝒏 = 𝟎, 𝟏𝟓% ∙ 𝒃𝒘 ∙ 𝒉 𝜌𝑚𝑖𝑛 = 0,15 100 ∙ 240 ∙ 75 𝜌𝑚𝑖𝑛 = 0,15 100 ∙ 255 ∙ 75 𝜌𝑚𝑖𝑛 = 27 𝑐𝑚 2 > 𝐴𝑠,𝑎 𝜌𝑚𝑖𝑛 = 28,69 𝑐𝑚² > 𝐴𝑠,𝑏 Adotar as respectivas áreas mínimas!! Direção x: 5º Passo: Espaçamento das armaduras longitudinais: 𝑛 = 𝐴𝑠 𝐴𝑠1 𝑛 = 27 𝜋 ∙ 1,252 4 → 𝑛 = 22 𝑏𝑎𝑟𝑟𝑎𝑠 𝑠 = 240 − 6 − 6 22 − 1 → 𝑠 = 10,86 𝑐𝑚 𝒔𝒎á𝒙 ≤ ቊ 𝒔 = 𝟐𝟎 𝒄𝒎 𝒔 = 𝟐𝒉 Direção y: 𝑛 = 𝐴𝑠 𝐴𝑠1 𝑛 = 28,69 𝜋 ∙ 1,252 4 → 𝑛 = 23,37 ≈ 24 𝑏𝑎𝑟𝑟𝑎𝑠 𝑠 = 255 − 6 − 6 24 − 1 → 𝑠 = 10,57 𝑐𝑚 𝑨𝒔 = 𝟐𝟗, 𝟒𝟓 𝒄𝒎² Os espaçamentos são menores que o espaçamento máximo! 6º Passo: Dimensionamento ao cisalhamento 𝝉𝒔𝒅 ≤ 𝝉𝑹𝒅𝟐 A tensão resistente é calculada por: 𝜏𝑅𝑑2 = 0,27 ∙ 𝛼𝑣 ∙ 𝑓𝑐𝑑 𝛼𝑣 = 1 − 𝑓𝑐𝑘 250 𝑒𝑚 𝑀𝑃𝑎 𝛼𝑣 = 1 − 20 250 → 𝛼𝑣 = 0,92 𝜏𝑅𝑑2 = 0,27 ∙ 0,92 ∙ 20 1,4 𝝉𝑹𝒅𝟐 = 𝟑, 𝟓𝟓 𝑴𝑷𝒂 A tensão solicitante é obtida por: 𝜏𝑠𝑑 = 𝐹𝑠𝑑 𝑢 ∙ 𝑑 𝐹𝑠𝑑 = 1,10 ∙ 1288 = 1417 𝑘𝑁 𝑢 = 2 ∙ 25 + 40 = 130 𝑐𝑚 𝜏𝑠𝑑 = 1417 1,30 ∙ 0,69 𝜏𝑠𝑑 = 1,58 𝑀𝑃𝑎 𝝉𝒔𝒅 ≤ 𝝉𝑹𝒅𝟐 → 𝑶𝒌 7º Passo: Armadura transversal A verificação do esforço cortante é feita numa seção de referência S2, distante do pilar d/2 da face do pilar Por semelhança de triângulos, calcula-se a altura útil média na seção: 𝑑 2 → 69 2 → 34,5 𝑐𝑚 69 − 19 107,5 = 𝑑𝑆2 − 19 107,5 − 34,5 → 𝒅𝑺𝟐 = 𝟓𝟐, 𝟗𝟓 𝒄𝒎 Direção x: 𝐿2 = 𝑎 − 𝑎𝑝 2 − 𝑑 2 𝐿2 = 2,55 − 0,4 2 − 0,69 2 𝐿2 = 0,73 𝑚 𝑏𝑆2 = 2,40 𝑚 648 − 463 255 = 648 − 𝑥 73 𝒙 = 𝟓𝟗𝟓 𝒌𝑵/𝒎 𝑉𝑠𝑑 = 595 + 648 2 ∙ 0,73 𝑽𝒔𝒅 = 𝟒𝟓𝟑, 𝟕𝟎 𝒌𝑵 Verificar a dispensa de armadura transversal: 𝑽𝒔𝒅 ≤ 𝑽𝑹𝒅𝟏 𝜏𝑅𝑑 = 0,0375 ∙ 𝑓𝑐𝑘 ൗ2 3 𝜏𝑅𝑑 = 0,0375 ∙ 20 ൗ2 3 𝜏𝑅𝑑 = 0,276 𝑀𝑃𝑎 𝑘 = 1,6 − 𝑑𝑆2 ≥ 1,0 𝑘 = 1,6 − 0,5295 ≥ 1,0 𝑘 = 1,0705 𝑚 𝜌1 = 𝐴𝑠 𝑏𝑆2 ∙ 𝑑𝑆2 ≤ 0,02 𝜌1 = 27 240 ∙ 52,95 ≤ 0,02 𝜌1 = 0,002 ≤ 0,02 𝑂𝑘! 