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AULA 5b: Detalhamento de Vigas – Longitudinalmente PROF. MSC. RAFAEL ARAÚJO GUILLOU Introdução ADERÊNCIA ENTRE CONCRETO E ARMADURA Fundamental para a existência do Concreto Armado (trabalho conjunto entre os dois materiais). Fenômeno da aderência: a) mecanismo de transferência de força da barra de aço para o concreto adjacente; b) capacidade do concreto resistir a essa força. ADERÊNCIA ENTRE CONCRETO E ARMADURA Depende principalmente da: a) textura da superfície da barra de aço; b) qualidade do concreto. Ocorre devido a 3 fatores: a) ações químicas (adesão); b) atrito; c) ações mecânicas. ADERÊNCIA ENTRE CONCRETO E ARMADURA Aderência por adesão: Concreto Aço Rb1 b1R ADERÊNCIA ENTRE CONCRETO E ARMADURA Aderência por atrito: ADERÊNCIA ENTRE CONCRETO E ARMADURA Aderência por ações mecânicas: R b3 b3R Barras nervuradas Barras lisas Regiões de boa e má aderência Consideram-se em boa situação quanto à aderência os trechos das barras que estejam em uma das posições seguintes: a) com inclinação maior que 45º sobre a horizontal; b) horizontais ou com inclinação menor que 45º sobre a horizontal, desde que: - para elementos estruturais com h < 60 cm, localizados no máximo 30 cm acima da face inferior do elemento ou da junta de concretagem mais próxima; - para elementos estruturais com h > 60 cm, localizados no mínimo 30 cm abaixo da face superior do elemento ou da junta de concretagem mais próxima. Regiões de boa e má aderência Ancoragem “Todas as barras das armaduras devem ser ancoradas de forma que as forças a que estejam submetidas sejam integralmente transmitidas ao concreto, seja por meio de aderência ou de dispositivos mecânicos ou por combinação de ambos.” ADERÊNCIA DISPOSITIVOS MECÂNICOS Ancoragem Ancoragem por aderência As ancoragens por aderência são mais baratas e por isso são sempre usadas, quando se dispõe de um comprimento necessário para as mesmas. A ancoragem por aderência da força na barra pode ser por meio de um comprimento reto ou com grande raio de curvatura, seguido ou não de gancho: Solicitação à superfície de aderência TENSÕES NA MASSA DE CONCRETO TRAÇÃO NA BARRA DE AÇO TENSÕES NA SUPERFÍCIE DE ADERÊNCIA Modelo simplificado para ancoragens 𝑹𝒔𝒕 = 𝒇𝒃𝒅 ∙ 𝒖 ∙ 𝒍𝒃 𝑨𝒔 ∙ 𝒇𝒚𝒅 = 𝒇𝒃𝒅 ∙ 𝒖 ∙ 𝒍𝒃 𝝅 ∙ 𝝋𝟐 𝟒 ∙ 𝒇𝒚𝒅 = 𝒇𝒃𝒅 ∙ 𝝅 ∙ 𝝋 ∙ 𝒍𝒃 𝒍𝒃 = 𝝋 𝟒 ∙ 𝒇𝒚𝒅 𝒇𝒃𝒅 ≥ 𝟐𝟓 ∙ 𝝋 COMPRIMENTO DE ANCORAGEM BÁSICO TENSÃO NA BARRA = A TENSÃO DE ESCOAMENTO DO AÇO 𝒖: Perímetro da barra Modelo simplificado para ancoragens Ancoragem básica X Ancoragem necessária Ancoragem básica: Considera a tensão máxima ocorrendo nas barras de aço (Tensão de escoamento), num comprimento reto. Ancoragem necessária: Considera a tensão real atuante nas barras de aço (As,calc/As,ef), levando em consideração a existência ou não das dobras e ganchos. Ancoragem básica X Ancoragem necessária Ganchos na Ancoragem “As barras tracionadas podem ser ancoradas ao longo de um comprimento retilíneo ou com grande raio de curvatura em sua extremidade, de acordo com as condições a seguir: a)obrigatoriamente com gancho para barras lisas; b) sem gancho nas que tenham alternância de solicitação, de tração e compressão; c) com ou sem gancho nos demais casos, não sendo recomendado o gancho para barras de φ > 32 mm ou para feixes de barras. Ganchos na Ancoragem As barras comprimidas devem ser ancoradas sem ganchos.” Desse modo diminui-se a possibilidade de flambagem da barra, o que poderia levar ao rompimento do cobrimento de concreto Ganchos na Ancoragem As barras comprimidas devem ser ancoradas sem ganchos. Desse modo diminui-se a possibilidade de flambagem da barra, o que poderia levar ao rompimento do cobrimento de concreto Ganchos em Ancoragem de Tração Quando se fizer uso de ganchos nas extremidades das barras da armadura longitudinal de tração, os ganchos podem ser NBR 6118 (9.4.2.3): a) semicirculares, com ponta reta de comprimento não inferior a 2 φ ; b) em ângulo de 45º (interno), com ponta reta de comprimento não inferior a 4 φ ; c) em ângulo reto, com ponta reta de comprimento não inferior a 8 φ . Para as barras lisas, os ganchos devem ser semicirculares. Ganchos em Ancoragem de Tração Dobras em Estribos Emendas de barras As barras de aço apresentam usualmente o comprimento em torno de 12 m. Em elementos estruturais de comprimento superior a 12 m, como vigas e pilares por exemplo, torna-se necessário fazer a emenda das barras. A NBR 6118 (9.5) apresenta a emenda das barras, segundo um dos seguintes tipos: a) por traspasse (ou transpasse); b) por luvas com preenchimento metálico, rosqueadas ou prensadas; c) por solda; d) por outros dispositivos devidamente justificados. No caso das emendas do tipo luva e solda, o concreto não participa da transmissão de forças de uma barra para outra, podendo