Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
CÁLCULO DA ARMADURA TRANSVERSAL Uma viga na eminência de colapso pode ser representada por uma treliça, em equilíbrio, com as forças internas e externas representadas na figura 1. Para o cálculo das forças nas barras da treliça e, consequentemente, das expressões que possibilitam determinar a quantidade de armadura, devem ser feitas as seguintes hipóteses: a) A treliça é isostática; b) Os banzos são paralelos; c) A inclinação das fissuras e, portanto, das bielas comprimidas é de 45°; e d) A inclinação (α) da armadura transversal pode variar entre 45° e 90° Equilíbrio das forças externas e internas atuantes na treliças, figura 1, em que: P – forças externas aplicadas aos nós; R1 – reação de apoio; Fc – resultante das tensões no concreto do banzo comprimido; Fat = W - resultante das tensões nas barras da armadura transversal que cortam uma fissura; e Fs - resultante das tensões na armadura longitudinal de tração. Equilíbrio das componentes verticais: R1 - 3∙P = Fat∙senα Força cortante solicitante na seção S: VS = R1 - 3∙P Dessas equações resulta equação 1: 𝐹𝑎𝑡 ∙ sin 𝛼 = 𝑉𝑠 Mas, na ruptura, temos a equação 2 𝐹𝑎𝑡 = 𝐴𝑠𝑤 ∙ 𝑛 ∙ 𝑓𝑦𝑑 Em que: Asw – área da seção transversal de uma barra da armadura de cisalhamento; Treliça de Mörsch com os esforços atuantes e internos em uma seção S Figura 1 R1 n – número de barras que cruzam uma fissura; e fyd – resistência de cálculo do aço à tração. Também na ruptura a força cortante que atua é a solicitante de cálculo Vsd (VSd = 1,4∙ VS), que, leva à equação 1, resulta na equação 3: 𝐹𝑎𝑡 ∙ sin 𝛼 = 𝑉𝑆𝑑 → 𝐹𝑎𝑡 = 𝑉𝑆𝑑 sin 𝛼 Das equações 2 e 3, obtém-se a equação 4: 𝐴𝑠𝑤 ∙ 𝑛 ∙ 𝑓𝑦𝑑 = 𝑉𝑆𝑑 sin 𝛼 O número de barras (n) que cruzam a fissura, sendo s seu espaçamento, ver figura 2, é expresso por: 𝑛 = 𝑧 + 𝑧 ∙ cot 𝛼 𝑠 = 𝑧 ∙ (1 + cot 𝛼) 𝑠 Colocando o valor de n na equação 4, tem-se: 𝐴𝑠𝑤 ∙ 𝑧 ∙ (1 + cot 𝛼) 𝑠 ∙ 𝑓𝑦𝑑 = 𝑉𝑆𝑑 sin 𝛼 𝐴𝑠𝑤 𝑠 = 𝑉𝑆𝑑 sin 𝛼 ∙ 1 𝑓𝑦𝑑 ∙ 𝑧 ∙ (1 + cot 𝛼) Como é mais conveniente trabalhar com valores adimensionais, define-se agora uma porcentagem volumétrica de armadura ρsw,α , observando que d = l∙senα (figura 3): 𝜌𝑠𝑤,𝛼 = volume de aço volume de concreto = 𝑙 ∙ 𝐴𝑠𝑤 𝑏𝑤 ∙ 𝑑 ∙ 𝑠 = 𝑙 ∙ 𝐴𝑠𝑤 𝑏𝑤 ∙ 𝑠 ∙ 𝑙 ∙ sin 𝛼 = 𝐴𝑠𝑤 𝑏𝑤 ∙ 𝑠 ∙ sin 𝛼 Verifica-se que a porcentagem volumétrica é numericamente igual à porcentagem geométrica. Para usar esse resultado na equação 4, divide-se por (bw∙senα) os dois membros dessa equação, obtendo a correlação entre a área da armadura transversal e o esforço interno, por causa da força cortante de cálculo: 𝐴𝑠𝑤 𝑏𝑤 ∙ 𝑠 ∙ sin 