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DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL FACULDADE DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA UNIVERSIDADE DE COIMBRA BETÃO ARMADO I Módulo 1: Dimensionamento à Flexão de uma Viga Simplesmente Apoiada de acordo com o Eurocódigo 2 (Abril 2004) Eduardo N B S Júlio Daniel A S G Dias da Costa FCTUC 2007/2008 1. BREVES CONSIDERAÇÕES INICIAIS Com a iminente entrada em vigor dos eurocódigos de estruturas, considerou-se que os regulamentos a seguir nas aulas da disciplina de Betão Armado I do Mestrado Integrado em Engenharia Civil da FCTUC deveriam ser os Eurocódigos 0, 1 e 2, em lugar dos regulamentos nacionais, ainda em vigor, RSA e REBAP. Com este documento pretende-se fornecer aos alunos da disciplina, do ano lectivo 2007/2008, os elementos relevantes a ter em conta no dimensionamento à flexão simples de vigas de betão armado, de acordo com o Eurocódigo 2 (versão Portuguesa, Abril 2004). O exemplo seleccionado foi adoptado dos textos de apoio à disciplina de Betão Armado I da Licenciatura em Engenharia Civil da FCTUC, do ano lectivo 1996/1997, da autoria de Eduardo Júlio e João Catarino. Os autores solicitam que lhes sejam comunicadas todas as imprecisões que, eventualmente, sejam detectadas. Eduardo Júlio e Daniel Dias da Costa Dimensionamento à Flexão 1 Dimensionamento à Flexão 1 2. VIGA SIMPLESMENTE APOIADA Considere-se a viga simplesmente apoiada, representada na Fig. 1, localizada no interior da estrutura em que se insere, sujeita a uma acção permanente de 20 kN/m e a uma sobrecarga de utilização de 50 kN/m. Os materiais a considerar no dimensionamento são o betão C 20/25 e o aço S 400. Figura 1 cálculo do vão efectivo 5.3.2.2 – pg. 67 1eff nl l a a= + + 2 (5.8) de acordo com a Figura 5.4 (a): 0, 40 0,509,70 10,15 2 2eff l m= + + = após o dimensionamento da altura da viga é necessária a verificação do pressuposto de que a altura da viga será superior a 0,50 m. combinação de acções 2.4.3 (remete para o EC 0) de acordo com Anexo A1 do EC 0: , , ,1 ,1 , 0, , 1 G j k j Q k Q i i k i i G Q Qγ γ γ > + + Ψ∑ ∑ 1,35Gγ = - efeito desfavorável Dimensionamento à Flexão 2 1,5Qγ = no caso em análise, tem-se: 1,35 20 1,5 50 102 /p k= × + × = N m cálculo de esforços 2 2 ,max 102 10,15 1313,5 8 8Sd plM kNm×= = = pré-dimensionamento considerando, na expressão do momento reduzido, 2 Rd Rd cd M bd f μ = , 2b d= , Rd SdM M= e 0, 25econμ μ= = , tem-se: 3 0,125 Sd cd Md f = (nota: o valor de econμ deve ser determinado com dados actualizados do custo do betão, do aço, das cofragens e da mão-de-obra) Quadro 3.1 – pg. 34 C 20/25 → fck = 20 N/mm2 Quadro 2.1N – pg. 28 1,5cγ = 3.1.6 20 13,3 1,5cd f MPa= = então, ( )1/31313,5 0,125 13300 0,92d m= × = secção transversal adopta-se h = 1,00 m e b = 0,50 m correcção do valor de MSd,max o peso volúmico do betão armado é 25 kN/m3, então o peso próprio da viga é: 0,50 1,00 25 12,5 /pp kN m= × × = o que provoca um acréscimo no momento de cálculo, a meio vão, Dimensionamento à Flexão 3 2 ,max 1,35 12,5 10,15 217,3 8Sd M kNm× ×Δ = = sendo, então, o momento total: MSd,max = 1313,5 + 217,3 =1530,8 kNm estimativa da altura útil se se admitir que vai ser necessário agrupar varões e que o diâmetro escolhido será o φ25, o diâmetro equivalente do agrupamento será: 8.9.1 (2) – pg. 162 55n bn mφ φ= × ≤ m (8.14) 2,5 2 3,54n cmφ = × = admitindo, ainda, que o diâmetro dos estribos será o φ8, então, o recobrimento (ao estribo), c, atendendo a que a viga é interior, logo da classe de exposição XC1 (ver Quadro 4.1 – pg. 54), será: 4.4.1 – pg. 55 minnom devc c c= + Δ (4.1) min min, min, , , ,max( ; ;10 )b dur dur dur st dur addc c c c c cγ= + Δ −Δ −Δ mm mm m m m (4.2) min max(35, 4;15;10) 35, 4c mm= = 4.4.1.3 (1) – pg. 58 10devc mΔ = 8 35,4 10nomc m+ ≥ + 37, 4nomc m≥ adopta-se então = 4,0 cm (ao estribo) nomc o valor da altura útil será então, por defeito, d = 1,0 - 0,04 - 0,008 - 0,025 = 0,927 m determinação da armadura longitudinal 2 1530,8 0,268 0,50 0,927 13300Sd μ = =× × das tabelas Barros e Figueiras (2007) tem-se: μ = 0,268 e 0,0A A′ = vem ω = 0,321 Dimensionamento à Flexão 4 213,30,321 0,50 0,927 56,9 348s A cm= × × × = adopta-se 12 φ25 (As = 58,9 cm2) dispensa da verificação da segurança ao estado limite de deformação 7.4.2 – pg. 144 de acordo com (2), tem-se: 3 0 10 0,45%ckfρ −= = 4 0 58,9 10 1,27% 0,45% 0,5 0,927 sA bd ρ ρ −×= = = > =× 1K = (Quadro 7.4N pg. 146) 0 0 111 1,5 12ck ck l K f f d ρ ρ ρ ρ ρ ⎡ ⎤′= + +⎢ ⎥′−⎣ ⎦ (7.16b) 0,45 1 01,0 11 1,5 20 20 13,4 1,27 0 12 0,45 l d ⎡ ⎤= × + + =⎢ ⎥−⎣ ⎦ este valor deve ser multiplicado por: ( ), ,310 500s yk s req s provf A Aσ = (7.17) tem-se então: ( )310 500 400 56,9 58,9 1, 29sσ = × = como o vão é superior a 7m , deve ainda multiplicar-se por 7/leff: 7 7 10,15 0,effl = = 69 tem-se então uma relação limite de: 13,4 1,29 0,69 11,9l d = × × = sendo: 10,15 10,9 11,9 0,927 l d = = < está-se dispensado da verificação ao Estado Limite de Deformação. armaduras mínima e máxima 7.3.2 – pg. 137 ,min ,s s c ct eff ctA k kf Aσ = (7.1) Dimensionamento à Flexão 5 ctA é a área de betão traccionado imediatamente antes da formação da primeira fenda. A presença das armaduras desloca o eixo neutro na sua direcção, pelo que será conservativo considera-lo a meia altura. Act = 0,50 × 0,50 = 0,25 m2 , 2, 2ct eff ctmf f M= = Pa (quadro 3.1 – pp. 34) O diâmetro deve ser corrigido em função das hipóteses de cálculo ( ) ( )* , 2,9 2 c crs s ct eff k hf h dφ φ= − (7.6N) ( ) ( ) 0,4 0,525 2,2 2,9 26,0 2 1 0,927s mmφ ×= =− interpolando a tensão no quadro 7.2N, para 0, 4kw mm= (quadro 7.1N), obtém-se σs = 220 MPa 0, 4ck = 0,65k = 4 2 ,min 0, 4 0,65 2, 2 0, 25 220 6,5 10 6,5s 2A m c−= × × × = × = m adicionalmente, de 9.2.1.1 (1) – pg. 171 tem-se: ,min 0, 26 0,0013ctms t yk fA b d f = </ tb d (9.1N) 4 2 4 2 ,min 2, 20,26 0,5 0,927 6,6 10 0,0013 0,5 0,927 6,0 10 400s A m m− −= × = × < × × = ×/ então, ( ) 2 2,min max 6,5;6,6;6,0 6,6sA cm cm= = de 9.2.1.1(3) – pg. 171 vem: 4 2 ,max 0,04 0,5 1 200 10 200s 2A m c−= × × = × = m a armadura necessária para a flexão é superior à mínima