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Vigas a flexão simples: seções retangulares Apresentação O esforço de flexão simples em uma viga é geralmente resultante de carregamentos verticais, que estão no mesmo plano do eixo longitudinal da viga e tendem a curvá-la. Diz-se que uma viga está fletida quando o carregamento ocasiona regiões de tração e de compressão na seção analisada. De forma resumida, dimensionar vigas à flexão simples significa fixar uma seção predeterminada e calcular a área de aço necessária para, junto com o concreto, resistir às solicitações. O dimensionamento é feito por meio da análise da posição da linha neutra na seção de maior esforço de momento fletor. Assim, define-se em qual domínio a seção está inserida (2, 3 ou 4); dependendo do domínio, pode ser necessário aumentar a seção da viga ou acrescentar armadura dupla. Por meio das equações de equilíbrio, o dimensionamento da área de aço é realizado. O objetivo do dimensionamento das vigas é garantir a segurança da estrutura e também ser economicamente viável. Nesta Unidade de Aprendizagem, você aprenderá a quantificar o carregamento em vigas de uma edificação, compreenderá o desenvolvimento do cálculo de dimensionamento e verá como dimensionar uma armadura longitudinal simples e dupla. Bons estudos. Ao final desta Unidade de Aprendizagem, você deve apresentar os seguintes aprendizados: Determinar o carregamento em vigas em uma edificação.• Descrever o cálculo de vigas a introdução às tabelas.• Dimensionar vigas simplesmente armadas à flexão.• Infográfico A agressividade ambiental e os tipos de ações que podem atuar na estrutura de concreto armado são fatores que influenciam no dimensionamento. Além disso, a resistência do concreto também é um fator importante. A NBR 6118 prevê resistência mínima do concreto de 20MPa para estruturas de concreto armado e de 25MPa para estruturas de concreto protendido. Concreto com resistência de 15MPa pode ser utilizado em fundações e em obras provisórias. Embora a principal resistência do concreto seja à compressão, e a do aço à tração, o dimensionamento da armadura longitudinal é feito levando em consideração o fck do concreto, utilizando tabelas de dimensionamento. Veja, no Infográfico a seguir, a influência do fck no dimensionamento de uma viga à flexão. Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar. https://statics-marketplace.plataforma.grupoa.education/sagah/f3735fdf-305e-4c54-99ad-eec23ee7490b/ce2131a4-28f6-4997-a79f-87d3f51fdcd2.jpg Conteúdo do livro O dimensionamento à flexão se refere a dimensionar a seção da viga, verificando sua resistência ao esforço de momento fletor. A partir disso, dimensiona-se também a armadura longitudinal, que pode ser simples, quando o aço resiste ao esforço de tração e o concreto de compressão, ou dupla, quando o aço atua também na resistência à compressão. No Capítulo Vigas à flexão simples: seções retangulares, base teórica desta Unidade de Aprendizagem, você verá como determinar o carregamento nas vigas de uma edificação, como é feito o processo de cálculo e como dimensionar as seções e a armadura longitudinal simples e dupla. Boa leitura. CONCRETO ARMADO APLICADO EM VIGAS, LAJES E ESCADAS OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM > Determinar o carregamento em vigas em uma edificação. > Descrever o cálculo de vigas e a introdução às tabelas. > Dimensionar vigas simplesmente armadas à flexão. Introdução Uma forma simples de compreender o que é uma viga sujeita a flexão simples é por meio da visualização de uma viga biapoiada. Considere que essa viga está sendo solicitada por