Modelos planos – 2 Micro-estacas

Na obtenção do Modelo 3 (Figura 4.5) o ângulo θ depende dos seguintes parâmetros: (1) distância entre micro-estacas (𝑑1); (2) altura do maciço (𝐻); (3) comprimento de selagem da micro-estaca (𝑙𝑏). Devem igualmente ser tidos em conta os seguintes aspetos: (1) é considerada uma distribuição de tensões uniforme ao longo do comprimento de selagem da micro-estaca; (2) o comprimento de selagem da micro-estaca é condicionado pela posição do tirante, já que a resultante das forças verticais transferidas ao longo do comprimento de selagem da micro-estaca deve estar em equilíbrio, e deve coincidir com a posição das forças de tração no tirante (Figura 4.5 - Alçado); (3) a distância 𝑑2 é condicionada pelo comprimento de amarração das armaduras longitudinais da face inferior da sapata; (4) o ângulo β (ver Figura 4.5 – Planta) deve ser superior a 30º 10. Nesse caso, apenas as armaduras que se encontram a uma distância 𝑏1≤ 𝑑2⁄tan 30° podem ser tidas em conta para a força no tirante (𝐹𝑡𝑥)11.

Tirantes

A força no tirante resulta essencialmente da contribuição da malha de armaduras que se localiza na face inferior da sapata. No entanto, no caso das armaduras das faces laterais da sapata se encontrarem convenientemente pormenorizadas, é possível tê-las em consideração, desde que a posição da micro-estaca assim o permita (𝑑2≥ tan 30° ∙ 𝐵/2) (ver Figura 4.6). Nesse caso, a nova posição da resultante do tirante pode ser determinada através duma média ponderada da contribuição de cada força de tração (ver pormenor da Figura 4.6). É igualmente necessário ter em conta as forças que se desenvolvem na direção transversal e que podem ser determinadas através da expressão 4.2: 𝐹𝑡𝑦= 𝐹𝑡𝑥 2 tan 𝛽 (4.2) 9 Neste modelo o nó 2 é um nó CCC. 10

Idealmente o ângulo deve ser 45º para que a força nas armaduras nas duas direções ortogonais seja igual.

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Para poder ter em conta a totalidade das armaduras existentes na face inferior da sapata, a posição da micro- estaca é condicionada: 𝑑2≥ tan 30° ∙ 𝐵/2

No caso de as armaduras não serem suficientes, as soluções são idênticas às apresentadas no Modelo 1. A solução de reforço com 2 micro-estaca e com armaduras ativas é apresentada no Modelo 4.

ALÇADO

PLANTA INFERIOR

ALÇADO

PLANTA - CORTE AA’

Figura 4.6 – Modelo 3 com alternativa de poder tirar partido das armaduras laterais da sapata (Alçado e Planta)

Nós

O Modelo 3 apresenta 2 nós singulares. O procedimento de verificação de segurança do nó 1 (CCC) é idêntico ao descrito no Modelo 1. Relativamente ao nó 2 (CCT), é necessário avaliar as tensões da face diagonal da região nodal e proceder à verificação da segurança da ligação selada da micro- estaca que pode ser feita de acordo com o apresentado no Anexo A. Na definição da geometria da região nodal deste nó, pode considerar-se que as tensões são transmitidas ao longo de uma área superior ao diâmetro da micro-estaca (ver Figura 4.7).

No caso de se tirar partido das armaduras laterais da sapata, é necessário considerar a verificação adicional de uma terceira região nodal (Figura 4.6 - Planta). O nó 3 é um nó CTT e deve ser verificado de acordo com o apresentado na secção 3.4.3. Neste caso, deve ser tido em conta que somente as forças das armaduras laterais estão a ser equilibradas neste nó.

Figura 4.7 – Representação da geometria da região nodal do nó 2 do Modelo 3

Modelo 4 – 2 Micro-estacas com utilização de armaduras ativas

A solução com armaduras ativas pode dividir-se em duas soluções distintas: pré-esforço interior (Figura 4.8); pré-esforço exterior (Figura 4.9).

As soluções de pré-esforço ativo apresentam as seguintes vantagens relativamente às de armaduras ordinárias: (1) aumentar o confinamento na zona de selagem da micro-estaca, permitindo obter valores mais elevados da tensão de rotura da aderência e consequentemente reduzir o comprimento de selagem; (2) introduzir compressões nas regiões nodais, melhorando assim o estado de tensão12; (3) transferir as forças do solo para as micro-estacas13 no caso da força de pré-esforço introduzida ser superior à necessária para equilibrar a parcela da carga que as micro-estacas equilibram; (4) permitir posicionar o cabo de forma a obter o comprimento de selagem da micro-estaca mais conveniente.

