Curso de Dimensionamento de Estruturas de Aço EAD - CBCA
Módulo
6
Sumário
6.
Módulo 6 Dimensionamento de Apoios
Dimensionamento de Apoios página 3
6.1.
Dimensionamento das bases de pilares página 3
6.2.
Dimensionamento das bases articuladas página 5
6.2.1.
Verificação da tensão no concreto página 6
6.2.2.
Dimensionamento da chapa de base página 6
6.2.3.
Dimensionamento das bases rígidas página 9
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6. Dimensionamento de Apoios 6.1. Dimensionamento das bases de pilares Video 11 - Ligações Soldadas
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Antes de falarmos sobre dimensionamento da ligação entre pilares e os elementos de fundação (bases de pilares), convém comentar uma questão importante, e que muitas vezes não é prevista pela arquitetura, que são os cuidados com a interface entre os pilares e a fundação. Maior atenção deve ser dada à possibilidade de ocorrência de umidade e sujeira junto ao pilar, pois elas podem formar um meio eletrolítico e provocar sua deterioração. Para isso devem ser previstas algumas soluções tais como: apoio do pilar sobre base de concreto com face superior acima do piso acabado ou apoio do pilar diretamente sobre a fundação, ficando parte dele enterrada no solo. Neste caso para evitar o contato direto do pilar com o solo, usa-se uma capa de proteção em concreto impermeabilizado em volta do pilar. Além da capa deve ser previsto, ao nível do piso acabado, um rodapé, de pelo menos 5 cm em volta do pilar. Ver figura 50.
Figuras 50a – Rodapé de concreto
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Figuras 50b - Estrutura de estacionamento e detalhe pilar de aço com base de concreto Dependendo do modelo estrutural adotado as bases dos pilares podem ser articuladas ou rígidas.
Figura 50c – Base de pilar sobre bloco de concreto
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6.2. Dimensionamento das bases articuladas Neste caso só existe força normal aplicada à base.
Figura 51 – Base articulada
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6.2.1. Verificação da tensão no concreto Na base dos pilares metálicos, normalmente são previstas duas chapas, uma solta, de nivelamento, que serve para garantir o prumo do pilar e outra soldada na base do pilar. Essas chapas são as responsáveis por transmitir uma tensão adequada ao concreto de fundação.
Figura 52 – Chapas de base do pilar Essa tensão máxima depende da resistência característica do concreto e vale:
6.2.2. Dimensionamento da chapa de base Em primeiro lugar determina-se a área da chapa, de maneira que ela possa transmitir ao concreto uma tensão que não ultrapasse a máxima determinada acima. Sendo assim essa área é dada por:
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onde - carga de trabalho do pilar O concreto reage sobre a chapa com o mesmo valor da tensão a ele aplicado. Essa reação é considerada como um carregamento de baixo para cima sobre a chapa de base. Esse carregamento provoca na chapa momentos fletores que servirão para o dimensionamento de sua espessura. Considera-se como situação mais desfavorável os balanços resultantes da parte da chapa que excede o perfil do pilar. Esses balanços são definidos conforme figura abaixo:
Figura 53
Como visto
Onde:
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As dimensões L e B da chapa são dimensionadas supondo-se da chapa. Assim:
e determinando-se a área necessária
Para dimensionamento da espessura da chapa a tensão é transformada em carregamento. Determinase, em seguida, o momento fletor máximo considerando-se a chapa em balanço em relação ao perfil do pilar de acordo com figura abaixo:
Figura 54
O momento no balanço é dado por
- tensão máxima, onde:
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, onde b é o maior balanço.
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6.2.3. Dimensionamento das bases rígidas As bases rígidas são aquelas que além das forças verticais podem absorver momentos fletores. Neste caso a distribuição de tensão na base não é uniforme. Para a determinação dessas tensões soma-se o efeito da carga normal ao efeito do momento fletor. Para a determinação das tensões devidas ao momento fletor usase o mesmo processo elástico usado em seções retangulares, neste caso dado pela dimensões em planta da placa de base. O dimensionamento desta é feito por tentativas, adotando-se inicialmente uma dimensão e verificando se a tensão no concreto não supera o máximo admitido. Sabe-se que a tensão máxima no concreto não deverá ultrapassar:
Figura 55 A tensão máxima aplicada ao concreto é dada pela seguinte relação:
Onde:
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Como no caso de ligação articulada, para cálculo de sua espessura, considera-se a chapa em balanço em relação ao perfil do pilar, suportando como carga a reação do concreto às tensões a ele aplicadas. Assim:
Figura 56
Para facilitar o cálculo pode-se considerar a carga no balanço constante:
Figura 57
Para dimensionamento da espessura da chapa procede-se de mesma forma que nas bases articuladas. Para determinação da força de tração nos chumbadores analisa-se o equilíbrio entre os esforços aplicados e as forças de reação nos chumbadores e na superfície de concreto.
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Figura 58 Usando as condições de equilíbrio tem-se:
Onde
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Resolvendo esse sistema de equações pode-se determinar os valores de ( ). . Conhecido o valor da tração nos chumbadores