𝑉𝑅𝑑1 = 𝜏𝑅𝑑 ∙ 𝑘 ∙ 1,2 + 40 ∙ 𝜌1 ∙ 𝑏𝑆2 ∙ 𝑑𝑆2 𝑉𝑅𝑑1 = 0,276 ∙ 10 6 ∙ 1,0705 ∙ 1,2 + 40 ∙ 0,002 ∙ 2,40 ∙ 0,5295 𝑉𝑅𝑑1 = 480,60 𝑘𝑁 > 𝑉𝑠𝑑 = 453,70 𝑘𝑁 Direção y (menor dimensão): 𝑷𝒃,𝒔𝟏 = 𝟓𝟗𝟎, 𝟒𝟔 𝒌𝑵/𝒎 𝑏𝑆2 = 2,55 𝑚 𝑑𝑆2 = 0,5295 𝑚 𝜌1 = 𝐴𝑠 𝑏𝑆2 ∙ 𝑑𝑆2 ≤ 0,02 𝜌1 = 29,45 255 ∙ 52,95 ≤ 0,02 𝜌1 = 0,0022 ≤ 0,02 𝑂𝑘! 𝑉𝑅𝑑1 = 𝜏𝑅𝑑 ∙ 𝑘 ∙ 1,2 + 40 ∙ 𝜌1 ∙ 𝑏𝑆2 ∙ 𝑑𝑆2 𝑉𝑅𝑑1 = 0,276 ∙ 10 6 ∙ 1,0705 ∙ 1,2 + 40 ∙ 0,0022 ∙ 2,55 ∙ 0,5295 𝑉𝑅𝑑1 = 513,83 𝑘𝑁 > 𝑉𝑠𝑑 = 453,70 𝑘𝑁 Não há necessidade de armadura transversal para a força cortante! 8º Passo: Verificação das tensões de aderência Direção x, seção S1: 𝑉𝑠𝑑,1 = 648 + 556 2 ∙ 1,135 𝑉𝑠𝑑,1 = 684 𝑘𝑁 𝜏𝑠𝑑 = 𝑉𝑠𝑑,1 0,9 ∙ 𝑑 ∙ 𝑛 ∙ 𝜋𝜙 𝜏𝑠𝑑 = 684 ∙ 103 0,9 ∙ 69 ∙ 22 ∙ 𝜋 ∙ 1,25 → 𝝉𝒔𝒅 = 𝟏, 𝟐𝟕 𝐌𝐏𝐚 𝑓𝑏𝑑 = 𝜂1 ∙ 𝜂2 ∙ 𝜂3 ∙ 𝑓𝑐𝑡𝑑 𝑓𝑐𝑡𝑑 = 𝑓𝑐𝑡𝑘 𝛾𝑐 → 𝑓𝑐𝑡𝑑 = 1,55 1,4 → 𝑓𝑐𝑡𝑑 = 1,105 𝑀𝑃𝑎 𝑓𝑐𝑡𝑘 = 0,7 ∙ 𝑓𝑐𝑡𝑚 𝑓𝑐𝑡𝑘 = 0,7 ∙ 0,3𝑓𝑐𝑘 ൗ2 3 𝑓𝑐𝑡𝑘 = 0,7 ∙ 0,3 ∙ 20 ൗ2 3 𝑓𝑐𝑡𝑘 = 1,55 𝑀𝑃𝑎 𝜂1 → 2,25 barras nervuradas 𝜂2 → 1,0 situação de boa aderência 𝜂3 → 1,0 (ϕ < 32 𝑚𝑚) 𝑓𝑏𝑑 = 2,25 ∙ 1,0 ∙ 1,0 ∙ 1,105 𝑓𝑏𝑑 = 2,49 𝑀𝑃𝑎 > 1,28 𝑀𝑃𝑎 𝑜𝑘 Verificação Satisfeita!!!! 9º Passo: Detalhamento Dada a sapata corrida submetida a ação uniformemente distribuída de acordo com a figura, calcular e detalhar as armaduras de acordo com os dados abaixo. Adote f = 8 mm. Exercício “ Como a sapata é corrida, adota-se uma faixa de 1,0 m para efetuar o dimensionamento, extrapolando-se os resultados para o comprimento total. Para levar em conta do peso próprio de sapata, majora-se