Capítulo 6 Conclusões
6.2 Desenvolvimentos futuros
Com o intuito de refinar os modelos propostos, considera-se relevante aprofundar, em trabalhos futuros, os seguintes aspectos:
Realização de ensaios experimentais que permitam aferir a distribuição de tensões ao longo do comprimento de selagem da micro-estaca. Com estes ensaios pretende-se determinar a posição da resultante das forças de aderência, já que estas são um parâmetro bastante relevante na obtenção do modelo.
Realização de ensaios experimentais de micro-estacas com pratos de ancoragem no topo que permitam determinar a contribuição das forças de aderência mobilizadas ao longo do comprimento de selagem da micro-estaca;
Análise dos modelos tendo em conta a sua geometria tridimensional. Este aspeto deve ser tido em conta na definição da geometria das regiões nodais, na avaliação das tensões resistentes de cálculo no interior dos nós e na determinação dos comprimentos de amarração das armaduras tracionadas.
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Anexo A
Recomendações para o dimensionamento de
ligações de micro-estacas seladas
No presente anexo apresentam-se recomendações para dimensionamento de ligações de micro- estacas seladas em sapatas de betão (Veludo, 2012).
Dimensionamento de ligações com tubos lisos
Devem ser verificadas as seguintes situações, ilustradas na figura A1:
1) Verificação da segurança à rotura da aderência na interface aço / calda; 2) Verificação da segurança ao esmagamento da calda;
3) Verificação da segurança à rotura por punçoamento; 4) Verificação da capacidade resistente da micro-estaca.
Figura A.1 - Verificações para dimensionamento de ligações seladas com tubos lisos
1) Verificação da segurança à rotura por aderência na interface aço/calda
A verificação da segurança à rotura por aderência na interface aço / calda deve ser realizado de acordo com a expressão A1:
𝑃𝑑≤ 3.14 ∙ 𝑓𝑏𝑢∙ 𝑙𝑏∙ 𝑑𝑡 (A1)
em que 𝑃𝑑 é o valor de cálculo da carga aplicada, 𝑓𝑏𝑢 é a tensão de rotura da aderência na interface aço / calda, 𝑙𝑏 é o comprimento de selagem e 𝑑𝑡 é o diâmetro do tubo. Para a estimativa da tensão de aderência na interface aço / calda (𝑓𝑏𝑢em MPa), é proposta a expressão a expressão A2 em função da rigidez radial do confinamento (𝐾𝑟, em MPa / mm):
O valor de 𝐾𝑟 pode ser obtido através da expressão A3: 𝐾𝑟= 2𝐸𝑐 (1 + 𝜈𝑐)∙ { 𝑑02− 𝑑𝑖2 𝑑𝑖∙ [(1 − 2𝜈𝑐) ∙ 𝑑𝑖2+ 𝑑02] } (A3)
em que 𝐸𝑐, 𝜈, 𝑑0 e 𝑑𝑖 são respetivamente, o módulo de elasticidade do betão, o coeficiente de Poisson do betão e os diâmetros exterior e interior do tubo de confinamento.
A expressão A3 é válida para micro-estacas de tubos lisos reutilizados (com rugosidade superior a 0.7 mm), seladas com calda de cimento (com uma relação água / cimento igual ou inferior a 0.4), num furo previamente executado na fundação e para relações diâmetro do furo / diâmetro da micro-estaca variando entre 1.4 e 2. Para utilizar a expressão anterior deve ser adotado um fator de segurança de 2,5.
2) Verificação da segurança à rotura por punçoamento
No caso da armadura da sapata não ser tida em conta, a verificação ao punçoamento consiste em limitar a tensão vertical de corte ao valor da resistência ao punçoamento de uma fundação sem armadura de punçoamento. O valor de cálculo da tensão vertical de corte (𝜏𝜈𝑑 em Mpa) pode ser determinada através da expressão A4:
𝜏𝜈𝑑=
𝑃𝑑
4 ∙ (𝑑𝑡+ ℎ𝑐) ∙ ℎ𝑐 ≤ 𝜏𝜈𝑅𝑑 (A4)
em que ℎ𝑐 é a altura da sapata que resiste ao punçoamento e 𝜏𝜈𝑅𝑑 é o valor de cálculo da resistência ao punçoamento de uma fundação sem armadura de punçoamento que é dado pela seguinte expresão:
𝜏𝜈𝑅𝑑 = 0.2√𝑓𝑐𝑑≤ 1.2𝑀𝑃𝑎 (A5)
Nas situações em que a micro-estaca é solicitada à tração, e nas situações em que a fundação é reforçada com armaduras longitudinais ou verticais a verificação ao punçoamento deve ter em conta estas armaduras podendo ser efetuada com base nas expressões do Eurocódigo 2 (NP EN 1992-1-1, 2010).
3) Verificação da segurança ao esmagamento localizado da calda
A verificação da segurança ao esmagamento localizado da calda pode ser efetuado com base no Eurocódigo 2 (NP EN 1992-1-1, 2010), através da expressão A6:
𝑃𝑑≤ 𝐹𝑅𝑑𝑢,𝑔= 𝜈 ∙ 𝑓𝑐𝑑,𝑔∙ 𝐴0∙ √𝐴1⁄ 𝐴0 (A6) em que 𝜈 é um coeficiente de redução da resistência da calda fendilhada (recomenda-se um valor de 0.6), 𝑓𝑐𝑑,𝑔 é o valor de cálculo da tensão de rotura à compressão da calda, 𝐴0 e 𝐴1 são,
respetivamente, a área carregada e a maior área de distribuição de cálculo homotética de 𝐴0. O valor de 𝐹𝑅𝑑𝑢,𝑔 deve ser limitado a 3 ∙ 𝜈 ∙ 𝑓𝑐𝑑,𝑔∙ 𝐴0.
