Curso de Dimensionamentode Estruturas de Aço EAD - CBCA

Módulo6

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Sumário Módulo 6Dimensionamento de Apoios

6. 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 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

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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 e determinando-se a área necessária da chapa. Assim:

Para dimensionamento da espessura da chapa a tensão é transformada em carregamento. Determina-se, 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:

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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 usa-se 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:

6.2.3. Dimensionamento das bases rígidas

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 uma vez que é conhecido ( ). .

Conhecido o valor da tração nos chumbadores pode-se dimensioná-los de seguinte forma: