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CON2 – Concreto Armado II Aula 12: Dimensionamento e detalhamento das armaduras longitudinais e transversais de pilares Profª. Ellen Martins Xavier ellen.xavier@uemg.br Pilares Comportamento global; Índice de esbeltez; Dimensionamento; Detalhamento. Comportamento global 01 Comportamento global Ações: Os pilares possuem uma função básica de receber as ações das vigas e sistemas de vedação (paredes) e transmiti-las para fundação. Estas cargas possuem naturezas diversas, como: • Cargas concentradas • Cargas distribuídas • Ações do vento Os pilares são os elementos destinados à estabilidade vertical, porém, é necessário projetar outros elementos mais rígidos que, além de também transmitirem as ações verticais, deverão garantir a estabilidade horizontal do edifício à ação do vento e de sismos, onde existirem. Comportamento global • São esses elementos mais rígidos que garantirão a indeslocabilidade dos nós dos pilares menos rígidos. • O sistema de contraventamento é o “conjunto de elementos que proporcionarão a estabilidade horizontal do edifício e a indeslocabilidade ou quase-insdeslocabilidade dos pilares contraventados”, que são aqueles que não fazem parte do sistema de contraventamento. São elementos de contraventamento: - Pilares de grandes dimensões (pilares parede ou simplesmente paredes estruturais); - Treliças ou pórticos de grande rigidez; - Núcleos de rigidez. Comportamento global A partir do tipo de ligações entre vigas e pilares, o comportamento global da estrutura irá mudar, influenciando diretamente nos esforços absorvidos pelo pilar. Existem 3 tipos básicos de ligações entre pilares e vigas: • Ligações rotuladas • Ligações Engastadas • Ligações semirrígidas. Comportamento global o Estruturas muito flexíveis induzem esforços adicionais ao pilares (efeito de segunda ordem). Comportamento global o Por outro lado, estruturas mais rígidas redistribuem melhor os esforços, diminuindo sua deformação e por consequência possuem menores esforços adicionais. Comportamento global As estruturas de nós móveis sofrem grande influência das deformações globais. Momentos adicionais surgem na estrutura e necessariamente eles devem ser levados em consideração no cálculo dos pilares. Para poder classificar as estruturas quanto ao seu deslocamento são utilizadas 3 métodos de acordo com a NBR 6118:2023: • Parâmetro α • Parâmetro • Processo P∆ Índice de esbeltez ( ) 02 Índice de esbeltez (λ) o Como observado, os pilares sofrem grandes influências das deformações. o De acordo com a Euler (1757), elementos esbeltos possuem maiores probabilidades de ocorrência de flambagem. Índice de esbeltez (λ) o O índice de esbeltez (λ) pode ser definido como: Onde: 𝜆 é o índice de esbeltez, 𝑙 é o comprimento equivalente do pilar e 𝑖 é o menor raio de giração da seção geométrica do pilar. o O raio de giração ( ) como o raio de giração da seção: Onde: I é a inércia da seção e A é a área da seção. Índice de esbeltez (λ) o Para estruturas