uma carga uniformemente distribuída. Devido a esta solicitação, a viga começa a flexionar estando sujeita à tração em sua região inferior e à compressão em sua região superior. Neste caso diz-se que a viga está fletida, ou seja, é uma viga a flexão simples. O dimensionamento de vigas consiste em verificar suas resistências às cargas a que estão submetidas. Deve-se garantir que o concreto e o aço sejam capazes de resistir aos esforços internos de compressão e à tração. Em muitas áreas de atuação do engenheiro civil, seja em obras de edificações, seja em projetos hidráulicos, por exemplo, é importante o entendimento do comportamento de uma viga, pois pode ser necessário intervir no projeto estrutural, como furos em vigas para passagem de tubulações, por exemplo. Neste sentido, compreender como o dimensionamento é realizado pode facilitar a execução e a compatibilização de projetos. Vigas a flexão simples: seções retangulares Andréa Teston Neste capítulo, você vai quantificar as cargas atuantes sobre as vigas, compre- ender o funcionamento de vigas de seção retangular quanto aos esforços solici- tantes e dimensionar as seções e a armadura longitudinal de vigas retangulares. Carregamento em vigas O carregamento em vigas é entendido como toda carga ou peso a que a viga deve resistir sem ocasionar riscos à segurança e à funcionalidade do edifício. Ele é um tipo de ação à qual o edifício está submetido. Além do carregamento (ou força), os deslocamentos e as variações de temperatura também são ações atuantes nas edificações. A ABNT NBR 8681 (ABNT, 2003), classifica as ações em três categorias: � ações permanentes; � ações variáveis; � ações excepcionais. Em síntese, as ações permanentes atuam sobre a estrutura durante toda a sua vida útil. O peso próprio das vigas é um exemplo de ação permanente. As ações variáveis, conhecidas também como acidentais, atuam de forma aleatória na estrutura, como o peso das pessoas e de veículos estacionados, por exemplo. E, por fim, as ações excepcionais são as que possuem baixa probabilidade de acontecer, como explosões, incêndios, impactos de veículos ou sismos excepcionais. As normas ABNT NBR 8681 (ABNT, 2003) e ABNT NBR 6118 (ABNT, 2014), classificam as ações permanentes em diretas e indiretas. As ações diretas são o peso próprio da estrutura e de todos os elementos construtivos per- manentes, o peso dos equipamentos fixos e do empuxo de terra (no caso de contenções). As ações indiretas estão relacionadas aos recalques de apoios, à retração dos materiais e à protensão, os quais causam esforços e podem alterar o equilíbrio da estrutura. O carregamento das vigas é resultado das ações permanentes diretas. Mas, antes do estudo do carregamento das vigas propriamente dito, é importante o entendimento do caminho que as cargas percorrem em uma edificação de concreto armado. Em cada pavimento de uma típica estrutura de pórtico, com pilares verticais, lajes e vigas, os pilares suportam as vigas principais, que suportam as vigas secundárias. As vigas, principais e secundárias, suportam a carga das lajes. Todos os elementos devem suportar o próprio peso e o que mais estiver atuando sobre eles (GARRISON, 2018). Vigas a flexão simples: seções retangulares2 Além dos diferentes tipos de ações das cargas, elas estão divididas de acordo com a sua natureza e podem ser concentradas (ou pontuais), uniforme- mente distribuídas ou uniformemente variável. Dois tipos de cargas são mais comuns em vigas: concentradas e uniformemente distribuídas. São exemplos de carregamento uniformemente distribuído as paredes e as lajes apoiadas sobre as vigas e o seu