e inferior à máxima regulamentares. distribuição da armadura na secção 8.2 (1) – pg. 149 a distância livre entre varões isolados deve ser superior ou igual ao diâmetro dos varões, à máxima dimensão do agregado acrescida de 5 mm e a 20 mm. Dimensionamento à Flexão 6 8.9.1 (3) – pg. 164 a distância entre agrupamentos deve ser superior ou igual ao diâmetro equivalente. Não sendo, por isso, possível colocar os 12 φ25 numa só camada sem efectuar agrupamentos. Analise-se, então, a seguinte distribuição: 2 4,8 7 2,5 6 50,0x cm× + × + × = 3,82 3,54x cm cm⇒ = > logo esta é uma distribuição possível verificação da altura útil 2,5 2,57 4,8 5 4,8 2,5 2 2 12 h d ⎛ ⎞ ⎛× + + × + +⎜ ⎟ ⎜⎝ ⎠ ⎝− = ⎞⎟⎠ ⇒ 100 - d = 7,09 cm ⇒ d = 92,9 cm como o valor estimado é ligeiramente inferior ao valor exacto, está-se do lado da segurança, pelo que o cálculo está correcto (se o valor de d desse inferior ao arbitrado, seria necessário verificar se a armadura adoptadaera suficiente e, caso não fosse, os cálculos teriam de ser repetidos) verificação da segurança ao estado limite de fendilhação 7.3.3 – pg. 140 (quadro 7.3N) no caso em estudo não se coloca esta questão; a dificuldade é respeitar o espaçamento mínimo entre varões e não o máximo 9.2.1.2(1) – pg. 172 se a construção for monolítica, apesar de se ter assumido que os apoios da viga são rotulados, deve-se considerar nestes um momento negativo igual a 15% do momento máximo no vão e calcular a armadura correspondente. Deverá, no entanto, ser mantida a armadura mínima. 2 20,15 58,9 8,8sA cm cm= × = adopta-se 3 φ20 (As = 9,42 cm2), a que corresponde uma altura útil de Dimensionamento à Flexão 7 d = 1,0 - 0,048 - 0,020/2 = 0,942 m como se pode concluir a armadura respeita os mínimos e máximos impostos pela regulamentação interrupção da armadura longitudinal 9.2.1.4 (1) – pg. 173 deve ser mantido até aos apoios das vigas pelo menos 25% da armadura de tracção no vão 9.2.1.3 (2) – pg. 172 para a armadura transversal calculada pelo procedimento preconizado em (6.2.1 – pg. 96), ( )cot cot 2 0la z θ α= − ≥ (9.2) o valor de z pode ser considerado igual a 0,9d (6.2.3 (1) – pg. 100); então tem-se: ( )0,9 0,929 1 0 2 0, 42la m= × × − = os varões devem ser amarrados (a partir do ponto em que deixam de ser necessários) com um comprimento de amarração, lbd; 8.4.3 – pg. 152 , 4 sd b rqd bd l f σφ= (8.3) 8.4.2 (2) – pg. 151 1 22, 25bd ctdf fηη= (8.2) 3.1.6 (2) – pg. 39 ,0,05 1,5 1,0 1,5 ctk ctd C f f MPaγ= = = 2, 25 1,0 1,0 1,0 2, 25bdf MPa= × × × = para avaliar a tensão nos varões a partir da zona onde é medido o comprimento da amarração, é preciso analisar o diagrama de momentos considerando que se efectua apenas uma interrupção de 4 φ25, vem As,req = As (8 φ25) = 39,3 cm2 0, 221s syd cd A f bdf ω = = tabelas Barros e Figueiras (2007)⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯→μRd = 0,196 Dimensionamento à Flexão 8 MRd = μ b d2 fcd = 1125 kNm a equação de momentos é: 2 603,29 118,88 2Sd xM x= − então (apenas serão indicados os valores à esquerda do eixo de simetria), tem-se: MSd = MRd = 1125 kNm ⇒ x =2,46 m tem-se: As,prov = As (12 φ25) = 58,9 cm2 tem-se, então, que sdσ poderá ser aproximadamente obtido pela seguinte relação (admitindo variação linear da força 9.2.1.3 (3) – pg. 173): , , 39,3348 232, 2 58,9 s req sd yd s pro A f MPa A σ ≈ = = , 0,025 232,2 0,65 4 2,25b rqd l m= = o comprimento de amarração de cálculo pode então ser determinado 8.4.4 (1) – pg. 153 1 2 3 4 5 , ,minbd b rqd bl l lα α α α α= ≥ (8.4) 1 1,0α = - varões rectos ( 1min / 2, ,dc a c= )c m cm (figura 8.3 – pg. 153) ( )min 3,82 / 2;4,8;4,8 1,91dc c= = como ainda não se dimensionaram as cintas transversais pode assumir-se, pelo lado da segurança, que serão as mínimas. Assim 3 1,0α = 4 1,0α = - não existem varões transversais soldados 5 1,0α = - ausência de compressão transversal no estado limite último ao longo de bdl 2 3 5 1,0 0,7α α α = ≥ (8.5) assim ,min1,0 0,65bd bl l= × ≥ ( ),min ,max 0,3 ;10 ;100b b rqdl l φ= mm m mm (8.6) ( ),min max 0,3 65;10 25;100 250bl m= × × = Dimensionamento à Flexão 9 logo: 0, 42 0,65 1,39x m− − = armadura nos apoios 9.2.1.4 (2) – pg. 173 l E E aF V z = (9.3) o esforço pode habitualmente ser tomado na face do apoio e a altura útil também deveria ser corrigida. No entanto, por simplicidade e pelo lado da segurança EV 0,42603,29 303,05 0,929 0,9E F k= =× N 4 2303,05 8,71 10 8,71 348000s 2A m−= = × = cm é a área necessária para amarrar a armadura nos apoios 8.4.3 – pg. 152 , 4 sd b rqd bd l f σφ= (8.3) As,req = 8,71 cm2 As,prov = As (8 φ25) = 39,3 cm2 tem-se, então que sdσ poderá ser aproximadamente obtido pela seguinte relação (admitindo variação linear da força 9.2.1.3 (3) – pg. 173): , , 8,71348 77,1 39,3 s req sd yd s pro A f MPa A σ ≈ = = uma vez que se pretende amarrar no apoio varões agrupados (neste caso o central) deve-se considerar o diâmetro equivalente , 0,0354 77,1 0,30 4 2,25b rqd l m= = 9.2.1.4 (3) – pg. 174 o comprimento de amarração é medido a partir da linha de contacto entre a viga e o apoio e a pressão transversal pode ser tida em conta. A reacção de apoio é o que induz uma pressão lateral de, no caso do apoio mais desfavorável, 603, 29 kN Dimensionamento à Flexão 10 603,29 2,41 0,5 0,5 p MPa= =× 5 1,0 0,04pα = − (Quadro 8.2 – pg. 154) 5 1,0 0,04 0,9pα = − = e assim ,min0,9 0,30 0,27 0,25 0,27bd b bdl m l m= × = < = ⇒ =/ l 8.9.2 (2) – pg. 163 os varões dos agrupamentos devem ser amarrados individualmente e desfasados de uma distância igual a 1,3 vezes (no caso de agrupamentos de dois varões) o comprimento de amarração dos varões isolados; tem-se então: 14,1+1,2×14,1 = 31,7 cm como este comprimento é contado desde a face interior do elemento de apoio, o espaço disponível é superior ao necessário: 40 cm (largura do apoio) menos 3,8 cm (recobrimento mais estribo) = 36 cm; armadura de alma 9.2.4 (1) – pg. 177 a armadura de pele é necessária para agrupamentos 32n mmφ > . Também pode ser recomendável em vigas com uma altura total de 1,0 m ou mais, em que a armadura esteja concentrada apenas numa pequena porção da altura para controlar a