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UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO CENTRO TECNOLÓGICO DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO Fernando Musso Junior musso@npd.ufes.br 2011/1 ESTRUTURAS DE CONCRETO I (EST01058) - ESTRUTURAS DE CONCRETO II (EST01059) PROGRAMA 1 - INTRODUÇÃO 2 - ESTADOS LIMITES 3 - AÇÕES 4 - MATERIAIS 5 - DURABILIDADE 6 - VIGA 6.1 - VIGA - ANÁLISE 6.2 - VIGA - DIMENSIONAMENTO NO ESTADO LIMITE ÚLTIMO (ELU) 6.2.1 - VIGA - DIMENSIONAMENTO À MOMENTO FLETOR (ELU-M) 6.2.2 - VIGA - DISPOSIÇÃO DA ARMADURA PARA MOMENTO FLETOR 6.2.3 - VIGA - DIMENSIONAMENTO À FORÇA CORTANTE (ELU-V) 6.2.4 - VIGA - DISPOSIÇÃO DA ARMADURA PARA FORÇA CORTANTE 6.2.5 - VIGA - DIMENSIONAMENTO À MOMENTO TORÇOR (ELU-T) 6.2.6 - VIGA - DISPOSIÇÃO DA ARMADURA PARA MOMENTO TORÇOR 6.3 - VIGA - VERIFICAÇÂO NO ESTADO LIMITE DE SERVIÇO (ELS) 6.3.1 - VIGA - VERIFICAÇÃO DE FLECHA (ELS-DEF) 6.3.2 - VIGA - VERIFICAÇÃO DE ABERTURA DE FISSURA (ELS-W) 6.4 - VIGA - EXEMPLOS 7 - LAJE 7.1 - LAJE - DEFINIÇÕES 7.2 - LAJE - ANÁLISE 7.3 - LAJE - DIMENSIONAMENTO NO ESTADO LIMITE ÚLTIMO (ELU) 7.3.1 - LAJE - DIMENSIONAMENTO À MOMENTO FLETOR (ELU-M) 7.3.2 - LAJE - DIMENSIONAMENTO À FORÇA CORTANTE (ELU-V) 7.3.3 - LAJE - DIMENSIONAMENTO À PUNÇÃO 7.4 - LAJE - VERIFICAÇÂO NO ESTADO LIMITE DE SERVIÇO (ELS) 7.4.1 - LAJE - VERIFICAÇÃO DE FLECHA (ELS-DEF) 7.4.2 - LAJE - VERIFICAÇÃO DE ABERTURA DE FISSURA (ELS-W) 7.5 - LAJE - EXEMPLOS 7.5.1 - LAJE MACIÇA - EXEMPLOS 7.5.1 - LAJE NERVURADA - EXEMPLOS 8 - PILAR 8.1 - PILAR - DEFINIÇÕES 8.2 - PILAR - ANÁLISE 8.3 - PILAR - DIMENSIONAMENTO 8.4 - PILAR - DISPOSIÇÃO DA ARMADURA 8.5 - PILAR - EXEMPLOS 9 - FUNDAÇÃO 9.1 - FUNDAÇÃO - DEFINIÇÕES 9.2 - FUNDAÇÃO - ANÁLISE E DIMENSIONAMENTO 9.3 - FUNDAÇÃO - DISPOSIÇÃO DA ARMADURA 10 - PROJETO ESTRUTURAL DO EDIFÍCIO DA ENGENHARIA CIVIL 10.1 - ARQUITETURA DO EDIFÍCIO 10.2 - CONSIDERAÇÕES BÁSICAS DO PROJETO ESTRUTURAL 10.3 - VISTA 3D DA ESTRUTURA E PROJETO DE FORMA DO EDIFÍCIO 10.4 - ANÁLISE, DIMENSIONAMENTO E ARMAÇÃO DE LAJES 10.5 - ANÁLISE, DIMENSIONAMENTO E ARMAÇÃO DE VIGAS 10.6 - ANÁLISE, DIMENSIONAMENTO E ARMAÇÃO DE PILARES 10.7 - ANÁLISE, DIMENSIONAMENTO E ARMAÇÃO DE BLOCOS SOBRE ESTACAS 10.8 - ANÁLISE, DIMENSIONAMENTO E ARMAÇÃO DA ESCADA AVALIAÇÕES EST01058 - ESTRUTURAS DE CONCRETO I - P1 (06/05); P2 (21/06); PF (08/07) EST01059 - ESTRUTURAS DE CONCRETO II - P1 (05/05); P2 (20/06); PF (07/07) Fernando Musso Junior musso@npd.ufes.br Estruturas de Concreto Armado 2 ESTRUTURAS DE CONCRETO I (EST01058) - ESTRUTURAS DE CONCRETO II (EST01059) BIBLIOGRAFIA 1 – [MUSSO] MUSSO JUNIOR, F. Dimensionamento de Estruturas de Concreto Armado. Departamento de Engenharia Civil, Universidade Federal do Espírito Santo, Vitória, 2011. 2 – [ARAUJO] ARAÚJO, J. M. Curso de Concreto Armado. v. 1 a 4. 2a ed. Rio Grande: Dunas, 2003. 3 – [MONTOYA] MONTOYA, P. J.; MESEGUER, A. G.; CABRÉ, F. M. Hormigón Armado: ábacos para el calculo de secciones em el estado ultimo de agotamiento. tomo II.10a ed. Barcelona: Gustavo Gili, 1981. 4 – [LEONHARDT] LEONHARDT, F.; MÖNNIG, E. Construções de Concreto. v. 1 a 6. 1a ed. Rio de Janeiro: Interciência, 1977. 5 – [MOSLEY] MOSLEY, B.; BUNGEY, J.;HULSE, R. Reinforced Concrete Design to Eurocode 2. 6a ed. New York: Palgrave Macmillan, 2007. 6 – [FAVRE] FAVRE, R.; JACCOUD, J.; BURDET, O.; CHARIF, H. Dimensionnement des Structures em Béton: Aptitude au Service et Elements de Structures. Traité de Génie Civil. v. 8. Lausanne: Pressses Polytechniques Universitaires Romandes, 2004. 7 – [BARES] BARES, R. Tablas para el Cálculo de Placas y Vigas Pared. 2a ed. Barcelona: Gustavo Gili, 1981. 8 – [CZERNY] CZERNY, F. Tafeln fur Rechtekplatten. Beton-Kalender. Teil I. Berlin: Ernst & Sohn, 1996. 9 – [EISENBIEGLER] EISENBIEGLER, G.; LIEB, H. Schnittgrossen und Verformungen von Pilzdecken mit Stutzenkopfverstarkungen infolge Gleichlast. Beton-und Stahlbetonbau. n. 74, p. 219-224, 1979. 10 – [GRASSER] GRASSER, E.; THIELEN, G. Hilfsmittel zur Berechnung der Schnittgroβen und Formanderungen von Stahlbetontragwerken. Deutscher Ausschuss fur Stahlbeton. n. 240, Berlin: Beuth, 1991. 11 – [NBR 6118] ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Projeto de Estruturas de Concreto - Procedimento: NBR 6118. Rio de Janeiro, 2007. 12 – [NBR 6120] ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Cargas para o Cálculo de Estruturas de Edificações - Procedimento: NBR 6120. Rio de Janeiro, 1980. 13 – [NBR 6122] ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Projeto e Execução de Fundações: NBR 6122. Rio de Janeiro, 2010. 14 – [NBR 6484] ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Solo – Sondagens de Simples Reconhecimento com SPT – Método de Ensaio: NBR 6484. Rio de Janeiro, 2001. 15 – [NBR 7480] ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Aço destinado a Armaduras para Estruturas de Concreto Armado - Especificação: NBR 7480. Rio de Janeiro, 2007. 16 – [NBR 8681] ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Ações e Segurança nas Estruturas - Procedimento: NBR 8681. Rio de Janeiro, 2003. 17 – [EUROCÓDIGO 2] COMITÉ EUROPEU DE NORMALIZAÇÃO. Eurocódigo 2: Projecto de Estruturas de Betão – Parte 1-1: Regras Gerais e Regras para Edifícios: EN 1992-1-1. Bruxelas, 2004. 18 – [FTOOL] MARTHA, L. F. FTOOL212.EXE: Ftool – Two-Dimensional Frame Analysis Tool. Versão 2.12. Departamento de Engenharia Civil, Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2008. 19 – [VIGA] MUSSO JUNIOR, F. VIGA-2011-1.XLS: Dimensionamento de Viga de Concreto Armado. Versão 2011-1. Departamento de Engenharia Civil, Universidade Federal do Espírito Santo, Vitória, 2011. 20 – [LAJE] MUSSO JUNIOR, F. LAJE-2011-1.XLS: Dimensionamento de Laje de Concreto Armado. Versão 2011-1. Departamento de Engenharia Civil, Universidade Federal do Espírito Santo, Vitória, 2011. 21 – [PILAR] MUSSO JUNIOR, F. PILAR-2011-1.XLS: Dimensionamento de Pilar de Concreto Armado. Versão 2011-1. Departamento de Engenharia Civil, Universidade Federal do Espírito Santo, Vitória, 2011. 22 – [SAPATA] MUSSO JUNIOR, F. SAPATA-2011-1.XLS: Dimensionamento de Sapata de Concreto Armado. Versão 2011-1. Departamento de Engenharia Civil, Universidade Federal do Espírito Santo, Vitória, 2011. 23 – [BLOCO] MUSSO JUNIOR, F. BLOCO-2011-1.XLS: Dimensionamento de Bloco de Concreto Armado. Versão 2011-1. Departamento de Engenharia Civil, Universidade Federal do Espírito Santo, Vitória, 2011. 24 – [CYPECAD] Fernando Musso Junior musso@npd.ufes.br Estruturas de Concreto Armado 3 1 - INTRODUÇÃO Fernando Musso Junior musso@npd.ufes.br Estruturas de Concreto Armado 4 ELEMENTOS ESTRUTURAIS BÁSICOS Classificação dos Elementos Estruturais Tipo Definição Elemento Esquema Definição Viga elemento linear em que a flexão é preponderante Pilar elemento linear de eixo reto, usualmente disposto na vertical, em que a força normal de compressão é preponderante; a maior dimensão da seção transversal é menor ou igual a 5 vezes a menor dimensão Tirante elemento linear de eixo reto em que a força normal de tração é preponderante Li ne ar o co m pr im en to l on gi tu di na l é m ai or o u ig ua l a trê s ve ze s a m ai or d im en sã o da s eç ão tr an sv er sa l Arco elemento curvo em que a força normal de compressão é preponderante, agindo ou não com flexão Laje elemento de superfície plana sujeito principalmentea ações normais a seu plano; o lado menor é maior ou igual a 5 vezes a espessura Viga-parede elemento de superfície plana sujeito principalmente a ações contidas em seu plano; o comprimento é menor que três vezes a maior dimensão da seção transversal Casca elemento de superfície não plana Su pe rf íc ie um a di m en sã o, u su al m en te c ha m ad a es pe ss ur a, é re la tiv am en te p eq ue na e m fa ce d as d em ai s Pilar-parede elemento de superfície plana ou casca cilíndrica, usualmente disposto na vertical, em que a força normal de compressão é preponderante; a maior dimensão da seção transversal é maior que 5 vezes a menor dimensão Sapata elemento de volume usado para transmitir ao solo as cargas de fundação Vo lu m e