peso próprio. Vigas secundárias descarregando em vigas principais ou pilares apoiados sobre vigas são exemplos de carregamentos concentrados. Uma carga uniformemente variável pode ser um muro, apoiado sobre uma viga, que varia sua altura de forma linear. Dessa maneira, de forma simplificada, podemos calcular o carregamento nas vigas somando o seu peso próprio, a carga das lajes e a carga das paredes, que é dada por: Onde q é o carregamento da viga (kN/m2), pp é o peso próprio da viga (kN/ m2), Rlaje é a reação de apoio da laje que está apoiada na viga (kN/m2), e qpar é a carga da parede (kN/m2). O peso próprio e a carga das paredes são calculados conforme as equações: Onde bw é a espessura da viga (m),h é a altura da viga (m), é o peso específico do concreto (kN/m3), bw,par é a espessura da parede (m), hpar é a altura da parede (m) e é o peso próprio da alvenaria. O peso específico do concreto armado dado pela ABNT NBR 6120 (ABNT, 2019), é de 25 kN/m3. A ABNT NBR 6120 (ABNT, 2019), em sua última revisão, apresenta o valor do peso específico de paredes dependendo do bloco utilizado e da espessura do revestimento (chapisco + emboço + reboco). Antes dessa revisão, na versão da norma de 1980, utilizava-se o peso específico de 13 kN/m3 para paredes de alve- naria com tijolo vazado e 18 kN/m3 para paredes de alvenaria com tijolo maciço. Exemplificando a última revisão da norma, deve-se compreender que uma parede de alvenaria com 18 cm de espessura é composta por blocos de 14 cm e revestimento de 2 cm em cada lado. Para transformar o valor dado pela norma, que está na unidade de peso por área (kN/m2), como mostra a Figura 1, para a unidade de peso específico (kN/m3), deve-se dividir o valor dado na tabela, pela espessura da parede. Vigas a flexão simples: seções retangulares 3 Figura 1. Carga de paredes de alvenaria de acordo com a sua espessura. Fonte: Adaptada de ABNT (2019). Dessa maneira, dividindo o valor de 1,9 kN/m2 pela espessura total da parede de 18 cm (0,18 m), o peso específico encontrado é de 10,56 kN/m3. Ou seja, pela revisão da norma, é possível que o valor do peso específico da parede seja menor que aquele que era considerado antes da revisão e que não levava em consideração a espessura do bloco e do revestimento, podendo ser também menor, por consequência, a carga da viga, otimizando o projeto estrutural. Para a utilização direta dessa tabela, sem que seja necessário fazer a transformação de unidade, pode-se simplificar a fórmula da carga da parede, como mostra a seguinte equação: Vigas a flexão simples: seções retangulares4 qpar = hpar × palv Onde palv é o peso da alvenaria por área (kN/m2). É importante o entendimento dessa atualização da norma, bem como das duas formas de calcular a carga da parede, pois alguns programas de computador de dimensionamento estrutural e a bibliografia podem utilizar o método de cálculo que considere o peso específico do material (kN/m3). Calcule o carregamento considerando uma determinada viga com dimensões predefinidas de 14x35 cm, dados: � Reação das lajes apoiadas na viga: 4,55 kN/m � Pé direito (laje a laje): 2,80 m � Espessura da parede: 18 cm. Resposta: Para o cálculo do carregamento da viga, temos: q = pp + Rlaje + qpar Onde: Logo: A viga possui um carregamento uniformemente distribuído de 10,43 kN/m. Vigas a flexão simples: seções retangulares 5 Normalmente não são descontadas as aberturas de portas e janelas pequenas. Quando a área de uma abertura for maior que 1/3 da área total da parede, ela é considerada. Neste caso é preciso inserir a carga correspondente da esquadria existente nesta abertura. Quando