as emendas serem dispostas em qualquer posição. No caso da emenda por traspasse é necessário que o concreto participe na transmissão dos esforços. Emendas de barras Tipos de emendas: a) Traspasse (ou transpasse); b) luvas com preenchimento metálico, rosqueadas ou prensadas; Emendas de barras c) solda; Emendas por transpasse Simples justaposição longitudinal das barras num comprimento de emenda bem definido. Só é permitida para φ ≤ 32 mm A transferência da força de uma barra para outra numa emenda por transpasse ocorre por meio de bielas inclinadas de compressão e tirantes verticais. Emendas por transpasse PROPORÇÃO DE BARRAS EMENDADAS Proporção máxima de barras tracionadas emendadas. Tipo de carregamento Tipo de barra Situação Estático Dinâmico Em uma camada 100 % 100 % Alta aderência Em mais de uma camada 50 % 50 % < 16 mm 50 % 25 % Lisa 16 mm 25 % 25 % Emendas por transpasse PROPORÇÃO DE BARRAS EMENDADAS < 0,2 01 02 > 01 02 a Figura 26 – Emendas supostas na mesma seção transversal. - se a < 0,201 as emendas ocorrem na mesma seção; - se a > 0,201 as emendas ocorrem em seções diferentes. Emendas por transpasse COMPRIMENTO DAS EMENDAS DE BARRAS TRACIONADAS mm200 15 3,0 bt0 mín,t0nec,bt0t0 Tabela – Valores do coeficiente 0t .Barras emendadas na mesma seção (%) 20 25 33 50 > 50 Valores de 0t 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 Emendas por transpasse COMPRIMENTO DAS EMENDAS DE BARRAS COMPRIMIDAS mm200 15 6,0 b mín,c0nec,bc0 Emendas por transpasse ARMADURA TRANSVERSAL DE TRAÇÃO Quando < 16 mm ou a proporção de barras emendadas na mesma seção for menor que 25 %, a área da armadura transversal deve resistir a 25 % da força longitudinal atuante na barra. Nos casos em que 16 mm ou quando a proporção de barras emendadas na mesma seção for maior ou igual a 25 %, a armadura transversal deve: a) ser capaz de resistir a uma força igual à de uma barra emendada, considerando os ramos paralelos ao plano da emenda; b) ser constituída por barras fechadas se a distância entre as duas barras mais próximas de duas emendas na mesma seção for < 10 ( = diâmetro da barra emendada); c) concentrar-se nos terços extremos da emenda. Emendas por transpasse ARMADURA TRANSVERSAL DE TRAÇÃO Disposição da armadura transversal nas emendas de barras tracionadas. 150 mm A / 2 1/3 1/3 st A / 2 0 0 0 st Emendas por transpasse ARMADURA TRANSVERSAL DE TRAÇÃO Disposição da armadura transversal nas emendas de barras comprimidas. 150 mm4 1/3 1/3 4 A / 2 A / 2 0 00 st st Ancoragens em Vigas As ancoragens em vigas se apresentam em três situações: a) Ancoragens no meio do vão; Geralmente ancoragens retas; Para momentos positivos e negativos. b) Ancoragens nos apoios intermediários; Geralmente ancoragens retas (Exceto quando há mudança de altura da viga); Apenas para momentos positivos (Nestes casos o negativo sempre irá ancorar no meio do vão), c) Ancoragens em apoios extremos. Ancoragens retas – Se o apoio tiver tamanho suficiente; Ancoragens com ganchos – Se não tiver tamanho suficiente; Para momentos positivos e negativos. Ancoragens em Vigas – Meio do Vão Decalagem: A decalagem ou deslocamento do diagrama de forças Rsd (MSd /z) deve ser feito para se compatibilizar o valor da força atuante na armadura tracionada, determinada no banzo tracionado da treliça de Ritter- Mörsch, com o valor da força determinada segundo o diagrama de momentos fletores de cálculo. Para determinação do ponto de interrupção ou dobramento das barras longitudinais nas peças fletidas, o diagrama de forças Rsd na armadura deve ser deslocado, aplicando-se aos pontos uma translação paralela ao eixo da peça, de valor al . Ancoragens em Vigas – Meio do Vão Ancoragens em Vigas – Meio do Vão Essa decalagem pode ser substituída, aproximadamente, pela correspondente decalagem do diagrama de momentos fletores. Ancoragens em Vigas – Meio do Vão Comprimento de decalagem (al ): Depende do Modelo de cálculo utilizado no dimensionamento ao cisalhamento. dgcot)gcot1( )VV(2 V da cmáx,Sd máx,Sd sendo: a = d para a 0,5 d - no caso geral; a 0,2 d - para estribos inclinados a 45 graus. Para estribo vertical ( = 90): d )VV( V 2 d a cmáx,Sd máx,Sd cmáx,Sd VV MODELO DE CÁLCULO I Ancoragens em Vigas – Meio do Vão sendo: a 0,5 d - no caso geral; a 0,2 d - para estribos inclinados a 45 graus. )gcotg(cotd5,0a MODELO DE CÁLCULO II NA PRÁTICA: Determina-se um valor fixo em relação a “d”: Entre 0,5.d e 1,0.d; Adotaremos no curso: a = d Ancoragens em Vigas – Meio do Vão Determinação da ancoragem: Ancoragens em Vigas – Meio do Vão Exemplo Ancoragens em Vigas – Meio do Vão Exemplo Ancoragens em Vigas – Meio do Vão Exemplo Barras de aço centrais: Ancoragens em Vigas – Meio do Vão Exemplo Barras de aço das quinas:
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