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Marcos Wilson Ogata AU0441 - Estruturas de Concreto 1 / 26 Professor: M. Sc. Marcos Wilson Ogata Engenheiro Civil pela UFRGS Mestre em Estruturas pelo PPGEC-UFRGS Doutorando em Estruturas pelo PPGEC-UFRGS Email: marcos.ogata@hotmail.com AU0441 ESTRUTURAS DE CONCRETO ,SA AULA 05 – ADERÊNCIA E ANCORAGEM mailto:marcos.ogata@hotmail.com Marcos Wilson Ogata AU0441 - Estruturas de Concreto 2 / 26 INTRODUÇÃO ➢ O concreto e o aço devem trabalhar de forma solidária para resistir aos esforços a que são submetidos. Essa solidariedade impede que haja escorregamento relativo entre as barras de aço e o concreto que as envolve. ➢ O funcionamento conjunto é garantido pela existência de aderência entre os dois materiais. Os mecanismos pelos quais ela ocorre são: ❑ Por adesão: devido à ligações físico-químicas na interface aço/concreto que se formam durante a pega do cimento; ❑ Por atrito: representado pelo coeficiente de atrito entre o aço e o concreto, que é função da rugosidade superficial dos vergalhões; ❑ Mecânica: dado pelas saliências da barra que mobilizam tensões de compressão no concreto. ➢ A aderência é mais solicitada nas zonas de ancoragem (apoios), pois é preciso transferir os esforços da armadura para o concreto adjacente. Aderência Mecânica Aderência por Atrito Aderência por Adesão Marcos Wilson Ogata AU0441 - Estruturas de Concreto 3 / 26 POR QUE SE PREOCUPAR COM A ANCORAGEM? ➢ Desta forma, faz-se necessário calcular o comprimento de ancoragem que deve haver nos apoios para transmitir os esforços calculados. ➢ Pela NBR 6118/2023 o comprimento de ancoragem é função de diversos fatores: ❑ Conformação superficial das barras: lisas, rugosas, entalhadas; ❑ Qualidade do concreto; ❑ Posição da armadura em relação às etapas de concretagem: podendo ficar em zona de boa ou má aderência; ❑ Esforços de tração nas barras; ❑ Arranjo da própria ancoragem. ❑ A ancoragem ou aderência insuficientes podem produzir fissuras ao longo da extensão da barra, aumentando a deformação, permitindo a entrada de agentes corrosivos e, consequentemente, afetando a integridade estrutural da peça Região de ancoragem Desplacamento devido a perda de aderência Marcos Wilson Ogata AU0441 - Estruturas de Concreto 4 / 26 ➢ Item 9.4.2.4 NBR 6118/2023: Define-se comprimento de ancoragem básico como o comprimento reto de uma barra de armadura passiva necessário para ancorar a força-limite As·fyd nessa barra, admitindo-se, ao longo desse comprimento, resistência de aderência uniforme e igual a fbd, calculado conforme 9.3.2.1. COMPRIMENTO DE ANCORAGEM BÁSICO ( ) 2 Área lateral do cilindro 1 2 3 25 4 4 onde é a tensão máxima de aderência do concreto com o aço e: aço concreto bd b yd s yd bd b yd b bd bd ctd F F f A f A f f l f l f f f = = = = = açoFconcretoF ( ) ( ) 1 2 3 ,inf 2/3 conforme Tabela 8.2 0.7 para situações de má aderência item 9.3.1 1.0 para situações de boa aderência item 9.3.1 1.0 para 32 mm 132 para 32 mm 100 0.15 ctk ctd ck c f f f = = − = = Marcos Wilson Ogata AU0441 - Estruturas de Concreto 5 / 26 ZONAS DE BOA E MÁ ADERÊNCIA ➢ (1) Barras com inclinação maior que 45° sobre a horizontal sempre estarão em condições de boa aderência. Exemplos: pilares, fundações, vigas inclinadas > 45°. ➢ (2) Barras horizontais ou com inclinação menor que 45° sobre a horizontal: as zonas de boa são preconizadas pelo Item 9.3.1 da NBR 6118/2023. Marcos Wilson Ogata AU0441 - Estruturas de Concreto 6 / 26 ZONAS DE BOA E MÁ ADERÊNCIA ➢ (1) Barras com inclinação maior que 