há uma carga concentrada na viga, esta carga também deve ser considerada no carregamento. O carregamento das paredes é utilizado para o cálculo das solicitações (momento fletor e força cortante) da viga, que será utilizado para o seu dimensionamento. Cálculo para o dimensionamento de vigas retangulares armadas a flexão simples O dimensionamento da armadura longitudinal de vigas retangulares pode ser feito de maneira simples, por meio das tabelas tipo “k”, partindo do princípio de que os momentos fletores, as dimensões da viga e a resistência do aço e do concreto são conhecidos. Antes de sua utilização, porém, é importante compreender como o procedimento de cálculo se desenvolve. Hipóteses de cálculo Para que seja possível estabelecer critérios para determinar os esforços em uma viga, adotam-se algumas hipóteses básicas conforme a NBR 6118 (ABNT, 2014), a saber: � adota-se a hipótese de Navier-Bernoulli, a qual considera que, mesmo após a deformação, as seções transversais permanecem sendo planas; � há solidariedade perfeita entre concreto e aço, ou seja, a deformação das barras de aço devido à tração ou compressão é igual à do concreto adjacente a elas; � desprezam-se as tensões de tração no concreto; � um diagrama retangular de tensões é adotado para substituir o dia- grama parábola-retângulo, que representa a distribuição das tensões no concreto no estádio III (quando a região comprimida e a região tracionada entram na fase plástica e a peça está próxima do colapso), como mostra a Figura 2; Vigas a flexão simples: seções retangulares6 � os valores de cálculo das tensões das armaduras são obtidos do dia- grama de tensão-deformação; � o estado limite último é alcançado quando a seção transversal perten- cer a um dos domínios de deformação do concreto armado. Figura 2. Diagrama de tensões para concretos com fckdistância entre a linha do centro de gravidade da armadura até a face mais comprimida (cm); bw = espessura da viga (cm); LN = linha neutra; x = altura da linha neutra (cm); y = altura da linha neutra simplificada para fckf ck 1 5 CA 25 CA 50 CA 60 0, 01 0 0, 01 3 0, 99 5 33 ,10 7 36 ,7 85 41 ,3 83 47 ,2 95 55 ,17 8 66 ,2 13 82 ,7 67 11 0, 35 6 0, 04 6 0, 02 3 0, 01 9 2 0, 02 0 0, 02 5 0, 99 0 16 ,6 37 18 ,4 86 20 ,7 96 23 ,7 67 27 ,7 28 33 ,2 74 41 ,5 92 55 ,4 57 0, 04 6 0, 02 3 0, 01 9 0, 03 0 0, 03 8 0, 98 5 11 ,14 8 12 ,3 86 13 ,9 35 15 ,9 25 18 ,5 79 22 ,2 95 27 ,8 69 37 ,15 9 0, 04 7 0, 02 3 0, 01 9 0, 04 0 0, 05 0 0, 98 0 8, 40 3 9, 33 7 10 ,5 04 12 ,0 05 14 ,0 06 16 ,8 07 21 ,0 08 28 ,0 11 0, 04 7 0, 02 3 0, 02 0 0, 05 0 0, 06 3 0, 97 5 6, 75 7 7,5 08 8, 44 6 9, 65 3 11 ,2 62 13 ,5 14 16 ,8 93 22 ,5 24 0, 04 7 0, 02 4 0, 02 0 0, 06 0 0, 07 5 0, 97 0 5, 66 0 6, 28 9 7,0 75 8, 08 6 9, 43 3 11 ,3 20 14 ,15 0 18 ,8 67 0, 04 7 0, 02 4 0, 02 0 0, 07 0 0, 08 8 0, 96 5 4, 87 7 5, 41 8 6, 09 6 6, 96 7 8, 12 8 9, 75 3 12 ,19 1 16 ,2 55 0, 04 8 0, 02 4 0, 02 0 0, 08 0 0, 10 0 0, 96 0 4, 28 9 4, 76 6 5, 36 2 6, 12 7 7,1 49 8, 57 8 10 ,7 23 14 ,2 97 0, 04 8 0, 02 4 0, 02 0 0, 09 0 0, 11 3 0, 95 5 3, 83 3 4, 25 8 4, 79 1 5, 47 5 6, 38 8 7,6 65 9, 58 1 12 ,7 75 0, 04 8 0, 02 4 0, 02 0 0, 10 0 0, 12 5 0, 95 0 3, 46 7 3, 85 3 4, 33 4 4, 95 4 5, 77 9 6, 93 5 8, 66 9 11 ,5 58 0, 04 8 0, 02 4 0, 02 0 0, 11 0 0, 13 8 0, 94 5 3, 16 9 3, 52 1 3, 96 1 4, 52 7 5, 28 2 6, 33 8 7,9 22 10 ,5 63 0, 04 9 0, 02 4 0, 02 0 0, 12 0 0, 15 0 0, 94 0 2, 92 0 3, 24 5 3, 65 0 4, 17 2 4, 86 7 5, 84 1 7,3 01 9, 73 4 0, 04 9 0, 02 4 0, 02 0 0, 13 0 0, 16 3 0, 93 5 2, 71 0 3, 01 1 3, 38 8 3, 87 2 4, 51 7 5, 42 0 6, 77 5 9, 03 4 0, 04 9 0, 02 5 0, 02 0 0, 14 0 0, 17 5 0, 93 0 2, 53 0 2, 