Apostila de Blocos de estacas

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DISCIPLINA: ESTRUTURAS II

DEPARTAMENTO: EDIFÍCIOS

PROFESSOR: JOSÉ NAGIB MIZIARA FILHO

2013

Blocos de

Estacas com

Cargas

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1. Introdução

2. Cálculo de blocos de estacas (cargas centradas)

2.1. Método de bielas

2.2. Esquemas resistentes

2.3. Ensaios de Blévot

3. Blocos de estacas – Resumo Ensaios de Blévot

4. Tabela de estacas

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3

1. Introdução

Os blocos de estacas têm, em geral, dimensões tais que a eles não se aplicam mais as hipóteses admitidas para o cálculo de esforços em barras, da resistência dos materiais. Calculam-se os mesmos admitindo-se no seu interior um esquema resistente de TRELIÇA ESPACIAL.

Este processo inspirou-se no proposto por LEBELLE para o cálculo de sapatas diretas e é descrito a seguir, tendo por roteiro o trabalho de BLÉVOT, que também realizou pesquisas experimentais relativas à precisão do método e aos detalhes construtivos que convém empregar.

2. Cálculo de blocos de estacas (cargas centradas)

2.1. Método das bielas

É um processo aproximado e empregado com frequência no dimensionamento de blocos. O método consiste em admitir no interior do bloco, uma treliça espacial constituída de:

a) Barras tracionadas, situadas no plano médio das armaduras; este plano é horizontal e se localiza logo acima do plano de arrasamento das estacas;

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As bielas têm suas extremidades de um lado na intersecção do eixo das estacas com o plano das armaduras, do outro lado em ponto conveniente do pilar, que é suporto sempre de seção quadrada de lado “a”. Se o pilar for de seção retangular, admitir para “a” a menor dimensão do mesmo.

As forças de compressão das bielas são resistidas pelo concreto, as de tração, que atuam nas barras horizontais, são resistidas por armaduras colocadas na posição do eixo dessas barras.

Calculados os esforços nas barras da treliça, pode-se: a) Determinar a seção necessária das armaduras;

b) Verificar a tensão de compressão nas bielas nos pontos críticos, que são os das seções situadas junto ao pilar e à estaca.

2.2. Esquemas resistentes

A seguir vamos mostrar, de acordo com o métodos das bielas, os esquemas resistentes (treliças) e os esforços nas barras, para os principais blocos regulares.

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a) Bloco de 2 estacas:

 Inclinação das bielas

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b) Bloco de 3 estacas

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Se as barras tracionadas forem os lados do triângulo vem:

Z’  força de tração, segundo os lados do triângulo.

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c) Bloco de 4 estacas

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Se as barras tracionadas forem os lados do quadrado, vem:

Z’  Força de tração, segundo

os lados do quadrado.

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d) Bloco de 5 estacas

Se as estacas estiverem dispostas nos vértices e no centro do quadrado, procede-se como no caso anterior (c), substituindo-se nos cálculos P por 4/5 P.

Se as estacas estiverem dispostas nos vértices de um pentágono regular, vem:

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 Esforços

O valor de Z, anteriormente calculado, refere-se as barras tracionadas na posição da figura abaixo. A força de tração Z pode ainda ser decomposta, segundo os esquemas (a) e (b), a seguir.

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Caso (a) – Armadura segundo os lados

Para dispormos a armadura segundo os lados do pentágono, decompõe-se Z nas direções Z’ indicada acima e calcula-decompõe-se a mesma decompõe-segundo a fórmula abaixo:

Caso (b) – Armadura em estrela

As forças de tração Z” valem:

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e) Bloco de 6 estacas

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Se as barras forem os lados do hexágono, vem:

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f) Bloco de 7 estacas

Se as estacas estiverem dispostas nos vértices e no centro do hexágono, procede-se como no caso anterior (e), substituindo-se nos cálculos P por 6/7 P.

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2.3. Ensaios de Blévot



Recomendações para o dimensionamento

 Bloco de 2 estacas  Armadura necessária

Altura do bloco 40° ≤ θ ≤ 60° De preferência 45° ≤ θ ≤ 55°

(Força de tração calculada pelo método das bielas x 1,15)

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 Tensões máximas de compressão do concreto

σ

c, biela, lim, pilar = estaca = 0,85 fck

É necessário verificar-se:

Tensão na biela junto ao pilar 

Tensão na biela junto à estaca 

Ac = Área da seção do pilar A’c = Área da seção da estaca

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 Detalhes da armação

 A’s = 1/5 As (pode chegar até 1/8 As nos blocos de estacas

moldadas “in loco”, de grande diâmetro.