45° sobre a horizontal sempre estarão em condições de boa aderência. Exemplos: pilares, fundações, vigas inclinadas > 45°. ➢ (2) Barras horizontais ou com inclinação menor que 45° sobre a horizontal: as zonas de boa são preconizadas pelo Item 9.3.1 da NBR 6118/2023. Marcos Wilson Ogata AU0441 - Estruturas de Concreto 7 / 26 ZONAS DE BOA E MÁ ADERÊNCIA ➢ (1) Barras com inclinação maior que 45° sobre a horizontal sempre estarão em condições de boa aderência. Exemplos: pilares, fundações, vigas inclinadas > 45°. ➢ (2) Barras horizontais ou com inclinação menor que 45° sobre a horizontal: as zonas de boa são preconizadas pelo Item 9.3.1 da NBR 6118/2023. Laje com hde aço Marcos Wilson Ogata AU0441 - Estruturas de Concreto 11 / 26 ANCORAGEM EM APOIOS ➢ (Apoios Intermediários): Item 18.3.2.4.1 NBR 6118/2023 ➢ Em apoios intermediários, onde não há nenhuma possibilidade de ocorrer momento positivo, o comprimento de ancoragem mínimo pode ser tomado como sendo igual a 10Ø. Caso haja possibilidade, as barras devem ser emendadas e contínuas sobre o apoio. , , 5.5 60 mm b nec b ext l l r + ➢ (Apoios de Extremidade): Item 18.3.2.4.1 NBR 6118/2023 ➢ Para ancorar as barras longitudinais tracionadas nos apoios de extremidade deve-se verificar se a largura do apoio ap é suficiente para transmitir o esforço de tração das barras na face do apoio para o concreto lb,ext. Marcos Wilson Ogata AU0441 - Estruturas de Concreto 12 / 26 RAIOS DE DOBRAMENTO E GANCHOS ➢ (Apoios de Extremidade) Item 18.3.2.4.1: Quando houver cobrimento da barra no trecho do gacho, medido normalmente ao plano do gancho, de pelo menos 70 mm, e as ações varipaveis não ocorrerem com grande frequência com seu valor máximo, o primeiro dos três valores anteriores (lb,nec) para lb,ext pode ser desconsiderado, prevalecendo as duas condições restantes (o maior dos valores entre r+5.5Ø e 60mm). ➢ Para evitar o fendilhamento das barras de aço ao serem dobradas a NBR 6118/2023 indica os raios (diâmetros) mínimos dos pinos de dobramento, para armaduras longitudinais (Tabela 9.1) e transversais (Tabela 9.2). Marcos Wilson Ogata AU0441 - Estruturas de Concreto 13 / 26 RAIOS DE DOBRAMENTO E GANCHOS ➢ O comprimento efetivo de gancho necessário para realmente contribuir com a ancoragem é função do da bitola da armadura, conforme Item 9.4.2.3 da NBR 6118/2023. ➢ a) Para ganchos semicirculares, o comprimento da ponta reta não pode ser inferior a 2Ø; ➢ b) Para ganchos em ângulo de 45° (interno), o comprimento da ponta reta não pode ser inferior a 4Ø; ➢ c) Para ganchos em ângulo reto (90°), o comprimento da ponta reta não pode ser inferior a 8Ø. Marcos Wilson Ogata AU0441 - Estruturas de Concreto 14 / 26 GANCHO NOS ESTRIBOS Marcos Wilson Ogata AU0441 - Estruturas de Concreto 15 / 26 EXEMPLO DE APLICAÇÃO ➢ EXERCÍCIO: para a viga abaixo, calcule o comprimento de ancoragem necessário para haver a transmissão dos esforços para o pilar P1 da viga VS1, sabendo que a armadura calculada foi de 2.30 cm². Marcos Wilson Ogata AU0441 - Estruturas de Concreto 16 / 26 EXEMPLO DE APLICAÇÃO ➢ EXERCÍCIO: para a viga abaixo, calcule o comprimento de ancoragem necessário para haver a transmissão dos esforços para o pilar P1 da armadura inferior da viga VS1, sabendo que a armadura calculada foi de 2.30 cm². Considere aço CA-50 e concreto C25 e que o cálculo estrutural mostrou que esta armadura está tracionada. ( ) 2 2 , ,min Pelo detalhe de armadura mostrado, tem-se 2 12.5 mm no apoio P1 e em zona de boa aderência. Desta forma, o comprimento de ancoragem será: 