fendilhação nas faces laterais. As disposições construtivas a respeitar encontram-se no Anexo J. J.1(2) – pg. 255 , , min 0,01 ,s surf s surf ct extA A A< =/ na secção de momento máximo a posição do eixo neutro é dada por As,req = As (12 φ25) = 56,9 cm2 0,321s syd cd A f bdf ω = = tabelas Barros e Figueiras (2007)⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯→μRd = 0,268 e 0,397α = MRd = μRd b d2 fcd = 1538 kNm e 0,397 0,929 0,369x m= × = ( ) ( ) ( ) 2, 1 0,369 0,5 1 0,369 0,04 0,5 0,04 2 0,06728ct extA m= − × − − − × − × = 4 2 2 , min ,0,01 0,01 0,06728 6,7 10 6,7s surf ct extA A m −= = × = × = cm a armadura deverá ser garantida em cada uma das direcções, paralela e ortogonal às armaduras de tracção da viga Dimensionamento à Flexão 11 da Figura J.1 tira-se que o valor do afastamento máximo entre os varões da armadura de alma é 150 mm o perímetro da secção transversal onde a armadura deverá ser distribuída é o seguinte (considerando φ10): ( ) ( )2 1 0,369 0,04 0,5 0,04 2 1,602 mμ = × − − + − × = no total deverão ser (1,602 / 0,15) 1 11+ = varões longitudinais, pelo que a armadura poderá ser materializada por φ10 af.0,150, distribuída até uma altura máxima de . ( )1 0.369 0,65 m− ≈ J.1(4) – pg. 255 É necessário verificar o recobrimento para as armaduras de pele. 4.4.1 – pg. 55 minnom devc c c= + Δ (4.1) min min, min, , , ,max( ; ;10 )b dur dur dur st dur addc c c c c cγ= + Δ −Δ −Δ mm mm m mm mm c (4.2) min max(10;15;10) 15,0c mm= = 4.4.1.3 (1) – pg. 58 10devc mΔ = 15 10 25nomc mm≥ + = se as armaduras de pele encostarem nos estribos, o recobrimento real nominal é verificado será 40 10 10 20 25 nomc mm= − − = < = , pelo que pode justificar-se um ajuste da secção ou alteração da posição das armaduras. armadura transversal 6.2.3 (3) – pg. 101 ( ),max 1 cot tanRd w cdV b z fν θ= θ+ (6.9) 1 0,6 1 250 ckfν ⎛= −⎜⎝ ⎠ ⎞⎟ (6.6N – pg. 100) tem-se, para estribos verticais, 1 200,6 1 0,552 250 ν ⎛ ⎞= − =⎜ ⎟⎝ ⎠ ( ),max 0,5 0,9 0,929 0,552 13300 2 1534,6RdV k= × × × × = N = ,max 603,29Sd kN= como > V , não é necessário alterar as dimensões da secçãotransversal (é aconselhável fazer esta verificação logo que possível) ,max 1534,6RdV kN Dimensionamento à Flexão 12 calcule-se, em primeiro lugar, a zona da viga onde é suficiente colocar a armadura mínima (avaliação da capacidade resistente sem armadura de transverso) 6.2.2 (1) – pg. 98 ( )1/3, , 100Rd c Rd c l ck wV C k f bρ⎡= ⎣ d⎤⎦ (6.2.a) , 0,18 0,18 1,5 0,12Rd c cC γ= = = 200 2001 1 1,46 929 k d = + = + = ≤ 2,0 458,9 10 0,013 0,02 0,5 0,929 sl l w A b d ρ −×= = = ≤× ( )1/3 3, 0,12 1,46 100 0,013 20 500 929 10 241,1 Rd cV k−⎡ ⎤= × × × × × × × =⎣ ⎦ N b d sujeito a um mínimo de , minRd c wV ν= (6.2.b) 3/2 1/2 min 0,035 ckk fν = (6.3N) 3/2 1/2 min 0,035 1,46 20 0,276 ν = × × = pelo que 3 , 0, 276 500 929 128, 2 10 128, 2 Rd cV N= × × = × = kN N m pelo que , max(241,1;128,2) 241,1 Rd cV k= = a localização do ponto no diagrama de esforços transversos é 603, 29 118,88 241,1 3,05SdV x kN x= − = ⇒ = para uniformizar as distâncias medidas à face do apoio, o comprimento será assumido de 3,30 m das extremidades dos apoios. 603,29 603,29 241,1 241,1 2,85 2,80 3,303,30 4,00 1, 00 0, 65 V [kN] Dimensionamento à Flexão 13 calcule-se agora o valor da armadura mínima nessa secção 9.2.2 (5) – pg. 175 Armaduras transversais mínimas para S 400 e C 20/25 tem-se: ( ),min 0,08w ck ykf fρ = (9.5N) ( ),min 0,08 20 400 0,00089443wρ = = ( )sin 0,00089443w sw wA sbρ α= = 4 2 min 0,00089443 0,5 1 4,47 10 /swA m m s −⎛ ⎞ = × × = ×⎜ ⎟⎝ ⎠ determine-se agora qual o espaçamento longitudinal máximo regulamentar na zona em análise 9.2.2 (6) – pg. 176 ( ),max 0,75 1 cotls d α= + ,max 0,75 0,929 1 0,70ls m= × × = logo: então: ,max 0,70ls m= determinação do espaçamento transversal máximo regulamentar na zona em análise 9.2.2 (8) – pg. 176 ,max ,max0,75 0,75 0,929 0,70 0,6 0,60t ts d m m s= = × = ≤ ⇒ = m o espaçamento transversal máximo implica que dois ramos serão suficientes. para estribos φ8 de 2 ramos: E2rφ8 → As = 1,01 cm2 s ≤ 0,226 m adopta-se s = 20,0 cm 6.2 (8) – pg. 97 para elementos sujeitos a acções uniformemente distribuídas o esforço transverso pode ser apenas verificado a uma distância d do apoio pelo lado da segurança, apenas se analisa o apoio da esquerda a uma distância 0, 4 2 0,929 1,13x m= + = 603, 29 118,88 1,13 469 SdV k= − × = N Dimensionamento à Flexão 14 6.2.3 (3) – pg. 101 , cotswRd s ywd AV zf s θ⎛ ⎞= ⎜ ⎟⎝ ⎠ (6.8) ( ) 3, 0,9 0,929 348 10 1 469swRd s AV ks ⎛ ⎞= × × × × ≥⎜ ⎟⎝ ⎠ N 4 216,1 10 /swA m m s −⎛ ⎞ ≥ ×⎜ ⎟⎝ ⎠ para estribos φ8 de 3 ramos: s = 1,51/16,1 =0,094 m adopta-se E3rφ8af 0,075 m analise-se a possibilidade de aplicar uma transição de afastamento entre estribos de 0,10 m 4 215,1 10 /swA m m s −⎛ ⎞ = ×⎜ ⎟⎝ ⎠ , cotswRd s ywd AV zf s θ⎛ ⎞= ⎜ ⎟⎝ ⎠ (6.8) ( )4 3, 15,10 10 0,9 0,929 348 10 1 439,35Rd sV k−= × × × × × ≥ N m a posição deste esforço pode ser encontrado a 603, 29 118,88 439,35 1,38SdV x kN x= − = ⇔ = adopta-se então o seguinte escalonamento de armaduras: 3,60 1, 00 3rφ8//0,075 3rφ8//0,10 2rφ8//0,20 12φ258φ25 1,55 1,55 1,75 1,75 1,75 1,75 3rφ8//0,10 3rφ8//0,075 8φ25 3φ20 3φ12 A A' 3φ20 Dimensionamento à Flexão 15 φ8//0,075 3φ20 Corta A-A' 12φ25 0,50 1, 00 8.7.4.1 (3) – pg. 159 nas zonas de amarração de varões, no caso de mais de 50% das armaduras estarem sobrepostas, deverá respeitar-se 8.7.4.1 (4) – pg. 159. EXERCÍCIO 2 DIMENSIONAMENTO DE UMA VIGA CONTÍNUA SUJEITA A TORÇÃO Considere-se a viga contínua, representada na Fig. 2, localizada no interior de determinada estrutura e sujeita a uma sobrecarga de utilização de 13,33 kN/m. A sobrecarga referida apresenta uma excentricidade, relativamente ao centro de corte da secção transversal da viga, de 0,96 m. Além disso, deve ser considerada como actuando sempre simultaneamente nos dois troços da viga. Os apoios A e C não oferecem qualquer resistência à torção, enquanto o apoio B pode ser considerado como encastrado à torção. Os materiais a considerar no dimensionamento são o betão C 20/25 e o aço S 400. Figura 2 Resolução quantificação do peso próprio pp = 0,75×0,80×25 = 15 kN/m combinação