Dimensionamento ao punçoamento – uma discussão detalhada

Dimensionamento ao punçoamento – uma discussão detalhada

A punção é um mecanismo de falha quando os elementos estruturais são submetidos a uma carga concentrada. A falha ocorre dentro de um raio definido longe da carga concentrada. Lajes, topos de estacas, fundações, fundações de lajes, etc. são elementos sujeitos à punção e devem ser dimensionados para isso.

O corte por punção é considerado uma seção crítica onde pode ocorrer ruptura por cisalhamento. A figura a seguir mostra o corte de puncionamento típico. A seleção do corte crítico pode variar dependendo da norma relevante.

Conforme mostrado na figura acima, diferentes padrões usam valores diferentes para definir a circunferência de punçoamento. A seleção do escopo também pode variar com outros fatores.

Tensão de punçoamento = V/bd

Onde'

V – força aplicada

b – comprimento da circunferência

d – profundidade efetiva.

A tensão de punçoamento deve ser inferior à tensão de cisalhamento admissível; v

Para evitar a ruptura por punçoamento, as verificações de punçoamento são geralmente realizadas para os seguintes elementos.

  1. Prato normal
  2. Teto plano
  3. Blocos de estacas
  4. Fundações
  5. Fundações de laje

Conforme explicado acima, a quantidade de punçoamento pode variar de padrão para padrão.

Vamos discutir a variação da circunferência de punçoamento de acordo com diferentes normas

Faixa de punçoamento de acordo com o Eurocode 2

A consideração de diferentes perímetros é a principal diferença entre a maioria dos métodos, além das diferentes equações utilizadas no cálculo da capacidade de cisalhamento.

A distância da carga concentrada a ser considerada para a extensão crítica também depende da disposição da carga concentrada. Além disso, na definição da extensão crítica de cisalhamento, também deve ser levado em consideração o local onde a carga concentrada é aplicada.

A figura seguinte mostra o método para definir o perímetro de punçoamento de uma placa.

O perímetro de cisalhamento é considerado como 2d da frente do pilar.

O tipo de apoio ou carga concentrada deve ser levado em consideração na definição da extensão de cisalhamento. A figura a seguir mostra o método para determinar a extensão do cisalhamento.

Além disso, a posição do apoio deve ser levada em consideração para definir a extensão do cisalhamento. O comprimento da circunferência de cisalhamento é um dos fatores que afetam a tensão de cisalhamento.

Em geral precisamos respeitar a distância 2D. No entanto, deve basear-se nas outras condições de contorno. O comprimento total deve ser calculado conforme indicado acima se projetarmos de acordo com o Eurocode 2.

Faixa de punçoamento de acordo com BS 5400 Parte 4

A BS 5400 Parte 4 também fornece orientações claras sobre como calcular a circunferência de punçoamento dependendo da disposição diferente das condições de contorno e da área de apoio/carga.

As informações fornecidas na BS 5400 são muito úteis. E cobrem quase todos os diferentes casos que podem surgir no dimensionamento de lajes, blocos sobre estacas, lajes planas, sapatas e fundações de lajes.

A distância até a faixa crítica de cisalhamento é dada na BS 5400 Parte 4 como 1,5 d. A mesma quantidade de cisalhamento é assumida na BS 8110.

Além disso, essas definições também podem ser utilizadas ao projetar de acordo com outras normas. A distância até a circunferência de impulso pode ser encontrada na norma relevante.

Circunferência de punçoamento de acordo com ACI

ACI define um alcance de perfuração muito menor em comparação com outros códigos. É 0,5dA figura a seguir mostra a quantidade de cisalhamento a ser considerada de acordo com a norma ACI.

Embora o escopo seja menor, não podemos assumir que é sempre um projeto conservador sem considerar os outros fatores. No entanto, parece que a ACI tem grandes preocupações sobre o desenho do punçoamento.

Exemplo de dimensionamento de punçoamento

Considere o dimensionamento da fundação para punçoamento de acordo com a BS 8110.

De acordo com a BS 8110 Parte 1, a faixa de cisalhamento deve ser 1,5d.

Considere os seguintes dados

  • Profundidade efetiva 350 mm
  • Força aplicada na faixa de 1100kN
  • Tamanho da coluna 300mm
  • Resistência característica do concreto 25N/mm2
  • Para este exemplo, vamos assumir uma tensão de cisalhamento admissível de Vc = 0,6 N/mm.2

Verifique a perfuração na frente da coluna

Tensão de cisalhamento = 1100×1000 / (4x300x350) = 2,62N/mm2

Tensão permitida = 0,8 (fcu)0,5 = 0,8 (25)0,5 = 4N/mm2 <5N/mm2

Portanto, ok.