1.25 2 2.45 cm 4 0.3 33 cm Tabela e 10 100 m s ef b b b A l l l = = = ,min ,min 0.3 330 99 mm 10 12.5 125 mm 12.5 cm m 100 m b bl l = = Concreto Má 39 28 34 24 30 21 27 19 25 17 23 16 21 15 Boa 28 19 24 17 21 15 19 13 17 12 16 11 15 10 Má 50 35 43 30 38 27 34 24 31 22 29 20 27 19 Boa 35 24 30 21 27 19 24 17 22 15 20 14 19 13 Má 62 44 54 38 48 33 43 30 39 28 36 25 34 24 Boa 44 31 38 26 33 23 30 21 28 19 25 18 24 17 Má 78 55 67 47 60 42 54 38 49 34 45 32 42 30 Boa 55 38 47 33 42 29 38 26 34 24 32 22 30 21 Má 100 70 86 60 76 53 69 48 63 44 58 41 54 38 Boa 70 49 60 42 53 37 48 34 44 31 41 29 38 27 * Considerando As,calc = As,ef 10,0 12,5 16,0 Gancho Aderência Ø (mm) Sem Com Sem Com 8,0 Sem Com Sem ComSem Com Sem Com Sem C30 C35 C40 C45 C50 6,3 C20 C25 Com Marcos Wilson Ogata AU0441 - Estruturas de Concreto 17 / 26 EXEMPLO DE APLICAÇÃO ➢ EXERCÍCIO: para a viga abaixo, calcule o comprimento de ancoragem necessário para haver a transmissão dos esforços para o pilar P1 da armadura inferior da viga VS1, sabendo que a armadura calculada foi de 2.30 cm². Considere aço CA-50 e concreto C25 e que o cálculo estrutural mostrou que esta armadura está tracionada. , , , ,min , , , , O comprimento de ancoragem necessário será: 2.30 0.7 33 21.68 cm ! 2.45 A ancoragem em um apoio de extremidade é dada por: 21. 5.5 60 mm s calc b nec b b nec b s ef b nec b ext b ext A l l l l A l l r l = = = + ok , , 68 cm 5 / 2 5.5 2.5 5.5 8 12.5 10 cm 6 cm Agora, calcula-se o comprimento disponível, considerando um cobrimento de 30 mm e o diâmetro do estribo do pilar de 5 mm, tem-se: 19b disp p t pilarl a c + = + = = = − − = − ( ) , , , , 3 0.5 15.5 cm Note que . Se considerar a validade do item 18.3.2.4.1 nem sempre é possível! tem-se: 21.68 cm b disp b disp b nec b ext l l l l − = , , , , 14 cm. Para facilitar a execução, se estende a barra até o limite . 13.125 cm Logo, 15.5 cm 6 cm b ext b disp b ext adotado l l l = Marcos Wilson Ogata AU0441 - Estruturas de Concreto 18 / 26 E SE NÃO HOUVER ESPAÇO? ➢ No caso de não haver espaço suficiente duas alternativas são possíveis: ❑ Usar armadura de grampo (possível mas não usual) ❑ Ancorar a barra em um comprimento curvo com grande raio de curvatura, para evitar o fendilhamento devido à alta compressão localizada produzida pela mudança de direção das barras. Para o aço CA-50 o diâmetro de curvatura é de 15Ø, conforme indica o item 18.2.2 NBR 6118/2023. Marcos Wilson Ogata AU0441 - Estruturas de Concreto 19 / 26 ARMADURA DE GRAMPO ➢ Para calcular a armadura de grampo se considera que ela complementará a armadura efetiva, permitindo a seguinte formulação: , , , , , , , , s calc b disp b s ef s gr b s calc s gr s ef b disp A l l A A l A A A l = + = − ➢ Uma vez calculada As,gr deve-se definir a quantidade de ramos e a bitola da armadura que irá compor os grampos (usar a tabela-mãe). ➢ Cuidar para atender os espaçamentos mínimos preconizados pela NBR 6118/2023, além de realizar o laço no gancho da armadura longitudinal, para garantir o efeito de grampo. ➢ Fonte imagem: Ancoragem com grampos | Libânio Pinheirohttps://www.youtube.com/watch?v=KivzrpuLB8A https://www.youtube.com/watch?v=KivzrpuLB8A Marcos Wilson Ogata AU0441 - Estruturas de Concreto 20 / 26 EMENDA DE BARRAS ➢ Por limitações dos comprimentos dos vergalhões de aço (6 ou 12 metros), ou ainda devido aos recortes inerentes ao processo de montagem (aproveitamento de barras) se faz necessária a previsão de emendas no projeto estrutural. ➢ Item 9.5 NBR 6118/2023 ➢ Emenda por traspasse: não é permitido para barras