de acções actuando a sobrecarga sempre simultaneamente nos dois troços da viga, não se tem de efectuar variações de sobrecarga e só há, consequentemente, uma combinação de acções a considerar; os esforços devem então ser calculados para a carga: p = 1,35×15+1,5×13,33 = 40,25 kN/m determinação de esforços momentos na estrutura base isostática aplicando o teorema dos 3 momentos, tem-se: ( ) 2 2181,125 6 3 181,125 6 3 3 32 6 6 6 181,125 6 6B B M M k ⎛ ⎞× × × × × ×⎜ ⎟+ = + ⇒ =⎜ ⎟⎜ ⎟⎝ ⎠ Nm considerando as equações da estática, vem: 26181,125 6 40,25 2A V− = − × ⇒ VA = 90,56 kN 6.3 - Torção arbitra-se a posição do centro de gravidade dos varões da armadura longitudinal a 5 cm das faces: espessura da secção oca equivalente, t 6.3.2 (1) – pg. 108 At u = ≤ espessura real t ≥ 2c em que A é a área da secção, u é o perímetro da secção e c é a distância entre a face exterior da secção e o centro de gravidade das armaduras A = 0,75×0,80 = 0,6 m2 u = = 3,1 m ( )2 0,75 0,80+ ,ef i At u = = 0,19 m ,2 0,05 0,10 0,19ef it m× = ≤ ≤ é adoptada uma espessura de 0, 10 m secção crítica B 181,125 150,94 115,2 Sd Sd Sd M kNm V kN T kNm = −⎧⎪ =⎨⎪ =⎩ 6.3.2 (4) – pg. 109 ,max 2 sin coRd cd kT f A t sν θ= θ (6.30) considere-se que θ = 45º cálculo dos valores de ν e Ak 0,6 1 250 ckfν ⎛= −⎜⎝ ⎠ ⎞⎟ (6.6N) para um betão C20/25 vem 200,6 1 0,552 250 ν ⎛ ⎞= − =⎜ ⎟⎝ ⎠ considerando t = 0,10 m vem ( )( ) 20,75 0,10 0,80 0,10 0, 455kA m= − − = então 3 ,max 2 0,552 13,3 10 0, 455 0,10 sin 45º cos 45ºRdT = × × × × × × × ,max 334,04RdT k= Nm Nm TSd = 115,2 kNm < , verifica ,max 334,04RdT k= 6.2.3 (3) – pg. 101 ( ),max 1 cot tanRd w cdV b z fν θ= θ+ (6.9) 1 0,6 1 250 ckfν ⎛ ⎞= −⎜⎝ ⎠⎟ (6.6N) tem-se, para estribos verticais, 1 200,6 1 0,552 250 ν ⎛ ⎞= − =⎜ ⎟⎝ ⎠ ( ),max 0,75 0,9 0,75 0,552 13300 2RdV = × × × × ,max 1858,34RdV = kN > 150,94 kN = VSd, verifica é necessário ainda efectuar a verificação 6.3.2 (4) ,max ,max 1Sd Sd Rd Rd T V T V ⎛ ⎞ ⎛ ⎞+⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎝ ⎠ ⎝ ⎠ ≤ (6.29) tem-se 115,2 150,94 0,426 1 334,04 1858,34 ⎛ ⎞ ⎛ ⎞+ =⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎝ ⎠ ⎝ ⎠ ≤ dimensionamento da armadura transversal 6.3.2 (1) – pg. 108 a armadura transversal de torção pode ser obtida a partir da expressão 6.26 – pg. 108, obtendo-se ( )2 cRd k ywd swT A f A s otθ= 32 0,455 348 10 1 115,2swRd AT k s ⎛ ⎞= × × × × ≥⎜ ⎟⎝ ⎠ Nm 4 23,64 10 /swA m m s −= × 9.2.3 (3) – pg. 177 Afastamento longitudinal das armaduras transversais ( )2 0,75 0,8 0,3875 8 8 us m +≤ = = 0,75ws b m≤ = 9.2.2 (6) – pg. 176 (,max 0,75 1 cotls d )α= + (9.6N) ,max 0,75 0,75 1 0,5625ls m= × × = logo: então: ,max min(0,3875;0,5625) 0,3875ls m= = m d⎤⎦ Determinação da armadura transversal 6.2.2 (1) – pg. 98 Avaliação da capacidade resistente sem armadura de transverso ( )1/3, , 100Rd c Rd c l ck wV C k f bρ⎡= ⎣ (6.2.a) , 0,18 0,18 1,5 0,12Rd c cC γ= = = 200 2001 1 1,52 750 k d = + = + = ≤ 2,0 0,02sll w A b d ρ = ≤ Torna-se necessárioa determinação da armadura longitudinal de flexão para que se possa continuar a avaliação do esforço transverso. MSd = -181,125 kNm → μSd = 0,0322 das tabelas Barros e Figueiras (2007) tem-se: w = 0,033 → slA = 7,09×10-4 m2 a esta armadura deverá ser adicionada a armadura longitudinal de torção que será seguidamente avaliada 6.3.2 (3) – pg. 109 cot 2 sl yd Sd k k A f T u A θ=∑ (6.28) 3 115,2 11 2 0,455 348 10 sl k A u = × ×× × ∑ 4 23,64 10sl k A m m u −= ×∑ pelo que a armadura longitudinal total na face inferior: 27,09 3,64 0,65 9,46slA cm= + × = é agora possível a avaliação a armadura que suporta o esforço transverso ρ1 = 49, 46 10 0,17% 0,75 0,75 −× =× ( )1/3 3, 0,12 1,52 100 0,0017 20 750 750 10 154,3 Rd cV k−⎡ ⎤= × × × × × × × =⎣ ⎦ N b d sujeito a um mínimo de , minRd c wV ν= (6.2.b) 3/2 1/2 min 0,035 ckk fν = (6.3N) 3/2 1/2 min 0,035 1,52 20 0,293ν = × × = pelo que 3 , 0, 293 750 750 10 164,8 kRd cV N −= × × × = pelo que , max(154,3;164,8) 164,8 Rd cV k= = N como VSd = 150,94 kN < 164,8 kN = VRd,c só é necessária armadura mínima Armaduras mínimas 9.2.2 (5) – pg. 175 ( ),min 0,08w ck ykf fρ = (9.5N) ( ),min 0,08 20 400 0,00089443wρ = = ( )sinw sw wA sbρ α= (9.4) ,min min 10,00089443 0,75 1 sw w A s ρ ⎛ ⎞= = ⎜ ⎟ ×⎝ ⎠ 4 2 min 0,00089443 0,75 1 6,7 10 /swA m m s −⎛ ⎞ = × × = ×⎜ ⎟⎝ ⎠ 9.2.2 (8) – pg. 176 ,max 0,75 0,6 ts d= ≤ m m (9.8N) ,max 0,75 0,75 0,5625 0,6 ts m= × = ≤ o espaçamento transversal máximo implica a necessidade de ter mais de dois ramos. ramos laterais 22 6,7 2 3,64 11,75 / 3 sA cm m s ≥ × + × = E2rφ8 → As = 1,01 cm2 s ≤ 0,086 m adopta-se s = 7,5 cm ramo central 21 6,7 2,23 / 3 sA cm m s ≥ × = s = 7,5 cm → As ≥ 0,17 cm2 → φ6 embora φ6 fosse suficiente para o ramo central, adopta-se igualmente φ8 emendas da armadura de torção 8.7 – pg. 156 8.7.3 – pg. 157 o comprimento de sobreposição pode ser avaliado pela expressão seguinte 1 2 3 4 5 6 , 0,minbd b rqdl l lα α α α α α= ≥ (8.10) , 4 sd b rqd bd l f σφ= (8.3) 8.4.2 (2) – pg. 151 1 22,25bd ctdf fηη= (8.2) 3.1.6 (2) – pg. 39 ,0,05 1,5 1,0 1,5 ctk ctd C f f MPaγ= = = 2, 25 1,0 1,0 1,0 2, 25bdf MPa= × × × = 213,98 /s req A cm m s ⎛ ⎞ =⎜ ⎟⎝ ⎠ 220,13 /s prov A cm m s ⎛ ⎞ =⎜ ⎟⎝ ⎠ tem-se, então, que sdσ poderá ser aproximadamente obtido pela seguinte relação: , , 13,98348 242 20,13 s req sd yd s pro A f MPa A σ ≈ = = , 0,008 242 0,22 4 2,25b rqd l m= = por simplicidade assume-se que os vários coeficientes 1 2 3 4 5 1,0α α α α α= = = = = . Verifica- se se o comprimento disponível de sobreposição é suficiente. Caso o não seja, os coeficientes deverão ser avaliados. De acordo com o quadro 8.3, para percentagem de varões sobrepostos superior a 50%, 6 1,5α = 1 1,5 0, 22 0,33bdl m= × × = ( )0,min 6 ,max 0,3 ;15 ;200b rqdl lα φ> mm m mm (8.11) ( )0,min max 0,3 1,5 220;15 8;200 200l m= × × × = solução adoptada φ8 af.0,075 dimensionamento da armadura longitudinal de acordo com o cálculo já efectuado atrás, 4 23,64 10sl k A m m u −= ×∑ 9.2.3 (4) – pg. 177 os varões devem ser dispostos de modo a que haja pelo menos um varão em cada canto e o espaçamento máximo entre eles seja 350 mm MSd = -181,125 kNm (momento flector na secção