Considere a magnitude do cisalhamento em 1,5d

Comprimento da circunferência da ação = 4 x (1,5 d + 300 + 1,5 d) = 4 x (1,5 × 350 + 300 + 1,5 × 350) = 5400 mm

Tensão de cisalhamento, v = 1100×1000 / (5400×350) = 0,582 N/mm2

v

De forma semelhante, a armadura de punçoamento também pode ser dimensionada para outros elementos.

O requisito V < Vc nem sempre pode ser atendido. Se a tensão de cisalhamento exceder a capacidade de cisalhamento, deverão ser fornecidos reforços.

Normalmente, a armadura de cisalhamento é omitida e as espessuras e armaduras são adaptadas às ligações transversais. Para alguns elementos, como B. fundações de laje, porém, não é aconselhável aumentar significativamente a seção transversal e a área da armadura.

Isto leva a custos de construção mais elevados. Se fornecermos juntas de cisalhamento, o custo poderá ser comparativamente baixo. Se aumentarmos a espessura, toda a área poderá precisar ser aumentada. No entanto, existem métodos para aumentar a profundidade da secção numa secção crítica.

Ambas as opções são aplicáveis, especialmente para fundações de lajes. A Opção 01 é mais difícil de construir em comparação com a Opção 02. Ao utilizar a opção 01, a continuação da impermeabilização, fixação de armaduras, etc. deve ser realizada com cuidados adicionais.

A opção 02 é muito mais fácil que a opção 01. O lead poderia ser criado na segunda fase. Porém, se a laje for utilizada como subsolo ou térreo, a saliência criará um obstáculo, portanto, a opção 01 é preferível nessas situações.

Detalhamento de armadura para punçoamento

Vamos discutir isso com um exemplo em que precisamos fornecer juntas de cisalhamento para acomodar a tensão de cisalhamento.

Dimensionamento de uma fundação de laje contra punçoamento

Dados levados em consideração, por exemplo

  • Projetado de acordo com BS 8110 Parte 1
  • Carga axial do suporte 3000 kN
  • Tamanho da coluna 450×450 mm
  • Força de punção 1,5d da face do pilar 500kN/m
  • Profundidade efetiva da jangada 550mm
  • Reforço de tração fornecido T25@150 (3272mm2/M)

Perfurando na frente da coluna

Tensão de cisalhamento = 3000×1000 / (4x450x550) = 3,03N/mm2

Tensão permitida = 0,8 (fcu)0,5 = 0,8 (25)0,5 = 4N/mm2 <5N/mm2

Portanto, ok.

Considere a extensão de cisalhamento em 1,5d

Tensão de cisalhamento = 500×103/(1000×550) =0,91 N/mm2

De acordo com a área de reforço pretendida e profundidade útil

Capacidade de cisalhamento, Vc = 0,532 N/mm2

Planilha poderia ser usado para cálculo simples de armaduras e conexões de cisalhamento.

De acordo com BS 8110 Parte 1 Tabela 3.16,

Vc + 0,4 = 0,532 + 0,4 0,932 N/mm2

Vc < V < Vc+0,4

Portanto, garanta uma área mínima de reforço.

Nota: Dependendo da força cortante aplicada, a fórmula apropriada deve ser selecionada na Tabela 3.16.

ASV ≥ 0,4bscontra/0,95fjv

Fazemos as ligações de cisalhamento em ambas as direções, ao contrário de outros elementos. Nas vigas geralmente existem apenas duas pernas. Da mesma forma, devemos levar em consideração o número de pernas por metro de comprimento para calcular a distância das ligações no outro sentido.

Normalmente consideramos o espaçamento da armadura principal ao selecionar o espaçamento das ligações de cisalhamento. Como a armadura principal está espaçada de 150 mm, as ligações devem estar espaçadas de 300 mm.

Então,

ASV = 377mm2/M

377≥ 0,4x1000xscontra /(0,95×500)

SV ≤ 478mm

Portanto, olhe para T12@300 na outra direção.

Na faixa até V

Os seguintes tipos de conexões são fornecidos no projeto de reforço.

O método descrito acima pode ser utilizado para construção de lajes, fundações e fundações de lajes com punçoamento. No entanto, uma abordagem ligeiramente diferente é usada no dimensionamento de blocos sobre estacas.

Um fator de ganho também é levado em consideração no projeto. Um método semelhante é usado na construção de tetos planos.

O artigo Construção de cabeça de pilha Para obter mais informações sobre esses tipos de designs, você pode consultar esta página.

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