Armadura Longitudinal

Para atender ao critério de durabilidade das estruturas, é definida, de maneira conservadora, a classe de agressividade ambiental CAA na qual o elemento estará submetido, como a de maior risco associado à deterioração da estrutura, sendo definida então como CAA IV de acordo com a Tabela 3.

A partir da definição da classe de agressividade ambiental, é definida a classe do concreto que deverá ser utilizado na execução do elemento. De acordo com a Tabela 4, tem-se que peças de concreto armado (CA) submetidas à classe de agressividade ambiental IV devem ser de concreto de classe mínima C40, correspondendo à um fck mínimo de 40 MPa.

Em seguida, deve-se estipular o cobrimento das armaduras, que é definido através da Tabela 5. Devido ao fato de o elemento estrutural estar em contato direto com o solo e sujeito à CCA IV, a NBR 6118 (ABNT, 2014) indica um cobrimento mínimo de 50 mm. Entretanto, para uma abordagem mais conservadora, será adotado o cobrimento de 75 mm para proteção contra corrosão das armaduras devido à sua elevada responsabilidade de manter a integridade estrutural do elemento intacta.

Além do mais, é comum nas práticas dos projetistas e executores a adoção do cobrimento de 7,5 cm devido ao risco envolvido na execução de estacas escavadas e hélice contínua, as quais podem estar sujeitas à contaminação das armaduras com solo que se desprende das paredes do furo. Apesar de serem comumente usados os espaçadores tipo rolete para garantir que não haja contato entre o solo e as armaduras, deve-se evitar ao máximo a contaminação, já que há uma perde significativa de aderência entre o concreto e a área superficial das barras de aço, que é de extrema importância para a verificação ao ELS-W que será apresentado adiante.

3.3.1.2 Condições para ELU

Para todos os tipos de estaca, a área mínima de aço estipulada pela tabela 4 da NBR 6122 (ABNT, 2019) prevê uma taxa de 0,4% da área de seção transversal, a qual é verificada no dimensionamento estrutural da estaca.

O dimensionamento de elementos de concreto armado, segundo a NBR 6118 (ABNT, 2014), regido pelo método dos estados limites, prevê o uso de combinações de ações que levam coeficientes de ponderação diferentes nas ações e nas resistências, para as diversas combinações de ações no estado limite último ELU e estado limite de serviço ELS.

Neste trabalho de conclusão de curso, devido à limitação imposta pelo projeto de torre autoportante, modelo A60F de ancoragem, utilizado na formulação da hipótese de cálculo, são fornecidas pelo projetista somente as cargas reais atuantes nas fundações em todas as combinações de cálculo adotadas no dimensionamento da torre.

As combinações são definidas pelas diversas hipóteses de carregamento que a torre estará sujeita durante sua vida útil, sendo estimados os valores para um referente ao dimensionamento estrutural de estacas de concreto moldadas in loco e tubulões, é adotado um coeficiente de ponderação das ações ɣf = 1,4 para majoração das máximas cargas de tração Tk e compressão Ck para as verificações no ELU de tração e compressão.

Em relação aos materiais utilizados, o coeficiente de ponderação para minoração da resistência do concreto adotado é ɣc = 1,4 para condições normais, e para minoração da resistência do aço, é adotado ɣs = 1,15 para CA-50.

Para verificação do critério de espaçamento mínimo das armaduras longitudinais determinado pelo item 18.4.2.2 da NBR 6118 (ABNT, 2014), foi adotado que o diâmetro máximo do agregado como sendo de 2,5 cm, e o espaçamento mínimo entre as faces das barras é o menor valor entre 1,2 vezes o diâmetro máximo do agregado, 2 cm e o valor do diâmetro nominal Ø das barras.