retangulares, o raio de giração (i) pode ser simplificado para: o Assim o índice de esbeltez para seções retangulares, poderá ser escrito como: Índice de esbeltez (λ) o Através do índice de esbeltez, a NBR 6118:2023 determina os seguintes limites: – Pilar curto ou pouco esbelto – Pilar medianamente esbelto – Pilar esbelto ou muito esbelto – Pilar excessivamente esbelto – Impossível de dimensionar Efeito de 2ª ordem desprezado Método simplificado Método geral Índice de esbeltez (λ) Comprimento equivalente ( 𝒆): Para determinar o índice de esbeltez e a classificada a estrutura em nós fixos ou nós móveis, é necessário determinar o comprimento equivalente do pilar. O comprimento equivalente irá depender da classificação dos nós, sendo: • Para nós fixos; • Para nós móveis. Índice de esbeltez (λ) Comprimento equivalente ( 𝒆): o Segundo a NBR 6118:2023, o comprimento equivalente ( 𝒆) do pilar, suposto vinculado em ambas extremidades (nós fixos) é: Onde: 𝑙 - distância entre faces internas dos elementos estruturais, supostos horizontais, que vinculam o pilar; 𝑙 - distância entre eixos dos elementos estruturais aos quais o pilar está vinculado; ℎ - altura da seção transversal do pilar, medida no plano da estrutura em estudo (x ou y). Índice de esbeltez (λ) Comprimento equivalente ( 𝒆): o Para nós moveis ou elementos isolados, 𝒆 será o comprimento teórico de Euler: Índice de esbeltez (λ) Comprimento equivalente ( 𝒆): o Em edifícios, a linha deformada dos pilares contraventados, apresenta- se como mostrado na figura abaixo. Dimensionamento 03 Dimensionamento O dimensionamento dos Pilares segue diversas metodologias, porém dentro da graduação será abordado os seguintes métodos: • Método pilar padrão com curvatura aproximada; • Método pilar padrão com “k” (kapa) aproximado. As metodologias simplificadas fornecerão o momento fletor máximo de cálculo. Para o cálculo da taxa de aço da seção, serão utilizados métodos tabelados, nos quais a referência serão os momentos fletores máximos solicitantes determinados. ª ª Momento fletor mínimo (momento de 1ª ordem): Segundo a NBR 6118:2023, o efeito das imperfeições locais nos pilares pode ser substituído pela consideração do momento fletor mínimo de 1ª ordem. O momento mínimo de 1ª ordem é dado por: Onde: h é a altura total da seção transversal na direção considerada, expressa em metros (m). 𝑁 é a força normal solicitante de cálculo. Dimensionamento M1d,mín (0,015 + 0,03h) (unidade de força.metro) Momento fletor mínimo (momento de 1ª ordem): o Para pilares de seção retangular, pode-se definir uma envoltória de 1ª ordem, tomando a favor da segurança, de acordo com a figura abaixo: Dimensionamento Momento de engastamento viga-pilar (momento de 1ª ordem): Dimensionamento Momento de engastamento viga-pilar (momento de 1ª ordem): Dimensionamento Momento de engastamento viga-pilar (momento de 1ª ordem): De maneira aproximada, segundo o item 14.6.6.1 da NBR 6118, pode-se considerar a influência dos pilares nas vigas admitido o esquema