trê s di m en sõ es s ão si gn ifi ca tiv as Bloco sobre estacas elemento de volume usado para transmitir às estacas as cargas de fundação [NBR 6118] Fernando Musso Junior musso@npd.ufes.br Estruturas de Concreto Armado 5 2 - ESTADOS LIMITES Fernando Musso Junior musso@npd.ufes.br Estruturas de Concreto Armado 6 ESTADOS LIMITES DE UMA ESTRUTURA [NBR 8681] Fernando Musso Junior musso@npd.ufes.br Estruturas de Concreto Armado 7 3 - AÇÕES Fernando Musso Junior musso@npd.ufes.br Estruturas de Concreto Armado 8 AÇÕES NOS ELEMENTOS ESTRUTURAIS Classificação das Ações [NBR 8681] Fernando Musso Junior musso@npd.ufes.br Estruturas de Concreto Armado 9 Peso Específico dos Materiais de Construção [NBR 6120] Fernando Musso Junior musso@npd.ufes.br Estruturas de Concreto Armado 10 Valores Mínimos de Cargas Verticais Acidentais em Lajes [NBR 6120] Fernando Musso Junior musso@npd.ufes.br Estruturas de Concreto Armado 11 Valores Mínimos de Cargas Verticais Acidentais em Lajes [NBR 6120] Fernando Musso Junior musso@npd.ufes.br Estruturas de Concreto Armado 12 4 - MATERIAIS Fernando Musso Junior musso@npd.ufes.br Estruturas de Concreto Armado 13 PROPRIEDADES DO CONCRETO Ecs 4760fck1/2 MPa módulo de elasticidade secante do concreto fctm 0,3fck2/3 (fck em MPa) resistência média do concreto à tração fcd fck/1,4 resistência de cálculo do concreto à compressão Gc 0,4Ecs módulo de elasticidade transversal do concreto fck resistência característica do concreto à compressão aos 28 dias αc 10-5/oC coeficiente de dilatação térmica do concreto fctk 0,7fctm resistência característica do concreto à tração ν 0,2 coeficiente de poisson do concreto fctd fctk/1,4 resistência de cálculo do concreto à tração ρc 2400 kg/m3 concreto simples 2500 kg/m3 concreto armado massa específica do concreto Propriedades de Cálculo do Concreto em Função de sua Classe Classe C15 C20 C25 C30 C35 C40 C45 C50 equação fck MPa 15 20 25 30 35 40 45 50 fcd MPa 10,71 14,29 17,86 21,43 25,00 28,57 32,14 35,71 fck/1,4 fctm MPa 1,825 2,210 2,565 2,896 3,210 3,509 3,795 4,072 0,3fck2/3 fctk MPa 1,277 1,547 1,795 2,028 2,247 2,456 2,657 2,850 0,7fctm fctd MPa 0,912 1,105 1,282 1,448 1,605 1,754 1,898 2,036 fctk/1,4 Ecs MPa 18435 21287 23800 26072 28161 30105 31931 33658 4760fck1/2 Gc MPa 7374 8515 9520 10429 11264 12042 12772 13463 0,4Ecs Obs.: C20 ou superior – concreto armado (C15 só para fundações e obras provisórias) C25 ou superior – concreto protendido Diagrama σ-ε Parabólico do Concreto comprimido para Estado Limite Último (ELU) Diagrama σ-ε Simplificado Retangular do Concreto comprimido para Estado Limite Último (λ = 0,8; η = 0,85) {NBR 6118] Fernando Musso Junior musso@npd.ufes.br Estruturas de Concreto Armado 14 Diagrama σ-ε do Concreto comprimido para Estado Limite de Serviço (ELS) Coeficiente de Fluência e Deformação de Retração do Concreto Ecs εc 1 σc [NBR 6118] Fernando Musso Junior musso@npd.ufes.br Estruturas de Concreto Armado 15 PROPRIEDADES DO AÇO Es 210000 MPa módulo de elasticidade do aço αs 10-5/oC coeficiente de dilatação térmica do aço fyd fyk/1,15 resistência de cálculo de escoamento do aço à tração fyd/Esεyd deformação de escoamento do aço fyk resistência característica de escoamento do aço à tração ρs 7850 kg/m3 massa específica do aço Resistência de Cálculo e Deformação de Escoamento do Aço em função de sua Categoria Categoria CA-25 CA-50 CA-60 equação fyk MPa 250 500 600 fyd MPa 217,4 434,8 521,7 fyk/1,15 0,1035% 0,2070% εyd 0,2484% fyd/Es Diagrama σ-ε do Aço para Estado Limite Último (ELU) Es εs 1 σs fyd 10‰ εyd Diagrama σ-ε do Aço para Estado Limite de Serviço (ELS) Relação entre Coeficiente de Conformação η (NBR 7480) e Coeficiente de Conformação η1 (NBR 6118) Es εs 1 σs [NBR 6118] Fernando Musso Junior musso@npd.ufes.br Estruturas de Concreto Armado 16 Classificação do Aço das Armaduras Comprimento de Barras e Fios Diâmetro, Massa, Área da Seção e Perímetro de Barras e Fios [NBR 7480] Fernando Musso Junior musso@npd.ufes.br Estruturas de Concreto Armado 17 Propriedades Mecânicas de Barras e Fios [NBR 7480] Fernando Musso Junior musso@npd.ufes.br Estruturas de Concreto Armado 18 Configuração Geométrica de Barras e Fios [NBR 7480] Fernando Musso Junior musso@npd.ufes.br Estruturas de Concreto Armado 19 5 - DURABILIDADE Fernando Musso Junior musso@npd.ufes.br Estruturas de Concreto Armado 20 DIRETRIZES DE DURABILIDADE DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO Exigências de Durabilidade Classes de Agressividade Ambiental Correspondência entre Classe de Agressividade e Qualidade do Concreto Fernando Musso Junior musso@npd.ufes.br Estruturas de Concreto Armado 21 Correspondência entre Classe de Agressividade e Cobrimento Nominal dos Elementos Estruturais Correspondência entre Classe de Agressividade e Abertura de Fissura [NBR 6118] Fernando Musso Junior musso@npd.ufes.br Estruturas de Concreto Armado 22 Fernando Musso Junior musso@npd.ufes.br Estruturas de Concreto Armado 23 6 - VIGA Fernando Musso Junior musso@npd.ufes.br Estruturas de Concreto Armado 24 6.1 - VIGA - ANÁLISE Fernando Musso Junior musso@npd.ufes.br Estruturas de Concreto Armado 25 VIGA - VÃO EFETIVO DE VIGA[NBR 6118] Fernando Musso Junior musso@npd.ufes.br Estruturas de Concreto Armado 26 VIGA - MOMENTO FLETOR, FORÇA CORTANTE, MOMENTO TORÇOR E FLECHA Momento Fletor (α = a/L; β = b/L) Sistema Carga Mmáx; xo/L Mmáx; xo/L Mdir Mmáx; xo/L Mesq Mdir Mesq 5,0; 8 pL2 375,0; 128 pL9 2 8 pL2− 5,0; 24 pL2 12 pL2− 12 pL2− 2 pL2− 577,0; 39 pL2 447,0; 515 pL2 15 pL2− 548,0; 64,46 pL2 30 pL2− 20 pL2− 3 pL2− 423,0; 39 pL2 329,0; 65,23 pL2 120 pL7 2− 452,0; 64,46 pL2 20 pL2− 30 pL2− 6 pL2− 5,0; 4 PL 5,0; 32 PL5 16 PL3− 5,0; 8 PL 8 PL− 8 PL− 2 PL− ααβ ;PL ααββ− ;PL 2 3 2 PL 2 1 2 αα−− αβα ;PL2 22 PL2αβ− PL2βα− PLα− Força Cortante (α = a/L; β = b/L) Sistema Carga Vesq Vdir Vesq Vdir Vesq Vdir Vesq 2 pL 2 pL− 8 pL3 8 pL5− 2 pL 2 pL− pL 6 pL 3 pL− 10 pL 5 pL2− pL15,0 pL35,0− 2 pL 3 pL 6 pL− 40 pL11 40 pL9− pL35,0 pL15,0− 2 pL 2 P 2 P− 16 P5 16 P11− 2 P 2 P− P Pβ Pα− P 2 3 2ββ− P 2 3 2 αα−− P)23( 2ββ− P)23( 2αα−− P Momento Torçor (α = a/L; β = b/L) Carga Sistema Tesq Tdir Tesq Tdir Tesq Tdir Tesq Tdir Tesq Tdir 2 tL 2 tL− 6 tL 3 tL− 3 tL 6 tL− 2 T 2 T− Tβ Tα− Tesq Tesq Tesq Tesq Tesq tL 2 tL 2 tL T T Flechas (α = a/L; β = b/L) Sistema Carga Δmáx; xo/L Δmáx; xo/L Δmáx; xo/L Δdir 5,0; EI384 pL5 4 422,0; EI6,184 pL4 5,0; EI384 pL4 EI8 pL4 519,0; EI pL00652,0 4 447,0; EI3,419 pL4 525,0; EI2,764 pL4 EI120 pL11 4 481,0; EI pL00652,0 4 402,0; EI1,328 pL4 475,0; EI2,764 pL4 EI30 pL4 5,0; EI48 PL3 447,0; EI548 PL3 5,0; EI192 PL3 EI48 PL5 3 5,0; EI48 PL)43( 32 ≤ααα− - - EI6 PL)3( 32αα− [MUSSO] a b L/2 a b L/2 a b L/2 L/2 a b Fernando Musso Junior musso@npd.ufes.br Estruturas de Concreto Armado 27 VIGA - FLECHAS EM DIVERSOS SISTEMAS COM DIFERENTES CARREGAMENTOS [GRASSER] Fernando Musso Junior musso@npd.ufes.br Estruturas de Concreto Armado 28 6.2 - VIGA - DIMENSIONAMENTO NO ESTADO LIMITE ÚLTIMO (ELU) Fernando Musso Junior musso@npd.ufes.br Estruturas de Concreto Armado 29 VIGA - DIMENSÕES LIMITES DE VIGAS [NBR 6118] Fernando Musso Junior musso@npd.ufes.br Estruturas de Concreto Armado 30 6.2.1 - VIGA - DIMENSIONAMENTO À MOMENTO FLETOR (ELU-M) Fernando Musso Junior musso@npd.ufes.br Estruturas de Concreto Armado 31 VIGA - FORMULÁRIO DE DIMENSIONAMENTO DE SEÇÂO RETANGULAR À MOMENTO FLETOR (ELU-M) As área da seção da armadura longitudinal fyk resistência característica de escoamento do aço tracionada h altura da seção transversal sA′ área da seção da armadura longitudinal Md 1,4(MG + MQ) momento fletor de cálculo comprimida Md,lim momento fletor de cálculo máximo com As,mín área mínima da seção da armadura longitudinal armadura simples tracionada MG momento fletor da ação permanente G As,lim área da seção da armadura tracionada MQ momento fletor da ação variável Q correspondente a Md,lim T força de tração na armadura longitudinal b largura da seção transversal x profundidade da linha neutra no estádio 3 (ELU) C força de compressão no concreto xlim profundidade máxima da linha neutra para d altura útil da seção transversal ruptura