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VII - ADERÊNCIA, ANCORAGEM E EMENDAS DAS ARMADURAS LONGITUDINAIS TRACIONADAS DE PEÇAS FLETIDAS 1- ADERÊNCIA Concreto armado → solidariedade entre concreto e aço → aderência a) Aderência por adesão: ligação físico-química na interface aço/concreto durante a pega b) Aderência por atrito: é função da rugosidade superficial da barra c) Aderência mecânica: as saliências da barra mobilizam tensões de compressão no concreto ENSAIO DE ARRANCAMENTO - τbu : tensão de aderência → combate o deslizamento relativo entre concreto e aço - lb1 : comprimento de ancoragem → comprimento mínimo necessário para que a barra transmita ao concreto a força Zd 4 =l f l = 4 f lu = A bd s b1 bdb1 s 2 bdb1 ss τ σφ→φπσπφ→σ onde: - φ : diâmetro da barra (cm) - u : perímetro da barra - As : área da seção transversal da barra - σS : tensão na barra de aço 2 – ANCORAGEM f bd lb1 Zd φ concreto a) ANCORAGEM RETA aço → σs = fyd → f f 4 l bd yd b φ= - zonas de aderência → item 9.3.1 ctd321bd f =f ηηη (MPa) onde: η1 = 1,0 para barras lisas; η1 = 1,4 para barras entalhadas; η1 = 2,25 para barras nervuradas (ver tabela 8.2); η2 = 1,0 para barras em situação de boa aderência; η2 = 0,7 para barras em situação de boa aderência; η3 = 1,0 para φ < 32 mm; η3 = (132 - φ)/100 para φ > 32 mm. - Comprimento de ancoragem necessário → item 9.4.2.5 cm 10 10 l0,3 l A A l l b minb, es cals b 1nec,b φ≥→α= onde: α1 = 1,0 para barras sem gancho; α1 = 0,7 para barras com gancho; Pode-se observar que a presença de ganchos diminui o comprimento de ancoragem porque mobiliza, além das tensões tangenciais, tensões normais no trecho curvo. Raio mínimo de dobramento do gancho → evita o fendilhamento CA-50 CA-60 φ < 20 5φ 6φ φ ≥ 20 8φ Os ganchos podem ser: a) semicirculares, com ponta reta de comprimento não inferior a 2φ; b) em ângulo de 45 (interno), com ponta reta de comprimento não inferior a 4φ; c) em ângulo reto, com ponta reta de comprimento não inferior a 8φ. h<60cm má boa 30cm h>60cm boa má 30cm l b Ainda existem outras formas de ancoragem, por exemplo, mediante dispositivos mecânicos especiais, barras transversais, etc. 3 - EMENDAS (item 9.5) Existem diferentes técnicas para realizar a emenda de barras. 1- por traspasse; 2- por luvas com preenchimento metálico, rosqueadas ou prensadas; 3- por solda; 4 – outros dispositivos devidamente justificados. 9.5.2 Emendas por traspasse: Justaposição de duas barras ao longo do comprimento: l01 - proibidas em tirantes e para Φ > 32mm - distância entre barras a serem emendadas ≤ 45 mm - barras lisas → obrigatório o uso de ganchos nas extremidades BARRAS TRACIONADAS - COMPRIMENTO DE TRANSMISSÃO - L01 bl 0,3 reto 15 20cm necb,l ot t0 l →φ≥α= Onde os valores de α0t → NBR 6118 - TABELA 9.4 (função do número de barras emendadas) Tabela 9.3 – proporção máxima de barras que podem ser emendadas Tipo de carregamento Tipo de barra Situação Estático Dinâmico Alta aderência em uma camada em mais de uma camada 100% 50% 100% 50% Lisa < 16 mm > 16 mm 50% 25% 25% 25% Número máximo de barras emendadas na mesma seção (emendas que se superpõem ou cujas extremidades mais próximas estejam afastadas de menos que 0,2 do comprimento do trecho de traspasse) NBR 6118 - TABELA 9.4 Barras emendadas na mesma seção em % < 20 25 33 50 > 50 valores de α0t 1,2 1,4 1,6 1,8 2 9.5.2.3: Comprimento de traspasse de barras comprimidas: bl 0,6 reto 15 20cm necb,l c0l →φ≥= 9.5.2.4 ARMADURA TRANSVERSAL DE COSTURA (pode ser o ramo horizontal do estribo) necessária quando: - φ > 16mm - número de barras emendadas >25% na mesma seção - deve ser capas de resistir a força igual aa da barra emendada - deve ser constituída por barras fechadas se a distância entre as duas barras mais próximas de duas emendas na mesma seção for <10Φ - deve ser concentrada nos terços extremos das emendas. exist s cal s ydt yd sist A A f f A A = Asi: área de cada barra a ser emendada 9.5.3:Emendas por luvas rosqueadas Para este tipo de emenda, as luvas rosqueadas devem ter resistência maior que as barras emendadas. 