B) de acordo com os cálculos atrás realizados, slA = 7,09×10-4 m2 (armadura superior máxima devido a momento flector) MSd,max = 101,88 kNm (momento flector nas secções a 2,25 m das secções dos apoios laterais) 2 2 101,88 0,018 0,75 0,75 13300 Sd Sd cd M bd f μ = = =× × → ω = 0,018 As = 0,018×0,75×0,75×13,3/348 As = 3,87×10-4 m2 (armadura inferior máxima devido a momento flector) a percentagem de armadura inferior em apoios intermédios é a indicada em 9.2.1.4 (1), isto é, deve-se manter no apoio pelo menos um quarto da armadura existente no vão. Então, na secção B, a armadura necessária em cada uma das quatro faces é: 3,64x0,65+7,09=9,46 cm 2 3,64x0,70=2,55 cm 2 3,64x0,65+3,87/4=3,33 cm 2 3,64x0,70=2,55 cm 2 secção a 4,0 m do apoio A ⎪⎩ ⎪⎨ ⎧ = −= = kNm,T kN,V kNm,M Sd Sd Sd 876 4470 2440 dimensionamento da armadura transversal 6.3.2 (1) – pg. 108 ( )2Rd k ywd swT A f A s cotθ= (6.26) 32 0,455 348 10 1 76,8swRd AT k s ⎛ ⎞= × × × × ≥⎜ ⎟⎝ ⎠ Nm 4 22,425 10 /swA m m s −= × sendo ,max 0,3875ls = m kN (já determinado para a secção B) 4.3.2.3(1) , max(154,3;164,8) 164,8 Rd cV = = (já determinado para a secção B) como VSd = 70.44 kN < 164,8 kN = , ,Rd cV só é necessária armadura mínima Armaduras transversais mínimas 9.2.2 (8) – pg. 176 ,max 0,5625 ts m= o espaçamento transversal máximo implica a necessidade de ter mais de dois ramos. ramos laterais 22 6,7 2 2,43 9,33 / 3 sA cm m s ≥ × + × = E2rφ8 → Asw = 1,01 cm2 s ≤ 0,11 m adopta-se s = 10 cm ramo central 21 6,7 2,23 / 3 sA cm m s ≥ × = s = 10 cm → As ≥ 0,22 cm2 → φ8 (pela razão anteriormente referida de uniformização) s = 10,0 cm e E3rφ8, uma vez que respeita indicados para a secção B φ8 af.0,10 emendas da armadura de torção 0,33bdl m= dimensionamento da armadura longitudinal 2 90,56 40,25 2sd xM x= − 9.2.1.3 (2) – pg. 172 para a armadura transversal calculada pelo procedimento preconizado em (6.2.1 – pg. 96), ( )cot cot 2 0la z θ α= − ≥ (9.2) o valor de z pode ser considerado igual a 0,9d (6.2.3 (1) – pg. 100); então tem-se: ( )0,9 0,75 1 0 2 0,34la m= × × − = 4,0 0,34 4,34x m= + = 13,96sdM kNm= nesta secção torna-se desnecessária armadura superior de flexão. 4,0 0,34 3,66x m= − = 61,86sdM kNm= das tabelas Barros e Figueiras (2007) tem-se: 2 61,86 0,011 0,75 0,75 13300 μ = =× × 213,30,011 0,011 0,75 0,75 2,36 348s A cmω = → = × × × = 6.3.2 (3) – pg. 109 115,2 6Sd T x= para 4,0 76,8Sdx m T kNm= ⇒ = cot 2 sl yd Sd k k A f T u A θ=∑ (6.28) 3 76,80 11 2 0,455 348 10 sl k A u = × ×× × ∑ 4 22, 43 10sl k A m m u −= ×∑ a armadura necessária em cada uma das faces é: 2,43x0,65=1,58 cm 2 2,43x0,70=1,70 cm 2 2,43x0,65+2,36=3,94 cm 2 2,43x0,70=1,70 cm 2 secção a 2,0 m do apoio A 100,62 10,06 38,40 Sd Sd Sd M kNm V kN T kNm =⎧⎪ =⎨⎪ =⎩ dimensionamento da armadura transversal 6.3.2 (1) – pg. 108 a armadura transversal de torção pode ser obtida a partir da expressão 6.26 – pg. 108, obtendo-se ( )2 cRd k ywd swT A f A s otθ= 32 0,455 348 10 1 38,4swRd AT k s ⎛ ⎞= × × × × ≥⎜ ⎟⎝ ⎠ Nm 4 21, 21 10 /swA m m s −= × 9.2.3 (3) – pg. 177 e 9.2.2 (6) – pg. 176 Afastamento longitudinal das armaduras transversais ,max 0,3875ls = m N (já determinado anteriormente) 6.2.2 (1) – pg. 98 Avaliação da capacidade resistente sem armadura de transverso , 164,8 Rd cV k= como VSd = 10,06 kN < 164,8 kN = VRd,c, só é necessária armadura mínima Armaduras mínimas 9.2.2 (5) – pg. 175 4 2 min 6,7 10 /swA m m s −⎛ ⎞ = ×⎜ ⎟⎝ ⎠ 9.2.2 (8) – pg. 176 ,max 0,5625 ts m= o espaçamento transversal máximo implica a necessidade de ter mais de dois ramos. adoptando estribos de φ8 ramos laterais 22 6,7 2 1,21 6,89 / 3 sA cm m s ≥ × + × = E2rφ8 → As = 1,01 cm2 s ≤ 0,147 m adopta-se s = 12,5 cmramo central 21 6,7 2,23 / 3 sA cm m s ≥ × = s = 12,5 cm → As ≥ 0,28 cm2 → φ6 dimensionamento da armadura longitudinal 2 90,56 40,25 2sd xM x= − a armadura longitudinal de flexão já foi dispensada na secção a 4,0m do apoio A, a armadura inferior de flexão é a armadura máxima: 4 23,87 10sA m −= × a armadura longitudinal de torção é dada por 6.3.2 (3) – pg. 109 cot 2 sl yd Sd k k A f T u A θ=∑ (6.28) 4 238,40 1 1,21 10 / 348000 2 0,455 sl k A m m u −×= = ×× × a armadura necessária em cada uma das faces é: 1,21x0,65=0,79 cm 2 1,21x0,70=0,85 cm 2 1,21x0,65+3,87=4,65 cm 2 1,21x0,70=0,85 cm 2 secção do apoio A 0 90,56 0 Sd Sd Sd M kNm V kN T kNm =⎧⎪ =⎨⎪ =⎩ dimensionamento da armadura transversal 6.2.2 (1) – pg. 98 Avaliação da capacidade resistente sem armadura de transverso , 164,8 Rd cV k= N como VSd = 90,56 kN < 164,8 kN = VRd,c, só é necessária armadura mínima Armaduras mínimas 9.2.2 (5) – pg. 175 4 2 min 6,7 10 /swA m m s −⎛ ⎞ = ×⎜ ⎟⎝ ⎠ 9.2.2 (8) – pg. 176 ,max 0,5625 ts m= o espaçamento transversal máximo implica a necessidade de ter mais de dois ramos. adoptando estribos de φ8 ramos laterais 26,7 /sA cm m s ≥ E2rφ8 → As = 1,01 cm2 s ≤ 0,151 m adopta-se s = 15,0 cm dimensionamento da armadura longitudinal considerou-se a armadura da secção a 2,0m de A: 1,21x0,65=0,79 cm 2 1,21x0,70=0,85 cm 2 1,21x0,65+3,87=4,65 cm 2 1,21x0,70=0,85 cm 2 Tem-se então: Secção A e secção a 2,0m de A: Secção a 4,0m de A: Secção B: amarrações 9.2.1.3 – pg. 172 os varões dimensionados devem ser amarrados com um comprimento de bdl 8.4.4 (1) – pg. 153 1 2 3 4 5 , ,minbd b rqd bl l lα α α α α= ≥ (8.4) 1 1,0α = - varões rectos 3 1,0α = 4 1,0α = - não existem varões transversais soldados 5 1,0α = - ausência de compressão transversal no estado limite último ao longo de bdl 2 3 5 1,0 0,7α α α = ≥ (8.5) 8.4.3 – pg. 152 , 4 sd b rqd bd l f σφ= (8.3) 8.4.2 (2) – pg. 151 1 22,25bd ctdf fηη= (8.2) 3.1.6 (2) – pg. 39 ,0,05 1,5 1,0 1,5 ctk ctd C f f MPaγ= = = para condições de boa aderência 2, 25 1,0 1,0 1,0 2,3bdf MPa= × × × = pelo que para armaduras de 12φ , 1, 2 348 45,4 4 4 2.3 yd b rqd bd f l c f φ= = = m para armaduras de 10φ 1 348 37,8 4 4 2.3 yd b bd f l c f φ= = = m considerando más condições de aderência e armaduras de 12φ para condições de má aderência 1 0,7η = 1,2 348 64,8 4 4 0,7 2.3 yd b bd f l c f φ= = =× m para armaduras de 10φ 1 348 54 4 4 0,7 2.3 yd b bd f l c f φ= = =× m temos então para as diversas secções: secção a 4,0m