dúctil da seção (ruptura com aviso) distância do centróide da armadura tracionada à z braço de alavanca (braço do binário) borda comprimida da seção transversal εc encurtamento da fibra extrema de concreto d′ distância do centróide da armadura comprimida εyd fyd/Es deformação de escoamento do aço à borda comprimida da seção transversal εs alongamento da armadura tracionada d ′′ h - d sε′ encurtamento da armadura comprimida dlim altura útil mínima com armadura simples ξ x/d profundidade da linha neutra adimensional Es 210000 MPa módulo de elasticidade do aço λ 0,8 coeficiente de redução da altura comprimida fcd fck/1,4 resistência de cálculo do concreto à da seção (diagrama retangular x parabólico) compressão η 0,85 coeficiente de redução da resistência de fck resistência característica do concreto à cálculo do concreto à compressão compressão aos 28 dias μ Md/(bd2ηfcd) momento fletor adimensional fyd fyk/1,15 resistência de cálculo de escoamento sdσ′ tensão de compressão na armadura longitudinal do aço A – Momento fletor de cálculo máximo com armadura simples (dados b, d e fck, obter Md,lim) Modelo resistente à momento fletor no estado limite último fck < 35 MPa > 35 MPa Armadura simples (seção com As; Md < Md,lim; x < xlim) xlim 0,5d 0,4d A1 Md,lim cd 2fbd272,0 cd 2fbd22848,0 A2 As,lim ydcd f/bdf34,0 ydcd f/bdf272,0 A3 B – Altura útil mínima da seção com armadura simples (dados Md e b, obter dlim) fck < 35 MPa > 35 MPa dlim cd d bf272,0 M cd d bf22848,0 M B1 C - Dimensionamento da armadura longitudinal (dados Md, b, d, fck e fyk, obter As e As’) Armadura simples (seção com As; Md < Md,lim; x < xlim) ⎥⎥⎦ ⎤ ⎢⎢⎣ ⎡ −−= cd 2 d fbd425,0 M 11d25,1x C1 ydcds f/bxf68,0A = C2( )bhf/f035,0%;15,0máximoA ydcdmín,s = C3 fck MPa 20 25 30 35 (a) )2/xd(fxb)x(fCzM cdd λ−ηλ=== (b) ydcdscdyds f/fxbAoufxbCfAT ηλ=ηλ=== :fbd)a( cd 2η÷ ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ λ−λ=η d2 x1 d x fbd M cd 2 d ou ( ) ⎥⎥⎦ ⎤ ⎢⎢⎣ ⎡ η−−λ==μ−−=λξ =μ+λξ−λξ∴λξ−λξ=λξ−λξ=μ cd 2 d d 22 fbd M211d)M(fxou211)c( 0)(2/)(2/)()(2/1 As,mín/(bh) 0,150% 0,150% 0,173% 0,201% Armadura dupla (seção com As e sA′ ; Md > Md,lim; x = xlim) Armadura dupla (seção com As e sA′ ; Md > Md,lim; x = xlim) )dd(f MM AA yd lim,dd lim,ss ′− −+= C4 )dd( MM A sd lim,dd s ′−σ′ −=′ C5 ydsydsd sef ε≥ε′=σ′ ; ydssssd seE ε<ε′ε′=σ′ C6 fck < 35 MPa > 35 MPa sε′ )d/d5,0(007,0 ′− )d/d4,0(00875,0 ′− C7 fyk 250 MPa 500 MPa 600 MPa εyd 1,035‰ 2,070‰ 2,484‰ C8 (d) lim,ddlim,dd MMMouMMM −=ΔΔ+= (e) )]dd(/[MAou)dd(AM sdssds ′−σ′Δ=′′−σ′′=Δ (f) ydsdslim,sssdsydlim,syds f/AAAouAfAfA σ′′+=σ′′+= [MUSSO] x Md λx T = Asfyd C = bλxηfcd 2/xdz λ−= ηfcd h d b As LN ηfcd d ′′ xlim Md Asfyd sdsA σ′′ = sdsA σ′′ sdsA σ′′ ΔM d-d´ As,limfyd Md,lim λxlim + ηfcd ηfcd d b As LN sA′ d′ d ′′ xlim εc = 3,5‰ εs d sε′ d′ lim lim s x ‰5,3 dx = ′− ε′ Fernando Musso Junior musso@npd.ufes.br Estruturas de Concreto Armado 32 VIGA - PARÂMETROS ADIMENSIONAIS DE DIMENSIONAMENTO A MOMENTO FLETOR [MUSSO] Fernando Musso Junior musso@npd.ufes.br Estruturas de Concreto Armado 33 VIGA - GRÁFICO DE DIMENSIONAMENTO DE SEÇÃO RETANGULAR À MOMENTO FLETOR [MUSSO] Fernando Musso Junior musso@npd.ufes.br Estruturas de Concreto Armado 34VIGA - TABELA DE DIMENSIONAMENTO DE SEÇÃO RETANGULAR À MOMENTO FLETOR [MUSSO] Fernando Musso Junior musso@npd.ufes.br Estruturas de Concreto Armado 35 VIGA - DIMENSIONAMENTO DE SEÇÃO T À MOMENTO FLETOR (ELU-M) (hf < λxlim ; λ = 0,8 ; η = 0,85) A - Momento fletor resistido pela mesa comprimida (MRf) B - Momento fletor máximo com armadura simples (Md,lim) )2/hd(fhbCzM fcdffRf −η== A1 )2/xd(fxb)2/hd(fh)bb( zCzCMMM limcdlimwfcdfwf wwaalim,walim,d λ−ηλ+−η−= =+=+= B1 C - Profundidade limite da linha neutra (xlim) xlim = 0,5d se fck < 35 MPa xlim = 0,4d se fck > 35 MPa C1 D - CASO 1 – Seção T com Md < MRf (parte da mesa comprimida) G - Armadura mínima para seção T (As,mín) armadura simples seção retangular com Md e b = bf A)f/f024,0%;15,0(máximoA ydcdmín,s = G1 fck MPa 20 25 30 35 As,mín/A 0,15% 0,15% 0,15% 0,15% hbh)bb(A wfwf +−= (área da seção T) G2 H - Tensão na armadura comprimida )( sdσ′ )(f ydsydsd ε≥ε′=σ′ ; )(E ydssssd ε<ε′ε′=σ′ H1 fck < 35 MPa > 35 MPa sε′ ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ ′− d d5,0007,0 ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ ′− d d4,000875,0 H2 ⎥⎥⎦ ⎤ ⎢⎢⎣ ⎡ −−= cd 2 f d fdb425,0 M11d25,1x D1 fyk 250 MPa 500 MPa 600 MPa sA mín,sydcdfs Af/xfb68,0A ≥= D2 εyd 1,035‰ 2,070‰ 2,484‰ H3 E - CASO 2 - Seção T com MRf < Md < Md,lim (toda mesa e parte da alma comprimidas) Superposição de efeitos (abas comprimidas + parte da alma comprimida) abas (seção retangular com Ma e b = bf - bw) alma (seção retangular com Mw e b = bw) armadura simples )2/hd(fh)bb(zCM fcdfwfaaa −η−== E1 adw MMM −= E4 f f h25,1hx =λ= E2 ⎥⎥⎦ ⎤ ⎢⎢⎣ ⎡ −−= cd 2 w w fdb425,0 M11d25,1x E5 was AAA += ydcdwfa f/xf)bb(68,0A −= E3 ydcdww f/xfb68,0A = E6 F - CASO 3 - Seção T com Md > Md,lim (toda mesa e parte da alma comprimidas) Superposição de efeitos (abas comprimidas + parte da alma comprimida) abas (seção retangular com Ma e b = bf - bw) alma (seção retangular com Mw e b = bw) armadura dupla )2/hd(fh)bb(zCM fcdfwfaaa −η−== F1 adw MMM −= F4 )2/xd(fxbM limcdlimwlim,w λ−ηλ= F5 ydcdlimwlim,w f/fxb68,0A = F6 f f h25,1hx =λ= F2 )dd( MA sd s ′−σ′ Δ=′ ; lim,ww MMM −=Δ F7 was AAA += sA′ ydcdwfa f/xf)bb(68,0A −= F3 ydsdslim,ww f/AAA σ′′+= F8 [MUSSO] x MRf λx = hf T = Asfyd C = bf hfηfcd z = d - hf /2 ηfcd h d bf As LN bw hf xlim Md,lim λxlim T = As,limfyd Ca = (bf - bw)hf ηfcd za = d - hf /2 ηfcd h d bf As LN bw hfa w a zw = d - λxlim /2 Cw = bwλxlimηfcd h d bf As bw hf Md Ma bf - bw Aa hf d bw Aw λx Mw d Ma bf - bw Aa hf d h d bf As bw hf Md d bf As λx Md h d bf As bw hf Md d′ sA′ bw Aw λxlim Mw sA′ d d′ sdsA σ′′ sdsA σ′′ ΔM d-d´+ Aw,limfyd Mw,lim bwλxlimηfcd = Fernando Musso Junior musso@npd.ufes.br Estruturas de Concreto Armado 36 VIGA - LARGURA COLABORANTE DA MESA DE SEÇÃO T [NBR 6118] Fernando Musso Junior musso@npd.ufes.br Estruturas de Concreto Armado 37 VIGA - TABELA DE MOMENTO DE INÉRCIA E POSIÇÃO DO CENTRO DE GRAVIDADE DE SEÇÃO T [MUSSO] Fernando Musso Junior musso@npd.ufes.br Estruturas de Concreto Armado 38 6.2.2 - VIGA - DISPOSIÇÃO DA ARMADURA PARA MOMENTO FLETOR Fernando Musso Junior musso@npd.ufes.br Estruturas de Concreto Armado 39 VIGA - TAXA MÍNIMA DE ARMADURA LONGITUDINAL DE TRAÇÂO Ac área da seção transversal de concreto fyd fyk/1,15 resistência de cálculo de escoamento do aço à tração As área da seção da armadura longitudinal de tração fyk resistência característica de escoamento do aço à tração As,mín área da seção mínima da armadura longitudinal de tração h altura da seção transversal b largura da seção transversal ρ As/Ac taxa geométrica de armadura longitudinal de tração fcd fck/1,4 resistência de cálculo do concreto à compressão ω Asfyd/(Acfcd) taxa mecânica de armadura longitudinal de tração fck resistência característica do concreto à compressão aos 28 dias [NBR 6118] Fernando Musso Junior musso@npd.ufes.br Estruturas de Concreto Armado 40 VIGA - DISPOSIÇÃO DA ARMADURA LONGITUDINAL A NÍVEL DE SEÇÃO ah máximo(20 mm; φ; 1,2dag) dc distância do centróide da armadura espaçamento livre mínimo horizontal entre tracionada ao centro da armadura da barras da armadura longitudinal primeira camada av máximo(20 mm; φ; 0,5dag) d’ distância do centróide da armadura espaçamento livre mínimo vertical entre barras comprimida à borda comprimida da seção da armadura longitudinal transversal As área da seção da armadura longitudinal d” distância do centróide da armadura tracionada tracionada à borda tracionada da seção As’ área da seção da armadura longitudinal transversal comprimida fcd fck/1,4 As,mín máximo(0,15%; 0,035fcd/fyd)bh resistência de cálculo do concreto à área da seção mínima da armadura compressão longitudinal (seção retangular) fck resistência característica do concreto à As,máx As + As’ < 4%bh compressão aos 28 dias área da seção máxima da armadura fyd fyk/1,15 longitudinal resistência de cálculo de escoamento do As,pele 0,10%bh (por face lateral ; se h > 60 cm) aço à tração área da seção da armadura de pele