Dimensionamento de Armaduras em Sapatas

41 4 Sapatas Parte 02 João Crisóstomo dos Santos Neto Introdução Conforme tratamos nos capítulos anteriores as sapatas são consideradas um dos principais tipos de fundações existentes Isso ocorre devido às suas características uma vez que possuem um custo relativamente baixo rapidez em sua execução além de não ser necessário a utilização de equipamentos especiais As sapatas são indicadas para regiões de solos estáveis que apresentam uma boa resistência nas camadas superficiais Esse tipo de fundação quando comparado com os demais se sobrepõe pelo fato de suportar grandes capacidades de cargas oriundas da estrutura No capítulo anterior iniciamos os cálculos para o dimensionamento das sapatas determinando as dimensões de ambos os lados bem como a sua altura Dando continuidade aos nossos estudos iremos determinar a armação necessária para que a sapata suporte a carga nela resultante Objetivos Após a leitura dos conteúdos apresentados nesse capítulo espero que você seja capaz de Dimensionar a armação de uma sapata Determinar a armação necessária para uma determinada área de aço Dimensionar uma sapata corrida Esquema 41 Dimensionamento das Armaduras da Sapata 42 Sapata Corrida 421 Sapata corrida sob carga centrada 43 Conclusão 42 41 Dimensionamento das Armaduras da Sapata Após o dimensionamento das dimensões e da altura das sapatas devese dimensionar as armaduras que serão utilizadas Para isso devemos considerar uma seção de referência S1A e S1B ao longo dos elementos de fundação perpendicular à superfície de apoio e situada na parte interna do pilar em 15 015 ap Onde ap dimensão do pilar Figura 17 Seção de referência Fonte Autor 2017 A seção de referência S1 apresenta um momento fletor que pode ser calculado considerando a reação oriunda do solo que atua na área da base da sapara O momento fletor das duas direções deve ser verificado e o menor deles deverá ser no mínimo 15 do maior momento fletor encontrado Na verificação dos momentos fletores não é necessário considerar o peso da sapata e o solo acima da fundação pois esses fatores não resultam flexão na sapata Caso o momento fletor encontrado seja negativo uma armadura positiva na parte superior da sapata deverá ser adotada Conforme falado anteriormente os momentos fletores deverão ser verificados nas duas direções considerando as seções de referências S1A e S1B relacionadas com os lados da 43 sapata a e b Os balanços ca e cb podem ser encontrados através das seguintes equações Ca a ap 2 Cb b bp 2 A pressão exercida sobre o solo pela sapata reação do solo pode ser obtida através da equação a seguir Pb Nk a b OBS Conforme falado anteriormente não será necessário considerar o peso próprio da sapata e solo apenas o coeficiente de ponderação da segurança Figura 18 Seções de referência Fonte Autor 2017 As distâncias Xa e Xb que correspondem à dimensão das seções de referências S1A e S1B podem ser encontradas através das expressões abaixo 44 Xa ca 015 ap Xb cb 015 bp Considerando a pressão exercida no solo em cada uma das áreas de influência é possível determinar a força resultante conforme pode ser observado através da figura e expressões abaixo Figura 19 Pressão do solo Fonte Autor 2017 R1A p Xa b R1B p Xb a A partir das expressões acima apresentadas podemos determinar os momentos fletores das seções de referências S1A e S1B M1A pd Xa² 2 b M1B pd Xb² 2 a Nas sapatas que apresentam superfícies superiores inclinadas a seção comprimida de concreto possui uma forma de trapézio e o cálculo das armaduras de flexão devem partir dessa consideração Porém para simplificar esse cálculo pode ser considerada uma seção retangular 45 As Md 085d Fyd No intuito de evitar ocorrências com o preenchimento do concreto entre as barras e minimizar a possibilidade do aparecimento de fissuras é recomendado que as barras da armadura de flexão tenham um espaçamento que varie de 10 a 20 cm De acordo com a NBR 6118 2014 a armadura de flexão deve ser distribuída de forma uniforme por toda a extensão a sapata de face a face devendo terminar com gancho em ambas as extremidades Para sapatas quadradas a armadura de flexão deve ser distribuída uniformemente paralela aos lados da sapara Já nas sapatas retangulares a armadura paralela ao maior lado a deve ser distribuída de forma uniforme sobre o menor lado b Para auxiliar na determinação no diâmetro e na quantidade de barras a serem utilizadas podemos utilizar a tabela a seguir Tabela 