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Eng. Marcos Luís Alves da Silva luisalves1969@gmail.com unip-comunidade-eca@googlegroups.com Estruturas de Concreto Armado 1 ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO CP 04 – Vigas com seção T CENTRO TECNOLÓGICO DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL EA 851J – TEORIA EC6P30/EC7P30 EC6Q30/EC7Q30 Departamento de Engenharia Civil – ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO 5.7 CÁLCULO DE SEÇÕES EM FORMA DE "T" 5.7.1 Introdução Nas estruturas de concreto armado, com o concreto moldado no local, na maioria dos casos as lajes e as vigas que as suportam estão fisicamente interligadas, isto é, trabalham solidárias. Quando a laje trabalha solidariamente com a viga e é também comprimida pelo momento fletor, como na Figura 5.9, tem-se um aumento significativo na zona de compressão de concreto, que pode ser aproveitado para o cálculo da armadura. Departamento de Engenharia Civil – ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO Departamento de Engenharia Civil – ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO Apesar de ser uma solução que, em geral, resulta em grande economia de aço e concreto, parte dos projetistas só lança mão da alternativa de considerar no cálculo a seção transversal em T em vigas de altura muito reduzida, quando a seção retangular se mostra inviável mesmo com armadura dupla. Segundo a NBR 6118 => 14.6.2.2: "A consideração da seção T pode ser feita para estabelecer as distribuições de esforços internos, tensões, deformações e deslocamentos na estrutura, de uma forma mais realista". Departamento de Engenharia Civil – ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO 5.7.2 Largura da laje colaborante ou mesa A largura da mesa da viga de seção T, bf ou seja, a parte da laje que pode ser considerada no cálculo colaborando com a viga (Figura 5.10), é definida como a soma da largura da nervura, bw, com as distâncias das extremidades da mesa às faces respectivas da nervura: b1 do lado interno em que existe uma viga adjacente, e b3 do lado externo, no caso de haver bordo sem viga, válido também para a viga T isolada, comum em caso de peças pré-moldadas. Departamento de Engenharia Civil – ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO Departamento de Engenharia Civil – ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO Departamento de Engenharia Civil – ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO Nas vigas contínuas, podem ocorrer diferentes valores para a largura bf da mesa da seção T, nos vários tramos da viga, conforme a disposição relativa das demais vigas em um determinado piso. Segundo a NBR 6118: "No caso de vigas contínuas, permite-se calculá-las com uma largura colaborante única para todas as seções, inclusive nos apoios sob momentos negativos, desde que essa largura seja calculada a partir do trecho de momentos positivos onde a largura resulte mínima". Departamento de Engenharia Civil – ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO 5.7.3 Altura útil de comparação Conceito: a altura útil de comparação (d0) de uma seção T é definida como o valor da altura para o qual a linha neutra fictícia é tangente à face inferior da mesa, ficando a mesa da seção completamente comprimida, ou seja, y = hf. A altura útil de comparação é, na realidade, um valor teórico, obtido como um recurso para se estimar a posição da linha neutra da seção T e, dessa forma, definir em cada caso as situações de cálculo. Departamento de Engenharia Civil – ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO Na Figura 5.11, o equilíbrio do momento fletor solicitante de cálculo Md é garantido por um binário resistente em que a resultante de compressão é fornecida pela mesa comprimida de concreto, que compreende toda a espessura da laje, hf. Dessa forma, pode-se obter a expressão para cálculo da altura útil de comparação: Departamento de Engenharia Civil – ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO Departamento de Engenharia Civil – ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO Obtido o valor da altura útil de comparação, d0, sendo “d” a altura real da viga, predefinida em função do projeto de arquitetura, pode-se verificar a posição da linha neutra fictícia comparando esses dois valores, podendo ocorrer as situações seguintes: Nas duas primeiras situações, a zona comprimida da seção será retangular, enquanto, na terceira, a linha neutra fictícia estará situada dentro da nervura, com a zona comprimida assumindo a forma de T. Departamento de Engenharia Civil – ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO 5.7.4 Dimensionamento Com a linha neutra fictícia no interior da mesa, ou, no limite, tangente à face inferior da mesa, a zona comprimida da seção é retangular. Dessa forma, o cálculo pode ser feito como uma seção retangular de largura bf e altura h, visto que na zona de tração, abaixo da linha neutra, apenas a armadura deve ser considerada para fins de cálculo, uma vez que é desprezada a resistência do concreto à tração. Dessa forma, serão usadas no cálculo as expressões seguintes, originadas das anteriores (5.5) e (5.8): Departamento de Engenharia Civil – ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO 5.7.4 Dimensionamento Departamento de Engenharia Civil – ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO 5.7.4 Dimensionamento Nesse caso, estando a linha neutra fictícia dentro da nervura, a zona comprimida de concreto tem a forma de T, como mostra a Figura 5. 13. 0 cálculo da armadura será feito, então, dividindo-se o momento fletor de cálculo, Md, em duas parcelas, como se segue: Departamento de Engenharia Civil – ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO 5.7.4 Dimensionamento Departamento de Engenharia Civil – ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO 5.7.4 Dimensionamento Departamento de Engenharia Civil – ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO 5.7.5 Comentários sobre o cálculo como seção T a) No dimensionamento da viga como seção T, tanto no 1º caso de cálculo como para a nervura da viga no 2º caso, o cálculo é feito como seção retangular. Dessa forma, os limites para os coeficientes adimensionais, descritos anteriormente neste capítulo, devem ser observados. No entanto, caso ocorra kmd > kmd,lim, ou seja, caso esteja a seção no domínio 4 no ELU, deve-se evitar o dimensionamento de seções T com armadura dupla, pois isso iria resultar em uma altura de viga bastante reduzida, implicando uma diminuição da segurança adicional da estrutura, além da considerada no cálculo. Nesse caso, as alternativas podem ser o aumento das dimensões da viga ou a introdução de mudanças no lançamento estrutural. Departamento de Engenharia Civil – ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO 5.7.5 Comentários sobre o cálculo como seção T b) É bastante comum no dimensionamento como seção T, especialmente no 1º caso de cálculo, se encontrar valores para os coeficientes adimensionais abaixo do limite inferior da Tabela 5.2 (kx < 0,167 ou kmd < 0,088). Nesse caso, aplicam-se as mesmas disposições do item 5.5.3 deste capítulo, com as taxas geométricas mínimas da Tabela 5.1 sendo referidas à área de concreto de toda a seção T, isto é, a alma acrescida da laje colaborante (ver expressão abaixo). Notar que a tabela distingue dois casos para o cálculo da armadura mínima: seção T com a mesa toda comprimida (linha neutra na nervura: y > hf) e seção T com mesa tracionada (linha neutra na mesa: y < hf). Departamento de Engenharia Civil – ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO 5.7.5 Comentários sobre o cálculo como seção T Departamento de Engenharia Civil – ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO 5.7.5 Comentários sobre o cálculo como seção T Departamento de Engenharia Civil – ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO 5.7.5 Comentários sobre o cálculo como seção T c) Algumas normas proíbem o cálculo de vigas como seção T em vãos em que exista carga concentrada. Outras permitem o cálculo desde que se reduza o valor de bf, com a aplicação de um fatorde redução (1 – MP /MT), em que MP é o momento da carga concentrada e MT o momento da carga total (MORAES, 1982). Anorma brasileira não aborda essa questão. d) Em seu item 18.3.7 - Armaduras de ligação mesa-alma ou talão-alma, a NBR 6118 dispõe sobre a necessidade de colocação dessa armadura em seções calculadas como T, na forma seguinte: "As armaduras de flexão da laje, existentes no plano de ligação, podem ser consideradas como parte da armadura de ligação, complementando-se a diferença entre ambas, se necessário. A seção transversal mínima dessa armadura, estendendo-se por toda a largura útil e ancorada na alma, será de 1,5 cm2 por metro". Departamento de Engenharia Civil – ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO Exercício 5.9.1.11, página 223. Dimensionar as armaduras de flexão das seções mais solicitadas de uma viga engastada-apoiada de vão 12m, sujeita a uma carga total de 15 kN/m,com as dimensões da nervura central mostrada na figura abaixo, sendo fck = 30 MPa e aço CA-50. Departamento de Engenharia Civil – ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO Exercício 5.9.1.11, página 223. Departamento de Engenharia Civil – ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO Exercício 5.9.1.11, página 223. Resolução: 1) Cálculo dos momentos máximos: positivo e negativo 2,14 ² , lqM posmáx 8 ² , lqM negmáx ].