Análise de soluções para fundações profundas de pilares de divisa

Abstract

RESUMO: É comum a construção de edificações que avancem até as divisas dos terrenos, a fim de obter o máximo aproveitamento do espaço. Nessas situações, o centro de gravidade dos pilares localizados nas divisas não coincide com o centro de gravidade das fundações. Para absorver os momentos fletores causados pela excentricidade do pilar, geralmente são utilizadas vigas de equilíbrio. Nesse aspecto, o presente trabalho tem por objetivo propor uma metodologia para o dimensionamento e verificação estrutural de blocos de divisa de fundações profundas com viga de equilíbrio. E ainda, estudar a viabilidade do dimensionamento de blocos de divisa sem a viga. Para tanto, foi selecionado como estudo de caso um edifício com pilares de divisa situado em Umuarama-PR. A partir do projeto de fundações, foram desenvolvidos três modelos com geometrias diferentes: Modelos 1 e 2 com viga de equilíbrio, e Modelo 3 sem tal elemento estrutural. No programa computacional ABAQUS, baseado no Método dos Elementos Finitos, foram analisadas as tensões elásticas atuantes nos modelos. A partir dessa análise, apresentou-se uma metodologia de dimensionamento para as armaduras. Realizou-se então uma segunda análise do ABAQUS de 4 modelos relativos à série 1, 5 modelos relativos à série 2, e 4 modelos relativos à série 3. Nos quais foram inseridas as armaduras principais, com a variação do arranjo de armaduras de costura, de forma a considerar a não-linearidade do comportamento dos materiais. Analisou-se o modo de ruptura, a deformação plástica no concreto e a carga máxima suportada por cada modelo. Para as séries 1 e 2, os modelos com a armadura de costura inclinada em 45° apresentaram a maior eficiência, pois exibiram uma ruptura mais dúctil, com os respectivos fatores de carga últimos dentro dos limites estabelecidos para a segurança. Com isso, concluiu-se que tal arranjo de armaduras garantiu a absorção das tensões de tração transversais à escora de forma mais eficaz, demonstrando a viabilidade do dimensionamento. Os modelos da série 3, sem a viga de equilíbrio, tiveram sua resistência limitada pela capacidade de flexão da estaca, e não apresentaram fatores de carga últimos dentro do limite necessário para atestar a segurança. Dessa forma, a não utilização da viga de equilíbrio no modelo estudado não se mostrou viável, visto à necessidade de redimensionamento da estaca para aumentar a sua resistência à flexão

ABSTRACT: It is common the construction of buildings that advance to the property lines, in order to obtain the maximum use of space. In these situations, the gravity center of the pillars located in the borderlines does not coincide with the gravity center of the foundations. To absorb the bending moments caused by the pillar eccentricity, strap beams are generally used. In this regard, the present work aims to propose a methodology for the structural design and verification of property line located pile caps with strap beam. As well to study the feasibility of the borderline pile caps design without the strap beam. To do so, a building with borderline pillars, located in Umuarama-PR, was selected as a case study. From the foundations design, three models with different geometries were developed: Models 1 and 2 with strap beam, and Model 3 without such structural element. In the ABAQUS software, based on the Finite Element Method, elastic stresses were analyzed in the models. From this analysis, a design methodology for the reinforcement was then presented. A second ABAQUS analysis of 4 models related to series 1, 5 models related to series 2, and 4 models related to series 3 was carried out. In these models, the main reinforcements were inserted, with the variation of the secondary reinforcement, considering the materials non-linear behavior. The failure mode, the plastic strain in the concrete and the maximum load supported by each model were analyzed. For series 1 and 2, the models with 45° inclined secondary reinforcement showed the highest efficiency because they exhibited a more ductile rupture, with the ultimate load factors within the limits established for safety. Thus, it was concluded that such an arrangement of reinforcement ensured the absorption of tensile stresses transverse to the strut more effectively, demonstrating the feasibility of this design. The series 3 models, without the strap beam, had their resistance limited by the bending capacity of the pile, and did not present ultimate load factors within the limit required to attest to safety. Thus, the non-use of the strap beam in the studied model was not feasible, due to the need of redesign the pile to increase its resistance to flexure