estático: Dimensionamento Exemplo 1: Determinar os momentos fletores que a viga VX transmite ao pilar PY. A viga é solicitada por uma carga uniformemente distribuída igual a 8 kN/m. Dimensionamento Dimensionamento Índice de Esbeltez Limite ( 𝟏): o O conceito de esbeltez limite surgiu a partir de análises teóricas de pilares, considerando material elástico-linear. o O índice de esbeltez limite é um parâmetro que informa quando será necessário calcular o efeito de segunda ordem local ou não. o O valor da esbeltez limite ( 𝟏) depende da excentricidade relativa de 1ª ordem ( ), das vinculações do pilar e da forma do diagrama de momento de 1ª ordem. , , , , Onde: • 𝟏 é a excentricidade de 1ª ordem e é obtido conforme apresentado na Figura. Perceba que a excentricidade de 1ª ordem depende da existência e da forma que ocorre o momento fletor no pilar a ser calculado. • 𝒃 é o parâmetro de instabilidade. O valor da esbeltez limite λ1 deve estar compreendido dentro do intervalo 35 ≤ λ𝟏≤ 90 Dimensionamento Índice de Esbeltez Limite ( 𝟏): Índice de Esbeltez Limite ( 𝟏): O valor de αb deve ser obtido conforme estabelecido a seguir: a) para pilares biapoiados sem cargas transversais: sendo: 𝒃 Dimensionamento Onde: MA e MB são os momentos de 1ª ordem nos extremos do pilar, obtidos na análise de 1ª ordem no caso de estruturas de nós fixos e os momentos totais (1ª ordem + 2ª ordem global) no caso de estruturas de nós móveis. Deve ser adotado para MA o maior valor absoluto ao longo do pilar biapoiado e para MB o sinal positivo, se tracionar a mesma face que MA, e negativo, em caso contrário. Índice de Esbeltez Limite ( 𝟏): Possibilidades mais comuns de ocorrência dos momentos de 1ª ordem MA e MB nos pilares. Dimensionamento Índice de Esbeltez Limite ( 𝟏): O valor de αb deve ser obtido conforme estabelecido a seguir: b) para pilares biapoiados comcargas transversais significativas ao longo da altura: c) para pilares em balanço: d) para pilares biapoiados ou em balanço com momentos menores que o momento mínimo: Dimensionamento Método da curvatura aproximada: o De acordo com a NBR 6118:2023, o método do pilar-padrão com curvatura aproximada pode ser empregado apenas para pilares com , seção constante e armadura simétrica e constante ao longo do seu eixo. Dimensionamento Método da curvatura aproximada: o Considerando os momentos fletores de 2ª ordem, o momento máximo no pilar deve ser calculado pela expressão: Onde: 𝑀 , é o valor de cálculo de 1ª ordem do momento 𝑀 , 𝑁 é a força normal solicitante de cálculo, 𝑙 é o comprimento equivalente. o Bastos (2017) indica que tanto , como , devem ser adotados como maior ou igual a , í . , , , Dimensionamento Método da curvatura aproximada: o De acordo com a NBR 6118:2023 a curvatura padrão da seção crítica (1/r) pode ser definida por: Onde: 1/r é a curvatura na seção crítica, h é a altura do pilar retangular na direção considerada e 𝑣 é a força normal adimensional, calculado por: Onde: 𝐴 é a área de concreto da seção transversal do