Resistência à punção de sapatas de concreto armado: avaliação de normas de projeto

A punção é um possível modo de ruptura para sapatas esbeltas e pode levar uma estrutura à ruína através do colapso progressivo. Apesar das sapatas apresentarem características geométricas diferenciadas, seu dimensionamento à punção é feito com base em métodos empíricos similares aos usados para ligações laje-pilar. Este artigo utiliza resultados experimentais de 216 ensaios para avaliar o desempenho das recomendações apresentadas pelas normas ACI 318 (2014), ABNT NBR 6118 (2014) e Eurocode 2 (2010) para a estimativa da resistência à punção de sapatas de concreto armado. Foi observada grande dispersão entre os resultados teóricos e experimentais, ficando evidente que o tipo de sistema de ensaio afeta a resistência à punção de sapatas. O método mais complexo proposto pelo Eurocode 2 resultou em uma melhor correlação com os resultados experimentais.

Palavras-chave:
punção; sapatas; concreto armado

Autoria

D. F. A. SANTOS

Faculty of Civil Engineering, FAPAC / ITPAC-PORTO, Institute Tocantinense President Antônio Carlos Porto, Palmas, TO, Brazil; eng.prof.santos@gmail.com Faculty of Civil Engineering, FAPAC / ITPAC-PORTO, Institute Tocantinense President Antônio Carlos Porto, Palmas, TO, Brazil; eng.prof.santos@gmail.com Faculty of Civil Engineering, FAPAC / ITPAC-PORTO, Institute Tocantinense President Antônio Carlos Porto, Palmas, TO, Brazil; eng.prof.santos@gmail.com

A. F. LIMA NETO

Faculty of Civil Engineering, CAMTUC, Federal University of Pará, Belém, PA, Brazil; aaraon@ufpa.br Faculty of Civil Engineering, CAMTUC, Federal University of Pará, Belém, PA, Brazil; aaraon@ufpa.br Faculty of Civil Engineering, CAMTUC, Federal University of Pará, Belém, PA, Brazil; aaraon@ufpa.br

M. P. FERREIRA

Institute of Technology, Federal University of Pará, Belém, PA, Brazil.mpinaf@gmail.com Institute of Technology, Federal University of Pará, Belém, PA, Brazil.mpinaf@gmail.com Institute of Technology, Federal University of Pará, Belém, PA, Brazil.mpinaf@gmail.com

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Figuras (14)
Tabelas (4)

Autores	Nº de Ensaios	Critério de filtragem					Ensaios usados
Autores	Nº de Ensaios	f_c < 15 MPa	Geom. Retang.	d < 100 mm	Com Arm. Cis.	Baixa Confiabil.
Talbolt [¹²[12] TALBOT, A. N., Reinforced Concrete Wall Footings and Column Footings. Engineering Experiment Station, University of Illinois, Urbana, Bulletin No. 67, Mar. 1913, 114p.]	69	50	-	-	-	-	19
Richart [¹⁷[17] RICHART, F. E., Reinforced Concrete Wall and Column Footings. ACI Journal, Proceedings, V. 45, No. 10, Oct. 1948, pp. 97-127.]	140	3	12	-	-	-	125
Rivkin [¹⁸[18] RIVKIN, S.: Calculation of Foundations, Budivel’nik, 1967 (in Russian).]	9	-	-	9	-	-	0
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Hallgren et al. [¹⁵[15] HALLGREN, M., KINNUNEN, S., NYLANDER, B. Punching shear tests on column footings. Nordic Concrete Research 21(1), 1998, p.1-24.]	14	1	-	-	3	-	10
Timm [²⁰[20] TIMM, M.: Durchstanzen von Bodenplatten unter rotationssymmetrischer Belastung, PhD thesis, Institut fur Baustoffe, Massivbau und Brandschutz, Technical University of Brunswick, Brunswick, Germany, 2003, 159 pp.]	10	-	-	-	7	-	3
Sundquist and Kinnunen [²³[23] SUNDQUIST, H.; KINNUNEN, S., The effect of large column section and slab thickness taper on the punching shear capacity of flat slabs, Bulletin No. 81, Dept. of Civil and Architectural Engineering, Royal Institute of Technology, Stockholm, 42 pp. (in Swedish).]	8	-	-	-	-	-	8
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Hegger et al. [⁴[4] HEGGER, J., RICKER, M., SHERIFF, A. G., Punching strength of reinforced concrete footings. ACI Structural Journal, September- October 2009, p. 706-716.]	17	-	-	-	4	-	13
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Urban et al. [²¹[21] URBAN T., GOLDYN M., KRAKOWSKI J., KRAWCZYK L. Experimental investigation on punching behavior of thick reinforced concrete slabs. Archives of civil engineering, Lix, 2, 2013, p. 157-174.]	9	-	-	-	-	-	9
Siburg e Hegger [²²[22] SIBURG, C., HEGGER, J., Experimentelle Untersuchungen zum Durchstanzen von Einzelfundamenten mit baupraktischen Abmessungen. Beton und Stahlbetonbau 108 (2013), No. 7, p. 452-461]	12	-	-	-	5	-	7
Total de ensaios obtidos	335
Total de ensaios filtrados	119
Total de ensaios usados	216

