A strip footing is a continuous, elongated concrete foundation that supports linear structural loads, typically beneath load-bearing walls. It transfers the load from the wall to a soil layer located relatively close to the ground surface. This footing type spreads concentrated loads from the superstructure over a wider area of soil, reducing pressure and mitigating settlement risks. The soil layer must have adequate bearing capacity and sufficient depth to prevent frost heave and other environmental issues.

Strip footings are best suited for structures with walls, such as residential buildings, schools, and light commercial facilities. They are ideal when the soil has adequate bearing capacity at shallow depths, and the imposed loads are moderate and uniformly distributed. Common applications include supporting masonry or concrete walls, continuous columns, e situações onde sapatas isoladas são impraticáveis ​​devido à geometria da parede ou distribuição de carga.

Normalmente, dois tipos de sapatas de tira são usados:

• Bases de tiras de concreto simples - que são ideais para estruturas mais leves e edifícios baixos com solos resistentes.
• Bases de tiras de concreto armado - que são usados ​​para cargas mais pesadas ou quando é necessária maior durabilidade devido às condições ambientais. Estes são adequados para estruturas mais pesadas onde a capacidade de suporte do solo é relativamente baixa.

O reforço de flexão é normalmente colocado na parte inferior da sapata, perpendicular à face da parede. Na direção transversal, o encolhimento e o reforço de temperatura devem ser fornecidos paralelamente ao comprimento da parede.

As sapatas de tira geralmente suportam cargas lineares sob paredes estruturais. Contudo, em alguns casos, uma linha de colunas estreitamente espaçadas também pode ser suportada por uma base de tira.

Os modos de falha da sapata podem geralmente ser classificados em três categorias: falhas no rolamento do solo, falhas de estabilidade, e falhas estruturais. Eles são ilustrados na figura a seguir.

Figura 1: Modos de falha de rodapé

O projeto de sapatas em faixa envolve diversas etapas devido aos diversos parâmetros e variáveis ​​que afetam as dimensões e características finais.

Passo 1: Investigação e Considerações Geotécnicas

O projeto de fundações geralmente requer a determinação do comportamento e da deformabilidade relacionada às tensões do solo sob a fundação.. Para alcançar isto, as propriedades geotécnicas do solo devem ser determinadas. Essas propriedades incluem a distribuição de tamanho de grão, classificação do solo, plasticidade, compressibilidade, e resistência ao cisalhamento. A investigação visa determinar a adequação dos diferentes tipos de fundação e a capacidade de suporte do solo. Este processo normalmente inclui a realização do cálculo da capacidade de suporte final e uma análise de assentamento. Estas etapas determinam a pressão de rolamento permitida (q_uma) para evitar falhas no suporte do solo. Se uma base de tira for adequada, o engenheiro pode então prosseguir para a próxima etapa.

Passo 2: Processo de fluxo de trabalho de design de sapata espalhada

Certifique-se de que o sistema de fundação esteja seguro contra tombamento, deslizamento, e evitar elevação excessiva devido a excentricidades.

Passo 3: Defina a área base

Nos EUA, isso é determinado usando a tensão admissível e as combinações de carga de serviço. Os valores de suporte de carga presumíveis (Tabela IBC 1806.2) também pode ser usado se permitido. A tensão admissível é normalmente incluída no relatório geotécnico, considerando a capacidade de suporte e possíveis recalques. Em pé de tira, a tensão do solo para uma sapata com uma carga axial (P) Os três tipos de forças internas que se espera que as conexões de aço transmitam incluem força axial (M) pode ser calculado conforme mostrado na Figura 2.

Figura 2: Cálculos de tensão do solo em sapatas de faixa

Passo 4: Definir a espessura da base e calcular a armadura de flexão

Isso normalmente é feito por um procedimento de tentativa e erro para evitar qualquer falha estrutural.. Nesse caso, uma espessura de base é adotada, e então é verificada a resistência à flexão e ao cisalhamento. Nesta etapa, a sapata deve ser projetada para momentos fletores, cisalhamento unidirecional (cisalhamento bidirecional não é aplicável para sapatas de tira) causado pela pressão do solo devido a cargas fatoradas. Uma profundidade mínima de 6 em deve ser considerado (ACI 318-19 c13.3.1.2) e um cobrimento mínimo de concreto igual a 3 em concreto moldado contra e permanentemente em contato com o solo (ACI 318-19 c20.5.1.3.2). Também é importante considerar a espessura mínima da sapata com base no desenvolvimento das barras que partem da sapata até a parede para paredes de concreto.