[1,152 2,14 ²])²[12(]/[15 , mkN mmkNM posmáx ].[0,270 8 ²])²[12(]/[15 , mkN mmkNM negmáx 2) Majoração dos esforços posmáxposd MM ,, 4,1 ].[9,212].[1,1524,1, mkNmkNM posd ].[0,378].[0,2704,1, mkNmkNM negd negmáxnegd MM ,, 4,1 Departamento de Engenharia Civil – ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO 3) Definição dos parâmetros da seção T Departamento de Engenharia Civil – ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO ][90,0][0,1275,010,010,0 mma ][50,0][0,150,050,0 2 mmb Departamento de Engenharia Civil – ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO ][90,0][0,1275,010,010,0 mma ][50,0][0,150,050,0 2 mmb ]![50,0b :Conclusão 1 m : teremos,b Sendo ,1,1 diresqwf bbb ][50][50][15b cmcmcmf 1,15[m] ou ][115b cmf .b o oscalcularem , e parâmetros os Com 1 fw bb Departamento de Engenharia Civil – ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO 4) Minoração das resistências 4.1) Concreto ] ² [14,2 4,1 ² 0,3 cm kNfcm kN fff cdcd c ck cd 4.2) Aço ] ² [5,43 15,1 ² 0,50 cm kNfcm kN f f f ydyd s yk yd Departamento de Engenharia Civil – ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO 5) Marcha de cálculo para o momento máximo positivo 5.1) Cálculo do posicionamento da linha neutra 285,00 f ffcd d h hbf Md 2 ][8 ][8][15,1] ² [14,285,0 ].[9,212 0 cm cmm cm kN mkNd ][72,160 cmd mesa!da dentroneutra Linha Como 0 dd Departamento de Engenharia Civil – ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO 5.1) Cálculo do coeficientes adimensionais e domínios de deformações 030,0 ²][54][15,1] ² [14,2 ].[9,212 2 2 cmm cm kN mkN dbf Mk fcd d md simples) (armação 2! Domínio030,0 mdk mdx kk 425,0917,125,1 030,0425,0917,125,1xk 045,0xk 982,0045,040,0140,01 xz kk Departamento de Engenharia Civil – ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO 5.2) Cálculo da armaduras sdz s dk MdA ][50,43][54,0982,0 ].[9,212 2cm kNm mkNAs ²23,9 cmAs 5.3) Opções de desbitolagem ²23,9 cmAs cmmmmmb disps 990)525525150(, )5,7b (9,82cm²; mm25 2 1 s cmOpção Departamento de Engenharia Civil – ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO 5.4) Detalhamento da Opção 1 atende! todetalhamen Od o Como ,1real1, adotadod Departamento de Engenharia Civil – ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO Exercício 5.9.1.11, página 223. Dúvidas ??? => unip-comunidade-eca@googlegroups.com Departamento de Engenharia Civil – ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO 6.1) Cálculo do coeficientes adimensionais e domínios de deformações 404,0 ²][54][15,0] ² [14,2 ].[0,378 2 2 cmm cm kN mkN dbf Mk wcd d md )dupla!(armadura 4! Domínio320,0404,0 mdk 6) Marcha de cálculo para o momento máximo negativo 6.2) Dimensionamento como armadura dupla 6.2.1) Cálculo do momento limite do Domínio 3 cdwmdd fdbkM 2lim.1 ²14,2]54[][15,0272,0 2 1 cm kNcmmMd ][6,2541 kNmMd Departamento de Engenharia Civil – ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO 6.2.2) Cálculo do momento excedente )(4,123)6,254378(12 kNmkNmMMMd dd 6.2.3) Cálculo das armaduras fletor momento deparcela 1ªda traçãodeArmadura 6.2.3.1) 500,0xk 800,0zk sdz d s dk MA 1 1 ²]/[50,43][54,0800,0 ][6,254 1 cmkNm kNmAs ²][55,131 cmAs fletor momento deparcela 2ªda traçãodeArmadura 6.2.3.2) yd d s fdd MA )( 2 2 2 ²)/(50,43)06,054,0( ][4,123 2 cmkNm kNmAs ²][91,52 cmAs 272,0mdk Departamento de Engenharia Civil – ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO traçãode otalArmadura t 6.2.3.3) 21 sss AAA ²)91,555,13( cmAs ²][46,19 cmAs cmmmmmb disps 990)525525150(, dupla!Camada (6,28cm²) mm202 e )5,7b(9,82cm²; mm25 2 1 mins, cmOpção compressão deArmadura 6.2.3.4) ; )( ,2 2, sd d s dd MA 1000/72,20035,0500,0 54/6500,0, cmcmsd )1000/07,2(1000/72,2 50,, Aydsd ²/50,43, cmkNf ydsd ²][91,5 ²)/(50,43])[06,054,0( ][4,123, cm cmkNm kNmAs )8,8b(6,03cm²; mm16 3 1 mins, cmOpção Departamento de Engenharia Civil – ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO ][02,61 ²][10,16 ][90²][14,32][5,42²][91,42 ,1 mmcm mmcmmmcmd real 1 Opçãoda nto Detalhame5.5) ][98,538)02,61600(,1 mmdhd realreal ][540)60600( mmdadotado atende! todetalhamen O95,0998,0 ][0,540 ][98,538 mm mm d d adotado real Departamento de Engenharia Civil – ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO Departamento de Engenharia Civil – ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO Exercício 5.9.1.11, página 223. Dúvidas ??? => unip-comunidade-eca@googlegroups.com
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