Autores	Nº de ensaios	Tipo ensaio	b (mm)	d (mm)	ρ (%)	c (mm)	Seção	f_c (MPa)	V_u (KN)
[12]	19	Molas	1524	178 - 254	0,33 - 0,62	305	S	15,0 - 20,2	549 - 1483
[¹⁷[17] RICHART, F. E., Reinforced Concrete Wall and Column Footings. ACI Journal, Proceedings, V. 45, No. 10, Oct. 1948, pp. 97-127.]	125	Molas	2134	203 - 356	0,20 - 1,23	305 - 356	S	15,0 - 34,8	1326 - 2713
[¹⁴[14] DIETERLE, H., AND ROSTÁSY, F., Tragverhalten quadratischer Einzelfundamente aus Stahlbeton. Deutscher Ausschuss für Stahlbeton, Heft 387, Berlin, Germany, 1987, 134 pp.]	18	Dist,	1500	290 - 760	0,14 - 0,86	150 - 450	S	20,1 - 30,6	859 - 5338
[¹⁵[15] HALLGREN, M., KINNUNEN, S., NYLANDER, B. Punching shear tests on column footings. Nordic Concrete Research 21(1), 1998, p.1-24.]	10	Con,/Dist,	850 - Φ960	232 - 250	0,25 - 0,66	250	C	19,5 - 40,0	622 - 1363
[²⁰[20] TIMM, M.: Durchstanzen von Bodenplatten unter rotationssymmetrischer Belastung, PhD thesis, Institut fur Baustoffe, Massivbau und Brandschutz, Technical University of Brunswick, Brunswick, Germany, 2003, 159 pp.]	3	Con,	760 - 1080	172 - 246	1,18 - 1,25	175 - 250	C	32,8 - 40,7	668 - 1060
[²³[23] SUNDQUIST, H.; KINNUNEN, S., The effect of large column section and slab thickness taper on the punching shear capacity of flat slabs, Bulletin No. 81, Dept. of Civil and Architectural Engineering, Royal Institute of Technology, Stockholm, 42 pp. (in Swedish).]	8	Con,	1730 - 2300	160 - 240	0,37 - 0,58	500 - 1000	C	24,6 - 35,4	875 - 1763
[³[3] HEGGER, J., SHERIF, A.G., RICKER, M.: Experimental Investigations on Punching Behavior of Reinforced Concrete Footings. ACI Structural Journal/July-August 2006, p. 604-613.]	4	Areia	900	150 - 250	0,62 - 1,03	150 - 175	S	17,6 - 24,5	530 - 1251
[⁴[4] HEGGER, J., RICKER, M., SHERIFF, A. G., Punching strength of reinforced concrete footings. ACI Structural Journal, September- October 2009, p. 706-716.]	13	Areia/Dist,	1200 - 1800	250 - 470	0,85 - 0,88	200	S	19,0 - 38,1	1203 - 3037
[²¹[21] URBAN T., GOLDYN M., KRAKOWSKI J., KRAWCZYK L. Experimental investigation on punching behavior of thick reinforced concrete slabs. Archives of civil engineering, Lix, 2, 2013, p. 157-174.]	9	Con,	1200	118 - 318	0,29 - 0,86	200	C	26,2 - 32,5	270 - 2000
[²²[22] SIBURG, C., HEGGER, J., Experimentelle Untersuchungen zum Durchstanzen von Einzelfundamenten mit baupraktischen Abmessungen. Beton und Stahlbetonbau 108 (2013), No. 7, p. 452-461]	7	Dist,	1200 - 2700	400 - 590	0,12 - 0,40	200 - 300	S	19,6 - 53,3	1548 - 5392

V_u/V_teo	Classificação	Penalidade
< 0,50	Extremamente perigoso	10
[0,5 - 0,65]	Perigoso	5
[0,65 - 0,85]	Baixa segurança	2
[0,85 - 1,30]	Segurança apropriada	0
[1,30 - 2,00]	Conservador	1
≥ 2,00	Extremamente conservador	2

V_u/V_teo		<0,50	[0,50-0,65]	[0,65-0,85]	[0,85-1,30]	[1,30-2,00]	>2,00	Total
ACI [5]	Nº ensaios penalidade	0	0	3	80	123	10	216
		0	0	6	0	123	20	149
NBR [⁶[6] ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6118 - Projeto de Estruturas de Concreto. Rio de Janeiro, 2014.]	Nº ensaios penalidade	0	0	1	44	164	7	216
		0	0	2	0	164	14	180
EC 2 [²[2] Eurocode 2, Design of Concrete Structures - Part 1-1: General Rules and Rules for Buildings, CEN, EN 1992-1-1, Brussels, Belgium, 2010, 225 pp.]	Nº ensaios penalidade	0	1	7	118	84	6	216
		0	5	14	0	84	12	115
Norma			Média		Desvio padrão		Coef, variação
ACI 318 [⁵[5] ACI Committee 318, Building Code Requirements for Structural Concrete, American Concrete Institute, Farmington Hills, Michigan, 2014.]			1,43		0,33		0,23
NBR 6118 [⁶[6] ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6118 - Projeto de Estruturas de Concreto. Rio de Janeiro, 2014.]			1,49		0,27		0,18
Eurocode 2 [²[2] Eurocode 2, Design of Concrete Structures - Part 1-1: General Rules and Rules for Buildings, CEN, EN 1992-1-1, Brussels, Belgium, 2010, 225 pp.]			1,28		0,28		0,22