pilar e 𝑓 é a resistência de cálculo do concreto à compressão. Dimensionamento Método da curvatura aproximada: o Com posso dos valores do momento fletor total em cada direção e das propriedades da seção transversal, pode-se utilizar os ábacos de flexão para dimensionamento da armadura dos pilares. o Para usar os ábacos, primeiramente determina os seguintes valores: onde: Dimensionamento . , . , 𝑡 Método da curvatura aproximada: o Após o cálculo dos valores de entrada, define-se a distribuição uniforme da armadura, para escolher o ábaco a ser utilizado: Dimensionamento Método da curvatura aproximada: o Para flexão composta normal (reta), basta selecionar o ábaco a partir do arranjo escolhido para a armadura e o valor de calculado: Por exemplo, para um arranjo do tipo 3 onde o Ábaco de flexão normal (Venturi) será o Ábaco A-6. Dimensionamento Método da curvatura aproximada: o Para a flexão oblíqua, com posse do arranjo das armaduras e dos coeficientes d’y/hy e d’x/hy, pode- se determinar o ábaco a ser utilizado pela tabela ao lado: Dimensionamento Método da curvatura aproximada: o Com posse dos parâmetros Mx, My e , pode-se determinar o valor de e calcular a taxa de aço ( 𝒔) de acordo da seguinte expressão: Dimensionamento Armaduras máximas e mínimas: o Taxa mínima de armadura ( 𝒔,𝒎𝒊𝒏 ): o Taxa máxima de armadura ( 𝒔,𝒎á𝒙 ): Obs: A taxa máxima absoluta permitida pela norma NBR 6118:2023 é de 8% da área da seção do pilar. Deve-se considerar inclusive esse valor para a sobreposição de armadura na região de emendas por traspasse das armaduras, considerando nessa região à taxa no valor de 4% do lance inferior e mais 4% do lance superior, totalizando a taxa máxima absoluta de 8%. Dimensionamento , , á Dimensionamento Exemplo 2: A Figura ao lado mostra uma planta de fôrma do pavimento tipo de uma edificação de pequeno porte, com três pavimentos. Devido à baixa altura da edificação, os efeitos do vento não serão considerados. Dimensionamento (15 x 40) (15 x 40) (15 x 40) (15 x 40) (1 5 x 4 0) (1 5 x 4 0) (1 5 x 4 0) Exemplo 2: Atenção: A planta de fôrma foi concebida considerando que existem paredes de alvenaria de vedação ao longo de toda a edificação, com espessura de “meio tijolo”, confeccionadas com blocos cerâmicos de dimensão 15 cm. A fim de ficarem embutidos nas paredes. As vigas e pilares devem largura de 15 cm. Dimensionamento Dimensionamento Exemplo 2: Dimensionar o pilar P1. Dados do projeto: • Classe de Agressividade Ambiental II; • Execução com controle de qualidade adequado; • Comprimento dos pilares = 290 cm; • Aço CA-50; • Concreto com agregado graúdo: Brita 1 ( á ); • Será dimensionado o lance compreendido entre o 1º pavimento e o 2º pavimento; • Considerar uma carga uniformemente distribuída igual a 13 kN/m sobre todas as vigas do pavimento; • Adotar e . Resolução do Exemplo 2 a) Definir a classe e o cobrimento do concreto: 𝒄 ≥ 𝒄 (𝒅𝒎á𝒙 𝟏, 𝟐⁄ ) + ∆𝒄 𝝓𝒃𝒂𝒓𝒓𝒂 𝒐𝒖 𝝓𝒇𝒆𝒊𝒙𝒆 • Fazer lançamento; • Fazer pré-dimensionamento. Resolução do Exemplo 2 