fyk resistência característica de escoamento do b largura da seção transversal aço à tração ct cobrimento de concreto da armadura h altura da seção transversal transversal φ diâmetro da barra da armadura longitudinal d altura útil da seção transversal φt diâmetro da barra da armadura transversal distância do centróide da armadura tracionada à borda comprimida da seção transversal dag diâmetro do agregado graúdo 9,5 mm (brita 0) 19 mm (brita 1) 25 mm (brita 2) [MUSSO] b av > máximo(20 mm; φ; 0,5dag) ah > máximo(20 mm; φ; 1,2dag) φ ct 5 mm < φt < b/10 h d dc < 10%h d’ d” As,pele > 0,10%bh (se h > 60 cm) < d/3 < 20 cm As As’ 2ª camada > φt Fernando Musso Junior musso@npd.ufes.br Estruturas de Concreto Armado 41 VIGA - DISPOSIÇÃO DA ARMADURA LONGITUDINAL A NÍVEL DE SEÇÃO T1 - Área da seção transversal de Q barras longitudinais (cm2) Diâmetro da barra (mm) Q 5 6,3 8 10 12,5 16 20 22 25 1 0,20 0,31 0,50 0,79 1,23 2,01 3,14 3,80 4,91 2 0,39 0,62 1,01 1,57 2,45 4,02 6,28 7,60 9,82 3 0,59 0,94 1,51 2,36 3,68 6,03 9,42 11,40 14,73 4 0,79 1,25 2,01 3,14 4,91 8,04 12,57 15,21 19,63 5 0,98 1,56 2,51 3,93 6,14 10,05 15,71 19,01 24,54 6 1,18 1,87 3,02 4,71 7,36 12,06 18,85 22,81 29,45 7 1,37 2,18 3,52 5,50 8,59 14,07 21,99 26,61 34,36 8 1,57 2,49 4,02 6,28 9,82 16,08 25,13 30,41 39,27 9 1,77 2,81 4,52 7,07 11,04 18,10 28,27 34,21 44,18 10 1,96 3,12 5,03 7,85 12,27 20,11 31,42 38,01 49,09 11 2,16 3,43 5,53 8,64 13,50 22,12 34,56 41,81 54,00 12 2,36 3,74 6,03 9,42 14,73 24,13 37,70 45,62 58,90 13 2,55 4,05 6,53 10,21 15,95 26,14 40,84 49,42 63,81 14 2,75 4,36 7,04 11,00 17,18 28,15 43,98 53,22 68,72 15 2,95 4,68 7,54 11,78 18,41 30,16 47,12 57,02 73,63 16 3,14 4,99 8,04 12,57 19,63 32,17 50,27 60,8278,54 17 3,34 5,30 8,55 13,35 20,86 34,18 53,41 64,62 83,45 18 3,53 5,61 9,05 14,14 22,09 36,19 56,55 68,42 88,36 19 3,73 5,92 9,55 14,92 23,32 38,20 59,69 72,23 93,27 20 3,93 6,23 10,05 15,71 24,54 40,21 62,83 76,03 98,17 21 4,12 6,55 10,56 16,49 25,77 42,22 65,97 79,83 103,08 22 4,32 6,86 11,06 17,28 27,00 44,23 69,12 83,63 107,99 23 4,52 7,17 11,56 18,06 28,23 46,24 72,26 87,43 112,90 24 4,71 7,48 12,06 18,85 29,45 48,25 75,40 91,23 117,81 T2 - Número máximo de barras por camada (estribo de 2 ramos) nb,máx = INT[1+(b-2ct-2φt-φ)/(ah+φ)] ah = MÁXIMO(2 cm; φ; 1,2dag) ct cm 2,5 dag mm 19 Largura da seção (cm) φ mm φt mm 10 12 15 20 25 30 35 40 45 50 ah cm 5 2 2 3 5 6 8 10 11 13 15 6,3 1 2 3 5 6 8 10 11 13 14 8 1 2 3 5 6 8 9 11 13 14 8 10 1 2 3 4 6 8 9 11 13 14 2,28 5 1 2 3 4 6 8 9 11 12 14 6,3 1 2 3 4 6 7 9 10 12 14 8 1 2 3 4 6 7 9 10 12 13 10 10 1 2 3 4 6 7 9 10 12 13 2,28 5 1 2 3 4 6 7 8 10 11 13 6,3 1 2 3 4 5 7 8 10 11 13 8 1 2 3 4 5 7 8 10 11 12 12,5 10 1 2 2 4 5 7 8 9 11 12 2,28 5 1 2 2 4 5 6 8 9 10 11 6,3 1 2 2 4 5 6 7 9 10 11 8 1 1 2 4 5 6 7 9 10 11 16 10 1 1 2 3 5 6 7 9 10 11 2,28 5 1 1 2 3 4 6 7 8 9 10 6,3 1 1 2 3 4 6 7 8 9 10 8 1 1 2 3 4 6 7 8 9 10 20 10 1 1 2 3 4 5 7 8 9 10 2,28 5 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 6,3 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 8 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 25 10 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 2,50 obs.: φt é o diâmetro da armadura transversal (estribos) ct é o cobrimento de concreto da armadura transversal T3 - Número máximo de camadas nc,máx = INT[1+(2x10%h)/(av+φ)] av = MÁXIMO(2 cm; φ; 0,5dag) dag mm 19 Altura da seção (cm) φ mm 30 35 40 45 50 55 60 70 80 90 100 av cm 8 3 3 3 4 4 4 5 6 6 7 8 2,0 10 3 3 3 4 4 4 5 5 6 7 7 2,0 12,5 2 3 3 3 4 4 4 5 5 6 7 2,0 16 2 2 3 3 3 4 4 4 5 6 6 2,0 20 2 2 3 3 3 3 4 4 5 5 6 2,0 25 2 2 2 3 3 3 3 4 4 5 5 2,5 [MUSSO] Fernando Musso Junior musso@npd.ufes.br Estruturas de Concreto Armado 42 VIGA - DISPOSIÇÃO DA ARMADURA LONGITUDINAL A NÍVEL DE ELEMENTO Zona de boa e má aderência para as armaduras Resistência de aderência de cálculo - fbd (fyk = 500 MPa; φ < 32 mm e γc = 1,4) )MPa()2(f2363,0f7,0f);1(f3375,0]4,1/)f3,0(7,0[25,2]f[25,2f 3/2ckboa,bdmá,bd 3/2 ck 3/2 ckctdboa,bd ===== concreto C20 C25 C30 C35 C40 C45 C50 zona boa 2,487 2,886 3,259 3,611 3,947 4,270 4,581 zona má 1,741 2,020 2,281 2,528 2,763 2,989 3,206 Comprimento de ancoragem básico - lb,bás (fyk = 500 MPa, φ < 32 mm, γs = 1,15 e γc = 1,4) concreto C20 C25 C30 C35 C40 C45 C50 zona boa 43,7φ 37,7φ 33,4φ 30,1φ 27,5φ 25,5φ 23,7φ zona má 62,4φ 53,8φ 47,7φ 43,0φ 39,3φ 36,4φ 33,9φ Deslocamento lateral do diagrama de momentos fletores - al Comprimento das barras da armadura longitudinal e ancoragem da armadura inferior nos apoios [MUSSO] h h 30 h 30 armaduras h < 30 cm 30 < h < 60 cm h > 60 cm zona má zona boa )3( f4 f lolog 4 Amas fAl bd yd bás,b 2 s ydsbás,b φ=πφ= =πφfbd φ lb,bás yds fA (a) em (b): T1z = M1 + 0,5Vzcotθ ou T1z = M1 + V.al = M1 + ΔM onde: al = 0,5zcotθ e ΔM = V.al Conclusão: o momento fletor na seção 1 (T1z) é igual a M1 acrescido de V.al o que é equivalente a uma translação lateral al do diagrama de momentos fletores (ver fig. abaixo) C z T1 θ z zcotθ M2 V M2 = T1z + 0,5Vzcotθ (b) o V V θ zcotθ M2 V M2 = M1 + Vzcotθ (a) o M1 1 2 1 lb,nec > lb,mín apoio externo B B 10φ 10φ ΔM al A A lb,bás lb,bás ΔM al B B A A lb,bás lb,bás 10φ 10φ Md Md deslocado de al deslocamento lateral do diagrama de momentos al = 0,5zcotθ; z = 0,9d (4) θ = 30º θ = 45º al 0,78d 0,45d θ = inclinação da biela >10φ apoio interno As,int > As,vão/3 se lMintl<Mvão/2 As,int > As,vão/4 se lMintl>Mvão/2 M vã o M in t As,vão As,ext > As,vão/3 lb,nec= α1lb,bás ext,syd d Af2 cotV θ 1,0(ancoragem reta) 0,7(ancor. com gancho) lb,mín = máx(0,3lb,bás; 10φ; 10cm) 5φ se φ < 20mm 8φ se φ > 20mm armadura de montagem φ > 8φ φp gancho aço CA-50 β β tanβ = V = ΔM/al M1 M1 α1 armadura positiva armadura negativa φp Fernando Musso Junior musso@npd.ufes.br Estruturas de Concreto Armado 43 VIGA - TIPOS DE ANCORAGEM DA ARMADURA LONGITUDINAL [NBR 6118] Fernando Musso Junior musso@npd.ufes.br Estruturas de Concreto Armado 44 VIGA - EMENDAS DA ARMADURA LONGITUDINAL POR TRASPASSE [NBR 6118] Fernando Musso Junior musso@npd.ufes.br Estruturas de Concreto Armado 45 6.2.3 - VIGA - DIMENSIONAMENTO À FORÇA CORTANTE (ELU-V) Fernando Musso Junior musso@npd.ufes.br Estruturas de Concreto Armado 46 VIGA - FORMULÁRIO DE DIMENSIONAMENTO DE SEÇÂO RETANGULAR À FORÇA CORTANTE (ELU-V) Asw área da seção da armadura transversal h altura da seção transversal Asw,mín área mínima da seção da armadura transversal Md momento fletor de cálculo b largura da seção transversal s espaçamento longitudinal entre estribos C força de compressão nas bielas de concreto 100 cm (para obter Asw em cm2/m) d altura útil da seção transversal cV força cortante resistida por outros mecanismos distância do centróide da armadura tracionada Vd 1,4(VG + VQ) força cortante de cálculo à borda comprimida da seção transversal VRd,máx força cortante de cálculo máxima resistida por fcd fck/1,4 resistência de cálculo do concreto à compressão diagonal das bielas de concreto compressão VG força cortante da ação permanente G fck resistência característica do concreto à VQ força cortante da ação variável Q compressão aos 28 dias Vsw força cortante de cálculo resistida pela fctd fctk/1,4 resistência de cálculo do concreto à armadura transversal tração z braço de alavanca fctk 0,7fctm resistência característica do concreto à β ângulo da tensão principal de tração tração ν 0,6(1 – fck/250) (fck em MPa) coeficiente de fctm 0,3fck2/3 (fck em MPa) resistência média do redução da resistência do concreto fissurado concreto à tração por força cortante fyd fyk/1,15 resistência de cálculo de escoamento σc tensão principal de compressão do aço σt tensão principal de tração fyk resistência característica de escoamento do aço τ tensão tangencial da força cortante Fc força de compressão no concreto θ ângulo das bielas de concreto comprimidas Fs força de tração na armadura longitudinal Analogia de treliça A – Verificação da compressão diagonal do concreto (dados b, d e fck, obter VRd,máx; Vd < VRd,máx) Modelo resistente à força cortante no estado limite último Compressão diagonal das bielas de concreto (corte a-a) cálculo simplificado θ (45o) refinado θ (30o a 45o) VRd,máx