3.3.1.3 Condições para ELS-W

Para verificação do estado limite de serviço referente à abertura de fissuras, ELS-W, foi adotado o valor limite da abertura máxima característica Wk das fissuras em 0,1 mm. O valor é considerado bem conservador, já que, conforme indicado na Tabela 7, o valor indicado pela norma NBR 6118 (ABNT, 2014) para elementos de concreto armado submetidos à condição ambiental de classe de agressividade IV é de no máximo 0,2 mm.

Na mesma tabela é indicado o tipo de combinação que deve ser utilizada para reger o dimensionamento estrutural no critério de abertura de fissuras. Para o caso de concreto armado em CAA IV, deve-se utilizar a combinação frequente.

Neste trabalho de conclusão de curso, devido à limitação imposta pelo projeto de torre já mencionada, não é possível determinar o valor da solicitação atuante sobre os elementos de fundação na condição de carregamento frequente.

Para que esse cálculo pudesse ser feito, seria necessário alterar o período de retorno estipulado em projeto para o dimensionamento no ELU para um período menor, representando uma condição na qual o máximo valor de velocidade e pressão de vento atuante atinge ordens de grandeza menores. De posse dos novos valores de esforço de vento, dever-se-ia recalcular os esforços transmitidos diretamente às fundações para a nova combinação de carregamento valor de vento reduzido e com a condição de nenhum cabo estar rompido, a fim de representar a combinação mais frequente de carregamento a qual estaria solicitando os elementos estruturais das fundações.

Sendo assim, é adotada uma simplificação do cálculo, sendo considerada a carga frequente de tração na qual a estaca como elemento de fundação está submetida como sendo uma parcela da carga de tração máxima Tk. Foi adotado no dimensionamento, a critério puro de cálculo, que a carga frequente de tração é equivalente a 30% da carga máxima de tração Tk.

Foi adotada como base uma disposição de um número N de armaduras longitudinais de forma radial, cujas barras de diâmetro nominal Ø do tipo nervuradas são igualmente espaçadas entre si.

Com isso, a região de envolvimento Acr circular, no entorno de cada barra longitudinal, deve ter determinada através de da escolha de um raio que atenda aos

requisitos estipulados pelo item 17.3.3.1 da NBR 6118 (ABNT, 2014). Para determinação do raio de Acr, é adotado o menor valor entre:

𝑅 = {

𝑒𝑠𝑝 + ∅ 2 𝑐 + ∅/2

7,5 × ∅

(38)

Figura 75 - Raio da área de envolvimento e espaçamento entre faces FONTE: Autor

Para o cálculo do espaçamento entre barras, foi determinado um perímetro de uma circunferência hipotética, com centro no eixo da esta e de raio que cruza por todos os centroides das barras de aço longitudinais. Do valor do perímetro, é subtraído o número de barras N multiplicado pelo diâmetro Ø, e o resultado é dividido pelo número de barras N para obtenção do valor de espaçamento.

𝑒𝑠𝑝𝑎ç𝑎𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 = 𝑒 =𝑝 − 𝑁 ∗ ∅ 𝑁

(39)

A tensão de tração atuante no centro de gravidade da armadura considerada, calculada no estágio II, representando a condição de solicitação de serviço, é determinada através da razão entre a carga de tração frequente Tfreq e a área de aço As distribuída ao longo da seção transversal da estaca.

𝜎_𝑠 = 𝑇_{𝑓𝑟𝑒𝑞} 𝐴_𝑠

(40)

É adotado que o módulo de elasticidade do aço utilizado no dimensionamento estrutural é de E = 210 GPa.

A resistência média à tração do concreto, fctm, é determinada através da equação descrita no item 8.2.5 da NBR 6118 (ABNT, 2014) para concretos de classes até C50:

𝑓_𝑐𝑡𝑚 = 0,3 × 𝑓_𝑐𝑘^2/3 (41)

A taxa de armadura ρ é determinada em relação à área de envolvimento Acr

através da equação: elementos lineares submetidos a força cortante devem conter armadura transversal mínima, constituída por estribos, com taxa geométrica ρsw definida através da Erro!

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