b) Pré-dimensionamento: (15 x 40) V 5 (1 5 x 4 0) 0,5 6 𝑚 = 3 𝑚 0 ,4 5 5 𝑚 = 2 ,2 5 𝑚 A Resolução do Exemplo 2 b) Pré-dimensionamento: ℎ = 1 5 c m ℎ = 30 cm (15 x 40) V 5 (1 5 x 4 0) • Vamos adotar um valor maior que a área mínima definida por norma. Por isso adotaremos a seção: Vamos chamar hx a largura da menor dimensão hy a largura da menor dimensão Resolução do Exemplo 2 c) Comprimento equivalente (𝒍𝒆): 𝑙 ≤ 𝑙 + ℎ 𝑙 𝑙 ≤ 𝑙 + ℎ 𝑙 ℎ = 1 5 c m ℎ = 30 cm (15 x 40) V 5 (1 5 x 4 0) Resolução do Exemplo 2 d) Índice de esbeltez (λ): λ = 3,46 𝑙 ℎ λ = 3,46 𝑙 ℎ ℎ = 1 5 c m ℎ = 30 cm Resolução do Exemplo 2 e) Reações das vigas sobre o pilar P1: • Carga de compressão no pilar: 6 m 13 𝑘𝑁/𝑚 - A carga de compressão que chega no pilar no pavimento é a soma das cargas das vigas que descarregam nesse pilar: 𝑃, = 𝑅 + 𝑅 𝑞. 𝐿 2 = 39 𝑘𝑁 5 m 𝐏𝟒 𝑉5 13 𝑘𝑁/𝑚 𝑞. 𝐿 2 = 39 𝑘𝑁 𝑞. 𝐿 2 = 32,5 𝑘𝑁 𝑞. 𝐿 2 = 32,5 𝑘𝑁 2,90 m 2º 1º Terreo 𝑁 = 2 𝑃, + 𝑃, ó - A carga total de compressão característica que chega no pilar P1 no 1º Pavimento será: (15 x 40) V 5 (1 5 x 4 0) Resolução do Exemplo 2 e) Reações das vigas sobre o pilar P1: • Carga de compressão no pilar: - Transformando para carga de compressão de cálculo: 𝑁 = 𝛾 𝛾 𝑁 𝛾 = 1,4 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑐𝑜𝑚𝑏𝑖𝑛𝑎çõ𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑎çõ𝑒𝑠 𝑛𝑜𝑟𝑚𝑎𝑖𝑠 𝑛𝑜 𝐸𝐿𝑈 (15 x 40) V 5 (1 5 x 4 0) Resolução do Exemplo 2 f) Momentos das vigas sobre o pilar P1: Pilar de canto = flexão composta oblíqua É necessário calcular os momentos gerados pelas excentricidades na direção x e y (15 x 40) V 5 (1 5 x 4 0) Resolução do Exemplo 2 f) Momentos das vigas sobre o pilar P1: • Na direção x: Rigidez: - Viga V5: 𝐼 = 𝑏 ℎ³ 12 = 15 𝑐𝑚 (40 𝑐𝑚)³ 12 = 80000 𝑐𝑚 𝑟 = 𝐼 𝑙 = 80000 𝑐𝑚 500 𝑐𝑚 = 160 𝑐𝑚 - Pilar P1: (seção constante para todos os pilares do pavimento) ℎ = 1 5 c m ℎ = 30 cm 𝐼 , = 𝐼 , = 𝐼 , = 𝑏 ℎ³ 12 = 30 𝑐𝑚 (15 𝑐𝑚)³ 12 = 8437,5 𝑐𝑚 𝑟 , = 𝑟 , = 𝑟 , = 2 𝐼 , 𝑙 = 2 8437,5 𝑐𝑚 265 𝑐𝑚 = 63,68 𝑐𝑚 V5 (15 x 40) V 5 (1 5 x 4 0) Resolução do Exemplo 2 f) Momentos das vigas sobre o pilar P1: • Na direção x: Rigidez: - Viga V5: 5 m 𝐏𝟒 𝑉5 13 𝑘𝑁/𝑚 𝑟 = 𝐼 𝑙 = 80000 𝑐𝑚 500 𝑐𝑚 = 160 𝑐𝑚 - Pilar P1: (seção constante para todos os pilares do pavimento) , O momento de engastamento perfeito da viga V5 será: 𝑀 , = 𝑞 𝑙² 12 = 13 𝑘𝑁/𝑚 5𝑚² 12 = 27,08 𝑘𝑁. 𝑚 (15 x 40) V 5 (1 5 x 4 0) 𝐼 = 𝑏 ℎ³ 12 = 15 𝑐𝑚 (40 𝑐𝑚)³ 12 = 80000 𝑐𝑚 𝐼 , = 𝐼 , = 𝐼 , = 𝑏 ℎ³ 12 = 30 𝑐𝑚 (15 𝑐𝑚)³ 12 = 8437,5 𝑐𝑚 𝑟 , = 𝑟 , = 𝑟 , = 2 𝐼 , 𝑙 = 2 8437,5 𝑐𝑚 265 𝑐𝑚 = 63,68 𝑐𝑚 Resolução do Exemplo 2 f) Momentos das vigas sobre o pilar P1: • Na direção x: Momento no pilar: - Como estamos no 1º Pavimento, os momentos na base e no topo do lance do pilar resultam: 𝑀 , , = 𝑀 , , = 6,00 𝑘𝑁. 𝑚 Momento em cada andar 𝑙 = 2 6 5 cm 𝑙 = 2 6 5 cm 𝑙 = 500 𝑐𝑚 13 𝑘𝑁/𝑚 𝒚 𝑷𝟏 𝑷𝟒 𝑀 , , 6,00 𝑘𝑁. 𝑚 𝑀 , , 6,00 𝑘𝑁. 𝑚 1 2 𝑀 , , 1 2 𝑀 , , 𝑀 , , = 𝑀 , , = 𝑀 , 𝑟 , 𝑟 + 𝑟 , + 𝑟 , = 27,08𝑘𝑁. 𝑚 63,68 𝑐𝑚 160 𝑐𝑚 + 63,68 𝑐𝑚 + 63,68 𝑐𝑚 - Considerando a propagação dos momentos fletores no pilar, os momentos fletores totais na base e no topo do pilar P1 na direção x será: 𝑀 , , = −𝑀 , , = 𝑀 , , + 𝑀 , , 2 𝑀 , , = −𝑀 , , = 6,00 + 6,00 2 = 9,00 𝑘𝑁. 