cdfbd45,0 ν θν 2senfbd45,0 cd A1 fck MPa 20 25 30 35 ν 0,552 0,540 0,528 0,516 θ (45o) 0,355 0,434 0,509 0,581 )bd/(V máx,Rd θ (30o) 0,307 0,376 0,441 0,503 obs.: VRd,máx/(bd) em kN/cm2 B – Dimensionamento da armadura transversal (dados Vd, b, d, fck e fyk, obter Asw) (a) θν=θθν=θ= 2senfbd45,0sencosfbzCsenV cdcdmáx,Rd cálculo simplificado θ (45o) refinado θ (30o a 45o) Tração transversal dos estribos (corte b-b) Asw yd cd df9,0 s)VV( − θ − cotdf9,0 s)VV( yd cd B1 od VV ≤ od VV> cV oV oV o omáx,Rd dmáx,Rd V VV VV ⎥⎥⎦ ⎤ ⎢⎢⎣ ⎡ − − B2 oV ctdbdf6,0 B3 Asw,mín ykctm f/bsf2,0 B4 fck MPa 20 25 30 35 fctm MPa 2,210 2,565 2,896 3,210 fctd MPa 1,105 1,282 1,448 1,605 )bd/(Vo 0,0663 0,0769 0,0869 0,0963 )bs/(A mín,sw 0,088% 0,103% 0,116% 0,128% obs.: Vo/(bd) em kN/cm2 e Asw,mín/(bs) para fyk = 500 MPa (b) cdswcswd VVVouVVV −=+= (c) θ=θ= cotf s Ad9,0cotf s AzV ydswydswsw (b) em (c): θ −= cotdf9,0 s)VV(A yd cd sw [MUSSO] τ τ τ τ τ σ σt σc 2β σtσc σt σc β tração compressão ab b a Vsw = (zcotθ/s)Aswfyd estribos fissuras s θ zcotθ Vd Vc z = 0,9d Md número de estribos em zcotθ b h Asw d Fs Fc fissuras C = b(zcosθ)νfcd θ zcosθ Fs bielas θ θ Md VRd,máx b h Asw d z = 0,9d Fc Fernando Musso Junior musso@npd.ufes.br Estruturas de Concreto Armado 47 VIGA - GRÁFICO DE DIMENSIONAMENTO DE SEÇÃO RETANGULAR À FORÇA CORTANTE [MUSSO] Fernando Musso Junior musso@npd.ufes.br Estruturas de Concreto Armado 48 VIGA - TABELA DE DIMENSIONAMENTO DE SEÇÃO RETANGULAR À FORÇA CORTANTE - SIMPLIFICADO [MUSSO] Fernando Musso Junior musso@npd.ufes.br Estruturas de Concreto Armado 49 VIGA - TABELA DE DIMENSIONAMENTO DE SEÇÃO RETANGULAR À FORÇA CORTANTE - REFINADO [MUSSO] Fernando Musso Junior musso@npd.ufes.br Estruturas de Concreto Armado 50 6.2.4 - VIGA - DISPOSIÇÃO DA ARMADURA PARA FORÇA CORTANTE Fernando Musso Junior musso@npd.ufes.br Estruturas de Concreto Armado 51 VIGA - DISPOSIÇÃO DA ARMADURA TRANSVERSAL A NÍVEL DE SEÇÃO T1 - Área da seção transversal de estribos de 2 ramos (cm2/m) Diâmetro da barra (mm) Diâmetro da barra (mm) s cm 5 6,3 8 10 12,5 s cm 5 6,3 8 10 12,5 7 5,61 8,91 14,36 22,44 35,06 19 2,07 3,28 5,29 8,27 12,92 8 4,91 7,79 12,57 19,63 30,68 20 1,96 3,12 5,03 7,85 12,27 9 4,36 6,93 11,17 17,45 27,27 21 1,87 2,97 4,79 7,48 11,69 10 3,93 6,23 10,05 15,71 24,54 22 1,78 2,83 4,57 7,14 11,16 11 3,57 5,67 9,14 14,28 22,31 23 1,71 2,71 4,37 6,83 10,67 12 3,27 5,20 8,38 13,09 20,45 24 1,64 2,60 4,19 6,54 10,23 13 3,02 4,80 7,73 12,08 18,88 25 1,57 2,49 4,02 6,28 9,82 14 2,80 4,45 7,18 11,22 17,53 26 1,51 2,40 3,87 6,04 9,44 15 2,62 4,16 6,70 10,47 16,36 27 1,45 2,31 3,72 5,82 9,09 16 2,45 3,90 6,28 9,82 15,34 28 1,40 2,23 3,59 5,61 8,77 17 2,31 3,67 5,91 9,24 14,44 29 1,35 2,15 3,47 5,42 8,46 18 2,18 3,46 5,59 8,73 13,64 30 1,31 2,08 3,35 5,24 8,18 T2 - Área da seção transversal de estribos de 3 ramos (cm2/m) Diâmetro da barra (mm) Diâmetro da barra (mm) s cm 5 6,3 8 10 12,5 s cm 5 6,3 8 10 12,5 7 8,41 13,36 21,54 33,66 52,59 19 3,10 4,92 7,94 12,40 19,38 8 7,36 11,69 18,85 29,45 46,02 20 2,95 4,68 7,54 11,78 18,41 9 6,54 10,39 16,76 26,18 40,91 21 2,80 4,45 7,18 11,22 17,53 10 5,89 9,35 15,08 23,56 36,82 22 2,68 4,25 6,85 10,71 16,73 11 5,35 8,50 13,71 21,42 33,47 23 2,56 4,07 6,56 10,24 16,01 12 4,91 7,79 12,57 19,63 30,68 24 2,45 3,90 6,28 9,82 15,34 13 4,53 7,19 11,60 18,12 28,32 25 2,36 3,74 6,03 9,42 14,73 14 4,21 6,68 10,77 16,83 26,30 26 2,27 3,60 5,80 9,06 14,16 15 3,93 6,23 10,05 15,71 24,54 27 2,18 3,46 5,59 8,73 13,64 16 3,68 5,84 9,42 14,73 23,01 28 2,10 3,34 5,39 8,41 13,15 17 3,46 5,50 8,87 13,86 21,66 29 2,03 3,22 5,20 8,12 12,70 18 3,27 5,20 8,38 13,09 20,45 30 1,96 3,12 5,03 7,85 12,27 T3 - Área da seção transversal de estribos de 4 ramos (cm2/m) Diâmetro da barra (mm) Diâmetro da barra (mm) s cm 5 6,3 8 10 12,5 s cm 5 6,3 8 10 12,5 7 11,22 17,81 28,72 44,88 70,12 19 4,13 6,56 10,58 16,53 25,84 8 9,82 15,59 25,13 39,27 61,36 20 3,93 6,23 10,05 15,71 24,54 9 8,73 13,85 22,34 34,91 54,54 21 3,74 5,94 9,57 14,96 23,37 10 7,85 12,47 20,11 31,42 49,09 22 3,57 5,67 9,14 14,28 22,31 11 7,14 11,34 18,28 28,56 44,62 23 3,41 5,42 8,74 13,66 21,34 12 6,54 10,39 16,76 26,18 40,91 24 3,27 5,20 8,38 13,09 20,45 13 6,04 9,59 15,47 24,17 37,76 25 3,14 4,99 8,04 12,57 19,63 14 5,61 8,91 14,36 22,44 35,06 26 3,02 4,80 7,73 12,08 18,88 15 5,24 8,31 13,40 20,94 32,72 27 2,91 4,62 7,45 11,64 18,18 16 4,91 7,79 12,57 19,63 30,68 28 2,80 4,45 7,18 11,22 17,53 17 4,62 7,33 11,83 18,48 28,87 29 2,71 4,30 6,93 10,83 16,93 18 4,36 6,93 11,17 17,45 27,27 30 2,62 4,16 6,70 10,47 16,36 VIGA - ESPAÇAMENTO LONGITUDINAL E TRANSVERSAL MÁXIMOS Espaçamento longitudinal máximo entre estribos Espaçamento transversal máximo entre ramos [MUSSO] st,máx máx,Rdd V20,0Vse);cm80;d(mín ≤ máx,Rdd V20,0Vse);cm35;d6,0(mín > φt > 5 mm < b/10 máx,Rdd V67,0Vse);cm30;d6,0(mín ≤ máx,RdSd V67,0Vse);cm20;d3,0(mín > sl,máx Fernando Musso Junior musso@npd.ufes.br Estruturas de Concreto Armado 52 VIGA - TIPOS DE ANCORAGEM DA ARMADURA TRANSVERSAL [NBR 6118] Fernando Musso Junior musso@npd.ufes.br Estruturas de Concreto Armado 53 6.2.5 - VIGA - DIMENSIONAMENTO À MOMENTO TORÇOR (ELU-T) Fernando Musso Junior musso@npd.ufes.br Estruturas de Concreto Armado 54 VIGA - FORMULÁRIO DE DIMENSIONAMENTO DE SEÇÃO RETANGULAR À MOMENTO TORÇOR (ELU-T) A bh área da seção transversal Fs força de tração na armadura longitudinal Ae xeye área limitada pela linha média da seção h altura da seção transversal vazada s espaçamento longitudinal entre estribos As área da seção da armadura longitudinal 100 cm (para obter Asw em cm2/m) tracionada te máximo(A/u; 2c1); < b/2; < h/2 espessura da As,mín área mínima da seção da armadura longitudinal parede da seção vazada no perímetro ue Td 1,4(TG + TQ) momento torçor de cálculo Asw área da seção da armadura transversal TRd,máx momento torçor de cálculo máximo resistido por Asw,mín área mínima da seção da armadura transversal compressão diagonal das bielas de concreto b largura da seção transversal TG momento torçor da ação permanente G c1 cm52/c tt ≈φ+φ+ TQ momento torçor da ação variável Q ct cobrimento do estribo u 2(b + h) perímetro da seção transversal d altura útil da seção transversal ue 2(xe + ye) perímetro da área Ae fcd fck/1,4 resistência de cálculo do concreto à xe b – te largura da área Ae compressão ye h – te altura da área Ae fck resistência característica do concreto à φ diâmetro da armadura longitudinal compressão aos 28 dias φt diâmetro da armadura transversal fctm 0,3fck2/3 (fck em MPa) resistência média do κ 0,5(1 – fck/250) (fck em MPa) coeficiente de concreto à tração redução da resistência do concreto fissurado fyd fyk/1,15 resistência de cálculo de escoamento por momento torçor do aço τ tensão tangencial do momento torçor fyk resistência característica de escoamento do aço θ ângulo das bielas comprimidas de concreto Seção vazada de cálculo com espessura te Modelo resistente à momento torçor no estado limite último Compressão diagonal e tração longitudinal (1 parede) A – Verificação da compressão diagonal do concreto (dados b, h e fck, obter TRd,máx; Td < TRd,máx) simplificado refinado cálculo θ (45o) θ (30o a 45o) TRd,máx cdee ftA κ θκ 2senftA cdee A1 fck MPa 20 25 30 35 κ 0,460 0,450 0,440 0,430 θ (45o) 0,657 0,804 0,943 1,075)tA/(T eemáx,Rd θ (30o) 0,569 0,696 0,817 0,931 obs.: TRd,máx/(Aete) em kN/cm2 B – Dimensionamentoda armadura transversal (dados Td, b, h e fyk, obter Asw por parede) (a) θθκ=θ= sencosfytCsen A2 yT cdee e emáx,Rd ou θκ= 2senftAT cdeemáx,Rd (b) ydeess fy)u/A()2/F(2cosC ==θ (c) θ=θθ=θ= tanfy u Atan)cosC(Csen A2 yT yde e s e ed ou θ= tanfA2 uTA yde ed s simplificado refinado Tração transversal (1 parede) cálculo θ (45o) θ (30o a 45o) Asw yde d fA2 sT θcotfA2 sT yde d B1 Asw,mín ykctme f/sft2,0 B2 C – Dimensionamento da armadura longitudinal (dados Td, b, h e fyk, obter As total no perímetro ue) simplificado refinado cálculo θ (45o) θ (30o a 45o) As yde ed fA2 uT θtanfA2 uT yde ed C1 As,mín ykctmee f/fut2,0 C2 (d) ydswe e ed fA s coty A2 yT θ= ou θ= cotfA2 sTA yde d sw [MUSSO] torçãodefluxo)t( e =τ ee2ee1 x)t(V;y)t(V τ=τ= 2/yV22/xV2T e2e1d += eeeeee