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CENTRO UNIVERSITÁRIO UNA CURSO DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL ESTRUTURAS DE CONCRETO, OBRAS DE ARTE E PROJETOS VIÁRIOS Prof. Me. Iuri Fazolin Fraga Pouso Alegre 2022 1 “lançando sobre ele toda a vossa ansiedade, porque ele tem cuidado de vós (1 Pedro 5:7)”. 2 SÍMBOLOS E LETRAS Ac: área da seção transversal de concreto; Ac,alma: área da seção transversal de alma; Es: módulo de elasticidade do aço de armadura passiva (NBR 6118, item 8.3.5); fck: resistência característica à compressão do concreto (NBR 6118, item 8.2.4); fct,m: resistência média à tração do concreto (NBR 6118, item 8.2.5); fctk,sup: resistência característica superior do concreto à tração (NBR 6118, item 8.2.5); fyk: resistência característica ao escoamento do aço de armadura passiva (NBR 6118, item 8.3.6); Ic: momento de inércia da seção de concreto; W0: módulo de resistência da seção transversal bruta de concreto, relativo à fibra mais tracionada, calculado pela relação Ic / yt; yt: distância do centro de gravidade da seção à fibra mais tracionada; γc: coeficiente de ponderação da resistência do concreto igual a 1,4 nas combinações últimas normais do estado limite último (ELU) (NBR 6118, item 12.4.1); γf: coeficiente de ponderação das ações (NBR 6118, item 11); γs: coeficiente de ponderação da resistência do aço igual a 1,15 nas combinações últimas normais do estado limite último (ELU) (NBR 6118, item 12.4.1). 3 DIMENSIONAMENTO E DETALHAMENTO DE ELEMENTOS DE SEÇÃO T SUBMETIDOS À FLEXÃO SIMPLES RETA – PARTE 1 Figura 1: Notação da seção T Os elementos estruturais em concreto armado moldados no local com seção transversal T surgem devido à contribuição de lajes maciças apoiadas sobre vigas de seção retangular, ou seja, quando se considera o trabalho conjunto da viga de apoio com as lajes adjacentes. Porém, como o concreto contribui apenas na resistência às tensões de compressão, a contribuição da laje para formar a seção T só pode ser considerada no dimensionamento quando a mesa estiver comprimida pela flexão. PROBLEMA 1 Dimensionar e detalhar a armadura longitudinal de flexão (As) da viga com a seção transversal mostrada na Figura 2, sendo dados: CAA I sem controle de qualidade; aço CA-50; Mk = 150 kNm; brita 1; ϕt = 6,3 mm (1/4”). Figura 2: Dimensões da seção T (cotas em centímetros) a) Esforço solicitante de cálculo - Momento fletor de cálculo: 61, 4 150 210 210 10d f kM M kNm Nmmγ= = ⋅ = ⇒ ⋅ 4 b) Resistência característica à compressão do concreto - Como não foi especificado o valor de fck, adota-se a recomendação da Tabela 7.1 da NBR 6118. Para classe de agressividade ambiental (CAA) I e concreto armado (CA), o concreto mínimo deve ser o C20. Portanto, 20=ckf MPa c) Resistências de cálculo - Resistência de cálculo à compressão do concreto (NBR 6118, item 12.3.3): 20 14,29 1,4 ck cd c ff MPa γ = = = - Resistência de cálculo ao