Curso de Dimensionamento de Estruturas de Aço EAD - CBCA. Módulo

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1 Curso de Dimensionamento de Estruturas de Aço EAD - CBCA Módulo 6

2 h Sumário Módulo 6 Dimensionamento de Apoios 6. Dimensionamento de Apoios página Dimensionamento das bases de pilares página Dimensionamento das bases articuladas página Verificação da tensão no concreto página Dimensionamento da chapa de base página Dimensionamento das bases rígidas página 9

3 6. Dimensionamento de Apoios 6.1. Dimensionamento das bases de pilares Video 11 - Ligações Soldadas assista on-line 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 3

4 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 4

5 6.2. Dimensionamento das bases articuladas Neste caso só existe força normal aplicada à base. Figura 51 Base articulada 5

6 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: 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: 6

7 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: 7

8 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, onde b é o maior balanço. - tensão máxima, onde: 8

9 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: 9

10 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. 10

11 Figura 58 Usando as condições de equilíbrio tem-se: Onde 11

12 Resolvendo esse sistema de equações pode-se determinar os valores de uma vez que é conhecido ( ).. Conhecido o valor da tração nos chumbadores pode-se dimensioná-los de seguinte forma: 12