yx)t(xy)t( τ+τ= ∴τ= ee A)t(2 e d e A2 T)t( =τ e ed 1 A2 yTV = ; e ed 2 A2 xTV = Td V2 Td ye xe V1 V2 V1 te Ae (xeye) seção real seção de cálculo e emáx,Rd A2 yT e ed A2 yT fissura C = te(yecosθ)κfcd θ yecosθ Fs/2 = (As/ue)yefyd/2 biela θ θ Fs/2 ye armadura longitudinal na parede ye b h As d Ae, ue te A, u Td (yecotθ/s)Aswfyd estribos fissuras s θ yecotθ ye número de estribos em yecotθ b h Asw d Ae, ue te A, u Td e ed A2 yT Fernando Musso Junior musso@npd.ufes.br Estruturas de Concreto Armado 55 VIGA - DIMENSIONAMENTO DE SEÇÃO RETANGULAR À M. TORÇOR, M. FLETOR E FORÇA CORTANTE A – Verificação da compressão diagonal do concreto A bh área da seção transversal (dados Vd, Td, b, h e fck: Vd/ VRd,máx + Td/ TRd,máx < 1) Ae xeye área limitada pela linha média da seção simplificado refinado vazada cálculo θ (45o) θ (30o a 45o) As,M área da seção da armadura longitudinal VRd,máx cdfbd45,0 ν θν 2senfbd45,0 cd A1 tracionada para Md fck MPa 20 25 30 35 As,T área da seção da armadura longitudinal ν 0,552 0,540 0,528 0,516 tracionada para Td simplificado refinado Asw,T área da seção da armadura transversal para Td cálculo θ (45o) θ (30o a 45o) Asw,V área da seção da armadura transversal para Vd TRd,máx cdee ftA κ θκ 2senftA cdee A2 b largura da seção transversal fck MPa 20 25 30 35 c1 cm52/c tt ≈φ+φ+ κ 0,460 0,450 0,440 0,430 ct cobrimento do estribo Superposição de força cortante e momento torçor d altura útil da seção transversal fcd fck/1,4 resistência de cálculo do concreto à 1 T T V V máx,Rd d máx,Rd d ≤+ A3 compressão B – Dimensionamento da armadura transversal fck resistência característica do concreto à (dados Vd, Td, b, d, h, fck e fyk, obter Asw,total) compressão aos 28 dias simplificado refinado fctd fctk/1,4 resist. de cálculo do concreto à tração cálculo θ (45o) θ (30o a 45o) fctk 0,7fctm resist. característica do concreto à tração fctm 0,3fck2/3 (fck em MPa) resistência média do Asw,V yd cd df9,0 s)VV( − θ − cotdf9,0 s)VV( yd cd B1 concreto à tração od VV ≤ od VV > fyd fyk/1,15 resist. de cálculo de escoamento do aço B2 fyk resistência característica de escoamento do aço cV oV oV o omáx,Rd dmáx,Rd V VV VV ⎥⎥⎦ ⎤ ⎢⎢⎣ ⎡ − − h altura da seção transversal oV ctdbdf6,0 B3 Md 1,4(MG + MQ) momento fletor de cálculo fck MPa 20 25 30 40 Md,lim momento fletor de cálculo máximo com fctd MPa 1,105 1,282 1,448 1,605 armadura simples )bd/(Vo kN/cm 2 0,0663 0,0769 0,0869 0,0963 s espaçamento longitudinal entre estribos simplificado refinado 100 cm (para obter Asw em cm2/m) cálculo θ (45o) θ (30o a 45o) te máximo(A/u; 2c1); < b/2; < h/2 espessura da parede da seção vazada Asw,T por parede yde d fA2 sT θcotfA2 sT yde d B4 Td 1,4(TG + TQ) momento torçor de cálculo Superposição de armaduras transversais TRd,máx momento torçor de cálculo máximo resistido por T,swV,swtotal,sw A2AA += B5 compressão diagonal das bielas de concreto C – Dimensionamento da armadura longitudinal ue 2(xe + ye) perímetro da área Ae (dados Md, Td, b, d, h, fck e fyk, obter As por face) u 2(b + h) perímetro da seção transversal fck < 35 MPa > 35 MPa cV força cortante resistida por outros mecanismos xlim 0,5d 0,4d C1 Vd 1,4(VG + VQ) força cortante de cálculo Md,lim cd 2fbd272,0 cd 2fbd22848,0 C2 VRd,máx força cortante de cálculo máxima resistida por Armadura simples (seção com As; Md < Md,lim; x < xlim) compressão diagonal das bielas de concreto xe b – te largura da área Ae C3 ye h – te altura da área Ae ⎥⎥⎦ ⎤ ⎢⎢⎣ ⎡ −−= cd 2 d fbd425,0 M 11d25,1x x profundidade da linha neutra no estádio 3 (ELU) ydcdM,s f/bxf68,0A = (face tracionada) C4 xlim profundidade máxima da linha neutra para simplificado refinado ruptura dúctil da seção (ruptura com aviso) cálculo θ (45o) θ (30o a 45o) φ diâmetro da armadura longitudinal φt diâmetro da armadura transversal As,T em ue yde ed fA2 uT θtanfA2 uT yde ed C5 κ 0,5(1 – fck/250) (fck em MPa) coeficiente de Superposição de armaduras longitudinais redução da resist. do concreto fissurado por Td eeT,sMporcomprimidaface,s u/xAA = C6 ν 0,6(1 – fck/250) (fck em MPa) coeficiente de eeT,slateralfacecada,s u/yAA = C7 redução da resist. do concreto fissurado por Vd eeT,sM,sMportracionadaface,s u/xAAA += C8 θ ângulo das bielas comprimidas de concreto [MUSSO] Fernando Musso Junior musso@npd.ufes.br Estruturas de Concreto Armado 56 VIGA - TABELA DE DIMENSIONAMENTO DE SEÇÃO RETANGULAR À MOMENTO TORÇOR - SIMPLIFICADO [MUSSO] Fernando Musso Junior musso@npd.ufes.br Estruturas de Concreto Armado 57 VIGA - TABELA DE DIMENSIONAMENTO DE SEÇÃO RETANGULAR À MOMENTO TORÇOR - REFINADO [MUSSO] Fernando Musso Junior musso@npd.ufes.br Estruturas de Concreto Armado 58 6.2.6 - VIGA - DISPOSIÇÃO DA ARMADURA PARA MOMENTO TORÇOR Fernando Musso Junior musso@npd.ufes.br Estruturas de Concreto Armado 59 VIGA - DISPOSIÇÃO DA ARMADURA LONGITUDINAL E TRANSVERSAL A NÍVEL DE SEÇÃO T1 - Área da seção transversal de Q barras longitudinais (cm2) Q Diâmetro da barra (mm) 5 6,3 8 10 12,5 16 20 22 25 1 0,20 0,31 0,50 0,79 1,23 2,01 3,14 3,80 4,91 2 0,39 0,62 1,01 1,57 2,45 4,02 6,28 7,60 9,82 3 0,59 0,94 1,51 2,36 3,68 6,03 9,42 11,40 14,73 4 0,79 1,25 2,01 3,14 4,91 8,04 12,57 15,21 19,63 5 0,98 1,56 2,51 3,93 6,14 10,05 15,71 19,01 24,54 6 1,18 1,87 3,02 4,71 7,36 12,06 18,85 22,81 29,45 7 1,37 2,18 3,52 5,50 8,59 14,07 21,99 26,61 34,36 8 1,57 2,49 4,02 6,28 9,82 16,08 25,13 30,41 39,27 9 1,77 2,81 4,52 7,07 11,04 18,10 28,27 34,21 44,18 10 1,96 3,12 5,03 7,85 12,27 20,11 31,42 38,01 49,09 11 2,16 3,43 5,53 8,64 13,50 22,12 34,56 41,81 54,00 12 2,36 3,74 6,03 9,42 14,73 24,13 37,70 45,62 58,90 13 2,55 4,05 6,53 10,21 15,95 26,14 40,84 49,42 63,81 14 2,75 4,36 7,04 11,00 17,18 28,15 43,98 53,22 68,72 15 2,95 4,68 7,54 11,78 18,41 30,16 47,12 57,02 73,63 16 3,14 4,99 8,04 12,57 19,63 32,17 50,27 60,82 78,54 17 3,34 5,30 8,55 13,35 20,86 34,18 53,41 64,62 83,45 18 3,53 5,61 9,05 14,14 22,09 36,19 56,55 68,42 88,36 19 3,73 5,92 9,55 14,92 23,32 38,20 59,69 72,23 93,27 20 3,93 6,23 10,05 15,71 24,54 40,21 62,83 76,03 98,17 21 4,12 6,55 10,56 16,49 25,77 42,22 65,97 79,83 103,08 22 4,32 6,86 11,06 17,28 27,00 44,23 69,12 83,63 107,99 23 4,52 7,17 11,5618,06 28,23 46,24 72,26 87,43 112,90 T2 - Área da seção transversal de estribos de 1 ramo (cm2/m) Diâmetro da barra (mm) Diâmetro da barra (mm) s cm 5 6,3 8 10 12,5 s cm 5 6,3 8 10 12,5 7 2,80 4,45 7,18 11,22 17,53 19 1,03 1,64 2,65 4,13 6,46 8 2,45 3,90 6,28 9,82 15,34 20 0,98 1,56 2,51 3,93 6,14 9 2,18 3,46 5,59 8,73 13,64 21 0,93 1,48 2,39 3,74 5,84 10 1,96 3,12 5,03 7,85 12,27 22 0,89 1,42 2,28 3,57 5,58 11 1,78 2,83 4,57 7,14 11,16 23 0,85 1,36 2,19 3,41 5,34 12 1,64 2,60 4,19 6,54 10,23 24 0,82 1,30 2,09 3,27 5,11 13 1,51 2,40 3,87 6,04 9,44 25 0,79 1,25 2,01 3,14 4,91 14 1,40 2,23 3,59 5,61 8,77 26 0,76 1,20 1,93 3,02 4,72 15 1,31 2,08 3,35 5,24 8,18 27 0,73 1,15 1,86 2,91 4,55 16 1,23 1,95 3,14 4,91 7,67 28 0,70 1,11 1,80 2,80 4,38 17 1,15 1,83 2,96 4,62 7,22 29 0,68 1,07 1,73 2,71 4,23 18 1,09 1,73 2,79 4,36 6,82 30 0,65 1,04 1,68 2,62 4,09 T3 - Área da seção transversal de estribos de 2 ramos (cm2/m) Diâmetro da barra (mm) Diâmetro da barra (mm) s cm 5 6,3 8 10 12,5 s cm 5 6,3 8 10 12,5 7 5,61 8,91 14,36 22,44 35,06 19 2,07 3,28 5,29 8,27 12,92 8 4,91 7,79 12,57 19,63 30,68 20 1,96 3,12 5,03 7,85 12,27 9 4,36 6,93 11,17 17,45 27,27 21 1,87 2,97 4,79 7,48 11,69 10 3,93 6,23 10,05 15,71 24,54 22 1,78 2,83 4,57 7,14 11,16 11 3,57 5,67 9,14 14,28 22,31 23 1,71 2,71 4,37 6,83 10,67 12 3,27 5,20 8,38 13,09 20,45 24 1,64 2,60 4,19 6,54 10,23 13 3,02 4,80 7,73 12,08 18,88 25 1,57 2,49 4,02 6,28 9,82 14 2,80 4,45 7,18 11,22 17,53 26 1,51 2,40 3,87 6,04 9,44 15 2,62 4,16 6,70 10,47 16,36 27 1,45 2,31 3,72 5,82 9,09 16 2,45 3,90 6,28 9,82 15,34 28 1,40 2,23 3,59 5,61 8,77 17 2,31 3,67 5,91 9,24 14,44 29 1,35 2,15 3,47 5,42 8,46 18 2,18 3,46 5,59 8,73 13,64 30 1,31 2,08 3,35 5,24 8,18 VIGA - ESPAÇAMENTO LONGITUDINAL E DISTRIBUIÇÃO DA ARMADURA LONGITUDINAL Espaçamento longitudinal máximo entre estribos Distribuição da armadura longitudinal [MUSSO] < 35 cm φt > 5 mm < b/10 45o φ > φt (b < h) sl,máx 67,0 V V T Tse);cm30;d6,0(mín 2Rd Sd 2Rd Sd ≤+ 67,0 V V T Tse);cm20;d3,0(mín 