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DETALHE “A”

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20 O bs _Se ac ima do N.A , c om proteç

ão Estudar Agressividade

Exceto Argila Muito Mole

T ipo de S ol o S ub me rs o Q ua lq ue r A rei a S ilte A rgi la A rei a S ilte A rgi la A rei a “A rgi la Dur a ” Q ua lq ue r S ol o Coes iv o A rei a Comp . O u Roc ha P r. A dm . Na e s tac a (k g/c m²) 51 46 43 50 48 45 48 38 39 41 40 45 55 61 60 76 76 7 8 40 25 1000 Comp ri m ento má x im o (m) ₁₀-15 10 -15 10 -15 ₁₀ 12 -14 10 18 12 15 20 20 20 20 20 20 8 12 12 CO M E M E NDA 3 -6 3 -6 Di s tan c ia do b loc o (c m) ₂₀ 20 20 20 25 25 30 20 25 35 30 40 35 35 40 25 25 30 Di s tan c ia de d iv is a (c m) ₃₀ 30 30 20 30 30 30 15 20 35 60 60 60 80 80 E s pa ç a me nt o (c m) ₄₀ 45 50 50 65 75 85 60 90 150 12 0 130 130 150 170 65 65 100 Car ga d e tr ab al ho (t) 10 15 30 20 30 40 60 12 28 80 50 100 70 130 170 20 30 50 7 10 Ø ( c m) D = 15 D= 20 D = 30 20 x 20 25 x 25 30 x 30 35 x 35 D = 20 D = 30 D = 50 D= 40 D= 52 -54 D = 40 D = 52 D = 60 D = 25 -17 D = 25 -11 D = 40 -2 8 D = 15 D = 25 T ipo de es tac a Ma de ir a P ré Mo lda d a Q ua drad a S tr au s s S imp lex Dupl ex F ran k i P ré Mo lda d a s em an e lar B roc as A ç o

T

AB

E

L

A DE

E

S

T

AC

AS

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21 B LOCOS D E E S TA C A S – R E S U M O – E N S A IO S D E B LÉ V O T Deta lhe s d a a rm ad ura 2º T IP O m a is u s a do Z1( s e g u n d o o s lad o s ) Z2( s e g u n d o a s med ian a s 2º T IP O Z1 (s e g u n d o o s lad o s ) Z2 (s e g u n d o a s d iag o n a is 1º T IP O S eg un d o o s l ad os ( + ma lha d e A s /5 e m c ad a di reç ão ) 1º T IP O m a is u s a d o Z1 (s e g u n d o o s lad o s ) Z2 (c a d a d ire ç ã o Comp res s ão na bi el a dm in 0,5 (l -a /2) 0,58 (l -a /2) 0,7 1(l -a/2) E s qu e ma N° Es t 2 3 4

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22 Blocos de Estacas – Resumo – Ensaios de Blévot

NºEst Esquema d (mm) Compressão na

biela Detalhes da armadura

5 0,71 (l-a/2) A armadura tem a mesma disposição dos

blocos com 4 estacas, substituindo-se P por

4/5 P.

5 0,85 (l-_a/3,4)

Neste caso não há necessidade de se verificar, desde que

d ≥ dmin (Ø ≤ 55º) Z(segundo os lados) Z’=Z/4 6 0,85 (l-_a/3,4)

d ≥ dmin (Ø ≤ 55º)

A armadura tem a mesma disposição dos

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6 (l-a/4)

d ≥ dmin (Ø ≤ 55º) Z1(segundo os lados) Z2(segundo as diagonais) 7 (l-a/4)

d ≥ dmin (Ø ≤ 55º)

A armadura tem a mesma disposição dos

6/7 P.

OBS: VALORES DE α PARA AS ESTACAS

3 ESTACAS, 2º TIPO: 0,7 ≤ α ≤ 0,8 4 ESTACAS, 1º TIPO: 0,7 ≤ α ≤ 0,85 4 ESTACAS, 2º TIPO: 0,5 ≤ α ≤ 0,7 6 ESTACAS: 0,4 ≤ α ≤ 0,6