O que é cisalhamento?
Um talão de cisalhamento de placa de base de aço é um embutimento de aço usado como parte de uma ancoragem que transfere cargas de cisalhamento dos componentes estruturais para um substrato de concreto por meio de diferentes interações mecânicas.
Figura 01: Interface do usuário do terminal de cisalhamento da placa base SkyCiv
De acordo com o AISC Design Guide No. 1, a transferência de carga de alto cisalhamento pode ser projetada em dois componentes (o projetista pretende inserir o tamanho inicial da fundação para verificar se a dimensão preliminar e os cronogramas de reforço são satisfeitos 02).
- Terminal de cisalhamento
- Incorporação de coluna
Figura 02: Transferência de tesouras de base através do rolamento (Imagem obtida em AISC DG No.. 1)
Por que um talão de cisalhamento é necessário?
- As alças de cisalhamento são comumente usadas em uma ancoragem se os chumbadores não puderem suportar a carga de cisalhamento da estrutura, uma vez que os chumbadores só podem tolerar cargas de cisalhamento pequenas a moderadas;
- Sem um talão de cisalhamento, o número de âncoras necessárias para transferir a carga de cisalhamento é antieconômico, e;
- Outro método de transferência de alta carga de cisalhamento é necessário.
Comparado a um parafuso de ancoragem, pode ser visto na figura 03. Devido ao ressalto de cisalhamento ter uma seção transversal retangular com superfícies planas, a transmissão de carga de forças de cisalhamento é mais eficaz em comparação com o uso de chumbadores.
Figura 03: Comparação da distribuição de tensão de um chumbador e lug
Tipos de talões de cisalhamento
Em ACI (American Concrete Institute), dois tipos de terminais de cisalhamento são descritos a seguir:
- Talões de cisalhamento moldados no local que são moldados no concreto e;
- Terminais de cisalhamento pós-instalados que são rejuntados em uma chaveta no concreto.
As disposições gerais de projeto de terminais de cisalhamento exigem um mínimo de quatro âncoras a serem fornecidas na ancoragem. As disposições também especificam que a aba de cisalhamento é atribuída a toda a demanda de cisalhamento da estrutura, portanto, a falha devido ao cisalhamento dos chumbadores não precisaria ser verificada.
Figura 04: Tipos de ressaltos de cisalhamento soldados em uma placa de base (imagem da ACI 318-2019)
Provisões de cisalhamento
ACI 349-01
Provisão geral
Em Disposição Geral de ACI 349-01 Seção B.11, a resistência dos terminais de cisalhamento do projeto deve incluir considerar o seguinte:
- Resistência ao rolamento do concreto ou argamassa colocada contra os ressaltos de cisalhamento
- Resistência ao cisalhamento direto do concreto ou argamassa colocada entre os ressaltos de cisalhamento e o confinamento proporcionado pelas âncoras de tração em combinação com cargas externas atuando nos planos de cisalhamento potenciais.
- Cargas de cisalhamento em direção a bordas livres e compatibilidade de deslocamento entre ressaltos de cisalhamento também devem ser consideradas.
- Quando vários terminais de cisalhamento são usados para estabelecer a resistência ao cisalhamento de projeto em uma determinada direção, a magnitude do cisalhamento atribuído a cada ressalto deve ser em proporção direta ao cisalhamento total, o número de terminais, e a rigidez de cisalhamento de cada lug.
Cisalhamento em direção à borda livre
Sob disposição ACI 349-01 Seção B.11.2 para cisalhamento em direção à borda livre, os parâmetros são os seguintes:
- Para ressaltos de cisalhamento voltados para uma aresta livre, a menos que seja fornecido reforço para desenvolver a resistência necessária, a resistência ao cisalhamento de projeto para cada ressalto deve ser determinada com base em uma tensão de tração uniforme de \( 4 \phi sqrt{f_{c}} \) atuando em uma área de tensão efetiva definida pela projeção de um plano de 45 graus das bordas de apoio do terminal de cisalhamento ou placa de base para a superfície livre.
- A área de apoio do ressalto de cisalhamento ou borda da placa deve ser excluída da área projetada.
- A \( \phi \) fator deve ser tomado como 0.85.