𝛼 = 𝑉𝑆𝑑 𝑏𝑤 ∙ 𝑧 ∙ 1 𝑓𝑦𝑑 ∙ sin 𝛼 ∙ sin 𝛼 ∙ (1 + cot 𝛼) Supondo que o braço de alavanca z possa ser tomado, aproximadamente, igual a z=d÷1,10, usando a definição de porcentagem volumétrica e verificando que senα∙(1+cotα)=(senα+cosα), encontraremos: 𝜌𝑠𝑤,𝛼 = 1,10 ∙ 𝑉𝑆𝑑 𝑏𝑤 ∙ 𝑑 ∙ 1 𝑓𝑦𝑑 ∙ sin 𝛼 ∙ (sin 𝛼 + cos 𝛼) Chamando 𝑉𝑆𝑑 𝑏𝑤∙𝑑 = 𝜏𝑆𝑑(tensão convencional solicitante de cisalhamento, de cálculo, na alma da peça) tem-se finalmente: 𝜌𝑠𝑤,𝛼 = 1,10 ∙ 𝜏𝑆𝑑 𝑓𝑦𝑑 ∙ 1 sin 𝛼 ∙ (sin 𝛼 + cos 𝛼) Conhecendo a seção de uma viga (𝑏𝑤 , 𝑑), a força cortante máxima e o tipo de aço a ser empregado (fyd), as equações:[ 𝜌𝑠𝑤,𝛼 = 𝐴𝑠𝑤 𝑏𝑤∙𝑠∙sin 𝛼 ]e [ 𝜌𝑠𝑤,𝛼 = 1,10∙𝜏𝑆𝑑 𝑓𝑦𝑑 ∙ 1 sin 𝛼∙(sin 𝛼+cos 𝛼) ] possibilitam calcular, para uma área Asw de armadura transversal predefinida, seu espaçamento s necessário ou vice-versa. s A partir da equação 𝐴𝑠𝑤 𝑏𝑤∙𝑠∙sin 𝛼 = 𝑉𝑆𝑑 𝑏𝑤∙𝑧 ∙ 1 𝑓𝑦𝑑∙sin 𝛼∙sin 𝛼∙(1+cot 𝛼) , com z=d÷1,10, calcula-se diretamente o valor do espaçamento s: 𝑠 = 𝐴𝑠𝑤∙𝑑∙𝑓𝑦𝑑∙(sin 𝛼+cos 𝛼) 1,10 ∙ 𝑉𝑆𝑑 No caso mais usual, em que são empregados estribos verticais, ângulo de inclinação da armadura é α = 90°, e as equações: 𝜌𝑠𝑤,𝛼 = 𝐴𝑠𝑤 𝑏𝑤∙𝑠∙sin 𝛼 ; 𝜌𝑠𝑤,𝛼 = 1,10∙𝜏𝑆𝑑 𝑓𝑦𝑑 ∙ 1 sin 𝛼∙(sin 𝛼+cos 𝛼) e 𝑠 = 𝐴𝑠𝑤∙𝑑∙𝑓𝑦𝑑∙(sin 𝛼+cos 𝛼) 1,10∙𝑉𝑆𝑑 ficam bastante simples, reduzindo-se a: 𝜌𝑠𝑤,𝛼 = 𝐴𝑠𝑤 𝑏𝑤∙𝑠 ; 𝜌𝑠𝑤,𝛼 = 1,10∙𝜏𝑆𝑑 𝑓𝑦𝑑 ; 𝑠 = 𝐴𝑠𝑤∙𝑑∙𝑓𝑦𝑑 1,10∙𝑉𝑆𝑑 É oportuno destacar que os resultados aqui encontrados pelo método de treliça complementam a teoria de flexão vista anteriormente. Uma vez obtidas as expressões que permitem calcular a quantidade de armadura transversal necessária para resistir ao esforço cortante, surge a pergunta natural: em uma viga de seção retangular, de dimensões bw e d, em que atua uma força cortante VSd, e para o mesmo tipo de aço, é mais econômico utilizar estribos verticais ou armadura inclinada a 45° (o custo da mão- de-obra utilizada para executar o serviço não será computado)? Para responder, basta calcular para cada caso (barras a 90°e 45°) a porcentagem de armadura necessária. Para α = 90°, a porcentagem de armadura é expressa pela equação 𝜌𝑠𝑤,𝛼 = 1,10∙𝜏𝑆𝑑 𝑓𝑦𝑑 Para α = 45°, a porcentagem de armadura pode ser calculada por meio da equação 𝜌𝑠𝑤,𝛼 = 1,10∙𝜏𝑆𝑑 𝑓𝑦𝑑 ∙ 1 sin 45∙(sin 45+cos 45) = 1,10∙𝜏𝑆𝑑 𝑓𝑦𝑑 ∙ 1 √2 2 ∙( √2 2 + √2 2 ) = 1,10∙𝜏𝑆𝑑 𝑓𝑦𝑑 Assim, conclui-se que, sendo a taxa de armadura igual em cada caso, o volume de aço é o mesmo nos dois casos, e, portanto, o custo é igual. Entretanto, deve-se considerar que: Barras dobradas A execução é mais difícil; Devem ser utilizadas junto aos estribos e só podem resistir no máximo a 60% do esforço cortante (NBR 6118:2003, item 17.4.1.1.3); Como são executadas a partir da armadura longitudinal, têm bitola maior que os estribos, e o controle da fissuração fica prejudicado; A ancoragem das bielas de concreto da treliça, junto à região tracionada, é deficiente; e Havendo apenas barras dobradas, há um efeito de “fendilhamento” do concreto junto à ancoragem da biela Estribos verticais Apresentam maior facilidade de execução e montagem; Podem ser melhor distribuídos (elementos independentes) e podem ter diâmetro menor que as barras longitudinais, favorecendo a aderência e fissuração; Auxiliam na montagem da armadura longitudinal; Podem resistir sozinhos a todo o esforço cortante; e Auxiliam na distribuição de tensões de tração produzidas pela transmissão de esforços entre concreto e aço. EXEMPLO 1 Calcular o espaçamento s de estribos simples necessários em uma viga de seção retengular submetida a um esforço cortante VS = 1.300 kN. Dados: bw = 70 cm; d = 200 cm; fck = 26 MPa; aço CA-50 (500 MPa ou 50 kN/cm 2). a) Adotando um diâmetro φ = 12,5 mm (1,25 cm²) e destacando que em um estribo simples duas barras cruzam uma fissura, tem-se: 𝑠 = 𝐴𝑠𝑤∙𝑑∙𝑓𝑦𝑑 1,10∙𝑉𝑆𝑑 = 𝑠 = 2∙1,25∙200∙50 1,10∙1,15∙1,4∙1300 = 10,9 𝑐𝑚 Assim, adotado um valor para o diâmetro da armadura, verifica-se se o espaçamento necessário de estribos é razoável; caso contrário, deve-se aumenta-lo ou até mesmo fazer uso de estribos compostos(duplos ou triplos). Dessa forma, no exemplo, pode-se usar estribos simples de φ = 12,5 mm a cada 10 cm ou estribos duplos de φ = 12,5 mm a cada 20 cm; ESTADO-LIMITE ÚLTIMO DE ELEMENTOS LINEARES SOB FORÇA CORTANTE (NBR 6110:2003) Serão apresentadas a seguir o cálculo da armadura transversal e a verificação das tensõesnas bielas comprimidas, em elementos lineares sujeitos à força cortante, de acordo coma s hipóteses e os modelos apresentados pela NBR 6118:2003, no item 17.4. Hipóteses básicas As prescrições da Norma aplicam-se a elementos lineares armados ou protendidos, submetidos a forças cortantes, eventualmente combinadas com outros esforços solicitantes. Não se aplicam a elementos de volume, lajes, vigas parede e consolos curtos. As condições de cálculo, para elementos lineares, admitem dois modelos que se fundamentam na analogia com o modelo em treliça, de banzos paralelos, associados a mecanismos resistentes complementares (treliça generalizada) desenvolvidos no interior do elemento estrutural e que absorvem uma parcela Vc (ou τc em termos de tensão) da força cortante. Esses mecanismos correspondem ao engrenamento que ocorre