𝑚 (15 x 40) V 5 (1 5 x 4 0) Resolução do Exemplo 2 f) Momentos das vigas sobre o pilar P1: • Na direção x: Momento no pilar: - Transformando para momentos fletores de cálculo: 𝑀 , , 15,12 𝑘𝑁. 𝑚 𝑀 , , 15,12 𝑘𝑁. 𝑚𝑀 , , = −𝑀 , , = 15,12 𝑘𝑁. 𝑚 𝑀 , , = −𝑀 , , = 𝛾 𝛾 𝑀 , , = 1,4 1,2 9,00 𝑘𝑁. 𝑚 = 15,12 𝑘𝑁. 𝑚 𝛾 = 1,4 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑐𝑜𝑚𝑏𝑖𝑛𝑎çõ𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑎çõ𝑒𝑠 𝑛𝑜𝑟𝑚𝑎𝑖𝑠 𝑛𝑜 𝐸𝐿𝑈 𝑙 = 2 6 5 cm 𝑙 = 2 6 5 cm 𝑙 = 500 𝑐𝑚 13 𝑘𝑁/𝑚 𝒚 𝑷𝟏 𝑷𝟒 - Podemos dizer que esses são os momentos fletores devido a excentricidade de 1ª ordem na direção x: (15 x 40) V 5 (1 5 x 4 0) Resolução do Exemplo 2 f) Momentos das vigas sobre o pilar P1: • Na direção y: Rigidez: - Viga V1: 𝐼 = 𝐼 = 80000 𝑐𝑚 𝑟 = 𝐼 𝑙 = 80000 𝑐𝑚 600 𝑐𝑚 = 133,33 𝑐𝑚 - Pilar P1: (seção constante para todos os pilares do pavimento) 𝐼 , = 𝐼 , = 𝐼 , = 𝑏 ℎ³ 12 = 15 𝑐𝑚 (30 𝑐𝑚)³ 12 = 33750 𝑐𝑚 ℎ = 1 5 c m ℎ = 30 cm 𝑟 , = 𝑟 , = 𝑟 , = 2 𝐼 , 𝑙 = 2 33750 𝑐𝑚 280 𝑐𝑚 = 241,07 𝑐𝑚 V1 (15 x 40) V 5 (1 5 x 4 0) Resolução do Exemplo 2 f) Momentos das vigas sobre o pilar P1: • Na direção y: Rigidez: - Viga V1: 6 m 13 𝑘𝑁/𝑚 - Pilar P1: (seção constante para todos os pilares do pavimento) , O momento de engastamento perfeito da viga V1 será: 𝑀 , = 𝑞 𝑙² 12 = 13 𝑘𝑁/𝑚 6𝑚² 12 = 39 𝑘𝑁. 𝑚 (15 x 40) V 5 (1 5 x 4 0) 𝐼 = 𝐼 = 80000 𝑐𝑚 𝑟 = 𝐼 𝑙 = 80000 𝑐𝑚 600 𝑐𝑚 = 133,33 𝑐𝑚 𝐼 , = 𝐼 , = 𝐼 , = 𝑏 ℎ³ 12 = 15 𝑐𝑚 (30 𝑐𝑚)³ 12 = 33750 𝑐𝑚 𝑟 , = 𝑟 , = 𝑟 , = 2 𝐼 , 𝑙 = 2 33750 𝑐𝑚 280 𝑐𝑚 = 241,07 𝑐𝑚 Resolução do Exemplo 2 f) Momentos das vigas sobre o pilar P1: • Na direção y: Momento no pilar: - Como estamos no 1º Pavimento, os momentos na base e no topo do lance do pilar resultam: 𝑀 , , = 𝑀 , , = 15,28 𝑘𝑁. 𝑚 Momento em cada andar 𝑙 = 2 8 0 cm 𝑙 = 2 8 0 cm 𝑙 = 600 𝑐𝑚 13 𝑘𝑁/𝑚 𝒚 𝑷𝟏 𝑷𝟐 1 5 30 𝑀 , , 15,28 𝑘𝑁. 𝑚 𝑀 , 15,28 𝑘𝑁. 𝑚 1 2 𝑀 , , 1 2 𝑀 , , 𝑀 , , = 𝑀 , , = 𝑀 , 𝑟 , 𝑟 + 𝑟 , + 𝑟 , = 39 𝑘𝑁. 𝑚 241,07𝑐𝑚 133,33 𝑐𝑚 + 241,07 𝑐𝑚 + 241,07 𝑐𝑚 - Considerando a propagação dos momentos fletores no pilar, os momentos fletores totais na base e no topo do pilar P1 na direção y será: 𝑀 , , = −𝑀 , , = 𝑀 , , + 𝑀 , , 2 𝑀 , , = −𝑀 , , = 15,28 + 15,28 2 = 22,91 𝑘𝑁. 𝑚 (15 x 40) V 5 (1 5 x 4 0) Resolução do Exemplo 2 f) Momentos das vigas sobre o pilar P1: • Na direção y: Momento no pilar: - Transformando para momentos fletores de cálculo: 𝑀 , , 38,5 𝑘𝑁. 𝑚 𝑀 , , 38,5 𝑘𝑁. 𝑚 𝑀 , , = −𝑀 , , = 𝛾 𝛾 𝑀 , , = 1,4 1,2 22,91 𝑘𝑁. 𝑚 = 38,5 𝑘𝑁. 𝑚 𝛾 = 1,4 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑐𝑜𝑚𝑏𝑖𝑛𝑎çõ𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑎çõ𝑒𝑠 𝑛𝑜𝑟𝑚𝑎𝑖𝑠 𝑛𝑜 𝐸𝐿𝑈 𝑙 = 2 8 0 c m 𝑙 = 2 8 0 c m 𝑙 = 600 𝑐𝑚 13 𝑘𝑁/𝑚 𝒚 𝑷𝟏 𝑷𝟐 1 5 30 𝑀 , , = −𝑀 , , = 38,5 𝑘𝑁. 𝑚 - Podemos dizer que esses são os momentos fletores devido a excentricidade de 1ª ordem na direção y: (15 x 40) V 5 (1 5 x 4 0) Resolução do Exemplo 2 f) Momentos das vigas sobre o pilar P1: • Os momentos fletores de 1ª ordem, nas direções x e y, estão mostrados na figura a seguir: 𝑀 , , 38,5 𝑘𝑁. 