Os blocos sobre estacas são projetados para manter a estaca e a superestrutura juntas no nível do solo ou abaixo dele, enquanto transferem as cargas da superestrutura para a fundação.
Geralmente, os cabeçotes de estaca são projetados para conectar uma estaca, duas estacas, três estacas, quatro estacas ou um grupo de linhas. As dimensões dos topos das estacas são determinadas com base nas cargas e na disposição das conexões da superestrutura e do Pilha de fundação.
Existem basicamente dois métodos para construir placas de bloco.
- Usando a analogia da treliça
- Uso de teorias de flexão
Na maioria das vezes, até quatro estacas são conectadas por uma placa de bloco para acomodar a carga concentrada da superestrutura. A teoria da treliça é usada para construir as placas do bloco.
Equações derivadas do modelo de treliça e faixa de tensão estão disponíveis para calcular a área de armadura.
A figura a seguir mostra as equações típicas que podem ser usadas para calcular a área de armadura de tração. Foi copiado do livro “Projeto de concreto armado conforme BS 8110”.
Se houver mais estacas, o projeto pode ser criado utilizando software de elementos finitos, facilitando a análise.
Geralmente, a distância entre as estacas é 2,5 vezes o diâmetro da estaca. Isto é feito para evitar a interação de uma estaca com outras.
Além do cálculo da armadura de tração, vários ensaios de cisalhamento, como punção e cisalhamento de linha vertical, devem ser realizados. Se houver mais de duas estacas, a seleção da faixa crítica de cisalhamento deve ser feita com muito cuidado. As diretrizes da BS 5400 podem ser usadas para selecionar a quantidade de cisalhamento.
Exemplo resolvido: Projeto de uma placa de bloco
Considere a construção de um suporte de cabeça de estaca duas estacas e uma única coluna na placa do cabeçote da estaca.
Dados
- Diâmetro do poste 600 mm
- Carga de projeto 3.000 kN
- Cobertura para reforço 50mm
- Grau de concreto 30
- A resistência característica do aço é 500 N/mm2
- Tamanho da coluna na placa do cabeçote da estaca 500x500mm
Calcule as dimensões da placa do bloco
Permitir um deslocamento de 150 mm da estaca e uma distância entre estacas de 2,5 vezes o diâmetro da estaca.
Largura = 500 + 150 + 150 = 800 mm
Comprimento = 2,5 x 600 + 250 + 250 + 150 + 150 = 2150 mm
Considere uma profundidade de 1000 mm e um diâmetro da haste principal de 20 mm.
Profundidade efetiva, d = 1000-50-20/2 = 940 mm > 750 mm; (2,5 × 600/2) OK.
Considere a teoria da treliça
Força de tração, T = Nl / 2d
T = 3.000 x 0,75 / (2 x 0,94) = 1.197 kN
AS =T/0,87fj
AS = 1197 x 1000 / (0,87 x 500) = 2752 mm2
Faça 7 T25 (Aé fornecido = 3430 mm2 )
Verifique se há perfuração
V = 3000 x 103 / (4 x 500 x 940) = 1,596 N/mm2
vtodos = 0,8 (fcu)0,5 = 0,8 x (25)0,5 = 4 N/mm2 <5 N/mm2
Portanto, perfurar está ok
Verifique se há cisalhamento na linha vertical
A seção crítica da estaca é considerada como 20% do diâmetro da estaca dentro da área da estaca. As ilustrações a seguir retiradas do código (BS 8110) fornecem uma posição clara a ser considerada no projeto de cisalhamento.
Se esta seção for considerada crítica e a distância entre as estacas for menor ou igual a três vezes o diâmetro da estaca, será necessária armadura (2 dias/anocontra) para VC ser levado em conta. Aqui você podecontra é a distância da superfície do pilar até a seção crítica.
Neste exemplo, consideramos apenas duas pilhas, conforme mostrado na imagem a seguir.
vC e pode ser calculado a partir da Tabela 3.8 da BS 8110 com base no valor 100As/bd.
100As / bd = 100 x 3430 / (1000 x 940) = 0,365
vC = 0,446 N/mm2
Melhor capacidade de cisalhamento; (2d/acontra)VC
(2 dias/anocontra)VC = (2 x 940/320) x 0,446 = 2,62N/mm2
Tensão de cisalhamento nominal = 1500 x 103 / (1000 x 940) = 1,596 N/mm2
Portanto, ok.
Calcule a área de distribuição do aço
Preste atenção ao requisito mínimo de reforço.
100As/Ac = 0,13
Como = 0,13 x 1000 x 1000/100 = 1300 mm2 /M
Fornecendo T16@150mm c/c (conforme fornecido = 1340mm2
Área de treliça horizontal
Fornecendo 25% dos reforços de design
Como aglutinante = 0,25 x 2752 = 688 mm2
Especifique T12@150 (Conforme especificado = 754 mm2 )
Da mesma forma, outros tipos de blocos sobre estacas também podem ser projetados usando o mesmo processo. Contudo, à medida que o número de estacas num bloco aumenta, o cálculo manual torna-se mais complicado. Pacotes de computador podem ser usados para simplificar o projeto enquanto verifica o resultado do projeto com cálculos simples.
O design de um bloco único não é o mesmo. A coluna e a estaca são conectadas através de uma placa de topo de estaca. O artigo Dimensionamento de uma placa de bloco Projeto de um bloco único Mais informações sobre o projeto de blocos sobre estacas serão discutidas.