entre as partes de concreto separadas pelas fissuras inclinadas e a resistência da armadura longitudinal que serve de apoio às bielas de concreto (efeito de pino). O ângulo de inclinação α das armaduras transversais (item 17.4.1.1.5 da Norma) em relação ao eixo longitudinal do elemento estrutural deve estar situado no intervalo 45° ≤ α ≤ 90°. Verificação do Estado-limite Último A resistência da peça, em determinada seção transversal, será satisfatória quando forem verificadas, simultaneamente, as seguintes condições: VSd ≤ VRd2 VSd ≤ VRd3 = Vc + Vsw Em que: VSd – força cortante solicitante de cálculo na seção; VRd2 – força cortante resistente de cálculo, relativa à ruína das diagonais comprimidas de concreto, de acordo com os modelos de cálculo I ou II; VRd3 = Vc + Vsw – é a força cortante resistente de cálculo, relativa à ruína por tração diagonal; Vc – parcela da força cortante absorvida por mecanismos complementares ao de treliça; e Vsw – parcela de força cortante resistida pela armadura transversal, de acordo com os modelos I ou II. Na região dos apoios, os cálculos devem considerar a força cortante agente na face deles, considerando as reduções no item 17.4.1.2.1 da Norma para cargas próximas aos apoios. Cargas próximas aos apoios De acordo com o item 17.4.1.2.1 da Norma NBR 6118:2003, para o cálculo da armadura transversal, no caso de apoio direto (carga e reação de apoio aplicadas em faces opostas do elemento estrutural, comprimindo-o), é permitido: a) Considerar a força cortante oriunda de carga distribuída, no trecho entre o apoio e a seção situada à distância d/2 da face do apoio, constante e igual à desta seção – figura 1; b) Reduzir a força cortante proveniente de uma carga concentrada, aplicada à distância a ≤ 2 ∙ d do eixo teórico do apoio, nesse trecho de comprimento a, multiplicando-a por a/(2 ∙ d) – figura 2 Essas reduções não se aplicam à verificação da resistência à compressão diagonal do concreto, ou seja, para comparação de VSd com VRd2 nos modelos I e II. No caso de apoios indiretos, as reduções também não são permitidas. Modelo de Cálculo I O modelo I (objeto do item 17.4.2.2 da Norma) admite que as diagonais de compressão são inclinadas de θ = 45° em relação ao eixo longitudinal do elemento estrutural e, admite ainda, que a parcela complementar Vc tem valor constante, independente de VSd. Nesse modelo, a resistência da peça é assegurada por: a) Verificação das tensões de compressão nas bielas (compressão diagonal do concreto): VSd ≤ VRd2,I = 0,27 ∙ αv2 ∙ fcd ∙ bw ∙ d Com αv2 = 1 − fck 250⁄ , sendo fck em MPa, e VRd2,I, a força cortante resistente de cálculo, relativa à ruína das diagonais comprimidas no modelo I. Essa verificação pode ser feita em função das tensões tangenciais solicitante de cálculo e resistente (última), dividindo as forças cortantes da inequação VSd ≤ VRd2 por bw ∙ d e com VRd2,I, de acordo com a equação VSd ≤ VRd2,I = 0,27 ∙ αv2 ∙ fcd ∙ bw ∙ d: VSd bw ∙ d ≤ VRd2,I bw ∙ d ⇒ 𝜏𝑆𝑑 ≤ 𝜏Rd2,I = 0,27 ∙ (1 − fck 250)⁄ ∙ fcd ∙ bw ∙ d bw ∙ d RSd VSd d/2 Diagrama de cortante Fig. 1 d P VSd = a/(2∙d)∙RSd RSd Diagrama de cortante RSd a<2∙d Fig. 2 𝜏𝑆𝑑 ≤ 𝜏Rd2,I = 0,27 ∙ (1 − fck 250)⁄ ∙ fcd (MPa) b) Cálculo da armadura transversal Para o cálculo da armadura transversal, a parcela da força cortante (VSw) a ser absorvida pela armadura, a partir da equação VSd ≤ VRd3 = Vc + Vsw, pode ser escrita por: Vsw = VRd3 − Vc Sendo que a força cortante resistente de cálculo VRd3 deve ser no mínimo igual à força cortante solicitante de cálculo VSd(VRd3 = VSd). Assim: Vsw = VSd − Vc Portanto, a parcela da força cortante a ser resistida por armadura transversal é a diferença entre a força cortante solicitante de cálculo e a parcela de força cortante absorvida por mecanismos complementares ao de treliça, ou seja, a parcela resistida pelo concreto íntegro entre as fissuras. O valor de Vc é obtido para diversas situações de solicitações; no caso de flexão simples e flexo-tração com linha neutra cortando a seção, vale: Vc = 0,6 ∙ fctd ∙ bw ∙ d Em que: fctd = fctk,inf γc = 0,7 ∙ fct,m γc = 0,7 ∙ 0,3 1,4 ∙ fck 2 3⁄ = 0,15 ∙ fck 2 3⁄ Onde: fctd – valor de cálculo da resistência à tração do concreto; d – altura útil da seção, igual à distância da borda comprimida ao centro de gravidade da armadura de tração; e bw – menor largura da seção, compreendida ao longo da altura útil d. A força cortante resistida pela armadura em certa seção é expressa por: Vsw = ( Asw s ) ∙ 0,9 ∙ d ∙ fydw ∙ (senα + cosα) Em que: s – espaçamento entre elementos da armadura transversal Asw, medido segundo o eixo longitudinal da peça; fydw – tensão na armadura passiva, limitada ao valor fyd, no caso de estribos, e a 70% desse valor, no caso de barras dobradas, não se tomando, para ambos os casos, valores superiores a 435 MPa; e α – ângulo de inclinação da armadura transversal em relação ao eixo longitudinal do elemento estrutural, podendo tomar 45° ≤ α ≤ 90°. No caso de estribos verticais, que é o usualmente empregado, toma-se a equação: Vsw = ( Asw s ) ∙ 0,9 ∙ d ∙ fydw Tais equações podem ser escritas em termos de tensões e taxa de armadura