ELEMENTO DE FUNDAÇÃO BLOCO
BLOCOS são estruturas de volume usadas para transmitir às estacas e aos tubulões as cargas de fundação, podendo ser considerados rígidos ou flexíveis por critério semelhante estudado para sapatas.
Podem ser apoiados sobre um número (n) qualquer de estacas, sendo mais comuns os blocos sobre uma, duas ou três estacas, estes são mais usuais nas estruturas convencionais, ou seja, cargas relativamente baixas.
Porém, pode-se destacar que fatores como, características do solo, capacidade da estaca e carga do pilar também estão vinculados ao número de estacas no bloco.
Nas edificações de pequeno porte, como galpões, casas térreas e sobrados, os blocos sobre duas estacas são os mais comuns, podendo ter bloco sobre uma estaca também, pois a carga proveniente do pilar é comumente de baixa intensidade.
Nos edifícios de múltiplos pavimentos, como as cargas são altas, a quantidade de estacas é de, no mínimo, três. Há também o caso de bloco assente sobre tubulão, para esta situação o bloco atua como elemento de transição de carga entre o pilar e o fuste do tubulão (Figura 1).
A NBR 6118/2014 no item 22.2.7.1, descreve que o comportamento estrutural de blocos rígidos é caracterizado por:
a) Trabalho à flexão nas duas direções,
b) Forças transmitidas do pilar para as estacas essencialmente por bielas de compressão;
c) Trabalho ao cisalhamento também em duas direções, não apresentando ruínas por tração diagonal, e sim por compressão das bielas, semelhante às sapatas.
A NBR 6118 discute sobre o bloco flexível, em que se deve realizar uma análise contemplando a distribuição dos esforços nas estacas, considerando os tirantes de tração, até a necessidade da verificação da punção entre estaca e bloco.
A Figura 2 mostra as duas bielas de compressão inclinadas atuantes nos blocos sobre duas estacas.
A NBR 6118 descreve no item 22.7.3 que, para o cálculo e dimensionamento dos blocos, são aceitos modelos tridimensionais lineares ou não lineares e modelos de biela e tirante,
Segundo Bastos (2020) o modelo de bielas e tirantes é definido com as seguintes características: a biela é a representação do concreto sendo comprimido e o tirante é a região onde tem-se tensões de tração, ou seja, onde serão acrescentadas as armaduras tracionadas.
Nos casos em que houver excentricidades significativas ou ação de força horizontal de grande magnitude, o modelo de biela-tirante deve contemplar a interação solo- estrutura acompanhado por análise do comportamento do bloco-estaca.
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MÉTODO DAS BIELAS DE BLÉVOT
O método das Bielas proposto por Blévot considera uma treliça como o modelo resistente no interior do bloco sobre várias estacas ou para blocos sobre duas estacas. As forças atuantes nas barras comprimidas da treliça são resistidas pelo concreto e as forças atuantes nas barras tracionadas são resistidas por barras de aço (armadura).
‘o método das Bielas é recomendado quando:
a) O carregamento é quase centrado.
b) Todas as estacas devem estar igualmente espaçadas do centro do pilar.
O Método das Bielas é o método simplificado mais empregado, porque:
• Tem amplo suporte experimental (116 ensaios de Blévot, entre outros);
• Ampla tradição no Brasil e Europa;
• O modelo de treliça é intuitivo.
Bloco sobre uma estaca
tem por princípio transferir a carga do pilar para a estaca, sendo necessário por razões de ordem construtivas, devido a não proporcionalidade entre a base do pilar e a cabeça de estaca.
O bloco também é importante para a locação correta de pilares, chumbadores metálicos, correção de pequenas excentricidades da estaca, uniformização da carga sobre a estaca, etc.
A dimensão (A) do bloco, para cargas altas em pilares pode ser tomada como:
A = fe + 2 • (5 ou 10) cm (ver Figura 5)
Sendo a estaca circular denominada como (fe), resultando em um bloco quadrado em planta, com B = A.
No caso de edificações de pequeno porte, com cargas baixas, a dimensão A do bloco em planta pode ser tomada como:
A = fe + 2 • (5 a 10) cm
Bloco sobre duas estacas
Método das Bielas - Blévot.. Observar que a dimensão (ap) do pilar é na direção da distância entre os centros das estacas (e).
Do polígono de forças (Figura 7) são definidas a força de tração Rt na base do bloco e a força de compressão Rc nas bielas de concreto:
Altura Útil (As) bielas comprimidas de concreto não apresentam risco de ruptura por punção desde que o ângulo fique no intervalo 40°a 55°. O ângulo a pode ser calculado por:
Substituindo αa pelos ângulos 40° e 55°, temos o intervalo de variação para d:
A NBR 6118 (22.7.4.1.4) descreve que o bloco deve ter altura suficiente para permitir a ancoragem da armadura de arranque dos pilares, está ancoragem pode-se considerar o efeito favorável da compressão transversal às barras decorrente da flexão do bloco, tal condição, a armadura longitudinal vertical do pilar ficará ancorada no bloco se:
A altura (h) do bloco é:
onde (aest) é igual ao lado de uma estaca de seção quadrada, com área igual a da estaca de seção circular
Verificação das Bielas
sendo: Ab = área da biela ; Ap = área do pilar ; Ae = área da estaca.
Podemos a tensão normal de compressão relativa ao pilar e a estaca, sendo:
No pilar:
σcd,pilar=Nd/Ap.senα2
Na estaca:
σcd,pilar=Nd/2.Ap.senα2
Para evitar o esmagamento do concreto, as tensões que atuam junto ao pilar e estaca devem ser menores que as tensões resistentes, Blévot considerou que: σrd=1,4.Kr.fcd,onde podemos assumir valor de 0,9≤Kr≤0,95
Armadura principal
Considera-se Rs acrescida de 15 %, temos assim a armadura principal, disposta sobre o topo das estacas:
A NBR 6118 (22.7.4.1.1) especifica que para os blocos rígidos a armadura de flexão deve ser disposta essencialmente (mais de 85 %) nas faixas definidas pelas estacas, considerando o equilíbrio com as respectivas bielas. As barras devem se estender de face a face do bloco e terminar em gancho nas duas extremidades. Deve ser garantida a ancoragem das armaduras de cada uma dessas faixas, sobre as estacas, medida a partir das faces internas das estacas.
Armaduras Complementares
A NBR 6118/2014 descreve que as armaduras laterais (de pele) e superior para blocos com duas ou mais estacas em uma única linha, é obrigatória a colocação de armaduras laterais e superiores.
A armadura superior pode ser tomada como uma pequena parcela da armadura principal:
As,sup=0,2.As
Armadura de pele (lateral) e estribos verticais em cada face lateral:
onde B = largura do bloco em cm.
•Espaçamento (s) da armadura de pele vai ser o menor valor entre (d/3) ou (20 cm).
•Espacamento(s) dos estribos verticais vai ser o menor valor entre (15 cm) ou
Nas outras posições além das estacas: S≤20cm