do apoio A amarração dos 2 10φ das faces laterais As,req = 1,70 cm2 As,prov = 3,14 cm2 1,701 37,8 20,5 3,14bd l c= × × = m m com um mínimo de ,0,3 11,34 10 10 10 b rqdl c cm cm φ =⎧⎪ =⎨⎪⎩ amarração dos 6 12φ da face superior As,req = 1,58 cm2 As,prov = 9,93 cm2 1,581 64,8 10,3 9,93bd l c= × × = m m m com um mínimo de ,0,3 19,4 10 12 10 b rqdl c cm cm φ =⎧⎪ =⎨⎪⎩ Será recomendável tomar 75bd bdl d l c< ⇒ =/ mas como o ponto a partir do qual já não é necessário armadura superior de flexão está mais à direita desta secção: 2 90,56 40,25 0 4,5 2sd xM x x= − = ⇒ = m 4,50 0,34 4,16lx a m− = − = 4,16 0,75 3, 41l bdx a l m− − = − = adopta-se 60 cm para comprimento de amarração dos varões desta secção. secção a 2,0m do apoio A amarração dos 2 10φ das faces laterais As,req = 0,85 cm2 As,prov = 2,36 cm2 0,851 54,0 19,45 2,36bd l c= × × = m m com um mínimo de ,0,3 16,2 10 10 10 b rqdl c cm cm φ =⎧⎪ =⎨⎪⎩ amarração dos 2 10φ da face superior As,req = 0,79 cm2 As,prov = 3,14 cm2 0,791 54,0 13,6 3,14bd l c= × × = m m com um mínimo de ,0,3 16,2 10 10 10 b rqdl c cm cm φ =⎧⎪ =⎨⎪⎩ adopta-se 20 cm para do varão desta secção. bdl secção A 9.2.1.4 (2) – pg. 173 l E E aF V z = (9.3) 0,3490,56 41,1 0,75E F k= = N 2 , 41,1 1,15 348000 E s req syd FA c f = = = m 2 , 3,83 (2 10 2 12)s provA cm φ φ= + 1,1845,4 14,0 3,83bd l c= × = m com um mínimo, na face superior, de 0,3 0,3 54,0 16,2 10 12 10 bl c cm cm φ = × =⎧⎪ =⎨⎪⎩ m m e na face inferior, de 0,3 0,3 45,4 13,6 10 12 10 bl c cm cm φ = × =⎧⎪ =⎨⎪⎩ todos os varões, desta secção, serão levados até à face da viga Esquema de armaduras da resolução pelo EC2 EXERCÍCIO 3 DIMENSIONAMENTO DE UMA VIGA CONTÍNUA Objectivos do estudo e conceitos apresentados: - Redistribuição de esforços - Estado limite último de flexão e esforço transverso - Forças de desvio - Armadura de suspensão - Apoios indirectos - Viga de secção variável Dados A viga contínua apresentada em corte longitudinal e em esquema estrutural está sujeita às acções concentradas e distribuídas apresentadas considerando-se que não existe possibilidade de as cargas actuarem separadamente ou com valores variáveis nos tramos. Os materiais são o betão C20/25 e o S400. O Ambiente é pouco agressivo (interior). Resolução Combinação de acções Considera-se que a única combinação de acções a considerar é a seguinte: ( )1,35 1,5Qsd AP Sob Em toda a Estrutura= + Caso se permitisse a variação da sobrecarga nos diversos tramos, ao longo do vão, obtinham-se outras combinações que apenas alteravam os esforços em termos de envolvente mas que não acrescentava nada em termos dos objectivos do problema. Diagramas de esforços Nota : o esforço axial tem a convenção de sinais das tabelas de flexão composta. Pretende-se efectuar uma redistribuição de esforços que baixe o momento negativo sobre o apoio intermédio e o torne da ordem de grandeza do valor positivo. 5.5 –pag. 69 A redistribuição pode ser efectuada no caso de lajes e vigas contínuas solicitadas predominantemente à flexão em que a relação entre vãos adjacentes esteja entre 0,5 e 2. Admitindo que os pilares dispensam a verificação da segurança em relação à encurvadura, vai-se proceder a uma redistribuição do momento negativo sobre o apoio intermédio para um valor que “iguale” o valor do momento positivo máximo no tramo direito. ( 305,72− ) Adicionalmente, a capacidade de rotação não precisa de ser verificada se: 5.5 (4) –pag. 69 1 2 uxk k d δ ≥ + (5.10a) 1 0,44k = 2 2 0,00141,25 0,6 cu k ε ⎛ ⎞= +⎜ ⎟⎝ ⎠ a extensão última 2cuε é obtida do quadro 3.1 – pg. 34 3 2 3,5 10cuε −= × 2 0,00141,25 0,6 1,25 0,0035 k ⎛ ⎞= + =⎜ ⎟⎝ ⎠ a posição do eixo neutro, no estado limite último, após a redistribuição é determinada seguidamente se 285sdM kNm= − e a altura útil é 0,66d m= 2 285 0,164 0,30 0,66 13300Sd μ = =× × das tabelas Barros e Figueiras (2007) tem-se: μ = 0,164 e 0,0A A′ = pelo que ω = 0,183 e 0,226x d α = = pelo que 0,44 1,25 0,231 0,73δ ≥ + × = 285 0,93 0,73 305,72 δ = = ≥ (não é necessário verificar a capacidade de rotação) Obtêm-se os seguintes diagramas de esforços após a redistribuição: Armadura longitudinal 2 sd sd cd M em flexão simples bd f μ = 2 Sds sd cd M em flexão composta bd f μ = Sds Sd Sd sM M N y= −e / 2 0,66 0,7 / 2 0,31sy d h m= − = − = SdM [kNm] 225− 43 69,69 23 285− 284,06 SdN [kN] 0 27,71− 0 36,65 0 0 SdsM [kNm] - 51,6 - 11,6 - - μ 0,129 0,030 0,040 0,007 0,164 0,164 x d 0,172 0,055 0,066 0,0258 0,226 0,226 ω 0,139 0,0305 0,041 0,007 0,183 0,183 sA [cm2] 10,52 ,minsA< 3,10 ,minsA< 13,85 13,85 ∅ 2 12 3 20∅ + ∅ 3 12∅ 3 12∅ 3 12∅ 2 12 4 20∅ + ∅ 2 12 4 20∅ + ∅ armaduras mínima e máxima 7.3.2 – pg. 137 ,min ,s s c ct eff ctA k kf Aσ = (7.1) ctA é a área de betão traccionado imediatamente antes da formação da primeira fenda. A presença das armaduras desloca o eixo neutro na sua direcção, pelo que será conservativo considera-lo a meia altura. Act = 0,30 × 0,35 = 0,105 cm2 , 2, 2ct eff ctmf f M= = Pa (quadro 3.1 – pp. 34) O diâmetro deve ser corrigido em função das hipóteses de cálculo ( ) ( )* , 2,9 2 c crs s ct eff k hf h dφ φ= − (7.6N) ( ) ( ) 0,4 0,3520 2, 2 2,9 21, 2 2 0,7 0,65s mmφ ×= =− interpolando a tensão no quadro 7.2N, para 0,4kw mm= (quadro 7.1N), obtém-se σs = 236 MPa 0,4ck = 1,0k = 4 2 ,min 0, 4 1,0 2, 2 0,105 236 3,9 10 3,9s 2A m c−= × × × = × = m adicionalmente, de 9.2.1.1 (1) – pg. 171 tem-se: ,min 0,26 0,0013ctms t yk f tA b d b df = </ (9.1N) 4 2 4 2 ,min 2, 20,26 0,3 0,65 2,8 10 0,0013 0,3 0,65 2,5 10 400s A m m− −= × = × < × × = ×/ então, ( ) 2 2,min max 3,9;2,8;2,5 6,6sA cm cm= = de 9.2.1.1(3) – pg. 171 vem: 4 2 ,max 0,04 0,3 0,7 84 10 84s 2A m c−= × × = × = m a armadura necessária para a flexão é superior à mínima e inferior à máxima regulamentares. Interrupção de Armaduras Consola 1 76,Sd 5x m M kNm= ⇒ = − 0,5 0,46h d= ≅ 2 76,5 0,091 0,30 0,46 13300Sd μ = =× × das tabelas Barros e Figueiras (2007) tem-se: μ = 0,091, 0,0A A′ = pelo que ω = 0,096 4 2 213,30,096 0,30 0,46 5,06 10 5,06 348s m c−= × × × = × = m ( )2 12 2 20∅ + ∅ A Verificação da compressão máxima na biela de betão 6.2.3 (3) – pg. 101 ( ),max 1 cot tanRd w cdV b z fν θ= θ+ (6.9) 1 0,6 1 250 ckfν ⎛ ⎞= −⎜⎝ ⎠⎟ (6.6N – pg. 100) 1 200,6 1 0,552 250 ν ⎛ ⎞= − =⎜ ⎟⎝ ⎠ ( ),max 0,3 0,9 0, 46 0,552 13300 2 455,9RdV k= × × × × = N = ,max 112,5Sd kN como > V,max 455,9RdV kN = , não é necessário alterar as dimensões da secção transversal 9.2.1.3 (2) – pg. 172 para a armadura transversal calculada pelo procedimento preconizado em (6.2.1 – pg. 96), ( )cot cot 2 0la z θ α= − ≥ (9.2) o valor de z pode ser considerado igual a 0,9d (6.2.3 (1) – pg. 100); então tem- se: ( )0,9 0, 46 1 0 2 0, 21la m= × × − = os varões devem ser amarrados (a partir do ponto em que deixam de ser necessários) com um comprimento de amarração, lbd; 8.4.3 – pg. 152 , 4 sd b rqd bd l f σφ= (8.3) 8.4.2 (2) – pg. 151 1 22,25bd ctdf fηη= (8.2) 3.1.6 (2) – pg. 39 ,0,05 1,5 1,0 1,5 ctk ctd C f f MPaγ= = = para condições de má aderência: 2,25 0,7 1,0 1,0 1,58bdf MPa= × × × = para avaliar a tensão nos varões a partir da zona onde é medido o comprimento da amarração, é preciso analisar o diagrama de momentos As,req = 5,06 cm2 As,prov = 14,83 cm2 tem-se, então, que sdσ poderá ser obtido pela seguinte relação: , , 5,06348 118,7 14,83 s req sd yd s pro A f MPa A σ ≈ = = , 0,020 118,7 0,38 4 1,58b rqd l m= = o comprimento de amarração de cálculo pode então ser determinado 8.4.4 (1) – pg. 153 1 2 3 4 5 , ,minbd b rqd bl l lα α α α α= ≥ (8.4) 1 1,0α = - varões rectos 2 1,0α = - por simplicidade, enquanto não se verifica a constituição da secção transversal uma vez que as cintas transversais ainda não foram dimensionadas, pode assumir-se, pelo lado da segurança, que serão as mínimas. Assim: 3 1,0α = 4 1,0α = - não existem varões transversais soldados 5 1,0α = - ausência de compressão transversal no estado limite último ao longo de 2 3 5 1,0 0,7α α α = ≥ (8.5) logo ,min1,0 0,38bd bl l= × ≥ ( ),min ,max 0,3 ;10 ;100b b rqdl l φ= mm m mm (8.6) ( ),min max 0,3 380;10 20;100 200bl m= × × = então 0,38bdl m= 1 0,21 0,38 0,41x m= − − = Vão Quebrado 0,7 0,66h m d= ≅ m 2 '2 12 2,26sA cm∅ ⇒ = e assume-se que ' 1,0AA = 42,26 10 348000 0,030 0,3 0,66 13300 ω −×= =× e das tabelas Barros e Figueiras (2007) tem-se: 0,030 52,1 1,02 4,70RdM kNm x m x mμ = ⇒ = − ⇒ = ∨ = ( ) ( )1,02 132,56 e 4,70 132, 40sd sdV x m kN V x m kN= = = = − Verificação da compressão máxima na biela de betão 6.2.3 (3) – pg. 101 ( ),max 1 cot tanRd w cdV b z fν θ= θ+ (6.9) 1 0,6 1 250 ckfν ⎛ ⎞= −⎜⎝ ⎠⎟ (6.6N – pg. 100) 1 200,6 1 0,552 250 ν ⎛ ⎞= − =⎜ ⎟⎝ ⎠ ( ),max 0,3 0,9 0,66 0,552 13300 2 654,1RdV k= × × × × = N = ,max 297,25Sd kN como > V,max 654,1RdV kN = , não é necessário alterar as dimensões da secção transversal, que se encontra verificada para o vão quebrado e extremo direito. seguindo passos idênticos aos já efectuados para a consola ( )cot cot 2 0la z θ α= − ≥ (9.2) ( )0,9 0,66 1 0 2 0,30la m= × × − = As,req = 2,26 cm2 As,prov = 14,83 cm2 , , 2, 26348 53,0 14,83 s req sd yd s pro A f MPa A σ ≈ = = , 0,020 53,0 0,17 4 1,58b rqd l m= = ,min1,0 0,17bd bl l= × ≥ ( ),min ,max 0,3 ;10 ;100b b rqdl l φ= mm m mm (8.6) ( ),min max 0,3 170;10 20;100 200bl m= × × = pelo que 0,20bdl m= 1,02 0,30 0,20 1,52 1,55x m= + + = ≅ 4.70 0,30 0,20 4,20x m= − − = Tramo externo direito Armadura negativa 0,7 0,66h m d= ≅ m ' 22 12 2,26sA cm∅ ⇒ = 0,030ω = das tabelas Barros e Figueiras (2007) tem-se: 0,029 50,4 0,88RdM kNm x mμ = ⇒ = − ⇒ = 233,89sdV k= N seguindo os passos já efectuados para o vão quebrado 0,30la m= 0,20bdl m= 0,88 0,30 0,20 1,38 1,40x m= + + = ≅ Armadura positiva 0,7 0,66h m d= ≅ m 22 12 2 20 8,54sA cm∅ + ∅ ⇒ = 0,113ω = das tabelas Barros e Figueiras (2007) tem-se: 0,107 186,0 2,14RdM kNm x mμ = ⇒ = ⇒ = seguindo os passos já efectuados para o vão quebrado 0,30la m= as condições de aderência são consideradas boas pelo que é preciso corrigir o comprimento de amarração lbd 2,25 1,0 1,0 1,0 2,25bdf MPa= × × × = para avaliar a tensão nos varões a partir da zona onde é medido o comprimento da amarração, é preciso analisar o diagrama de momentos As,req = 8,54 cm2 As,prov = 14,83 cm2 tem-se, então, que sdσ poderá ser obtido pela seguinte relação: , , 8,54348 200, 4 14,83 s req sd yd s pro A f MPa A σ ≈ = = , 0,020 200,4 0,45 4 2,25b rqd l m= = ,min1,0 0,45bd bl l= × ≥ ( ),min ,max 0,3 ;10 ;100b b rqdl l φ= mm m mm (8.6) ( ),min max 0,3 450;10 20;100 200bl m= × × = então 0,45bdl m= 2,14 0,30 0,45 1,39 1,35x m= − − = ≅ Apoio direito 202,25sdV k= N armadura nos apoios 9.2.1.4 (2) – pg. 173 l E E aF V z = (9.3) 0,30202,25 102,15 0,9 0,66E F k= =× N 4 2102,15 2,9 10 2,9 348000s 2A m c−= = × = m é a área necessária para amarrar a armadura nos apoios As,req = 2,9 cm2 As,prov = 14,83 cm2 tem-se, então que sdσ poderá ser obtido pela seguinte relação: , , 2,9348 68,1 14,83 s req sd yd s pro A f MPa A σ ≈ = = , 0,020 68,1 0,15 4 2,25b rqd l m= = ( ),min ,max 0,3 ;10 ;100b b rqdl l φ= mm m mm (8.6) ( ),min max 0,3 150;10 20;100 200bl m= × × = então , 0, 20b rqdl m= Planta Dimensionamento ao Esforço Transverso Avaliação da capacidade resistente ao esforço transverso sem armadura transversal6.2.2 (1) – pg. 98 ( )1/3, , 100Rd c Rd c l ck wV C k f bρ⎡= ⎣ d⎤⎦ (6.2.a) , 0,18 0,18 1,5 0,12Rd c cC γ= = = 200 2001 1 1,55 660 k d = + = + = ≤ 2,0 43,39 10 0,0017 0,02 0,3 0,66 sl l w A b d ρ −×= = = ≤× ( )1/3 3, 0,12 1,55 100 0,0017 20 300 660 10 55,4 Rd cV k−⎡ ⎤= × × × × × × × =⎣ ⎦ N b d sujeito a um mínimo de , minRd c wV ν= (6.2.b) 3/2 1/2 min 0,035 ckk fν = (6.3N) 3/2 1/2 min 0,035 1,55 20 0,302 ν = × × = pelo que 3 , 0,302 300 660 59,8 10 59,8 Rd cV N= × × = × = kN N pelo que , max(55,4;59,8) 59,8 Rd cV k= = 9.2.2 (5) – pg. 175 Armaduras transversais mínimas para S 400 e C 20/25 tem-se: ( ),min 0,08w ck ykf fρ = (9.5N) ( ),min 0,08 20 400 0,00089443wρ = = ( )sin 0,00089443w sw wA sbρ α= = 4 2 min 0,00089443 0,3 1 2,68 10 /swA m m s −⎛ ⎞ = × × = ×⎜ ⎟⎝ ⎠ determine-se agora qual o espaçamento longitudinal máximo regulamentar na zona em análise 9.2.2 (6) – pg. 176 ( ),max 0,75 1 cotls d α= + ,max 0,75 0,66 1 0,50ls m= × × = logo: então: ,max 0,50ls m= determinação do espaçamento transversal máximo regulamentar na zona em análise 9.2.2 (8) – pg. 176 ,max ,max0,75 0,75 0,66 