transversal. Divide-se, então, ambos os membros das equações por bw ∙ d, resultando: Vsw bw ∙ d = VSd bw ∙ d − Vc bw ∙ d ⇒ τSw = τSd − τc Em termos de taxa de armadura temos: Vsw bw ∙ d ∙ senα = ( Asw bw ∙ d ∙ senα ∙ s ) ∙ 0,9 ∙ d ∙ fydw ∙ (senα + cosα) ( Asw bw ∙ d ∙ senα ∙ s ) = Vsw bw ∙ d ∙ senα ∙ 1 0,9 ∙ d ∙ fydw ∙ (senα + cosα) Como Asw bw∙senα∙s = 𝜌𝑠𝑤,𝛼, e Vsw bw∙d = τSw, resulta: 𝜌𝑠𝑤,𝛼 = τSw ∙ 1 0,9 ∙ d ∙ fydw ∙ senα ∙ (senα + cosα) = 1,11 ∙ τSw fydw ∙ 1 senα ∙ (senα + cosα) Sendo que é praticamente a equação 𝜌𝑠𝑤,𝛼 = 1,11∙𝜏𝑆𝑑 𝑓𝑦𝑑 ∙ 1 sin 𝛼∙(sin 𝛼+cos 𝛼) já deduzida, destacando que naquela toda a tensão de cisalhamento oriunda da força cortante solicitante de cálculo (𝜏𝑆𝑑) deveria ser resistida pela armadura transversal (treliça de Mörsch), e aqui a tensão a ser combatida pela armadura é τSw (τSw = τSd − τc), referente à treliça generalizada. No caso de estribos verticais, resulta: 𝜌𝑠𝑤,90 = 1,11 ∙ τSw 𝑓𝑦𝑤𝑑 c) Força cortante resistida para determinada quantidade de armadura transversal conhecida a quantidade de armadura transversal em uma viga (área Asw e espaçamento s) e a resistência característica do concreto à compressão, é possível encontrar a força cortante resistida pela viga. Das equações, VSw = VSd − Vce Vsw = ( Asw s ) ∙ 0,9 ∙ d ∙ fydw ∙ (senα + cosα), é possível escrever, trocando VSd por VRd. VRd − Vc = VSw = ( Asw s ) ∙ 0,9∙ d ∙ fydw ∙ (senα + cosα) VRd = ( Asw s ) ∙ 0,9 ∙ d ∙ fydw ∙ (senα + cosα) + Vc Com Vc = 0,6 ∙ fctd ∙ bw ∙ d , e dividindo os dois termos da equação acima por (bw ∙ d ∙ senα), tem-se: VRd bw ∙ d ∙ senα = ( Asw bw ∙ d ∙ senα ∙ s ) ∙ 0,9 ∙ d ∙ fydw ∙ (senα + cosα) + 0,6 ∙ fctd senα Como Asw bw∙d∙senα∙s = ρsw,α: VRd bw ∙ d ∙ senα = 0,9 ∙ d ∙ fydw ∙ (senα + cosα) + 0,6 ∙ fctd senα A força cortante resistente é encontrada dividindo a de cálculo pelo coeficiente 1,4: VR = [ρsw,α ∙ 0,9 ∙ d ∙ fydw ∙ (senα + cosα) + 0,6 ∙ fctd senα ] ∙ bw ∙ d ∙ senα 1,4 VR = ρsw,α ∙ fydw ∙ senα ∙ (senα + cosα) + 1,11 ∙ 0,6 ∙ fctd 1,11 ∙ 1,4 ∙ bw ∙ d Colocando fctd = 0,15 ∙ fck 2 3⁄ , tem-se: VR = 0,644 ∙ bw ∙ d ∙ [ρsw,α ∙ fydw ∙ senα ∙ (senα + cosα) + 0,1 ∙ fck 2 3⁄ ] Para fydw e fck em MPa, bw e d em metros, resulta, finalmente, para VR em kN: VR = 644 ∙ bw ∙ d ∙ [ρsw,α ∙ fydw ∙ senα ∙ (senα + cosα) + 0,1 ∙ fck 2 3⁄ ] E, para estribos verticais: VR = 644 ∙ bw ∙ d ∙ [ρsw,90 ∙ fydw + 0,1 ∙ fck 2 3⁄ ] EXEMPLO 2 Calcular, usando o modelo de cálculo I da NBR 6118:2003, o espaçamento de estribos simples (2 ramos) verticais (α=90°) necessário para os dados do exemplo 1 (V = 1.300 Kn; bw = 70 cm; d = 200 cm; fck = 26 