Se o diagrama de momento fletor for analisado (veja a figura 2), parece que o momento máximo na sapata ocorre sob o meio da parede, mas os testes mostraram que isso não é correto devido à rigidez das paredes. O código ACI sugere (ACI 318-19, c13.2.7.1) calculando-o na face da parede para paredes de concreto armado ou em uma seção a meio caminho da face da parede até seu centro para paredes de alvenaria. Nos cálculos, é necessário apenas considerar a pressão ascendente causada pelas cargas externas aplicadas à sapata. O peso próprio e o peso da cobertura do solo devem ser negligenciados. Somente as pressões líquidas sobre a sapata devem ser usadas para o projeto estrutural.

Figura 3: Diagramas de cisalhamento e momento para uma sapata de parede com pressões uniformes do solo

Se a base da parede for carregada até falhar por cisalhamento, a ruptura não ocorrerá num plano vertical na face da parede, mas sim num ângulo de aproximadamente 45° com a face da parede, portanto a seção crítica para cisalhamento é calculada a uma distância “d” da face (ACI318-19c13.2.7.2), sendo “d” a profundidade efetiva, veja a figura 3. A profundidade efetiva é calculada como:

onde h é a espessura da laje de rodapé, c é a capa, e d_b é o diâmetro da barra.

Uma vez que o momento fletor máximo (M_você) na seção crítica foi determinado, a área necessária de reforço (A_s) é determinado da mesma forma que qualquer membro flexural. Embora uma base não seja uma viga, é desejável que seja dúctil para flexão, e isso pode ser feito limitando a deformação líquida de tração na armadura de tração (e_t) para um valor maior que ε_ty + 0.003 (ACI 318-19 c21.2.2, e_ty é igual a f_Y/E_s).

Com a antiga suposição, a área de armadura necessária pode ser calculada com as seguintes equações

b é a largura da seção, f_'c é a resistência à compressão especificada do concreto, f_Y é o limite de escoamento especificado da armadura, e E_s é o módulo de elasticidade da armadura de aço.

A resistência ao cisalhamento normalmente é calculada considerando apenas a contribuição do concreto. Não é aconselhável usar armadura de cisalhamento devido ao aumento de custos. Portanto, o cisalhamento calculado na seção de cisalhamento crítica deve ser maior que a resistência resistida pelo concreto. É calculado usando a equação dada na Tabela 22.5.5.1(c) (ACI 318-19 c22.5.51)

Onde ρ_C é a taxa de reforço igual a A_s/(b×d), λ é o fator de modificação para refletir as propriedades mecânicas reduzidas do concreto leve, e ϕ é o fator de redução de cisalhamento.

Uma vez confirmada a espessura da sapata para resistir à flexão e ao cisalhamento unidirecional, e a armadura adotada é maior que a necessária, podemos continuar com o seguinte passo.

Passo 5: Calcule as forças de transferência

As forças verticais e horizontais transferidas para a sapata pelo apoio do concreto ou uma combinação de apoio e reforço de interface devem ser verificadas. Este requisito é detalhado na Seção 22.8 da ACI 318-19:

Onde A₁ é a área carregada, A₂ é a área da base inferior do maior tronco de uma pirâmide, com uma distribuição cónica. Os lados da pirâmide, com uma distribuição cónica, ou cunha cônica deve ser inclinada 1 vertical para 2 horizontal. E ϕ é um fator de redução.

Passo 5: Cheques detalhados

A última etapa é dedicada aos detalhes da armadura como espaçamentos mínimo e máximo, comprimento de desenvolvimento para seções críticas. Os detalhes são fornecidos no Capítulo 25 de ACI 318-19.

As sapatas de parede são essencialmente um subconjunto de sapatas de tira e são frequentemente usadas de forma intercambiável, já que ambos descrevem um contínuo, base estreita que suporta cargas lineares. Contudo, sapatas de tiras têm uma definição mais ampla e também podem suportar uma linha de colunas espaçadas, aceitando cargas pontuais dispostas em uma fileira. Em termos de reforço, ambos os tipos são semelhantes.