2Rd Sd 2Rd Sd >+ Fernando Musso Junior musso@npd.ufes.br Estruturas de Concreto Armado 60 6.3 - VIGA - VERIFICAÇÃO NO ESTADO LIMITE DE SERVIÇO (ELS) Fernando Musso Junior musso@npd.ufes.br Estruturas de Concreto Armado 61 6.3.1 - VIGA - VERIFICAÇÃO DE FLECHA (ELS-DEF) Fernando Musso Junior musso@npd.ufes.br Estruturas de Concreto Armado 62 VIGA - VERIFICAÇÃO DE FLECHA EM VIGA DE SEÇÃO RETANGULAR (ELS-DEF) As área da seção da armadura longitudinal Lbal comprimento do balanço tracionada MG momento fletor da ação permanente G sA′ área da seção da armadura longitudinal MQ momento fletor da ação variável Q comprimida MQP MG + ψ2MQ momento fletor da ação quase b largura da seção transversal permanente pQP (momento positivo no vão; d altura útil da seção transversal momento no engaste, no caso de balanço) distância do centróide da armadura tracionada Mr Wcfctf momento fletor de fissuração à borda comprimida da seção transversal n Es/Ecs razão entre os módulos de elasticidade d′ distância do centróide da armadura comprimida do aço e do concreto à borda comprimida da seção transversal pQP G + ψ2Q ação quase permanente d ′′ h - d Q ação variável Ecs 4760fck1/2 MPa módulo de elasticidade secante x2 profundidade da linha neutra no estádio 2 do concreto xc profundidade da linha neutra da seção bruta Es 210000 MPa módulo de elasticidade do aço distância do centróide da seção bruta à fibra fck resistência característica do concreto à extrema comprimida compressão aos 28 dias t tempo que se deseja calcular a flecha (meses) fctf αfctm resistência do concreto à tração na flexão to idade do concreto ao entrar em carga (meses) fctm 0,3fck2/3 (fck em MPa) resistência média do yt h - xc distância do centróide da seção bruta à concreto à tração fibra extrema tracionada fdiferida flecha do efeito da fluência do concreto Wc Ic/yt (bh2/6 para seção retangular) felástica flecha obtida com p = pQP, E = Ecs e I = Ic módulo resistente da seção bruta fimediata flecha da viga ao entrar em carga α 1,0 (EC2); 1,5 seção retangular (NBR 6118) flimite flecha máxima para limitar efeito visual αf coeficiente para levar em conta a fluência do desagradável concreto no cálculo da flecha diferida ftotal fimediata + fdiferida flecha total ψ2 0,3 para edifícios residenciais G ação permanente 0,4 para edifícios comerciais, de escritórios, h altura da seção transversal estações e edifícios públicos I2 momento de inércia da seção no estádio 2 0,6 para bibliotecas, oficinas e garagens Ic bh3/12 para seção retangular fator de redução da ação variável para momento de inércia da seção bruta combinação de ação quase permanente Ie momento de inércia efetivo da seção ρ’ As’/(bd) taxa geométrica de armadura L vão entre apoios longitudinal comprimida A – Flecha elástica F - Parâmetros auxiliares elásticaf fck MPa 20 25 30 35 (ver flechas em diversos sistemas) A1 fctm MPa 2,210 2,565 2,896 3,210 B – Flecha imediata fctf MPa 3,316 3,847 4,345 4,815 Ecs MPa 21287 23800 26072 28161 n = Es/Ecs 9,865 8,824 8,055 7,457 e c elásticaimediata I I ff = B1 G – Seção equivalente (seção fissurada – estádio 2) seção fissurada (MQP > Mr) 2 3 QP r c 3 QP r e IM M 1I M M I ⎥⎥⎦ ⎤ ⎢⎢⎣ ⎡ ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛−+⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛= (BRANSON) B2 seção não fissurada (MQP < Mr) ce II = B3 C – Flecha diferida imediatafdiferida ff α= C1 seção real seção equivalente de concreto '501 )t()t( o f ρ+ ξ−ξ=α C2 )a2/(]aa4aa[x 1312222 −+−= G1 )meses70t( ≤ξ 32,0t t)996,0(68,0 2/ba1 = G2 )meses70t( >ξ 2 C3 ss2 A)1n(nAa ′−+= G3 t meses 1 3 6 12 > 70 dA)1n(dnAa ss3 ′′−−−= G4 ξ(t) 0,68 0,95 1,18 1,44 2,00 D – Flecha total itelimdiferidaimediatatotal ffff ≤+= D1 2 2s 2 2s 3 2 2 )dx(A)1n()xd(nA3 bx I ′−′−+−+= G5 E – Flecha limite 250 Lf itelim = (L = 2Lbal, no caso de balanço) E1 profundidade da l. neutra ∑∑= iii AAxx momento de inércia ∑ Δ+= )AI(I 2iii [MUSSO] d b As LN sA′ d′ x2 d b nAs LN (n-1) sA′ d′ x2 d-x2 Fernando Musso Junior musso@npd.ufes.br Estruturas de Concreto Armado 63 VIGA - GRÁFICO DE PROFUNDIDADE DA LINHA NEUTRA DE SEÇÃO RETANGULAR NO ESTÁDIO 2 [MUSSO] Fernando Musso Junior musso@npd.ufes.br Estruturas de Concreto Armado 64 VIGA - GRÁFICO DE MOMENTO DE INÉRCIA DE SEÇÃO RETANGULAR NO ESTÁDIO 2 [MUSSO] Fernando Musso Junior musso@npd.ufes.br Estruturas de Concreto Armado 65 VIGA - GRÁFICO DE MOMENTO DE INÉRCIA EFETIVO DE SEÇÃO RETANGULAR - BRANSON [MUSSO] Fernando Musso Junior musso@npd.ufes.br Estruturas de Concreto Armado 66 6.3.2 - VIGA - VERIFICAÇÃO DE ABERTURA DE FISSURA (ELS-W) Fernando Musso Junior musso@npd.ufes.br Estruturas de Concreto Armado 67 VIGA - VERIFICAÇÃO DE ABERTURA DE FISSURA EM VIGA DE SEÇÃO RETANGULAR (ELS-W) Seção não Fissurada (Estádio 1) wk = 0 Módulo de Elasticidade do Aço Es e Módulo de Elasticidade Secante do Concreto Ecs aço Æ Es = 210.000 MPa (11) concreto Æ 2/1ck2/1ckcics f4760f)5600(85,0E85,0E=== MPa (12) Verificação da Segurança ELS-W wk < wlim (15) [MUSSO] Momento Fletor de Cálculo MF MF = MGk + ψ1MQ1k + nψ2jMQjk (1) (combinação freqüente) MGk parcela permanente ψ1MQ1k parcela variável principal nψ2jMQjk demais parcelas variáveis Tabela 1 – Coeficientes Ψ1 e Ψ2 Finalidade da Estrutura ψ1 ψ2 edifício residencial 0,4 0,3 edifício comercial 0,6 0,4 biblioteca; oficina; garagem 0,7 0,6 Momento de Fissuração Mr,w É o valor do momento fletor que produz na seção bruta (secão de concreto desprezando armadura) uma tensão igual a fct,f na fibra extrema tracionada W,ctcW,r fWM = (2) Wc módulo resistente da seção bruta em relação a fibra extrema tracionada tc y/I= (3) Ic momento de inércia da seção bruta yt distância do centróide à fibra ext. tracionada fct,W resistência do concreto à tração na flexão (módulo de ruptura) (MPa) )gulartanreseção(f05,1 ctm= (NBR 6118) (4a) )Tseção(f84,0 ctm= (NBR 6118) (4b) )2EC(fctm= (4c) MF < Mr,w ? Sim Não Seção Fissurada (Estádio 2) )6(454 E5,12 w);5( f 3 E5,12 w rs s 1 2 ctm s s s 1 1 ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ +ρ σ η φ=σση φ= )w;w(mínimow 21k = (7) wk abertura de fissura característica φ diâmetro da barra da armadura longitudinal η1 coeficiente de conformação superficial da barra σs tensão no aço tracionado no estádio 2 Es módulo de elasticidade do aço fctm resistência média do concreto à tração = 0,3fck2/3 (MPa) (8) ρr taxa de armadura As na região de envolvimento Acr = As/Acr (9) As área de aço da armadura longitudinal tracionada Acr área da região de envolvimento Área de Envolvimento Acr Acr = mín[(y+7,5φ); h/2].b (10) d h Acr b < h/2 7, 5φ y φ Tensão no Aço Tracionado na Seção Fissurada σs (Estádio 2 puro) )xd( I M nn 2 2 F cs −=σ=σ (14) n razão Es/Ecs (13) MF momento fletor para combinação frequente I2 momento de inércia da seção no estádio 2 d altura útil da seção x2 profundidade da linha neutra no estádio 2 x2; I2 (ver ELS-DEF) Tabela 2 - Coeficiente de Conformação Superficial η1 Tipo de Barra η1 lisa (CA-25) 1,00 entalhada (CA-60) 1,40 alta aderência (CA-50) 2,25 Tabela 3 - Abertura de Fissura Limite wlim Classe de Agressividade Ambiental Agressividade Tipo de Ambiente wlim (mm) I fraca rural ou submerso 0,4 II moderada urbano III forte marinho ou industrial 0,3 IV muito forte indústrias químicas ou respingos de maré 0,2 Fernando Musso Junior musso@npd.ufes.br Estruturas de Concreto Armado 68 6.4 - VIGA - EXEMPLOS Fernando Musso Junior musso@npd.ufes.br Estruturas de Concreto Armado 69 VIGA BIAPOIADA - (b = 20 cm; C25) [MUSSO] Fernando Musso Junior musso@npd.ufes.br Estruturas de Concreto Armado 70 VIGA MONOENGASTADA - (b = 20 cm; C25) [MUSSO] Fernando Musso Junior musso@npd.ufes.br Estruturas de Concreto Armado 71 VIGA BIENGASTADA - (b = 20 cm; C25) [MUSSO] Fernando Musso Junior musso@npd.ufes.br Estruturas de Concreto Armado 72 VIGA EM BALANÇO - (b = 20 cm; C25) [MUSSO] 7 - LAJE Fernando Musso Junior musso@npd.ufes.br Estruturas de Concreto Armado 73 7.1 - LAJE - DEFINIÇÕES Fernando Musso Junior musso@npd.ufes.br Estruturas de Concreto Armado 74 LAJE - SISTEMAS ESTRUTURAIS DE LAJES MACIÇAS E LAJES NERVURADAS Lajes Maciças Lajes Nervuradas Laje maciça com vigas Laje nervurada com vigas Laje maciça lisa Laje nervurada com capitel Laje cogumelo nervurada Laje maciça com capitel Laje cogumelo maciça Laje nervurada com vigas integradas [MUSSO] Fernando Musso Junior musso@npd.ufes.br Estruturas de Concreto Armado 75 7.2 - LAJE - ANÁLISE Fernando Musso Junior musso@npd.ufes.br Estruturas de Concreto Armado 76 LAJE - VÃO EFETIVO DE LAJES [NBR 6118] Fernando Musso Junior musso@npd.ufes.br Estruturas de Concreto Armado 77 LAJE - CRITÉRIO SIMPLIFICADO DE ENGASTAMENTO DE LAJES CONTÍNUAS COM APOIOS LINEARES Esquema 1 Engastar L1 em L2 Engastar L2 em L1 se 0,8a2 < a1 Esquema 2 a1 < a2 L1 L2 a2 Engastar L1 em L2 Engastar L2 em L1 se 0,8a2 < a1 e x > 2y/3 Engastar L3 em L2 a1 < a2 L1 L2 a2 x y vazio L3 a3 la je e m ba la nç o Exemplo [MUSSO] 4 m L1 L3 5 m 5m vazio L4 1 m la je e m ba la nç o 7m 6 m L2 Fernando Musso Junior musso@npd.ufes.br Estruturas de Concreto Armado 78 Fernando Musso Junior musso@npd.ufes.br Estruturas de Concreto Armado 79 LAJE - ÁREAS PARA FORÇA CORTANTE EM LAJES COM CARGA UNIFORME E APOIOS LINEARES [MUSSO] a b 45o 45o 45o 45o a/ 2 a/ 2 [a b- a2 /2 ]/2 a2/4 a2/4 [a b- a2 /2 ]/2 a/2 a/2 a b 30o 45o 30o 45o [(3 -3 1/ 2 ) ab -( 2. 