escoamento do aço de armadura passiva (NBR 6118, item 8.3.6): 500 435 1,15 yk yd s f f MPa γ = = = d) Altura útil Figura 3: Altura útil da seção transversal com uma camada de barras longitudinais - Nota-se que a altura útil (d) não foi informada, mas podemos determiná-la a partir da altura da viga (h). Portanto, ( ) ( ) ( ) nom 39,3 nom CAA I sem controle de qualidade 25 (NBR 6118, Tabela 7.2) Considerando 5 8" 16 e uma camada de barras longitudinais, tem-se: ' 0,5 500 25 6,3 0,5 16 460,7t c mm mm d h d h c mm φ φ φ φ ⇒ = = = − = − + + = − + + ⋅ = e) Verificação da posição da linha neutra - Relação x/d: ( ) 2 lim 6 2 lim Tabelado Arredondar para cima (múltiplos de 5 na 3ª casa decimal) ; Tabelado 210 10 0,069 0,070 ; 0,108 Domínio 2 ; 0,957 1000 460,7 14,29 0,108 0,45 Armadura sim d f cd KXMKMD KZb d f KX KX KMD KX KZ KX KX ⇒ = ⇒ ⇒ ≤ ⋅ = = ⇒ = ⇒ = ⋅ ⋅ < < ∴ ples - Parâmetro KX*: 5 ( ) * * 0,8, para concretos do Grupo I (C20 a C50) , sendo 0,8 50 400, para concretos do Grupo II (C55 a C90) Se , a linha neutra está na mesa e a hipótese de seção T não ocorre (T f ck h KX fd KX KX λ λ λλ == = = − − ≤ ( ) * * * falsa) Se , a linha neutra está na nervura e a hipótese de seção T ocorre (T verdadeira) 20 (C20) 0,8 80 0,217 0,8 460,7 0,108 0,217 Linha neutra na mesa Seção T falsa ck KX KX f MPa KX KX KX λ > = ∴ = = = ⋅ < < ∴ ⇒ Figura 4: Seção T com KX ≤ KX* f) Área da seção transversal da armadura longitudinal de tração (Tabelas) - Para seções T falsa, o dimensionamento de As é igual ao de seções retangulares. Portanto, 6 2210 10 1095 0,957 460,7 435 d s yd MA mm KZ d f ⋅ = = = ⋅ ⋅ g) Detalhamento da armadura longitudinal na seção transversal - Divisão em bitolas: 2 ,1 1095 5,4 6 16 0,25 16 s s An mm Aφ φ φ π = = = ∴ ⋅ ⋅ - Espaçamentos mínimos horizontal (ah) e vertical (av) e número máximo de barras longitudinais por camada (nϕ,max) (NBR 6118, item 18.3.2.2): Figura 5: (a) Espaçamentos livres mínimos entre as faces das barras longitudinais e (b) disposição da armadura de pele em cada face (a) (b) 6 max ,min ,min max max max max ,min nom ,max ,min ,min max Brita 0: 9,520 20 ; ; Brita 1: 19 1, 2 0,5 Brita 2: 38 2 2 Arredondar para baixo (inteiro) 20 16 1, 2 h v h w t h h d mmmm mm a a d mm d d d mm a b c n a mm a mm d φ φ φ φ φ φ = ≥ ≥ = = + − − = ⇒ + ≥ = = ,min max ,max 20 ; 16 1,2 19 22,8 0,5 0,5 19 9,5 22,8 200 2 25 2 6,3 4,1 4 barras por camada 22,8 16 Serão necessárias 2 camadas. v mm a mm mm d mm nφ φ ≥ = ⋅ = = ⋅ = + − ⋅ − ⋅ = = ∴ + h) Nova altura útil ( ) ( ) 57,3 nom' 0,5 500 25 6,3 16 0,5 20 442,7t vd h d h c a mmφ φ= − = − + + + = − + + + ⋅ = i) Nova área da seção transversal da armadura longitudinal de tração (Tabelas) Relação x/d: 2 lim 6 2 Tabelado Arredondar para cima (múltiplos de 5 na 3ª casa decimal) ; Tabelado 210 10 1000 442,7 14, Área da seção transversal da armadura longitudinal de tração: d f cd d s yd KXMKMD KZb d f KX KX MA KZ d f KMD ⇒ = ⇒ ⇒ ≤ = ⋅ = ⋅ ⋅ ( )lim 0,075 ; 0,116 Domínio 2 ; 0,954 29 0,116 0,45 Armadura simples KX KZ KX KX = = ⇒ = < < ∴ - Parâmetro KX*: ( ) * * 0,8, para concretos do Grupo I (C20 a C50) , sendo 0,8 50 400, para concretos do Grupo II (C55 a C90) Se , a linha neutra está na mesa e a hipótese de seção T não ocorre (T f ck h KX fd KX KX λ λ λλ == = = − − ≤ ( ) * * * falsa) Se , a linha neutra está na nervura e a hipótese de seção T ocorre (T verdadeira) 80 0,226 0,8 442,7 0,116 0,226 Linha neutra na mesa Seção T falsa KX KX KX KX KX > = = ⋅ < < ∴ ⇒ - Área da seção transversal da armadura longitudinal de tração: 6 2 Número de barras que atende : 210 10 1143 0,954 442,7 435s s A mm A ⋅ = = ⋅ ⋅ 7 2 ,1 1143 5,7 6 16 0,25 16 s s An mm Aφ φ φ π = = = ∴ ⋅ ⋅ j) Valores limites para armaduras longitudinais - Segundo o item 17.3.5.2.1 da NBR 6118, em elementos de concreto armado, a armadura mínima de tração (As,min) deve ser determinada pelo dimensionamento da seção a um momento fletor mínimo (Md,min) calculado conforme a seguir, respeitada a taxa mínima absoluta (As,min/Ac) de 0,15%. ( ) ,min 0 ,sup ,sup , 2 3 , 2 3 , 0,8 , sendo 1,3 0,3 para concretos do Grupo I (C20 a C50) 2,12 ln 1 0,11 para concretos do Grupo II (C55 a C90) 20 (C20) 0,3 20 2,21 ; d ctk ctk ct m ck ct m ck ck ct m ctk M W f f f f f f f MPa f MPa f = = = + = ∴ = ⋅ = ( ) ( ) ( ) ,sup 9 6 3 0 6 6 ,min 6 6 ,min s,min 1,3 2,21 2,87 3,84 10 11,57 10 332 0,8 11,57 10 2,87 26,6 10 Nota-se que 26,6 10 210 10 . Dessa forma, não é necessário cal- cular a armadura mínima c t d dd MPa IW mm y M Nmm M M Nmm Nmm A = ⋅ = ⋅ = = = ⋅ = ⋅ ⋅ ⋅ = ⋅ < ⋅ < ⋅ ( ) ( ) ,min 2 ,min ,min a partir do momento fletor mínimo , pois esta, segu- ramente, será inferior ao valor de 1143 Prevalece o valor de Ademais, pelo cálculo da taxa mínima absoluta, tem-se: 0,1 d s d d s s M A mm M M A A ⇒ > ∴ = ( )2 2 2,min5% 0,15% 164000 246 1143 246 Okc s sA mm A A mm mm= ⋅ = ⇒ > > ∴ - Armadura longitudinal máxima (As,max) (NBR 6118, item 17.3.5.2.4): 2 2 ' 4% 1143 4% 164000 1143 6560 Ok s s cA A A mm mm + ≤ < ⋅ ⇒ < ∴ - Armadura de pele (NBR 6118, item 17.3.5.2.3): ,alma ,pele 2 0,10% por face Para 60 : 5 por face Como 60 , dispensa-se a armadura de pele > ≤ < c s A h cm A cm m h cm k) Detalhamento Figura 6: Detalhamento da viga 8 l) Comparativo com seção retangular 2 lim Tabelado Arredondar para cima (múltiplos de 5 na 3ª casa decimal) ; Tabelado Se , prossegue-se no dimensionamento. Caso contrário, se os parâmetros iniciais do elemento não pude d w cd KXMKMD KZb d f KX KX ⇒ = ⇒ ⇒ ≤ ( ) 6 2 Área da seção transve l rsal da armadura longitudinal r de tração em ser alterados , , , dimensionar com armadura dupla. 210 10 0,375 ; não está na Tabela Inviáve 200 442,7 14 2 , 9 : w ck d s yd b d f MA KZ d f KMD KX = ⋅ = = ∴ ⋅ ⋅ SÍMBOLOS E LETRAS DIMENSIONAMENTO e detalhamento de elementos de SEÇÃO T submetidos À FLEXÃO SIMPLES RETA – parte 1 PROBLEMA 1
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