MPa = 26000 kN/cm 2; aço CA-50; φ = 12,5 mm a) Verificação do esmagamento da biela de concreto VSd = 1,4 ∙ V = 1,4 ∙ 1300 = 1820 kN é a força cortante solicitante de cálculo. VRd2,I = 0,27 ∙ αv2 ∙ fcd ∙ bw ∙ d = 0,27 ∙ 0,896 ∙ 26000 1,4 ∙ 0,7 ∙ 2 = 6289,9 kN, com αv2 = 1 − fck 250⁄ = 1 − 26 250 = 0,896⁄ (fck em MPa) Portanto, VSd ≤ VRd2,I, não havendo perigo de esmagamento do concreto das bielas b) Cálculo da armadura transversal (estribos verticais simples, φ = 12,5 mm) Força cortante solicitante de cálculo: VSd = 1,4 ∙ V = 1,4 ∙ 1300 = 1820 kN Força cortante (Vc) absorvida por mecanismos complementares ao de treliça: Vc = 0,6 ∙ fctd ∙ bw ∙ d = 0,6 ∙ 1320 ∙ 0,7 ∙ 2 = 1108,8 kN, com fctd = 0,15 ∙ fck 2 3⁄ = 0,15 ∙ √262 3 = 0,15 ∙ 8,78 = 1,32 MPa = 1320 kN/m²; Parcela de força cortante resistida pela armadura transversal; Vsw = VSd − Vc = 1820 − 1108,8 = 711,2 kN Espaçamento s dos estribos verticais (α=90°) de φ = 12,5 mm Vsw = ( Asw s ) ∙ 0,9 ∙ d ∙ fydw 711,2 = ( 2 ∙ 1,25 s ) ∙ 0,9 ∙ 200 ∙ 50 1,15 ⇒ s = 27,50 cm O espaçamento encontrado deverá, ainda, respeitar a quantidade e o espaçamento mínimos definidos pela Norma. Verifica-se que a armadura necessária caiu significativamente (de 10,9 cm para 27,90 cm) quando se considerou a treliça generalizada, demonstrando que a contribuição do concreto não deve ser de maneira alguma desprezada. Se a força cortante VSw for negativa, significa que apenas o concreto é suficiente para resistir aos esforços de cisalhamento e, portanto, a armadura transversal será apenas construtiva, obedecendo aos valores mínimos indicados pela Norma. EXERCÍCIO Calcular, usando o modelo de cálculo I da NBR 6118:2003, o espaçamento de estribos simples (2 ramos) verticais (α=90°) necessário para resistir a (V = 150 KN; bw = 20 cm; d = 50 cm; fck = 20 MPa = 20000 kN/cm2; aço CA-50; φ = 8 mm EXEMPLO 3 Em termos de tensões e taxa de armadura transversal para o exemplo 2 (mesmos dados)- ((V = 1.300 Kn; bw = 70 cm; d = 200 cm; fck = 26 MPa = 26000 kN/cm 2; aço CA-50; φ = 12,5 mm) a) Verificação do esmagamento da biela de concreto ou diagonal comprimida; τSd = VSd bw∙d = 1,4∙1300 0,7∙2,0 = 1300 kN m2 = 1,30 MPa τRd2,I = 0,27 ∙ (1 − fck 250⁄ ) ∙ fcd = 0,27 ∙ (1 − 26 250⁄ ) ∙ 26000 1,4 = 4493 kN m2 = 4,49 MPa Portanto, τSd ≤ τRd2,I, e não há perigo de esmagamento do concreto das bielas b) Cálculo da armadura transversal (estribos verticais simples) Tensão tangencial solicitante de cálculo: τSd = 1,30 MPa Tensão absorvida por mecanismos complementares ao de treliça, em razão do concreto: τc = Vc bw∙d = 