81 1 3, 16 3 3, 61 4 4, 21 7 5, 06 0 6, 32 5 8, 43 3 0, 04 9 0, 02 5 0, 02 1 0, 15 0 0, 18 8 0, 92 5 2, 37 4 2, 63 8 2, 96 8 3, 39 2 3, 95 7 4, 74 8 5, 93 5 7,9 14 0, 05 0 0, 02 5 0, 02 1 (C on tin ua ) Vigas a flexão simples: seções retangulares16 K y K x K z K m K a Do m . f ck 50 f ck 4 5 f ck 4 0 f ck 3 5 f ck 3 0 f ck 2 5 f ck 2 0 f ck 1 5 CA 25 CA 50 CA 60 0, 16 0 0, 20 0 0, 92 0 2, 23 8 2, 48 7 2, 79 7 3, 19 7 3, 73 0 4, 47 6 5, 59 5 7,4 60 0, 05 0 0, 02 5 0, 02 1 2 0, 17 0 0, 21 3 0, 91 5 2, 11 8 2, 35 3 2, 64 7 3, 02 5 3, 53 0 4, 23 5 5, 29 4 7,0 59 0, 05 0 0, 02 5 0, 02 1 0, 18 0 0, 22 5 0, 91 0 2, 01 1 2, 23 5 2, 51 4 2, 87 3 3, 35 2 4, 02 2 5, 02 8 6, 70 4 0, 05 1 0, 02 5 0, 02 1 0, 19 0 0, 23 8 0, 90 5 1,9 16 2, 12 9 2, 39 5 2, 73 7 3, 19 3 3, 83 1 4, 78 9 6, 38 6 0, 05 1 0, 02 5 0, 02 1 0, 20 0 0, 25 0 0, 90 0 1, 83 0 2, 03 3 2, 28 8 2, 61 4 3, 05 0 3, 66 0 4, 57 5 6, 10 0 0, 05 1 0, 02 6 0, 02 1 0, 21 0 0, 26 3 0, 89 5 1, 75 3 1,9 47 2, 19 1 2, 50 4 2, 92 1 3, 50 5 4, 38 2 5, 84 2 0, 05 1 0, 02 6 0, 02 1 0, 22 0 0, 27 5 0, 89 0 1, 68 2 1, 86 9 2, 10 3 2, 40 3 2, 80 4 3, 36 5 4, 20 6 5, 60 8 0, 05 2 0, 02 6 0, 02 2 3 0, 23 0 0, 28 8 0, 88 5 1, 61 8 1, 79 8 2, 02 3 2, 31 2 2, 69 7 3, 23 7 4, 04 6 5, 39 4 0, 05 2 0, 02 6 0, 02 2 0, 24 0 0, 30 0 0, 88 0 1, 56 0 1, 73 3 1,9 50 2, 22 8 2, 60 0 3, 11 9 3, 89 9 5, 19 9 0, 05 2 0, 02 6 0, 02 2 0, 25 0 0, 31 3 0, 87 5 1, 50 6 1, 67 3 1, 88 2 2, 15 1 2, 51 0 3, 01 2 3, 76 5 5, 02 0 0, 05 3 0, 02 6 0, 02 2 0, 26 0 0, 32 5 0, 87 0 1, 45 6 1, 61 8 1, 82 0 2, 08 0 2, 42 7 2, 91 3 3, 64 1 4, 85 4 0, 05 3 0, 02 6 0, 02 2 0, 27 0 0, 33 8 0, 86 5 1, 41 0 1, 56 7 1, 76 3 2, 01 5 2, 35 1 2, 82 1 3, 52 6 4, 70 2 0, 05 3 0, 02 7 0, 02 2 0, 28 0 0, 35 0 0, 86 0 1, 36 8 1, 52 0 1, 71 0 1,9 54 2, 28 0 2, 73 6 3, 42 0 4, 56 0 0, 05 3 0, 02 7 0, 02 2 0, 29 0 0, 36 3 0, 85 5 1, 32 9 1, 47 6 1, 66 1 1, 89 8 2, 21 4 2, 65 7 3, 32 1 4, 42 8 0, 05 4 0, 02 7 0, 02 2 (C on tin ua çã o) Vigas a flexão simples: seções retangulares 17 K y K x K z K m K a Do m . f ck 50 f ck 4 5 f ck 4 0 f ck 3 5 f ck 3 0 f ck 2 5 f ck 2 0 f ck 1 5 CA 25 CA 50 CA 60 0, 30 0 0, 37 5 0, 85 0 1, 29 2 1, 43 5 1, 61 5 1, 84 5 2, 15 3 2, 58 4 3, 23 0 4, 30 6 0, 05 4 0, 02 7 0, 02 3 3 0, 31 0 0, 38 8 0, 84 5 1, 25 8 1, 39 7 1, 57 2 1, 79 6 2, 09 6 2, 51 5 3, 14 4 4, 19 2 0, 05 4 0, 02 7 0, 02 3 0, 32 0 0, 40 0 0, 84 0 1, 22 5 1, 36 2 1, 53 2 1, 75 1 2, 04 2 2, 45 1 3, 06 4 4, 08 5 0, 05 5 0, 02 7 0, 02 3 0, 33 0 0, 41 3 0, 83 5 1,1 95 1, 32 8 1, 49 4 1, 70 8 1,9 92 2, 39 1 2, 98 9 3, 98 5 0, 05 5 0, 02 8 0, 02 3 0, 34 0 0, 42 5 0, 83 0 1,1 67 1, 29 7 1, 45 9 1, 66 8 1,9 45 2, 33 5 2, 91 8 3, 89 1 0, 05 5 0, 02 8 0, 02 3 0, 35 0 0, 43 8 0, 82 5 1,1 41 1, 26 8 1, 42 6 1, 63 0 1,9 01 2, 28 2 2, 85 2 3, 80 3 0, 05 6 0, 02 8 0, 02 3 0, 36 0 0, 45 0 0, 82 0 1,1 16 1, 24 0 1, 39 5 1, 59 4 1, 86 0 2, 23 2 2, 79 0 3, 72 0 0, 05 6 0, 02 8 0, 02 3 0, 37 0 0, 46 3 0, 81 5 1, 09 2 1, 21 4 1, 36 5 1, 56 1 1, 82 1 2, 18 5 2, 73 1 3, 64 1 0, 05 6 0, 02 8 0, 02 4 0, 38 0 0, 47 5 0, 81 0 1, 07 0 1,1 89 1, 33 8 1, 52 9 1, 78 4 2, 14 0 2, 67 6 3, 56 7 0, 05 7 0, 02 8 0, 02 4 0, 39 0 0, 48 8 0, 80 5 1, 04 9 1,1 66 1, 31 2 1, 49 9 1, 74 9 2, 09 8 2, 62 3 3, 49 7 0, 05 7 0, 02 9 0, 02 4 0, 40 0 0, 50 0 0, 80 0 1, 02 9 1,1 44 1, 28 7 1, 47 1 1, 71 6 2, 05 9 2, 57 4 3, 43 1 0, 05 8 0, 02 9 0, 02 4 0, 41 0 0, 51 3 0, 79 5 1, 01 1 1,1 23 1, 26 3 1, 44 4 1, 68 4 2, 02 1 2, 52 7 3, 36 9 0, 05 8 0, 02 9 0, 02 4 0, 42 0 0, 52 5 0, 79 0 0, 99 3 1,1 03 1, 24 1 1, 41 8 1, 65 5 1,9 86 2, 48 2 3, 30 9 0, 05 8 0, 02 9 0, 02 4 (C on tin ua ) (C on tin ua çã o) Vigas a flexão simples: seções