Projeto estrutural de blocos sobre estacas

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA
CENTRO DE TECNOLOGIA Departamento de Estruturas e Construção Civil Disciplina: ECC 1008 – Estruturas de Concreto

PROJETO ESTRUTURAL DE BLOCOS SOBRE ESTACAS

Gerson Moacyr Sisniegas Alva

Santa Maria, março de 2007.

Estruturas de Concreto – Projeto estrutural de blocos sobre estacas

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1. INTRODUÇÃO Os blocos são estruturas de volume que têm a função dedistribuir as cargas dos pilares a elementos de fundações profundas, tais como estacas e tubulões. Em geral, o dimensionamento dos blocos é similar ao das sapatas, diferenciando-se dessas pelo fato de se ter cargas concentradas no bloco devido à reação das estacas. O comportamento estrutural e o dimensionamento dependem da classificação do bloco quanto à rigidez, utilizando-se os mesmos critérios dassapatas. Portanto, quanto à rigidez, os blocos são classificados como flexíveis ou rígidos. As dimensões em planta dos blocos sobre estacas dependem, quase sempre, apenas da disposição das estacas, adotando-se, em geral, o menor espaçamento possível entre elas. Esse espaçamento é adotado igual a 2,5 vezes o seu diâmetro no caso de estacas prémoldadas e 3,0 vezes o diâmetro se as estacas foremmoldadas "in loco". Em ambos os casos, esse valor não pode ser inferior a 60 cm. Deve-se ainda respeitar uma distância livre mínima entre as faces das estacas e as extremidades do bloco. Obedecendo essas recomendações, as dimensões dos blocos são minimizadas resultando na maioria das vezes em blocos rígidos. Entretanto, por razões diversas, o espaçamento entre as estacas pode ser aumentado, resultandoem um bloco flexível.

Execução de blocos sobre estacas. Fonte: FUNDACTA

Ensaio em laboratório de bloco sobre 3 estacas – MIGUEL (2000)

Figura 1: Fotos – blocos sobre estacas Neste texto, aborda-se o projeto estrutural dos blocos rígidos, por serem mais utilizados que os flexíveis. Para estes últimos, o método de cálculo é similar ao visto para as sapatas flexíveis, ou seja, utiliza-se o métodoclássico da flexão (balanços). Para os blocos rígidos, o método mais apropriado baseia-se nos modelos de biela e tirante.

Estruturas de Concreto – Projeto estrutural de blocos sobre estacas

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2. METODO DAS BIELAS E TIRANTES – APLICAÇÃO AOS BLOCOS RÍGIDOS Um bloco é considerado rígido se a sua altura se enquadrar nas seguintes inequações:
ap

⎛ a − ap ⎞ h>⎜ ⎜ 3 ⎟ ⎟ ⎝ ⎠ ⎛ b − bp ⎞ h>⎜ ⎟ ⎜ 3 ⎟ ⎠⎝

(na direção a)
h

(na outra direção)
a

onde ap e bp são as dimensões do pilar

Nos blocos rígidos, não se aplica diretamente a teoria de flexão, devendo-se recorrer a outras formas para se calcular a armadura principal de tração. A NBR 6118 (2003) sugere a utilização de modelos de biela e tirante, pelo fato destes definirem melhor a distribuição dos esforços pelos tirantes. No método dasbielas e tirantes, admite-se, no interior do bloco, uma treliça espacial constituída de: • barras tracionadas, denominadas de tirantes, situadas no plano médio das armaduras. Este plano é horizontal e se localiza logo acima do plano de arrasamento das estacas; • barras comprimidas e inclinadas, designadas como bielas. Estas têm suas extremidades de um lado na intersecção com as estacas do outro nainterseção com o pilar.

Figura 2: Funcionamento estrutural básico dos blocos – FUSCO (1995)

Estruturas de Concreto – Projeto estrutural de blocos sobre estacas

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O esquema geral do modelo de cálculo empregado no método das bielas e tirantes está indicado na figura 2. A força normal do pilar é transmitida às estacas pelas bielas de compressão. O equilíbrio no topo das estacas é garantido pelaarmadura principal de tração. O método das bielas também pode ser empregado para blocos submetidos a carregamentos não centrados, desde que se admita que se trabalhe, nas formulações de equilíbrio de forças, com a estaca mais carregada. Ângulo de inclinação das bielas Além de permitir a ancoragem das barras longitudinais dos pilares, o bloco deve ter altura suficiente para permitir a transmissão...
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