𝑚 (15 x 40) V 5 (1 5 x 4 0) 𝑦 𝑥 ℎ = 1 5 c m ℎ = 30 cm Resolução do Exemplo 2 g) Momento fletor mínimo (M1d,mín ): Onde: h é a altura total da seção transversal na direção considerada, expressa em metros (m). 𝑁 é a força normal solicitante de cálculo. M1d,mín,x = 𝑁 (0,015 + 0,03 ℎ ) (unidade de força.metro) • Na direção x: M1d,mín,𝑦 = 𝑁 (0,015 + 0,03 ℎ ) (unidade de força.metro) • Na direção y: ℎ = 1 5 c m ℎ = 30 cm Resolução do Exemplo 2 h) Esbeltez Limite (𝝀𝟏): O valor da esbeltez limite λ1 deve estar compreendido dentro do intervalo 35 ≤ λ𝟏≤ 90 • Na direção x: • Na direção y: 𝜆 , = 25 + 12,5 𝑒 , ℎ 𝛼 𝜆 , = 25 + 12,5 𝑒 , ℎ 𝛼 𝑒 , = 𝑀 , , 𝑁 - A excentricidade de 1ª ordem pode ser calculada por: 𝑒 , = 𝑀 , , 𝑁 ℎ = 1 5 c m ℎ = 30 cm Resolução do Exemplo 2 i) Momentos fletores totais (𝑴𝒅,𝒕𝒐𝒕): • Na direção x: • Na direção y: - Como λ ≤ λ nas duas direções (x e y) os momentos fletores de 2ª ordem são de baixa intensidade e podem ser desprezados. Portanto, nesse caso, os momentos fletores totais são iguais aos momentos fletores de 1ª ordem: Onde: 𝑀 , é o valor de cálculo de 1ª ordem do momento 𝑀 , 𝑁 é a força normal solicitante de cálculo, 𝑙 é o comprimento equivalente. Tanto 𝑀 , como 𝑀 , devem ser adotados como maior ou igual a 𝑀 , í . 𝑀 , = 𝛼 𝑀 , + 𝑁 𝑙 10 1 𝑟 ≥ 𝑀 , momento de 2ª ordem momento de 1ª ordem 𝑀 , , = 𝑀 , , ≥ 𝑀 , í , 𝑀 , , = 𝑀 , , ≥ 𝑀 , í , Observa-se que neste pilar (P1) a armadura resulta das seções de extremidade (topo = base), onde ocorrem os momentos fletores máximos. Resolução do Exemplo 2 j) Dimensionamento da armadura P1: • Força normal adimensional (𝑣): 𝑣 = 𝑁 𝐴 . 𝑓 Onde: 𝐴 é a área de concreto da seção transversal do pilar e 𝑓 é a resistência de cálculo do concreto à compressão. • Coeficientes adimensionais (𝝁) da flexão composta oblíqua: 𝑑′ ℎ 𝑑′ ℎ μ = 𝑀 . , ℎ 𝐴 𝑓 μ = 𝑀 . , ℎ 𝐴 𝑓 Onde: 𝑑 = 𝑐 + ø𝑡 + ø ℎ = 1 5 c m ℎ = 30 cm 𝐴 = 15 𝑐𝑚 30 𝑐𝑚 𝐴 = 450 𝑐𝑚² Resolução do Exemplo 2 j) Dimensionamento da armadura P1: • Escolher arranjo de distribuição da armadura: Resolução do Exemplo 2 j) Dimensionamento da armadura P1: • Com posse do arranjo das armaduras e dos coeficientes d’y/hy e d’x/hx, pode-se determinar o ábaco a ser utilizado pela tabela ao lado: A favor da segurança, vamos adotar: 𝑑′ ℎ = 0,25 𝑑′ ℎ = 0,15 ℎ = 1 5 c m ℎ = 30 cm Resolução do Exemplo 2 j) Dimensionamento da armadura P1: • Determinar o valor da taxa de armadura 𝜔 no ábaco determinado descrito na tabela anterior. 𝑣 = 0,26, então podemos interpolar o valor de 𝑣 = 0,2 e 𝑣 = 0,4 para encontrar o valor da taxa de armadura 𝜔 : - Para 𝑣 = 0,26 , 𝜇 = 0,10 e 𝜇 = 0,13 Á𝑏𝑎𝑐𝑜 9 𝐴 = 𝜔. 𝐴 . 𝑓 𝑓 • Calcular a taxa de aço (𝑨𝒔): • Comparar valor de 𝑨𝒔 com 𝑨𝒔,𝒎𝒊𝒏 e 𝑨𝒔,𝒎á𝒙 : 𝐴 , = 0,15. 𝑁 𝑓 ≥ 0,004. 𝐴 𝐴 , á = 0,08. 