a ação atuante em 5%. Portanto, o carregamento total nominal é: “Como a tensão é menor que 150 kPa, é aconselhável adotar a sapata flexível” 𝑔 + 𝑞 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 1,05 ∙ 100 → 𝑔 + 𝑞 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 105 𝑘𝑁/𝑚 1º Passo: Calcular a área da sapata: 𝐴𝑠𝑎𝑝𝑎𝑡𝑎 = 𝑤 ∙ 𝑃𝑘 𝜎𝑎𝑑𝑚 → 𝐴𝑠𝑎𝑝𝑎𝑡𝑎 = 𝟏, 𝟎𝟓 ∙ 100 100 → 𝑨𝒔𝒂𝒑𝒂𝒕𝒂 = 𝟏,𝟎𝟓 𝒎² 𝐴 = 𝑎 ∙ 1 → 𝒂 = 𝟏, 𝟎𝟓 𝒎 Sabendo que é flexível: ℎ ≤ 𝑎 − 𝑎𝑝 3 → ℎ ≤ 1,05 − 0,25 3 → ℎ ≤ 0,267 𝑚 “ Sabendo que altura h = 26,7 cm para ser flexível, porém h0 na extremidade não pode ser menor que 15 cm. Como a diferença entre h e h0 não é grande, adota-se um tamanho intermediário:” 𝒉 = 𝒉𝟎 = 𝟐𝟓 𝒄𝒎 𝑑 = 25 − 4,0 + 0,8 2 → 𝑑 = 20,6 𝑐𝑚 2º Passo: Determinação das armaduras longitudinais: i) Determinação dos momentos fletores nas seções de referência S1. 𝐿𝑎 = 𝑎 − 𝑎𝑝 2 + 0,15 ∙ 𝑎𝑝 𝐿𝑎 = 1,05 − 0,25 2 ∓ 0,15 ∙ 0,25 𝐿𝑎 = 0,438 𝑚 𝑞𝑎 = 𝜎𝑎𝑑𝑚 ∙ 𝑏 → 𝑞𝑎 = 100 ∙ 1 → 𝑞𝑎 = 100 𝑘𝑁/𝑚 𝑀𝑘𝑎 = 𝑞𝑎 ∙ 𝐿𝑎 2 2 → 𝑀𝑘𝑎 = 100 ∙ 0,4382 2 → 𝑀𝑘𝑎 = 9,59 𝑘𝑁/𝑚 𝐴𝑠,𝑎 = 𝑀𝑑 0,8 ∙ 𝑑 ∙ 𝑓𝑦𝑑 → 𝐴𝑠,𝑎 = 1,4 ∙ 9,59 ∙ 103 0,8 ∙ 0,2 ∙ 500 ∙ 106 1,15 → 𝐴𝑠,𝑎 = 1,93 𝑐𝑚 2/𝑚 𝝆𝒎𝒊𝒏 = 𝟎, 𝟏𝟓% ∙ 𝒃𝒘 ∙ 𝒉 𝜌𝑚𝑖𝑛 = 0,15 100 ∙ 100 ∙ 25 𝜌𝑚𝑖𝑛 = 3,75 𝑐𝑚 2/𝑚 > 𝐴𝑠,𝑎 Adotar a área mínima!! Adotando 8 mm de diâmetro 𝑛 = 𝐴𝑠 𝐴𝑠1 𝑛 = 3,75 𝜋 ∙ 0,82 4 → 𝑛 = 7,46 ≈ 8 𝑏𝑎𝑟𝑟𝑎𝑠 𝑠 = 105 − 4,8 − 4,8 8 − 1 → 𝑠 = 13,62 𝑐𝑚 𝑨𝒔 = 𝟒, 𝟎𝟐 𝒄𝒎² 𝑠 = 13 𝑐𝑚 3º Passo: Armadura transversal: 𝐿2 = 𝑎 − 𝑎𝑝 2 − 𝑑 2 𝐿2 = 105 − 25 2 − 20 2 𝐿2 = 30 𝑐𝑚 𝑏𝑆2 = 100 𝑐𝑚 𝑉𝑠𝑑 = 1,4 ∙ 𝜎𝑎𝑑𝑚 ∙ 𝑏𝑆2 ∙ 𝐿2 𝑉𝑠𝑑 = 1,4 ∙ 100 ∙ 1,0 ∙ 