31 /2 -3 )a 2 ]/ 2 (3 1/ 2 - 1) a/ 2 (3-31/2)a/2 (31/2-1)a/2 (31/2-1)a2/4 (3 1/ 2 - 1) a/ 2 (31/2-1)a2/4 [ (3 1/ 2 - 1) ab -(2 -3 1/ 2 ) a2 ]/2 b/a > 31/2-1 4 a b 30o 30o 30o 30o [a b- 31 /2 a2 /6 ]/2 [a b- 31 /2 a2 /6 ]/2 31/2a2/12 31/2a2/12 31 /2 a/ 6 31 /2 a/ 6 a/2 a/2 b/a > 31/2/3 7 a b 30o 45o 45o 60o (3 -3 1/ 2 ) [a b/ 2- a2 /4 ] (3 -3 1/ 2 ) a/ 2 (3-31/2)a/2 (31/2-1)a/2 (31/2-1)a2/4 (3 1/ 2 - 1) a/ 2 (3-31/2)a2/4 (3 1/ 2 - 1) [a b/ 2- a2 /4 ] a b 45o 60o 45o 60o [(3 -3 1/ 2 ) ab -3 (2 -3 1/ 2 ) a2 ]/2 (3 -3 1/ 2 ) a/ 2 (3-31/2)a/2 (31/2-1)a/2 (3-31/2)a2/4 (3 -3 1/ 2 ) a/ 2 (3-31/2)a2/4 [(3 1/ 2 - 1) ab -(2 .3 1/ 2 - 3) a2 ]/2 b/a > 1 b/a > 3-31/25 6a b a 45o 30o 45o 30 o b/ 2 b/ 2 b2 /4 b/2 31 /2 b2 /1 2 [ab-(31/2+3)b2/12]/2 31/2b/6 [ab-(31/2+3)b2/12]/2 b/a < 3-31/26b a b 30o 30o 45o [a b- (3 1/ 2 + 3) a2 /1 2] /2 31/2a2/12 31 /2 a/ 6 a/ 2[a b- (3 1/ 2 + 3) a2 /1 2] /2 a2/4 45o a/2 a/2 a b 45o 45o 45o 45o a/ 2 a/ 2 [a b- a2 /2 ]/2 a2/4 a2/4 [a b- a2 /2 ]/2 a/2 a/2 b/a > (31/2+3)/6 b/a > 1 8 9 b a 30o 30o 30o 30o b/ 2 b/ 2 31 /2 b2 /1 2 31/2b/6 31 /2 b2 /1 2 [ab-31/2b2/6]/231/2b/6 [ab-31/2b2/6]/2 b/a > 31/2 b/a < 31/2 3a 3b a b 60o 60o 60o 60o 31 /2 a/ 2 [a b- 31 /2 a2 /2 ]/2 31/2a2/4 31/2a2/4 31 /2 a/ 2 [a b- 31 /2 a2 /2 ]/2 a/2 a/2 a b 45o 45o 60o 60o a/ 2 31 /2 a/ 2 [a b- (3 1/ 2 + 1) a2 /4 ]/2 a2/4 31/2a2/4 a/2 a/2 [a b- (3 1/ 2 + 1) a2 /4 ]/2 b a 45o 45 o 30o 30o (3 1/ 2 - 1) b/ 2 (3 -3 1/ 2 ) b/ 2 (3 1/ 2 - 1) b2 /4 (31/2-1)b/2 (3 1/ 2 - 1) b2 /4 [(3-31/2)ab- (2.31/2-3)b2]/2 [(31/2-1)ab- (2-31/2)b2]/2 (31/2-1)b/2 b/a > 1 b/a > (31/2+1)/2 b/a < (31/2+1)/2 1 2a 2b Fernando Musso Junior musso@npd.ufes.br Estruturas de Concreto Armado 80 LAJE - FORÇA CORTANTE EM LAJES COM CARGA UNIFORME E APOIOS LINEARES (β = b/a) [MUSSO] a b 45o 45o 45o 45o a/ 2 a/ 2 p a[ 1- 1/ (2 β)] /2 pa/4 pa/4 a/2 a/2 β > 31/2-1 a b 30o 45o 30o 45o pa [(3 -3 1/ 2 ) -( 2. 31 /2 -3 )/β ]/2 (3 1/ 2 - 1) a/ 2 (3-31/2)a/2 (31/2-1)a/2 pa(31/2-1)/4 (3 1/ 2 - 1) a/ 2 pa(31/2-1)/4 pa [(3 1/ 2 - 1) -(2 -3 1/ 2 ) /β] /2 4 a b 30o 30o 30o 30o pa [1 -3 1/ 2 /( 6β )]/ 2 pa [1 -3 1/ 2 /( 6β )]/ 2 pa31/2/12 pa31/2/12 31 /2 a/ 6 31 /2 a/ 6 a/2 a/2 β > 31/2/3 7 β > 3-31/2a b 30o 45o 45o 60o pa (3 -3 1/ 2 ) [1 /2 -1 /(4 β)] (3 -3 1/ 2 ) a/ 2 (3-31/2)a/2 (31/2-1)a/2 pa(31/2-1)/4 (3 1/ 2 - 1) a/ 2 pa(3-31/2)/4 pa (3 1/ 2 - 1) [1 /2 -1 /(4 β)] a b 45o 60o 45o 60o pa [(3 -3 1/ 2 ) -3 (2 -3 1/ 2 ) /β] /2 (3 -3 1/ 2 ) a/ 2 (3-31/2)a/2 (31/2-1)a/2 pa(3-31/2)/4 (3 -3 1/ 2 ) a/ 2 pa(3-31/2)/4 pa [(3 1/ 2 - 1) -(2 .3 1/ 2 - 3) /β] /2 β > 1 5 6a b a 45o 30o 45o 30 o b/ 2 b/ 2 pa β/4 b/2 pa 31 /2 β/1 2 pa[β-(31/2+3)β2/12]/2 31/2b/6 pa[β-(31/2+3)β2/12]/2 β < 3-31/26b a b 30o 30o 45o pa [1 -( 31 /2 +3 )/( 12 β)] /2 pa31/2/12 31 /2 a/ 6 a/ 2pa [1 -( 31 /2 +3 )/( 12 β)] /2 pa/4 45o a/2 a/2 a b 45o 45o 45o 45o a/ 2 a/ 2 pa [1 -1 /(2 β)] /2 pa/4 pa/4 pa [1 -1 /(2 β)] /2 a/2 a/2 β > (31/2+3)/6 β > 1 8 9 β < 31/2 b a 30o 30o 30o 30o b/ 2 b/ 2 p a3 1/ 2 β/ 12 31/2b/6 pa 31 /2 β/1 2 pa[β-31/2β2/6]/2 31/2b/6 pa[β-31/2β2/6]/2 β > 31/23a 3b a b 60o 60o 60o 60o 31 /2 a/ 2 pa [1 -3 1/ 2 /( 2β )]/ 2 pa31/2/4 pa31/2/4 31 /2 a/ 2 pa [1 -3 1/ 2 /( 2β )]/ 2 a/2 a/2 a b 45o 45o 60o 60o a/ 2 31 /2 a/ 2 pa [1 -( 31 /2 +1 )/( 4β )]/ 2 pa/4 pa31/2/4 a/2 a/2 β < (31/2+1)/2 b a 45o 45 o 30o 30o (3 1/ 2 - 1) b/ 2 (3 -3 1/ 2 ) b/ 2 pa (3 1/ 2 - 1) β/4 (31/2-1)b/2 pa (3 1/ 2 - 1) β/4 pa[(3-31/2)β- (2.31/2-3)β2]/2 pa[(31/2-1)β- (2-31/2)β2]/2 (31/2-1)b/2 β > 1 β > (31/2+1)/2 1 2a 2b pa [1 -1 /(2 β)] /2 pa [1 -( 31 /2 +1 )/( 4β )]/ 2 LAJE - ESFORÇOS E FLECHAS EM LAJE RETANGULAR COM APOIOS LINEARES (ν = 0,2) multiplicar [MUSSO] Fernando Musso Junior musso@npd.ufes.br Estruturas de Concreto Armado 81 LAJE - ESFORÇOS E FLECHAS EM LAJE RETANGULAR COM APOIOS LINEARES (ν = 0,2) dividir [MUSSO] Fernando Musso Junior musso@npd.ufes.br Estruturas de Concreto Armado 82 LAJE - ESFORÇOS E FLECHAS EM LAJE RETANGULAR COM APOIOS LINEARES - (ν = 0,0) [CZERNY] Fernando Musso Junior musso@npd.ufes.br Estruturas de Concreto Armado 83 LAJE - ESFORÇOS E FLECHAS EM LAJE RETANGULAR COM APOIOS LINEARES - (ν = 0,15) [BARES] Fernando Musso Junior musso@npd.ufes.br Estruturas de Concreto Armado 84 LAJE - INFLUENCIA DO MÓDULO DE POISSON [BARES] Fernando Musso Junior musso@npd.ufes.br Estruturas de Concreto Armado 85 LAJE - INFLUENCIA DO MÓDULO DE POISSON [BARES] Fernando Musso Junior musso@npd.ufes.br Estruturas de Concreto Armado 86 LAJE - INFLUENCIA DO MÓDULO DE POISSON [BARES] Fernando Musso Junior musso@npd.ufes.br Estruturas de Concreto Armado 87 LAJE - MOMENTOS E FLECHAS EM LAJE COM APOIOS INTERNOS PONTUAIS - PAINEL DE CANTO [EISENBIEGLER] Fernando Musso Junior musso@npd.ufes.br Estruturas de Concreto Armado 88 7.3 - LAJE - DIMENSIONAMENTO NO ESTADO LIMITE ÚLTIMO (ELU) Fernando Musso Junior musso@npd.ufes.br Estruturas de Concreto Armado 89 LAJE - DIMENSÕES LIMITES DE LAJES [NBR 6118] Fernando Musso Junior musso@npd.ufes.br Estruturas de Concreto Armado 90 7.3.1 - LAJE - DIMENSIONAMENTO À MOMENTO FLETOR (ELU-M) Fernando Musso Junior musso@npd.ufes.br Estruturas de Concreto Armado 91 LAJE - FORMULÁRIO DE DIMENSIONAMENTO DE SEÇÂO RETANGULAR À MOMENTO FLETOR (ELU-M) As área da seção da armadura longitudinal fyk resistência característica de escoamento do aço tracionada h altura da seção transversal sA′ área da seção da armadura longitudinal Md 1,4(MG + MQ) momento fletor de cálculo comprimida Md,lim momento fletor de cálculo máximo com As,mín área mínima da seção da armadura longitudinal armadura simples tracionada MG momento fletor da ação permanente G As,lim área da seção da armadura tracionada MQ momento fletor da ação variável Q correspondente a Md,lim T força de tração na armadura longitudinal b largura da seção transversal x profundidade da linha neutra no estádio 3 (ELU) C força de compressão no concreto xlim profundidade máxima da linha neutra para d altura útil da seção transversal ruptura dúctil da seção (ruptura com aviso) distância do centróide da armadura tracionada à z braço de alavanca (braço do binário) borda comprimida da seção transversal encurtamento da fibra extrema de concreto εc d′ fyd/Es deformação de escoamento do aço distância do centróide da armadura comprimida εyd à borda comprimida da seção transversal εs alongamento da armadura tracionada d ′′ h - d sε′ encurtamento da armadura comprimida dlim altura útil mínima com armadura simples ξ x/d profundidade da linha neutra adimensional Es 210000 MPa módulo de elasticidade do aço λ 0,8 coeficiente de redução da altura comprimida fcd fck/1,4 resistência de cálculo do concreto à da seção (diagrama retangular x parabólico) compressão η 0,85 coeficiente de redução da resistência de fck resistência característica do concreto à cálculo do concreto à compressão compressão aos 28 dias μ Md/(bd2ηfcd) momento fletor adimensional fyd fyk/1,15 resistência
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