𝐴 → 𝜔 = 0,5 Resolução do Exemplo 2 k) Detalhamento da armadura P1: • Diâmetro da armadura longitudinal (𝝋𝒍 ): 10 𝑚𝑚 ≤ 𝜑 ≤ ℎ í 8 Peso (kg/m) Área Aø (cm²) Barras ø (mm) Fios ø (mm) 0,0710,091-3,4 0,1090,166-4,2 0,1540,1965,05,0 0,2450,3126,3- 0,3950,5038,08,0 ‘0,6170,78510,010,0 0,9631,22712,5- 1,5782,01116,0- 2,4663,14220,0- 2,9843,80122,0- 3,8534,90925,0- 6,3138,04232,0- • Espaçamento máximo e mínimo entre as barras longitudinais (𝑺𝒍 ): Resolução do Exemplo 2 k) Detalhamento da armadura P1: • Diâmetro e espaçamento da armadura transversal: • Estribo suplementar (gancho): Estribo suplementar: colocadas à distância máxima de 20 ∅ do canto, quando houver mais de 2 barras nesse trecho ou fora dele, não contando a barra do canto. Devem atender aos critérios de diâmetro mínimo e espaçamento máximo do slide anterior, podendo ter diâmetro e espaçamento diferentes do estribo poligonal. Detalhamento 04 Armadura longitudinal: o O diâmetro da armadura longitudinal deve ser maior ou igual a 10 mm e menor ou igual que 1/8 da menor dimensão da seção transversal do pilar. Onde: 𝜑 é o diâmetro da barra longitudinal e ℎ í é o menor lado da seção transversal dos pilares em concreto armado. Detalhamento í Armadura longitudinal: o Devem ser alojadas uma barra em cada vértice de pilares com seções poligonais e pelo menos 6 barras ao longo do perímetro em pilares circulares. Detalhamento Armadura longitudinal: • Diâmetro e área das barras: Detalhamento Definição da bitola de aço a ser utilizada e sua quantidade: Peso (kg/m) Área Aø (cm²) Barras ø (mm) Fios ø (mm) 0,0710,091-3,4 0,1090,166-4,2 0,1540,1965,05,0 0,2450,3126,3- 0,3950,5038,08,0 ‘0,6170,78510,010,0 0,9631,22712,5- 1,5782,01116,0- 2,4663,14220,0- 2,9843,80122,0- 3,8534,90925,0- 6,3138,04232,0- Armadura longitudinal: o O espaçamento mínimo livre entre as faces das armaduras longitudinais deve ser igual a: o O espaçamento máximo entre o eixo das barras também deve ser observado: Detalhamento Armadura transversal (estribo): o As armadurastransversais não são calculadas, mas sim adotadas, não sendo permitido o uso de diâmetro para as barras transversais menores que 5 mm ou 1/4 do diâmetro da barra longitudinal. o O espaçamento longitudinal máximo entre estribos, medido na direção do eixo do pilar deve ser definido conforme: Detalhamento Quando houver necessidade de armaduras transversais para forças cortantes e torção, esses valores devem ser comparados com os mínimos especificados para vigas (item 18.3 da NBR 6118:2023), adotando-se o menor dos limites especificados. Estribo suplementar: colocadas à distância máxima de 20 ∅ do canto, quando houver mais de 2 barras nesse trecho ou fora dele, não contando a barra do canto. Devem atender aos critérios de diâmetro mínimo e espaçamento máximo do slide anterior, podendo ter diâmetro e espaçamento diferentes do estribo poligonal. Flambagem nas barras dos pilares: o Sempre que houver possibilidade de flambagem das barras da armaduras, situadas junto à superfície do elemento estrutural, devem ser tomadas precauções para evita-la. o Estribos suplementares (ganchos): barras terminadas em ganchos que protegem as barras longitudinais situadas em seus cantos e as por eles abrangidas. Detalhamento Detalhamento