08 Área de armadura cm²m Fonte Pinheiro 1994 46 2 2 2 2 Exemplificando Determine a área de aço necessária para uma sapata de 280 x 240 m e 70 cm de altura de um pilar de 70 x 30 cm que transfere uma carga de 1500 kN Considere CA50 coeficiente de ponderação de segurança igual a 14 e d h 5 Determinação da pressão exercida sobre o solo Pb Nk a b Pb 1500 14 280 240 Pb 3125 kNm Determinação dos balanços da sapata ca a ap 2 cb b bp 2 ca 280 070 2 cb 240 030 2 ca 105 m cb 105 m Determinação de Xa e Xb Xa ca 015 ap Xa 105 015 07 Xa 1155 cm Xb cb 015 bp Xb 105 015 03 Xb 1095 cm Determinação dos momentos fletores M1a pd Xa² b M1a 3125 1155² 240 M1a 50026 kNm M1b pd Xb² a M1b 3125 1095² 280 M1b 52457 kNm Determinação da área de aço M1ad 085d Fyd 50026 085 065 434800 Asa 00021 m² 21cm² M1bd 085d Fyd 52457 085 065 434800 Asb 00022 m² 22cm² Asa Asa Asb Asb 47 240 280 Na direção a temos 21 875 cm²m Ø125 c 14cm Na direção b temos 22 786 cm²m Ø125 c 15cm 42 Sapata Corrida De acordo com a NBR 6122 Projeto e Execução de Fundações 2010 a sapata corrida é um elemento de fundação sujeito à ação de uma carga distribuída linearmente ou de pilares ao longo de uma mesmo alinhamento Assim como os demais tipos de sapatas esse tipo também pode ser classificada como rígida ou flexível de acordo com critérios da NBR 6118 já explanado no capítulo anterior Figura 20 Sapata corrida Fonte Autor 2017 No dimensionamento de uma sapata corrida é recomendado sempre que possível que a sua altura h seja maior ou igual que 15 cm e altura h0 maior ou igual a 10 ou 15cm A altura H0 referese à altura da base da sapata e h a sua altura total como pode ser observado na figura abaixo 48 Figura 21 Altura da sapata corrida Fonte Autor 2017 421 Sapata Corrida sob Carga Centrada A utilização de sapatas corridas rígidas são indicadas em situações que apresentam muros ou paredes com cargas relativamente altas bem como sobre solo que possuem boa capacidade de suporte A determinação da armadura principal deve ser dimensionada para a força Tx conforme figura abaixo Figura 22 Força Tx sobre a sapata Fonte Autor 2017 49 Para determinar a força Tx utilizase a seguinte expressão N Tx 8 a ap d Após a determinação de Tx é possível determinar a armadura principal da sapata Para isso utilizase a expressão abaixo AsPRINC Txd Fyd Para a determinação da armadura secundária distribuição devemos adotar o maior valor dos critérios apresentados abaixo AsSEC Exemplificando Determine a área de aço de uma sapata rígida sob uma parede corrida de concreto de 25 cm de largura com uma carga vertical igual a 250 kNm e tensão admissível do solo igual a 015Mpa Considere CA50 Determinação da área da base sapata Nk x α A σ ADMSOLO A 250 110 150 A 183 m A 185 adotado Determinação do balanço da sapata c A ap 2 185 25 2 c 80 cm c 50 h 8 05 Determinação da altura da sapata h a ap 3 185 25 3 h 533 cm h 55 adotado Determinação da armadura principal Tx N a ap d Tx 250 8 185 025 Tx 100 kNm AsPRINC Txd Fyd AsPRINC 14 100 4348 AsPRINC 322 cm²m 00322 cm²cm Determinação do espaçamento da armação adotando Ø 8mm Área Ø S AsPRINC S 05 00322 S 1552 cm Armação Ø80 c 15cm Determinação da armadura secundária AsSEC 1 AsPRINC AsSEC 322 AsSEC 064 cm²m 00064 cm²cm 5 5 AsSEC 09 cm²m adotado Determinação do espaçamento da armação adotando Ø 5mm Área Ø S AsPRINC S 02 00064 S 1552 cm Armação Ø50 c 20cm 51 43 Conclusão Como você pôde observar durante a leitura deste capítulo foram apresentados os critérios que devem ser considerados no momento do dimensionamento de uma sapata corrida bem como a armação necessária para que as sapatas possam suportar os esforços aplicados sobre ela No próximo capítulo iremos dar continuidade em nossos estudos referente às fundações superficiais Resumo Neste quarto capítulo finalizamos o nosso estudo referente às Sapatas dando destaque a armação das sapatas aos critérios para o dimensionamento da armação das sapatas ao dimensionamento de uma sapata corrida Referências ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS NBR 6122 Projeto e Execução de Fundações Rio de Janeiro 1996 HACHICH Waldemar et al Fundações Teoria e prática 2 ed São Paulo Pini 1998 751 p MILITITSKY Jarbas CONSOLI Nilo SCHNAID Fernando Patologia das Fundações 1 ed São Paulo Oficina de Textos 2008244 p REBELLO Yopanan Fundações guia prático de projeto execução e dimensionamento São Paulo Zigurate 2008 240 p VELLOSO Dirceu LOPES Francisco Fundações 1 ed São Paulo Oficina de Textos 2010 583 p