retangulares18 K y K x K z K m K a Do m . f ck 50 f ck 4 5 f ck 4 0 f ck 3 5 f ck 3 0 f ck 2 5 f ck 2 0 f ck 1 5 CA 25 CA 50 CA 60 0, 43 0 0, 53 8 0, 78 5 0, 97 6 1, 08 4 1, 22 0 1, 39 4 1, 62 6 1,9 52 2, 44 0 3, 25 3 0, 05 9 0, 02 9 0, 02 4 3 0, 44 0 0, 55 0 0, 78 0 0, 96 0 1, 06 6 1, 20 0 1, 37 1 1, 60 0 1,9 20 2, 40 0 3, 19 9 0, 05 9 0, 02 9 0, 02 5 0, 45 0 0, 56 3 0, 77 5 0, 94 5 1, 04 9 1,1 81 1, 34 9 1, 57 4 1, 88 9 2, 36 1 3, 14 8 0, 05 9 0, 03 0 0, 02 5 0, 46 0 0, 57 5 0, 77 0 0, 93 0 1, 03 3 1,1 63 1, 32 9 1, 55 0 1, 86 0 2, 32 5 3, 10 0 0, 06 0 0, 03 0 0, 02 5 0, 47 0 0, 58 8 0, 76 5 0, 91 6 1, 01 8 1,1 45 1, 30 9 1, 52 7 1, 83 2 2, 29 0 3, 05 4 0, 06 0 0, 03 0 0, 02 5 0, 48 0 0, 60 0 0, 76 0 0, 90 3 1, 00 3 1,1 29 1, 29 0 1, 50 5 1, 80 6 2, 25 7 3, 01 0 0, 06 1 0, 03 0 4 0, 49 0 0, 61 3 0, 75 5 0, 89 0 0, 98 9 1,1 13 1, 27 2 1, 48 4 1, 78 1 2, 22 6 2, 96 8 0, 06 1 0, 03 0 0, 50 0 0, 62 5 0, 75 0 0, 87 8 0, 97 6 1, 09 8 1, 25 5 1, 46 4 1, 75 7 2, 19 6 2, 92 8 0, 06 1 0, 03 1 0, 51 0 0, 63 8 0, 74 5 0, 86 7 0, 96 3 1, 08 4 1, 23 9 1, 44 5 1, 73 4 2, 16 7 2, 89 0 0, 06 2 0, 52 0 0, 65 0 0, 74 0 0, 85 6 0, 95 1 1, 07 0 1, 22 3 1, 42 7 1, 71 2 2, 14 0 2, 85 4 0, 06 2 0, 53 0 0, 66 3 0, 73 5 0, 84 6 0, 94 0 1, 05 7 1, 20 8 1, 40 9 1, 69 1 2, 11 4 2, 81 9 0, 06 3 0, 54 0 0, 67 5 0, 73 0 0, 83 6 0, 92 8 1, 04 5 1,1 94 1, 39 3 1, 67 1 2, 08 9 2, 78 5 0, 06 3 0, 55 0 0, 68 8 0, 72 5 0, 82 6 0, 91 8 1, 03 3 1,1 80 1, 37 7 1, 65 2 2, 06 5 2, 75 4 0, 06 3 0, 56 0 0, 70 0 0, 72 0 0, 81 7 0, 90 8 1, 02 1 1,1 67 1, 36 2 1, 63 4 2, 04 2 2, 72 3 0, 06 4 0, 57 0 0, 71 3 0, 71 5 0,80 8 0, 89 8 1, 01 0 1,1 55 1, 34 7 1, 61 7 2, 02 1 2, 69 4 0, 06 4 (C on tin ua ) (C on tin ua çã o) Vigas a flexão simples: seções retangulares 19 K y K x K z K m K a Do m . f ck 50 f ck 4 5 f ck 4 0 f ck 3 5 f ck 3 0 f ck 2 5 f ck 2 0 f ck 1 5 CA 25 CA 50 CA 60 0, 58 0 0, 72 5 0, 71 0 0, 80 0 0, 88 9 1, 00 0 1,1 43 1, 33 3 1, 60 0 2, 00 0 2, 66 6 0, 06 5 4 0, 59 0 0, 73 8 0, 70 5 0, 79 2 0, 88 0 0, 99 0 1,1 31 1, 32 0 1, 58 4 1, 98 0 2, 64 0 0, 06 5 0, 60 0 0, 75 0 0, 70 0 0, 78 4 0, 87 1 0, 98 0 1,1 20 1, 30 7 1, 56 9 1, 96 1 2, 61 4 0, 06 6 0, 61 0 0, 76 3 0, 69 5 0, 77 7 0, 86 3 0, 97 1 1,1 10 1, 29 5 1, 55 4 1, 94 3 2, 59 0 0, 06 6 0, 62 0 0, 77 5 0, 69 0 0, 77 0 0, 85 6 0, 96 3 1,1 00 1, 28 3 1, 54 0 1, 92 5 2, 56 7 0, 06 7 Fo nt e: A da pt ad o de A lv es (2 01 4) . (C on tin ua çã o) Vigas a flexão simples: seções retangulares20 Quando a seção analisada está nos domínios de deformação 2 ou 3, a viga pode ser simplesmente armada, pois o concreto resiste às solicitações de compressão. É preciso tomar cuidado, pois há diferença de valores limites no Quadro 1 para armadura positiva (para momentos positivos, na face inferior da viga) e negativa (quando há momento negativo, na face superior da viga), pois a posição da linha neutra é diferente quando relacionada à face superior ou inferior da viga. Resumidamente, isso significa dizer que, para aço CA50 e fck ≤ 50 MPa, se kx for menor ou igual a 0,45 a viga é simplesmente armada. Caso contrário é necessário utilizar armadura dupla ou aumentar a seção da viga. Os exemplos abaixo mostram o dimensionamento de duas seções de viga para o mesmo carregamento. Uma com armadura simples e uma com armadura dupla. Exemplo 1 Considere que uma viga contínua V(17x50) precisa resistir a um momento negativo de 78,13 kN.m. Considere que o concreto utilizado tem resistência de 30MPa e classe de agressividade ambiental II. Resolução: O valor mais próximo desse km para fck30 no Quadro 2 possui valor de kx 0,45. Portanto, para essa seção é necessário armadura