de bitola > 32 mm. Para barras menores é o tipo de emenda mais comum; ➢ Emenda por luvas com preenchimento metálico (rosqueadas ou prensadas) ➢ Emenda por solda ➢ Outros dispositivos devidamente justificados Marcos Wilson Ogata AU0441 - Estruturas de Concreto 21 / 26 EMENDA DE BARRAS ➢ Emendas por traspasse: são aquelas que necessitam do concreto para a transmissão dos esforços de uma barra à outra. ➢ Pelo fato das barras estarem aderidas ao concreto, quando elas são tracionadas acabam provocando o aparecimento de bielas de concreto comprimido, que transferem a força aplicada de uma barra à outra. ➢ Observa-se a necessidade de se colocar armadura transversal na região da emenda. Usualmente a própria ferragem prevista para os estribos atende a essa demanda. ➢ Comprimento de traspasse para barras tracionadas (Item 9.5.2.2) 0 0 , 0 ,min 0 0 ,min 0.3 15 200 mm t t b nec t t b t l l l l l = Marcos Wilson Ogata AU0441 - Estruturas de Concreto 22 / 26 EMENDA DE BARRAS ➢ Em relação à distância entre barras emendadas, tem-se as seguinte situações: ➢ (a) Distância entre as barras praticamente nula: usar l0t ➢ (b) Distânciad entre as barras menor que 4Ø: ainda usar l0t ➢ (c) Distância d entre as barras maior que 4Ø: usar l0t + d ➢ Comprimento de traspasse para barras comprimidas (Item 9.5.2.3): todas as barras podem ser emendadas na mesma seção. 0 , 0 ,min 0 ,min 0.6 com 15 200 mm b c b nec c c l l l l l = Caso (a) Caso (b) Caso (c) Marcos Wilson Ogata AU0441 - Estruturas de Concreto 23 / 26 EMENDA DE BARRAS EM VIGAS Engenharia na Prática: como emendar suas vigas de concreto com mais de 12 metros https://www.youtube.com/watch?v=tDy9q_phNII https://www.youtube.com/watch?v=tDy9q_phNII Marcos Wilson Ogata AU0441 - Estruturas de Concreto 24 / 26 EMENDA DE BARRAS EM PILARES JR Construções: vai emendar pilar? Então assista esse vídeo https://www.youtube.com/watch?v=BEkL4kFMAuI Engenharia Ativa: como não fazer e como fazer emenda em pilares https://www.youtube.com/watch?v=VwXcnD-SQMw Emenda adequada Emenda inadequada https://www.youtube.com/watch?v=BEkL4kFMAuI https://www.youtube.com/watch?v=VwXcnD-SQMw Marcos Wilson Ogata AU0441 - Estruturas de Concreto 25 / 26 ➢ Dar preferência à emendas na zona comprimida da seção ou em zonas menos tracionadas pela flexão, como por exemplo a 1/3 do vão de uma viga biapoiada. ➢ No caso de mais de uma camada de armadura tracionada, prever emendas alternadas no vão POSIÇÃO DAS EMENDAS DE BARRAS ❑ Comprimento de ancoragem: como calcular o lb https://www.youtube.com/watch?v= 8uWTMKflrpA ❑ Como detalhar ancoragem: conceitos básicos sobre lb https://www.youtube.com/watch?v= 2UuwkdThNtk ❑ Emenda por traspasse: como calcular o comprimento https://www.youtube.com/watch?v= VIwzZY3SFyM Fonte das imagens: Lab da Engenharia Sugestões de vídeos sobre o tema: https://www.youtube.com/watch?v=8uWTMKflrpA https://www.youtube.com/watch?v=8uWTMKflrpA https://www.youtube.com/watch?v=2UuwkdThNtk https://www.youtube.com/watch?v=2UuwkdThNtk https://www.youtube.com/watch?v=VIwzZY3SFyM https://www.youtube.com/watch?v=VIwzZY3SFyM Marcos Wilson Ogata AU0441 - Estruturas de Concreto 26 / 26 EXEMPLO DE DETALHAMENTO DE VIGAS ➢ EXERCÍCIO: Interprete o seguinte detalhe de armadura para a viga VS4. Slide 1: AU0441 ESTRUTURAS DE CONCRETO ,SA AULA 05 – ADERÊNCIA E ANCORAGEM Slide 2 Slide 3 Slide 4 Slide 5 Slide 6 Slide 7 Slide 8 Slide 9 Slide 10 Slide 11 Slide 12 Slide 13 Slide 14 Slide 15 Slide 16 Slide 17 Slide 18 Slide 19 Slide 20 Slide 21 Slide 22 Slide 23 Slide 24 Slide 25 Slide 26