Na determinação da posição da resultante do tirante, devem ser tidas em conta as várias contribuições (armaduras ordinárias e de pré-esforço) e proceder de acordo com o apresentado no Modelo 3.

Modelo 4.1 – Pré-esforço interior

As verificações de segurança dos vários elementos são idênticas às do Modelo 3, diferindo apenas na verificação do nó 2.

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O nó 2 (Figura 4.6) passa a ser CCC.

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Relativamente à verificação ao estado limite último, é indiferente as cargas serem equilibradas no solo ou com micro-estacas, contudo a solução de micro-estacas apresenta-se como uma solução com uma rigidez superior, apresentando assim um comportamento mais favorável em serviço.

ALÇADO

PLANTA – CORTE AA’

Figura 4.8 - Modelo 4.1: 2 Micro-estacas com utilização de armaduras ativas (Alçado e Corte AA’)

Modelo 4.2 – Pré-esforço exterior

A Figura 4.9 apresenta uma representação da solução com pré-esforço exterior. Os modelos de campos de tensões e a verificação de segurança desta solução são semelhantes aos do Modelo 3, na situação em que se tira partido das armaduras laterais da sapata. No entanto, na solução com pré- esforço exterior o valor de 𝑘 (secção 3.4.3.2) a adotar na determinação da tensão resistente de cálculo do nó 3 deve ter em conta que se está perante um nó CCC. Esta solução, tal como qualquer solução com armaduras ativas, inclui ainda as verificações adicionais da zona de ancoragem. Apresenta-se na Figura 4.10 uma possível geometria a adotar para a zona de ancoragem deste tipo de soluções.

Figura 4.9 - Representação ilustrativa da solução de reforço de 2 micro-estacas com pré-esforço exterior

Figura 4.10 – Representação ilustrativa da zona de ancoragem da solução de pré-esforço exterior

Modelo 5 – 2 Micro-estacas com encamisamento em planta e altura

O Modelo 5 (Figura 4.11) ilustra a solução de reforço com 2 micro-estacas em que o encamisamento em planta é efetuado apenas numa direção. O encamisamento em planta nas duas direções é analisado nas soluções com 4 micro-estacas (Modelo 9 - Figura 4.15).

No caso de se proceder ao encamisamento em planta é possível distinguir duas soluções distintas de transferência de carga da sapata para a micro-estaca: com e sem prato de ancoragem (ver Figura 4.11).

ALÇADO – modelo sem prato de ancoragem ALÇADO – modelo com prato de ancoragem

PLANTA INFERIOIR

Figura 4.11 - Modelo 5: 2 Micro-estacas com encamisamento em planta e em altura (Alçado e Planta inferior)

Os procedimentos de verificação da segurança das diferentes soluções (com e sem prato de ancoragem) são idênticos aos do Modelo 3, contudo devem ser tidos em conta os seguintes aspetos: (1) deve ser feita a verificação dos nós e das escoras de forma idêntica ao apresentado no Modelo 1 para ter em conta o facto de as escoras atravessarem a interface de betões de diferentes idades14; (2) na solução com prato de ancoragem é discutível considerar a contribuição da aderência da micro- estaca ao longo do comprimento de selagem, já que para este mecanismo ser mobilizado é necessário que haja deslizamento da micro-estaca, o que não é compatível com o facto de existir um prato de ancoragem no topo da mesma15; (3) a solução com prato de ancoragem permite reduzir o comprimento de selagem relativamente à solução sem prato de ancoragem. Para esta solução deve ser feita a verificação de segurança da chapa de ancoragem; (4) é necessário prolongar as armaduras existentes na sapata.

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Esta verificação da segurança é conservativa no caso de a escora não ser atravessada na sua totalidade pela junta.

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Pela pesquisa efetuada, concluiu-se que o assunto não se encontra completamente esclarecido. Contudo, é prática corrente colocar o prato de ancoragem no topo da micro-estaca e fazer a verificação da segurança da ligação sem ter em conta o mecanismo de aderência.

Modelo 6 – 2 Micro-estacas encamisamento em planta e altura e armaduras

ativas

A obtenção e verificação da segurança do Modelo 6 (Figura 4.12) são idênticas às dos Modelos 4 e 5.

ALÇADO – modelo sem prato de ancoragem ALÇADO – modelo com prato de ancoragem

PLANTA INFERIOR

Figura 4.12 - Modelo 6: 2 Micro-estacas com utilização de armaduras ativas (Alçado e Planta inferior)