dupla. Assim, a área necessária para a armadura principal é: A armadura de compressão, ou armadura principal secundária é: A’s = As2 = 2,15 cm2 Determinação das bitolas Quando a área de aço já está definida, seleciona-se o número de barras de acordo com a Quadro 3. Vigas a flexão simples: seções retangulares 23 Quadro 3. Área de seção de aço composta de acordo com as bitolas padro- nizadas pela NBR 7480/2007 Valor nominal para cálculo Área de aço da seção conforme número de barras – As [cm2] Diâmetro (mm) Massa linear (kg/m) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 5,0 0,16 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 1,20 1,40 1,60 1,80 2,00 6,3 0,25 0,315 0,63 0,945 1,26 1,575 1,89 2,205 2,52 2,835 3,15 8,0 0,40 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50 4,00 4,50 5,00 10,0 0,63 0,80 1,60 2,40 3,20 4,00 4,80 5,60 6,40 7,20 8,80 12,5 1,00 1,25 2,50 3,75 5,00 6,25 7,50 8,75 10,00 11,25 12,50 16,0 1,60 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00 14,00 16,00 18,00 20,00 20,0 2,50 3,15 6,30 9,45 12,60 15,75 18,90 22,05 25,20 28,35 31,50 25,0 4,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00 30,00 35,00 40,00 45,00 50,00 32,0 6,30 8,00 16,00 24,00 32,00 40,00 48,00 56,00 64,00 72,00 80,00 40,0 10,00 12,50 25,00 37,50 50,00 65,50 75,00 87,50 100,00 112,50 125,00 Fonte: Adaptado de Alves (2014). Utilizando o quadro acima é possível definir o número de barras para as áreas de aço dos exemplos anteriores: � As = 6,01 cm2 → 8 Ø10,0 ou 5 Ø12,5 � As = 7,80 + 2,15 = 9,95 cm2 → 8 Ø12,5 ou 5 Ø16,0 � A’s = 2,15 cm2 → 5 Ø8,0 ou 3 Ø10,0 Verificações Após o dimensionamento e a definição da armadura longitudinal, algumas verificações precisam ser realizadas. Vigas a flexão simples: seções retangulares24 Armadura mínima — É determinada para uma solicitação de momento fletor mínima a uma área de seção. Considerando aço CA-50, as taxas mínimas a serem verificadas são dadas pelo Quadro 4. Quadro 4. Taxa de armadura mínima Fck (MPa) 20 25 30 35 40 45 50 ρmin(%) 0,150 0,150 0,150 0,164 0,179 0,194 0,208 Fonte: Adaptado de Alves (2014). Essa taxa é multiplicada pela área da seção da viga para obter a área de aço mínima, em cm2, como segue: Armadura máxima — Para evitar problemas de concretagem e assegurar as condições de ductilidade, exceto nas zonas de emendas, a área de aço máxima deve ser: Espaçamento entre barras — O espaçamento entre as faces das barras deve garantir as condições de execução do concreto. Para espaçamento horizon- tal entre as barras deve-se adotar como mínimo o maior valor entre: 2 cm, diâmetro da barra ou 1,2 vezes o diâmetro do agregado. Para o espaçamento vertical entre as barras, como mínimo o maior valor entre: 2 cm, diâmetro da barra ou 0,5 vezes o diâmetro do agregado. O Quadro 5 apresenta os possíveis diâmetros dos agregados. Quadro 5. Diâmetro dos agregados Agregado (brita) 0 1 2 3 Diâmetro (mm) 4,8 a 9,5 9,5 a 19,0 19,0 a 25,0 25,0 a 38,0 Fonte: Adaptado de Alves (2014). Vigas a flexão simples: seções retangulares 25 Referências ABNT. ABNT NBR 6118: projeto de estruturas de concreto: procedimento. Rio de Janeiro: ABNT, 2014. ABNT. ABNT NBR 6120: ações para o cálculo de estruturas de edificações. Rio de Janeiro: ABNT, 2019. ABNT. ABNT NBR 8681: ações e segurança nas estruturas: procedimento. Rio de Janeiro: ABNT, 2003. ALVES, S. D. K. Apostila de concreto armado I: CAR1001. Joinville: UDESC, 2014. CUSTÓDIO, K. R. Estruturas de concreto armado I. Londrina: Editora e Distribuidora Educacional, 2018. Disponível em: https://www.academia.edu/40137432/Estruturas_ de_Concreto_Armado_I. Acesso em: 15 dez. 2020. GARRISON, P. Fundamentos de estruturas. 