0,6∙fctd∙bw∙d bw∙d = 0,6 ∙ fctd = 0,6 ∙ 0,15 ∙ fck 2 3⁄ = 0,6 ∙ 0,15 ∙ √262 3 = 0,6 ∙ 0,15 ∙ 8,78 = 0,79 MPa = 790 kN/m²; Tensão tangencial a ser resistida pela armadura transversal: * τSw = τSd − τc = 1,30 − 0,79 = 0,51 MPa = 510 kN/m² Taxa de armadura transversal: * ρsw,90 = 1,11∙τSw 𝑓𝑦𝑤𝑑 = 1,11∙0,51 500 1,15⁄ = 0,0013 Espaçamento dos estribos (α = 90°) de φ = 12,5 mm, calculado por: * ρsw,90 = Asw bw∙senα∙s ⇒ 𝑠 = Asw bw∙1∙ρsw,90 = 2∙1,25 70∙0,0013 = 27,50 cm EXEMPLO 4 Calcular, com o modelo I da NBR 6118:2003, a armadura transversal (somente estribos simples verticais) da viga 101, na seção junto ao apoio central. Dados: aço CA-50; fck = 20 MPa; estribos de φ = 6,3 mm (0,32 cm 2); bw = 0,25 m; h = 0,90 m; d = 0,8 m; p = 51,1 kN/m (carga uniformemente distribuída atuando na viga); VS,máx = 255,5 kN (cortante máxima junto ao pilar P5, sem a redução permitida pela Norma) a) Verificação do esmagamento da biela de concreto ou diagonal comprimida; τSd = VSd bw∙d = 1,4∙255,5 0,25∙0,8 = 17890 kN m2 = 1,79 MPa τRd2,I = 0,27 ∙ (1 − fck 250⁄ ) ∙ fcd = 0,27 ∙ (1 − 20 250⁄ ) ∙ 20000 1,4 = 3549 kN m2 = 3,55 MPa Portanto, τSd ≤ τRd2,I, e não há perigo de esmagamento do concreto das bielas b) Cálculo da armadura transversal (estribos verticais simples) Tensão tangencial solicitante de cálculo: τSd = 1,79 MPa Tensão absorvida por mecanismos complementares ao de treliça, em razão do concreto: τc = Vc bw∙d = 0,6∙fctd∙bw∙d bw∙d = 0,6 ∙ fctd = 0,6 ∙ 0,15 ∙ fck 2 3⁄ = 0,6 ∙ 0,15 ∙ √202 3 = 0,6 ∙ 0,15 ∙ 7,37 = 0,66 MPa = 660 kN/m²; d=80 cm p=51,1 kN/m viga P4 P5 P6 V101 (25/90) Esquema estrutural V101 p=51,1 kN/m L=8,00 m L=8,00 m Diagrama de cortante 153,3 kN 153,3 kN 255,5 kN 255,5 kN Tensão tangencial a ser resistida pela armadura transversal: * τSw = τSd − τc = 1,79 − 0,66 = 1,13 MPa = 1130 kN/m² Taxa de armadura transversal: * ρsw,90 = 1,11∙τSw 𝑓𝑦𝑤𝑑 = 1,11∙1,13 500 1,15⁄ = 0,00288 Espaçamento dos estribos (α = 90°) de φ = 6,3 mm, calculado por: * ρsw,90 = Asw bw∙senα∙s ⇒ 𝑠 = Asw bw∙1∙ρsw,90 = 2∙0,32 25∙0,00288 = 8,90 cm Exercício Calcular, com o modelo I da NBR 6118:2003, a armadura transversal (somente estribos simples verticais) da viga 100, na seção junto ao apoio central em ambos os tramos. Dados: aço CA-50; fck = 20 MPa; estribos de φ = 5,0 mm (0,19 cm 2); bw = 0,15 m; h = 0,50 m; d = 0,42 m; p = 30 kN/m (carga uniformemente distribuída atuando na viga); VS,máx = (cortante máxima junto ao pilar P2, nos dois tramos, sem a redução permitida pela Norma) Esquema estrutural V100 p=30 kN/m P1 L=8,00 m P2 P3 L=6,00 m a b
Compartilhar