Dimensionamento preliminar de placa de base de pilar

Para que serve uma placa de base?

Um pilar de aço tem seção transversal pequena e esmagaria o concreto se apoiasse diretamente sobre ele. A placa de base distribui a carga do pilar em uma área maior. O dimensionamento preliminar responde a duas perguntas: a placa tem área suficiente para não esmagar o concreto e espessura suficiente para não fletir sob essa pressão?

Pressão de contato e verificação do concreto

Sob compressão centrada, a pressão de contato é σ = N / (B × L). Ela é comparada com a resistência de cálculo ao esmagamento do concreto: f_jd = β_j × α × f_ck / γ_c. β_j considera a camada de graute e vale 2/3 quando suas condições são atendidas. α representa o ganho pela dispersão da carga no concreto quando a fundação é maior que a placa e é limitado a 3.

Espessura da placa

A placa flete em balanço nas projeções além do pilar. Os comprimentos dos balanços são m = (L − 0,95 h) / 2 e n = (B − 0,8 b) / 2. Para a região entre mesas, n′ = √(h × b) / 4. O maior valor governa. A espessura necessária é t = l × √(2 σ / (0,9 f_y)). Ela resulta da igualdade entre o momento fletor de uma faixa unitária, σ l² / 2, e sua resistência plástica à flexão, 0,9 f_y t² / 4.

Exemplo

Pilar HEB 200 (h = b = 200 mm), placa de 360 × 360 mm, carga de cálculo de 1000 kN, concreto C25 e placa S235. A pressão de contato é 1.000.000 / (360 × 360) = 7,72 MPa. A resistência ao esmagamento é 0,667 × 25 / 1,5 = 11,1 MPa, com utilização de 69 %. Os balanços são m = 85 mm, n = 100 mm e n′ = 50 mm, portanto 100 mm governa. A espessura é 100 × √(2 × 7,72 / (0,9 × 235)) = 27,0 mm, e a placa escolhida é de 30 mm.

Limitações

A ferramenta abrange apenas compressão centrada. Em bases de pilares que resistem a momento, a pressão não é uniforme e os chumbadores são tracionados, portanto este cálculo é insuficiente. A espessura segue o método dos balanços da prática americana e o limite de esmagamento segue a expressão do Eurocódigo. Esta combinação serve para dimensionamento preliminar. Chumbadores, soldas e transferência de cisalhamento devem ser dimensionados separadamente.

Perguntas frequentes

Como calcular a espessura de uma placa de base?

Para compressão centrada de 120 kN, pilar de 200 × 200 mm, placa de 360 × 360 mm e limite de escoamento da placa de 235 MPa, a espessura necessária do exemplo é 9,357 mm. Este cálculo preliminar por balanços e pressão de contato exclui momento, chumbadores, soldas e transferência de cisalhamento.

Calcular com estes valores