3. ed. Porto Alegre: Bookman, 2018. Os links para sites da web fornecidos neste capítulo foram todos testados, e seu funcionamento foi comprovado no momento da publicação do material. No entanto, a rede é extremamente dinâmica; suas páginas estão constantemente mudando de locale conteúdo. Assim, os editores declaram não ter qualquer responsabilidade sobre qualidade, precisão ou integralidade das informações referidas em tais links. Vigas a flexão simples: seções retangulares26 Dica do professor Nos dias atuais, os projetos de estruturas são desenvolvidos por softwares de cálculo, que podem, inclusive, ser inseridos em plataformas de modelagem de informação (BIM). Por meio dessa tecnologia, a compatibilização com outros projetos ficou facilitada. Porém, os softwares de projeto estrutural só realizam o cálculo de acordo com as informações que lhe são dadas. Por isso, é imprescindível a compreensão de todas as ações e esforços aos quais uma estrutura está submetida. Nesta Dica do Professor, conheça algumas medidas tomadas por um projetista no lançamento das vigas de uma estrutura e veja como é feita a distribuição das cargas em algumas delas. Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar. https://fast.player.liquidplatform.com/pApiv2/embed/cee29914fad5b594d8f5918df1e801fd/333b25d23327861d3d025ea0260470e3 Na prática O concreto armado convencional pode se tornar inviável para vencer grandes vãos que, muitas vezes, são exigidos pela arquitetura. Portanto, é imprescindível que arquitetos e engenheiros trabalhem juntos quando se desejam amplos espaços abertos, sem pilares, ou quando é preciso limitar a altura das vigas. Essa situação está intimamente relacionada com a armadura de vigas à flexão, pois, dependendo da posição da linha neutra, pode ser necessário adotar armadura dupla ou aumentar a altura da seção. Nesta Na Prática, veja um estudo de caso de avaliação da viabilidade de utilização de uma viga com limitação de altura. Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar. https://statics-marketplace.plataforma.grupoa.education/sagah/45360688-712b-457c-a32b-3e48dfc95900/a803440f-e59b-4932-83ed-99782b3963c6.jpg Saiba + Para ampliar o seu conhecimento a respeito desse assunto, veja abaixo as sugestões do professor: Estudo das vigas: flexão normal simples Esta apostila apresenta o dimensionamento de vigas armadas à flexão, passando por todas as fases. Trata-se de um material importante para você relembrar o modelo de viga contínua e as formas de considerações sobre os esforços. Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar. Flexão normal simples: vigas Com o estudo desta apostila, saiba mais sobre o dimensionamento de vigas armadas à flexão. É importante a leitura sobre os domínios, que estão explicados de forma bem clara e de fácil compreensão. Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar. Comparação entre modelos simplificados e de elementos finitos para flecha imediata em vigas contínuas de concreto armado Neste trabalho, é realizado um estudo comparativo dos resultados de flecha (deslocamento vertical do eixo longitudinal) imediata de vigas contínuas de concreto armado sob cargas de serviço, obtidos por diferentes métodos simplificados e por modelos não lineares de elementos finitos. Aproveite a leitura. https://www.feis.unesp.br/Home/departamentos/engenhariacivil/nepae/estudo-das-vigas.pdf https://wwwp.feb.unesp.br/pbastos/concreto1/FlexaoSimples.pdf Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar. https://www.scielo.br/pdf/riem/v10n2/pt_1983-4195-riem-10-02-00415.pdf