As sapatas de tira estão intimamente relacionadas com espalhar bases, pois ambos são tipos de fundações rasas comumente utilizadas em estruturas de pequeno e médio porte devido ao seu baixo custo. As sapatas das tiras são normalmente longas e retangulares, enquanto as sapatas podem ser quadradas, retangular, ou circular. Sapatas de tira geralmente suportam cargas lineares, enquanto bases de almofada suportar cargas concentradas. Em design, todas as verificações realizadas para sapatas de faixa também devem ser aplicadas a sapatas de extensão ou almofada, com verificações adicionais, como cisalhamento de duas vias (socando) verificar.

A ferramenta de base de parede funciona com uma filosofia de tentativa e erro. O usuário pode modificar os dados de entrada até que todas as verificações sejam aprovadas. Normalmente quando há falhas, a solução passa por ampliar a sapata ou incrementar a armadura. Em todo o caso, a ferramenta também verifica condições mínimas e máximas que ajudam a evitar armaduras excessivas. Sugere-se aumentar a altura para falhas por cisalhamento, aumentar a largura para falhas de estabilidade, e aumentar a área de armadura para falhas por flexão quando a altura da base e as verificações de cisalhamento estiverem OK.

• As sapatas em faixa são econômicas e amplamente utilizadas para fundações rasas.
• A investigação geotécnica adequada é essencial.
• O projeto deve abordar a sustentação do solo, povoado, resistência estrutural, e estabilidade.
• Siga a ACI 318-19 para todas as verificações e detalhes.

• ACI 318-19: Requisitos de Código para Concreto Estrutural
• Tabela IBC 1806.2: Valores presumíveis de suporte de carga
• CRSI, Guia de Design no ACI 318 Requisitos de Código para Concreto Estrutural, CRSI (2020).
• Concreto reforçado: Mecânica e Design 6ª Edição por James K. Wight, James G. MacGregor.

Qual ângulo de atrito fundação-solo deve ser usado?

Este ângulo está normalmente entre metade e dois terços do ângulo de atrito do solo.. ("também é aplicável para calcular a capacidade de carga final de estacas em argila" de Braja M. também é aplicável para calcular a capacidade de carga final de estacas em argila)

Quais fatores de redução são usados ​​nas verificações de resistência?

A calculadora de base de tira ACI usa φ = 0.75 para cisalhamento, Φ = 0.90 para dobrar (para concreto armado assumindo uma condição de tensão controlada envolvendo uma área de armadura que é menor que o limite máximo para esta condição), Φ = 0.60 para flexão de concreto simples, e φ = 0.65 para rolamento.

Qual valor é usado para peso unitário de concreto ?

O valor padrão usado é 150 lb/ft3 conforme sugerido pela norma para concreto de peso normal.

Qual valor de peso unitário do solo pode ser usado?

Os valores comuns estão entre 90 para 130 lb/ft3. Aconselha-se utilizar o valor úmido sugerido no relatório geotécnico do projeto.

O reforço da parede é usado nos cálculos?

Não é usado, apenas para fins de desenho. As cavilhas da parede, no entanto, são usados ​​na verificação de transferência de forças de carga.

Por que minha base tem um espaçamento máximo pequeno?

A versão ACI 318-19 Seção 24.3.2 especifica valores bastante baixos considerando os valores utilizados para o cobrimento de concreto (normalmente por perto 3 polegadas). Algumas referências (Evitando usos problemáticos de lajes no solo, Jan, 2021 Revista Estrutura por Alexander Newman, educaçao Fisica., F.) mencionar que o ACI deveria considerar isentar estas disposições para sapatas e lajes no solo, mas, a partir de agora, eles ainda se aplicam, e, portanto, estão incluídos no programa.

• SkyCiv Quick Design
• Calculadora de capacidade de rolamento
• ACI 360 Calculadora de projeto de laje de fundação
• Calculadora de pés espalhados
• Calculadora de Projeto de Estacas Helicoidais
• AS 2870 Calculadora de projeto de laje de fundação
• Calculadora de estabilidade da pilha lateral
• Cálculo de projeto de pilar de concreto armador

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