9.5.4 Emendas por solda Podem ser: - de topo, por caldeamento, para bitola não menor que 10 mm; - de topo, com eletrodo, para bitola não menor que 20mm; - por traspasse com pelo menos dois cordões de solda longitudinais, cada um deles com comprimento não inferior a 5Φ, afastados não mínimo 5Φ; - com outras barras justapostas (cobrejuntas), com cordões de solda longitudinais 4 - DESLOCAMENTO DO DIAGRAMA DE MOMENTOS (item 18.3 .2.3.1) Para se determinar os esforços de tração das barras longitudinais (Rst) deve-se utilizar um diagrama de momentos obtido pelo deslocamento do diagrama original, paralelamente ao eixo da peça e no sentido mais desfavorável, de valor al dado por: Para o Modelo I: d gcot)gcot1( )cVmáxSd, 2( máxSd, =l a V V α−α+ − al > 0,5 d, no caso geral; al > 0,2 d, para estribos inclinados a 45. Para o Modelo II: al = 0,5 d (cotg θ - cotg α) TEORIA DE VIGAS ANALOGIA DA TRELIÇA INTERPRETAÇÃO FÍSICA 1 2 aP P c M1= P c = F cc2 z - N st a l M2= P (c + a l ) = R st1 z 1 2 a P c Fcc2 Rst 1 z Nst M1= P c = R st1 z - N cc d v 1 P c Fcc1 Rst 1 z Ncc M1= P c = R st1 z M2= P (c + a l ) = R st2 z a 1 2 P P P P c Fcc Rst z Q M tg γ = dM/dx = V = P ∆M = a l tg γ = a l V = a l P Rst 1 real > M 1/z Rst = M 1/z + ∆M/z Rst = M 2/z 2 1 γ a 5 - ANCORAGEM NOS APOIOS INTERMEDIÁRIOS E EXTERNOS (ITEM 18.3.2.4) Para ancorar as barras longitudinais nos apoios de vigas simples ou continuas os esforços de tração devem ser resistidos por armaduras longitudinais que satisfaçam as mais severas condições: 1- no caso de ocorrência de momentos positivos, as armaduras obtidas através do dimensionamento da seção; 2- nos apoios extremos, a força Rsd= (al/d)Vd+Nd; 3- em apoios externos ou intermediários, por prolongamento de uma parte da armadura de tração do vão, de modo que: - As, apoio > 1/3 (As,vão) se Mapoio for nulo ou negativo de valor |Mapoio| <0,5 Mvão; - As, apoio > 1/4 (As,vão) se Mapoio for negativo de valor |Mapoio| > 0,5 Mvão; Para ancorar as barras longitudinais tracionadas nos apoios de extremidade deve-se verificar se a largura do apoio é suficiente para transmitir o esforço de tração das barras na face do apoio, calculado a partir do diagrama de momentos deslocados, para o concreto. Roteiro de cálculo: a) Esforço de tração na armadura na face do apoio → V 0,5 Nd d a V =R d l dst ≥+ Vd→ valor de cálculo, não reduzido, da força cortante b) Armadura necessária para ancorar Rst → ydf stR cal sA = c) Comprimento de ancoragem necessário: exist sA cal sA b1 l b l = → 6cm 5,5 r ou 5.2.4.9conforme nec,b l φ+≥ As exist → armadura existente no apoio d) O comprimento de ancoragem necessário deve ser menor ou igual ao espaço disponível para ancorar a armadura, ou seja: se lb < ap – cobrimento (2cm) → ancoragem possível l b ap Rst se lb > ap - cobrimento (2cm) → diminuir o diâmetro usar ancoragem especial 7 - ANCORAGEM ESPECIAL Determinar um As nec com diâmetro tal que possa ser ancorado no espaço disponível. Diâmetro máximo → 10φ ≤ ap - cob. Ancoragem especial → 20 Al A cal sb1snec φ = (com gancho) a) Armadura especial simples Lv = 2 lb → todas as barras emendadas na mesma seção 10 10 - A A l l g nec s cal s b1be φ≥φ= b) Armadura especial em laço – grampo Planta Diâmetro de dobramento máximo d ≤ bw – 2(cobrimento + φestribo + φgrampo) Diâmetro de dobramento mínimo f5,1 a 1,4 0,7 d g cd g sd φσ φ +≥ (CEB) l v l be As nec As princ l v l be As princ grampo a → menor valor entre (cobrimento + φg ) ou distância vertical entre grampos σsd = Rst/ΣAg ≅ ½ fyd → tensão nas barras do grampo 10 10 - 2A A l l g g cal s b1be φ≥φ= 8 - ANCORAGEM/ESCALONAMENTO DAS ARMADURAS DOS MOMEN TOS NEGATIVOS O comprimento de ancoragem de barras escalonadas é igual a lb1 medido a partir do ponto teórico A, no qual a tensão σs da barra em consideração começa a diminuir – o esforço de tração começa a ser transferido para o concreto – e deve prolongar-se de pelo menos 10φ além do ponto teórico de tensão nula, B. O ponto de início de ancoragem deve ser marcado no diagrama de momentos fletores deslocado de al. 1 A1 B1 2 A2 B2 No caso de duas barras com mesmo diâmetro e comprimentos diferentes: No caso de duas barras de mesmo diâmetro e mesmo comprimento: l = x0/4 + al + (1,5)lb1 ≥ x0 + al + 10φ No caso de três barras com mesmo diâmetro e comprimentos diferentes: φ≥+ φ≥+ φ≥+ 10 +a + x l (1,5) a + 3 2x = l )3 10 +a + 3 2x l (1,5) a + 3 x = l )2 10 +a + 3 x l (1,5) a = l )1 l 0b1 l 0a l 0 b1 l 0a l 0 b1 l a No caso de três barras de mesmo diâmetro e mesmo comprimento: l = X0/3 + al + (1,5) lb1 ≥ x0 + al + 10φ al x0 10φ 10 +a + x l (1,5) a + 2 x = l )2 10 +a + 2 x l (1,5) a = l )1 l 0b1 l 0a l 0 b1 l a φ≥+ φ≥+ 10 OB l OA l b1 φ+ + ≥
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