Dimensionamento de ligações com tubos texturados
Devem ser verificadas as seguintes situações, ilustradas na Figura A2:1) Verificação da segurança à rotura da aderência na interface calda / betão; 2) Verificação da segurança ao esmagamento localizado da calda;
3) Verificação à rotura por punçoamento;
4) Verificação da capacidade resistente da micro-estaca.
Figura A.2 - Verificações para dimensionamento de ligações seladas com tubos texturados
1) Verificação da segurança à rotura da aderência na interface calda / betão
A verificação da segurança à rotura na interface calda/betão em ligações com superfície do furo indentada e pré-esforço, pode ser realizada através da expressão A7:
𝑃𝑑≤ 𝜏𝑔𝑑∙ 𝜋 ∙ 𝐷𝑓∙ 𝑛𝑑∙ ℎ𝑑+ 𝑓𝑏𝑑,𝑠𝑟∙ 𝜋 ∙ 𝐷𝑓∙ (𝑙𝑏− 𝑛𝑑∙ ℎ𝑑) + 𝜇 ∙ 𝑃𝑒,𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 (A7)
em que 𝜏𝑔𝑑 é o valor da tensão de corte da calda, 𝐷𝑓 é o diâmetro do furo, 𝑛𝑑 é o número de dentes da superfície indentada, ℎ𝑑 é a altura dos dentes, 𝑓𝑏𝑑,𝑠𝑟 é o valor da tensão de aderência na interface calda / betão na superfície não dentada.
Recomenda-se para a utilização da expressão (A7) os seguintes valores: 𝜏𝑔𝑑= 5𝑀𝑃𝑎 (proposta de Orr et al., 2008); 𝑓𝑏𝑑,𝑠𝑟= 2 𝑎 3 𝑀𝑃𝑎.
2) Verificação da segurança ao esmagamento localizado da calda
A capacidade de ligação pode ser condicionada pelo esmagamento da calda abaixo dos anéis. Com base na cláusula 6.7 do Eurocódigo 2 (NP EN 1992-1-1, 2010), e nas recomendações da FHWA (FHWA-RD-96-017, 1997; FHWA-SA-97-070, 2000), o número de anéis necessário para evitar o esmagamento da calda pode ser estimado através da expressão A8:
𝑃𝑑≤ 𝑛𝑟∙ 𝐹𝑅𝑑𝑢,𝑔 (A8)
em que 𝑛𝑟 é o número de anéis e 𝐹𝑅𝑑𝑢,𝑔 é a resistência ao esmagamento localizado da calda, determinada através da expressão A9:
𝐹𝑅𝑑𝑢,𝑔= 𝜈 ∙ 𝑓𝑐𝑑,𝑔∙ 𝐴0∙ √𝐴1⁄𝐴0≤ 3.0 ∙ 𝜈 ∙ 𝑓𝑐𝑑,𝑔∙ 𝐴0 (A9) A área carregada pode ser calculada através da expressão A10 (ver Figura A3):
𝐴0= 𝜋
4(𝑑𝑟2− 𝑑𝑡2) (A10)
em que 𝑑𝑟 é o diâmetro exterior dos anéis.
Figura A.3 - Geometria dos anéis
Deve ainda ser garantido uma distância mínima entre anéis, que pode ser obtido através da expressão A11 (FHWA-RD-96-017, 1997):
𝑠𝑟= 4(𝑏𝑟) + 𝑡𝑟 (A11)
em que 𝑠𝑟 é a distância mínima entre anéis, 𝑏𝑟 é a largura dos anéis e 𝑡𝑟 a espessura (ver Figura A3). É igualmente necessário verificar a resistência ao corte das soldaduras na ligação dos anéis ao tubo da micro-estaca.
A expressão anterior permite obter, de uma forma simples, uma estimativa do número de anéis mas é conservativa, não tendo em conta o confinamento lateral aplicado. Por outro lado, o valor da tensão de rotura à compressão da calda, em meios confinados, pode ser bastante superior ao aqui considerado (Barley, 1997; Bentler & Yankey, 2006).
3) Verificação da segurança à rotura por punçoamento
A resistência ao punçoamento pode ser verificada através do Eurocódigo 2 (NP EN 1992-1-1, 2010).
4) Verificação da capacidade resistente da micro-estaca
Em ligações selada em que se garante uma elevada aderência nas interfaces aço/calda e calda/ betão, a capacidade da ligação pode ser condicionada pela rotura da micro-estaca.
A verificação da capacidade resistente da micro-estaca pode ser realizada com base nas seguintes expressões:
𝐶𝑢,𝑤= 𝐴𝑔∙ 𝑓𝑐,𝑔+ 𝐴𝑠∙ 𝑓𝑡,𝑠+ 𝐴𝑡∙ 𝑓𝑡,𝑡 (𝑐𝑜𝑚𝑝𝑟𝑒𝑠𝑠ã𝑜) (A12)
𝑇𝑢,𝑚= 𝐴𝑠∙ 𝑓𝑡,𝑠+ 𝐴𝑡∙ 𝑓𝑡,𝑡 (𝑡𝑟𝑎çã𝑜) (A13) em que 𝐶𝑢,𝑤 e 𝑇𝑢,𝑚 são respetivamente a capacidade resistente à compresão e tração da micro- estaca, 𝐴𝑔 é a área da secção da calda, 𝐴𝑡 é a área da secção do tubo metálico, 𝐴𝑠 é a área da secção do verão, 𝑓𝑐,𝑔 é a tensão de rotura à compressão da calda e 𝑓𝑡,𝑠 e 𝑓𝑡,𝑡 são, respetivamente os valores da tensão de rotura à tração do aço do varão e do tubo metálico.