0,30 𝑉𝑠𝑑 = 42 𝑘𝑁 4º Passo: Verificar a dispensa de armadura transversal: 𝝉𝒔𝒅 ≤ 𝝉𝑹𝒅𝟏 𝜏𝑠𝑑 = 𝑉𝑠𝑑 𝑏𝑆2 ∙ 𝑑𝑆2 𝜏𝑠𝑑 = 42 ∙ 103 1,0 ∙ 0,2 𝜏𝑠𝑑 = 0,21 𝑀𝑃𝑎 𝜏𝑅𝑑 = 0,0375 ∙ 𝑓𝑐𝑘 ൗ2 3 𝜏𝑅𝑑 = 0,0375 ∙ 20 ൗ2 3 𝜏𝑅𝑑 = 0,276 𝑀𝑃𝑎 𝑘 = 1,6 − 𝑑𝑆2 ≥ 1,0 𝑘 = 1,6 − 0,20 ≥ 1,0 𝑘 = 1,4 ≥ 1,0 → 𝑜𝑘! 𝜌1 = 𝐴𝑠 𝑏𝑆2 ∙ 𝑑𝑆2 ≤ 0,02 𝜌1 = 4,02 100 ∙ 20 ≤ 0,02 𝜌1 = 0,002 ≤ 0,02 𝑂𝑘! 𝜏𝑅𝑑1 = 𝜏𝑅𝑑 ∙ 𝑘 ∙ 1,2 + 40 ∙ 𝜌1 𝜏𝑅𝑑1 = 0,276 ∙ 10 6 ∙ 1,4 ∙ 1,2 + 40 ∙ 0,002 𝜏𝑅𝑑1 = 0,494 𝑀𝑃𝑎 > 𝜏𝑠𝑑 = 0,21 𝑀𝑃𝑎 → 𝑂𝑘! Não há necessidade de armadura transversal para a força cortante! 5º Passo: Armadura de distribuição secundária “ Similar às lajes armadas em uma direção, deve-se dispor de uma armadura de distribuição secundária na direção de maior dimensão. A área dessa armadura deve ser tomada com o maior dos seguintes valores: 0,2 ∙ 𝐴𝑠 𝐴 → 0,2 ∙ 4,02 → 0,804 𝑐𝑚2/𝑚 0,5 ∙ 𝐴𝑠,𝑚𝑖𝑛 𝑠 → 0,5 ∙ 3,75 → 1,88 𝑐𝑚2/𝑚 𝑛 = 𝐴𝑠 𝐴𝑠1 𝑛 = 1,88 𝜋 ∙ 0,632 4 → 𝑛 = 6,03 ≈ 7 𝑏𝑎𝑟𝑟𝑎𝑠 𝑠 = 105 − 4,5 − 4,5 7 − 1 → 𝑠 = 16 𝑐𝑚 𝑨𝒔 = 𝟐, 𝟏𝟖𝒄𝒎² 6º Passo: Verificação das tensões de aderência 𝜏𝑏𝑑 = 𝑉𝑠𝑑,1 0,9 ∙ 𝑑 ∙ (𝑛 ∙ 𝜋𝜙) 𝜏𝑏𝑑 = 1,4 ∙ 100 ∙ 0,438 0,9 ∙ 20 ∙ (7 ∙ 𝜋 ∙ 0,8) 𝜏𝑏𝑑 = 0,19 𝑘𝑁/𝑐𝑚² 𝝉𝒃𝒅 = 𝟏, 𝟗 𝑴𝑷𝒂 𝑓𝑏𝑑 = 𝜂1 ∙ 𝜂2 ∙ 𝜂3 ∙ 𝑓𝑐𝑡𝑑 𝑓𝑐𝑡𝑑 = 𝑓𝑐𝑡𝑘 𝛾𝑐 → 𝑓𝑐𝑡𝑑= 1,55 1,4 → 𝑓𝑐𝑡𝑑 = 1,105 𝑀𝑃𝑎 𝑓𝑐𝑡𝑘 = 0,7 ∙ 𝑓𝑐𝑡𝑚 𝑓𝑐𝑡𝑘 = 0,7 ∙ 0,3𝑓𝑐𝑘 ൗ2 3 𝑓𝑐𝑡𝑘 = 0,7 ∙ 0,3 ∙ 20 ൗ2 3 𝑓𝑐𝑡𝑘 = 1,55 𝑀𝑃𝑎 𝜂1 → 2,25 barras nervuradas 𝜂2 → 1,0 situação de boa aderência 𝜂3 → 1,0 (ϕ < 32 𝑚𝑚) 𝑓𝑏𝑑 = 2,25 ∙ 1,0 ∙ 1,0 ∙ 1,105 𝑓𝑏𝑑 = 2,49 𝑀𝑃𝑎 > 1,90 𝑀𝑃𝑎 𝑜𝑘 Verificação Satisfeita!!!! 7º Passo: Verificação das tensões de aderência
Compartilhar