12- Cálculo da carga admissível de perfis metálicos

Software, programa em Excel que determina, para projetos, a carga admissível de estacas metálicas, tipo fundações em perfis metálicos H, I, W, CS, CVE, VE, VEE, VS cravados. Software que determina a carga total, lateral e de ponta em estacas em perfis metálicos soldados, laminados e eletreo-soldados.

O programa realiza automaticamente o cálculo da carga admissível da estaca estática e dinâmica em perfil metálico.

A carga admissível é calculada através dos métodos semi-empíricos clássicos utilizados na construção civil, são eles:

1) Pedro Paulo Costa Velloso
2) Aoki-Velloso
3) Decourt-Quaresma
4) Alberto Henriques Teixeira
5) Urbano Rodrigues Alonso

A verificação da nega através da carga admissível estática é realizada pelo método de Hiley. Além da verificação da nega, o programa realiza a verificação da tensão de cravação, levando em consideração as características do equipamento de cravação.

Abaixo foi inserido um exemplo para entendermos o programa passo a passo. Na figura logo abaixo temos uma ilustração do programa na parte de inserção de dados geotécnicos e da peça. Acompanhe a explicação do programa
 

Entendendo passo a passo:

Na figura ao lado, podemos ver que existem campos para inserção dos dados de SPT, tipo de solo e dados da estaca. Para iniciarmos o trabalho do cálculo da estaca teremos, inicialmente, que inserir os dados geotécnicos. Neste exemplo foi inserido valores de SPT do 1° metro de profundidade até a cota 27 e o tipo de solo variou entre argilosos e arenosos. Em todos os casos, os campos de SPT e solo precisam estar preenchidos e marcados de forma correta. Para SPT, o valor deverá ser inteiro e maior que zero e não poderá ter uma célula intermediaria vazia. O mesmo acontece com o tipo de solo aonde deverá estar marcado apenas uma opção para cada SPT preenchido e também não ter linha sem marcar intermediárias. No exemplo abaixo, além dos dados geotécnicos, inserimos os dados da estaca; comprimento, momento da direção "x", a carga de compressão, de tração, o limite de escoamento do aço do perfil (tabela dos fabricantes), espessura de 1,5 mm para corrosão (NBR6122) e a massa específica do aço utilizado.
 

Na próxima figura veremos os resultados e a inserção dos dados do perfil.

Em "CARGA ADMISSÍVEL RELAÇÃO ESTACA/SOLO", teremos os resultados dos processos para carga admissível da estaca. Cada resultado será verificado no quadro logo ao lado em: "EFICIÊNCIA DE COMPRESSÃO" e "EFICIÊNCIA DE TRAÇÃO". A eficiência de tração e compressão é uma comparação entre o valor de carga admissível da estaca com as cargas atuantes. O valor de eficiência deverá ser igual ou maior que "1", caso contrário aparecerá o símbolo # em vermelho, indicando que naquele processo o valor não foi aprovado.
 

Na figura ao lado podemos dois processos reprovados. O símbolo # aparecerá sempre que a eficiência deste não alcançar o mínimo igual a 1.

Neste caso, os processos de Aoli-Velloso e Alberto H. Teixeira tiveram a eficiência à compressão abaixo de 1. O fato de um ou mais processos não serem aprovados não significa que todo o cálculo está reprovado, isso dependerá da sua escolha e preferência. Suponhamos que você trabalhe apenas com o processo de Pedro Paulo Costa Velloso, então isso significa que foi aprovado, pois a eficiência foi maior que 1. Para provocar que o símbolo # aparecesse, neste exemplo, foi modificado a profundidade da estaca de 21m para 19m. Essa foi uma forma para exemplificar o exemplo.
 

Na próxima etapa teremos a inserção das medidas do perfil. A partir de algum conhecimento em termos de abas, altura e espessura de perfis, você irá inserir valores para tais medidas até encontrar o perfil ideal. No caso abaixo, inseri medidas de 450 mm tanto para a largura quanto para a altura do perfil e escolhi medidas aproximadas às tabelas existentes para as espessuras. Ao lado do perfil teremos o cálculo automático da geometria do perfil e abaixo outro resultado em termos de eficiência à tração e compressão.  No campo citado como eficiência do perfil temos outros dado importantes: "Tensão max adm na estaca", significa que essa é a tensão máxima que a peça suporta e o mesmo para "Carga max de trabalho na estaca", que também significa o máximo de carga que a estaca suportará. Em "Carga de trabalho na estaca", o valor será correspondente à carga total que está atuando na peça. A "Eficiência de compressão" será exatamente a relação entre carga max de trabalho/carga de trabalho na estaca, onde esse valor deverá ser igual ou maior que 1. Para "Eficiência de tração" esse será o valor da carga de tração, inserida por você, em relação à "Carga de trabalho na estaca", também deverá ser igual ou maior que 1. Caso alguma das "eficiências" estiver abaixo de 1, aparecerá o símbolo # para lhe alertar.
 

Na próxima etapa veremos como calcular a nega e a tensão máxima de cravação.

Na figura ao lado podemos ver um exemplo do cálculo da nega e a tensão máxima de cravação. Os valores inseridos para "Altura de queda do martelo", "Peso do martelo", "Tamanho do coxim" serão vitais para chegar à um valor da nega e tensão máxima de cravação. A tensão máxima de cravação será a tensão igual ou menor que o limite de escoamento do aço, neste caso: 250 MPa. Caso a tensão de cravação seja maior que o limite de escoamento e se a nega for inferior a zero, o símbolo # aparecerá para alertá-lo.
 

Na figura ao lado teremos uma tabela dos prováveis e mais próximos perfis encontrados ou equivalentes à aquele que você calculou. É importante que após todo o processo de cálculo realizado, as medidas do perfil equivalente que você escolheu tenham suas medidas inseridas no programa novamente para uma nova verificação. Para o exemplo citado acima, utilizei o perfil Soldado "CS 450x175". O gráfico colorido ao lado demonstra o peso da peça por metro linear e assim fica mais fácil comparar perfis mais leves e mais compatíveis ao uso. Nos quadros da figura abaixo você terá tanto perfis para colunas quanto para vigas e outros, afinal de contas será o profissional que escolherá a peça ideal.

No lado esquerdo da figura você pode ver que um gráfico foi inserido. Este gráfico ajuda-nos a entender as cargas admissíveis de cada métodos de cálculo e como cada resistência se comporta em relação à outra.