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.
- Prato normal
- Teto plano
- Blocos de estacas
- Fundações
- 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.