0,50 0,6 0,50t ts d m m s= = × = ≤ ⇒ = m o espaçamento transversal máximo implica que dois ramos serão suficientes. para estribos φ8 de 2 ramos: E2rφ8 → As = 1,01 cm2 s ≤ 0,377 m adopta-se s = 35,0 cm 6.2.3 (3) – pg. 101 , cotswRd s ywd AV zf s θ⎛ ⎞= ⎜ ⎟⎝ ⎠ (6.8) Para uniformizar a colocação de estribos ao longo dos tramos da viga definem-se seguidamente tipos de armadura transversal escolhidos de forma a uniformizar a variação da armadura transversal ao longo da viga. E2rφ8af 0.30 m → As = 3,37 cm2/m ( )4 3, 3,37 10 0,9 0,66 348 10 1 69,66Rd sV k−= × × × × × = N N E2rφ8af 0.20 m → As = 5,05 cm2/m ( )4 3, 5,05 10 0,9 0,66 348 10 1 104,39Rd sV k−= × × × × × = E2rφ8af 0.15 m → As = 6,73 cm2/m ( )4 3, 6,73 10 0,9 0,66 348 10 1 139,12Rd sV k−= × × × × × = N N N N E2rφ8af 0.125 m → As = 8,08 cm2/m ( )4 3, 8,08 10 0,9 0,66 348 10 1 167,02Rd sV k−= × × × × × = E2rφ8af 0.10 m → As = 10,1 cm2/m ( )4 3, 10,1 10 0,9 0,66 348 10 1 208,78Rd sV k−= × × × × × = E3rφ8af 0.125 m → As = 12,08 cm2/m ( )4 3, 12,08 10 0,9 0,66 348 10 1 249,71Rd sV k−= × × × × × = a representação da localização da zona dos estribos pode ser encontrada na figura seguinte: 116,32 kN 40,50 kN 208,78 kN 104,39 kN 104,39 kN 104,39 kN 249,71 kN 167,02 kN 69,66 kN 69,66 kN 139,12 kN 139,12 kN 2rφ8//0,15 2rφ8//0,20 2rφ8//0,30 2rφ8//0,10 2rφ8//0,125 2rφ8//0,20 2rφ8//0,10 167,02 kN 3rφ8//0,125 2rφ8//0,125 na figura anterior, as zonas assinaladas com espessura maior correspondem a tomar o esforço transverso à face do apoio nos termos de Consola de secção variável ( ) 236 405 [kNm]sdM x x x= − − 6.2.1 (1) – pg. 96 Para elementos com altura variável, deve ser tida em conta as componentes de esforço transverso da força de compressão, no caso de um banzo comprimido inclinado, e de tracção na armadura de tracção. 6.2.1 (2) – pg. 96 ( )' 72 40,5 [sdV x x kN= + ] a contribuição das escoras comprimidas para a resistência ao esforço transverso pode ser avaliada por: ( )ccd MV tgd α= ( ) 0, 2tg α = 0,26 0,2d x≅ + ( ) 2 236 40,5 7,2 8,10,2 [kN] 0,26 0,2 0,26 0,2ccd x x x xV x x + += =+ + pelo que o esforço transverso actuante de cálculo pode ser corrigido, isto é, decrescido de . Fica assim determinada a parcela ccdV 'sdV que deverá ser suportada pelas armaduras transversais. ( )'sd sdV x V V= − ccd ( ) 27,2 8,1' 72 40,5 [ 0,26 0,2sd x x xV x x += + − + ]kN o valor do transverso corrigido encontra-se representado a tracejado na figura anterior 9.2.2 (5) – pg. 175 Armaduras transversais mínimas 4 2 min 2,68 10 /swA m m s −⎛ ⎞ = ×⎜ ⎟⎝ ⎠ determine-se agora qual o espaçamento longitudinal máximo regulamentar na zona em análise 9.2.2 (6) – pg. 176 ( ),max 0,75 1 cotls d α= + ,max 0,75 0,26 1 0,20ls m= × × = determinação do espaçamento transversal máximo regulamentar na zona em análise 9.2.2 (8) – pg. 176 ,max ,max0,75 0,75 0,26 0,20 0,6 0,20t ts d m m s= = × = ≤ ⇒ = m o espaçamento transversal máximo implica que serão necessários 3 ramos. armadura transversal , cotswRd s ywd AV zf s θ⎛ ⎞= ⎜ ⎟⎝ ⎠ (6.8) ( ) 23, 7, 2 8,10,9 0,26 0,2 348 10 1 72 40,5 0,26 0,2swRd s A x xV x x s x +⎛ ⎞= × + × × × ≥ + −⎡ ⎤⎜ ⎟ ⎣ ⎦ +⎝ ⎠ kN pelo que a armadura transversal ao longo da consola terá de ser ( ) ( ) ( ) 2 2 4 2 23 7,2 8,172 40,5 2,6 1,46250,26 0,2 5,747 10 / 0,9 0,26 0,2 348 10 1,3 sw x xx x xA x m m s x x − ++ − + +⎛ ⎞ +≥ ×⎜ ⎟ × + × ×⎡ ⎤⎝ ⎠ +⎣ ⎦ � se x=2,0 m 4 25,63 10 /swA m m s −⎛ ⎞ = ×⎜ ⎟⎝ ⎠ E2rφ8 → As = 1,01 cm2 s ≤ 0,179 m adopta-se s = 15,0 cm para respeitar o espaçamento transversal se x=0,0 m 4 24,97 10 /swA m m s −⎛ ⎞ = ×⎜ ⎟⎝ ⎠ verifica-se que não haverá necessidade de proceder à variação do espaçamento dos estribos ao longo da consola uma vez que a variação da área necessária é reduzida. No entanto, na extremidade livre é preciso ter em atenção a necessidade de armadura de suspensão: 9.2.5 – pg. 177 Armadura de suspensão para fazer face ao apoio indirecto - Na extremidade da consola 1,35 30 40,5sdF k= × = N 240,5 1,16 348000s A cm= = a armadura deverá ser distribuída numa faixa que poderá ser exterior ao volume de betão comum às duas vigas de acordo com 9.2.5 (2). Assim sendo, na viga principal esta distância deverá Planta 0,30 0,15 2 0,30 0,10 3 a m b m ⎧ ≤ =⎪⎪⎨⎪ ≤ =⎪⎩ a armadura pode assim ser distribuída numa largura s 0,15 0,10 0,25s m= + = 21,16 4,64 / 0,25 sA cm m s = = Armadura transversal total 24,97 4,64 9,61 /sw total A cm m s ⎛ ⎞ = + =⎜ ⎟⎝ ⎠ E3rφ8 → As = 1,508 cm2 s ≤ 0,157 m adopta-se s = 15,0 cm para respeitar o espaçamento transversal No tramo direito 1,35 50 67,5sdF k= × = N 267,5 1,94 348000s A cm= = Planta a armadura pode assim ser distribuída numa largura s 0,35 2 0,70s m= × = 21,94 2,77 / 0,70 sA cm m s = = esta zona dispõe já de E2rφ8af 0.20 m → As = 5,05 cm2/m pelo que Armadura transversal total 25,05 2,77 7,82 /sw total A cm m s ⎛ ⎞ = + =⎜ ⎟⎝ ⎠ E2rφ8af 0,125 m → As = 8,08 cm2 Forças de desvio Artº 99 (REBAP) ( )1 43 43 72,39 0,9 0,9 0,66 sdMF k z d = = = =× N N ou ( ) 4 2 348000 3,39 10 117,97syd sF f A k −= = × × = ( )1F - força de tracção (igual à compressão) ( )2F - força máxima de tracção instalável Força de desvio na zona comprimida: 233,272 sin 33,27 0,95 2 348000 s d sd syd FF F A cm f α⎛ ⎞= = ⇒ = = =⎜ ⎟⎝ ⎠ Como a área desta armadura é pequena vai-se acrescentar , um de cada lado do que quebra. Normalmente devia-se somar localmente as áreas. 2Est∅6 total sw sw sdA A A s s ⎛ ⎞ = +⎜ ⎟⎝ ⎠ s De notar que se uma secção estiver sujeita a esforço transverso, torção, forças de desvio e de suspensão nessa zona da viga temos quatro contribuições para a armadura transversal. Esquema das armaduras de flexão e transversais 4φ20+2φ12 4φ20+2φ12 4φ20+2φ12 4φ20+2φ124φ20+2φ12 4φ20+2φ12 4φ20+2φ12 4φ20+2φ12 4φ20+2φ12 4φ20+2φ12 2rφ8//0,15 2rφ8//0,20 2rφ8//0,30 2rφ8//0,10 2rφ8//0,125 2rφ8//0,20 2rφ8//0,103rφ8//0,125 2rφ8//0,1252rφ8//0,153rφ8//0,15 BetaoArmadoI_EJulio&DDiasdaCosta_M1.pdfBetaoArmadoI_EJulio&DDiasdaCosta_M2.pdf EXERCÍCIO 2 DIMENSIONAMENTO DE UMA VIGA CONTÍNUA SUJEITA A TORÇÃO BetaoArmadoI_EJulio&DDiasdaCosta_M3_draft.pdf EXERCÍCIO 3 DIMENSIONAMENTO DE UMA VIGA CONTÍNUA
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