Prática atual para armadura de ancoragem
A rotura do betão por arrancamento ocorre por várias razões:
- Área de betão reduzida abaixo da placa de base: Pedestal, fundação em faixa, pilares, placa de base próxima da extremidade do betão
- Comprimento de ancoragem limitado
- Forças elevadas de momento, corte ou arranque na placa de base devido a estruturas pesadas
- Combinações de ações das forças acima referidas
Na prática corrente de engenharia, as âncoras são dimensionadas assumindo uma secção de betão não armado. As equações normalizadas utilizadas no Capítulo 17 da ACI-318 foram desenvolvidas com base no dimensionamento pela capacidade do betão (CCD). No entanto, a ACI 318 permite a utilização de armadura de ancoragem para resistir às forças de arrancamento quando as restrições geométricas impedem o aumento da capacidade de resistência ao arrancamento do betão.
Na ACI 318, três categorias diferentes de armadura de betão podem estar presentes numa fundação:
- Armadura de fundação: Armadura dimensionada para resistir às forças de flexão na fundação, ou seja, em pedestais
- Armadura de ancoragem: Serve como abordagem alternativa à utilização das equações de resistência ao arrancamento do betão previstas na ACI 318. Dimensionada para resistir à resistência de cálculo requerida da ligação de base
- Armadura complementar: É fornecida para restringir os cones de arrancamento e não é especificamente dimensionada para resistir a quaisquer cargas.
O dimensionamento da armadura de ancoragem e da armadura complementar é explicado na seguinte bibliografia:
- ACI-318 Commentary section R17.5.2.1 – Esta secção fornece práticas de pormenorização recomendadas para a armadura de ancoragem
- Anchorage design for petrochemical facilities, ASCE, 2013 – Este livro apresenta modelos potenciais de escora e tirante que podem ser utilizados para dimensionar os estados limite de arrancamento e de fendilhação lateral
- Design of anchor reinforcement in concrete pedestals, Widianto, Chandu Patel, e Jerry Owen, 2010 — Este artigo apresenta um método para dimensionar a armadura de ancoragem utilizando o modelo de escora e tirante e explica um procedimento de dimensionamento proposto.
Durante anos, este tem sido um problema recorrente para os engenheiros responsáveis pelo projeto e para os projetistas estruturais. O dimensionamento da armadura no betão abaixo da placa de base é frequentemente moroso, especialmente quando as forças nas âncoras excedem a capacidade de resistência ao arrancamento. A IDEA StatiCa acaba de disponibilizar um novo fluxo de trabalho completo que permite aos engenheiros modelar, analisar e verificar a armadura de ancoragem de forma rápida e precisa.
Explicação do fluxo de trabalho completo
A IDEA StatiCa é um software de ligações de aço muito reconhecido pelas suas capacidades no dimensionamento de placas de base. Com a aplicação Connection, é possível modelar qualquer placa de base e dimensionar as suas âncoras. No entanto, se se verificarem algumas das condições mencionadas acima, as âncoras falharão pela resistência ao arrancamento do betão.
O novo fluxo de trabalho permite dimensionar a armadura de ancoragem necessária para transferir as forças para a fundação de betão.
Vamos rever o fluxo de trabalho proposto:
1. Modelar e dimensionar a placa de base na aplicação Connection
Inicie o dimensionamento da placa de base no IDEA StatiCa Connection. Utilize a operação de placa de base para modelar chapas de aço, blocos de betão, âncoras e soldaduras. O utilizador pode também recorrer a outras operações para adicionar enrijecedores ou chapas de ligação, caso a placa de base possua um elemento de contraventamento. Não existem limitações geométricas.
Outra opção para os utilizadores é importar as cargas de outras aplicações. Muitas das nossas integrações permitem a importação automática de informação crítica, como cargas e geometria, o que reduz a duplicação de modelação.
Uma vez realizada a importação, a análise é efetuada para múltiplas combinações de ações em vez de se recorrer a reações envolventes.
2. Dimensionamento dos componentes de aço
O IDEA StatiCa Connection efetua a verificação normativa de todos os componentes do modelo: Elementos de aço, placa de base, parafusos e soldaduras.
Clique no link abaixo para ver o relatório completo detalhado:
PDF do relatório completo da ligação
3. Dimensionamento dos parafusos de ancoragem
O IDEA StatiCa Connection utiliza as fórmulas da ACI-318 (2014 ou 2019) do Capítulo 17 para dimensionar os parafusos de ancoragem. Os resultados normativos são apresentados numa tabela, podendo consultar o estado de cada verificação de âncora. A verificação considera também a resistência ao arrancamento do betão.
No entanto, a verificação considera apenas betão não armado.
É agora possível remover as verificações de arrancamento do betão dos resultados e, em alternativa, obter as forças nas âncoras necessárias para dimensionar a armadura complementar.
Consulte os passos seguintes para dimensionar a armadura de betão no IDEA StatiCa.
4. Exportar o modelo de placa de base para a aplicação IDEA StatiCa Detail
Com a versão 25 do IDEA StatiCa, é possível exportar o modelo de placa de base para a aplicação Detail, sendo o modelo importado com a placa de base, âncoras, bloco de betão, forças nas âncoras e na placa de base, e combinações de ações.
5. Modelar a armadura no bloco de betão utilizando operações
Antes de executar a análise, o utilizador modela a armadura de aço no modelo importado. Utilize o novo ícone de armadura para adicionar a armadura. Selecione entre diferentes opções para introduzir as varões de aço, como o número de camadas e varões em cada camada. Visualize-a utilizando a vista 3D transparente.
6. Executar a análise e rever os resultados
Após a conclusão da análise, aceda ao separador Verificação e reveja o rácio de utilização dos materiais e as tensões. O fluxo de tensões nos resultados de Síntese mostra os vetores das tensões principais de compressão no betão e a utilização da armadura, fornecendo uma visão geral básica. O utilizador pode rever a resistência do betão e do aço, as tensões de aderência do aço e as deformações para as diferentes combinações de ações.
Conclusão
A IDEA StatiCa apoia milhares de engenheiros desenvolvendo software para pormenores de engenharia estrutural.
O fluxo de trabalho completo de dimensionamento de placa de base simplifica tarefas complexas, reduzindo o tempo despendido nos cálculos de ambas as partes, a placa de base de aço e a fundação de betão armado. Com uma clara visualização 3D, os utilizadores podem compreender melhor os caminhos de carga e otimizar o dimensionamento da armadura de betão.
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