Resistência ao cisalhamento de embutimento com placas de base embutidas
Sob disposição ACI 349-01 Seção B.11.3 para resistência ao cisalhamento de embutimento com placas de base embutidas, os seguintes coeficientes de cisalhamento-fricção:
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|---|---|
| Placa de base sem terminais de cisalhamento | 0.9 |
| Placa de base com alças de cisalhamento projetadas para permanecerem elásticas | 1.4 |
ACI 318-2019
Na Disposição Geral da ACI, 318-2019 o projeto de alças de cisalhamento é permitido de acordo com as seções 17.11.1.1.1 Através dos 17.11.1.1.9.
- Um mínimo de quatro âncoras devem ser fornecidas na ancoragem quando o terminal de cisalhamento for considerado.
- Verifique se há falha no rolamento de acordo com a Seção 17.11.2
- Verifique se há falha de rompimento de concreto de acordo com a Seção 17.11.3
Resistência ao rolamento do concreto
A resistência ao rolamento de concreto fatorado do terminal de cisalhamento é determinada de acordo com ACI 318-19 - 17.11.2 como
\( \phi V_{brg,sl} = phi 1.7 f_{c} UMA_{ef,sl} \psi_{brg,sl} \seta direita \) equação 17.11.2.1
Onde:
- \( \psi_{brg,sl} \) – fator de rolamento.
- Para tensão axial aplicada = \( 1.0 + \fratura{ a pressão exercida na parede segue uma distribuição vertical uniforme{você} }{ n N_{para} } \a 1.0 \)
- Para nenhuma tensão aplicada = 1.0
- Para compressão axial aplicada \( 1.0 + 4.0 \vezes frac{ a pressão exercida na parede segue uma distribuição vertical uniforme{você} }{ UMA_{pb} f ^{‘}_{c} } \a 2.0 \)
- \( UMA_{ef,sl} \) – Área de rolamento efetiva.
Resistência à ruptura do concreto
A resistência à ruptura do concreto fatorada da alça de cisalhamento é determinada de acordo com ACI 318-19 - 17.11.3 como
\( \phi V_{cb,sl} = phi frac{ UMA_{Vc} }{ UMA_{Vco} } \psi_{ec,V} \psi_{ed,V} \psi_{c,V} \psi_{cp,V} V_{b} \seta direita \) equação 17.6.2.a
Recurso de cisalhamento SkyCiv
A Design de placa de base de aço Eurocode calcula o terminal de cisalhamento para transferir a alta força de cisalhamento da âncora, conforme mostrado na Figura 01. Calcula o seguinte:
- Suportando a força do concreto em contato com o terminal
- Capacidade de cisalhamento de acordo com o código de projeto
Outras verificações de projeto do Shear Lug também podem ser concluídas com o Calculadora de talão de cisalhamento SkyCiv.
Onde Shear Lug pode ser encontrado
Para incluir o ressalto de cisalhamento no elemento da placa de base e análise. o usuário deve clicar nas seguintes Partes principais → Shear Lug → Forma → Selecionar “Prato” como mostrado na figura 05.
Figura 05: Opções de terminal de cisalhamento no módulo de placa de base SkyCiv
Relatório de Design
SkyCiv Design de placa de base de aço Eurocode mostra o relatório de cálculo de detalhes para o terminal de cisalhamento conforme ilustrado na Figura 06.
Figura 06: Relatório detalhado do terminal de cisalhamento
Resumo do projeto
Figura 07 ilustra os resultados resumidos, incluindo as verificações do terminal de cisalhamento.
Figura 07: Resumo do projeto com ressalto de cisalhamento
Referência:
(1) Comportamento e dimensionamento de âncoras e ancoragens com reforço suplementar. Akanshu Sharma. (2020, fevereiro 19).
(2) carrato, P. j., & cortador de gelo, M. (2009). Uso de terminais de cisalhamento para ancoragem ao concreto. Volume 2: Integridade Estrutural; Segurança e proteção; Aplicações Avançadas da Tecnologia Nuclear; Balanço da Usina para Aplicações Nucleares. https://doi.org/10.1115/icone17-75175
(3) ACI 318-19 Requisitos de Código para Concreto Estrutural
(4) AISC 360-16 correspondente às especificações para aço estrutural
(5) ACI 349-01 Requisitos do Código para Estruturas de Concreto Relacionadas à Segurança Nuclear
