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UFMT - FAET - DENC - Estruturas de Concreto Armado 1 Solicitações tangenciais – 2012 – Ver1 87 8. SOLICITAÇÕES TANGENCIAIS EM VIGAS DE CONCRETO ARMADO 8.1. Introdução As teorias desenvolvidas a partir da hipótese do material ser homogêneo apresentam deficiências para descrever o comportamento das estruturas de concreto armado. Isso porque as vigas de concreto armado são formadas de dois materiais diferentes que solidários desenvolvem mecanismos próprios de resistência às diferentes solicitações. Exceções a essa regra são as estruturas de concreto-massa, como as barragens de gravidade e os alargamentos de base dos tubulões, onde, nesses casos, há a possibilidade de emprego da teoria da elasticidade visto que os critérios de segurança são outros que nada tem a ver com o estado limite último por deformação plástica excessiva do concreto. Para estabelecer as ideias do funcionamento das peças de concreto armado sujeitas à flexão simples considere uma viga formada de dois materiais, funcionando em regime elástico e sem fissuras. Dessa viga vão se determinar as tensões principais. Na figura 8.1 está esquematizada a viga simplesmente apoiada sujeita por duas forças Adotando-se as hipóteses clássicas da teoria da flexão, chega-se às seguintes expressões: tensão normal: conc Z est z I M, 1 e a tensão de cisalhamento Ms b I V est 1 , sendo: 1 2 1 1 42( ) ( ) ( )n n nh , x d , n E E s c , h h d , I n bd est h1 3 1 2 3 3 1 3 ( ) ( ) , Ms bz dz z x e 1 A bd s . a b a L P P As h d b x z' dz' L N Figura 8.1 - Viga simplesmente apoiada. Esquema estático e seção transversal. Na figura 8.2 mostram-se as trajetórias das tensões principais 1 e 2 . No trecho inicial à esquerda, onde acontece flexão simples, as trajetórias são curvas. Um ponto tomado na linha neutra vai corresponder tensões principais que formam com o eixo longitudinal da viga ângulo de 45º. UFMT - FAET - DENC - Estruturas de Concreto Armado 1 Solicitações tangenciais – 2012 – Ver1 88 Figura 8.2. Tensões principais. O concreto é um material de pequena resistência à tração, portanto esperam-se as fissuras orientadas como se cortassem as trajetórias de tração (linha pontilhada), dispondo-se perpendicularmente às tensões principais 1 . Como o uso de armaduras nas estruturas de concreto armado é para suprir a deficiência do concreto em resistir trações, um arranjo lógico é colocar a armação inclinadamente, seguindo as tensões de tração ou, de modo a “costurar” as possíveis fissuras de tração. Na figura 8.3 apresentam-se os arranjos práticos das armaduras das peças. O arranjo da figura 8.3.a consiste em ter a armadura longitudinal reta e a armadura transversal constituída por uma parte da armação longitudinal que foi dobrada a 45o e estribos verticais. Já no arranjo da figura 8.3.b aparecem armadura longitudinal reta e armação transversal constituída pelos estribos verticais. a) Arranjo de armadura transversal constituída por armação longitudinal dobrada e estribos verticais. b) Arranjo de armadura transversal somente c/ estribos verticais. Figura 8.3. Armaduras usuais de cisalhamento. Em vigas o estribo nunca é dispensado. Além da função de “costurar“ as possíveis fissuras quando dispostos com espaçamento adequado, têm função de manter as armaduras longitudinais na posição correta. O primeiro arranjo parece ser o melhor porque as armaduras acompanham melhor as tensões 1 . O segundo arranjo é mais prático, ensaios mostram que é eficiente e é o mais utilizado por ser mais simples. UFMT - FAET - DENC - Estruturas de Concreto Armado 1 Solicitações tangenciais – 2012 – Ver1 89 8.2. Resistência à força cortante no estado limite último. 8.2.1 Aspectos iniciais Os mecanismos resistentes das peças de concreto armado, derivados da observação sistemática de corpos de provas ensaiados por diversos pesquisadores, podem ser estudados segundo um modelo básico em que as tensões de compressão são resistidas pelas porções de concreto íntegro e as trações pelas armaduras. O fato de uma viga de concreto armado, munida de armações longitudinais e transversais eficientemente distribuídas, apresentar equilíbrio na proximidade do colapso, possibilita imaginar um mecanismo resistente formado das porções íntegras da peça. Essas partes íntegras são os volumes de concreto não destruídos existentes entre as fissuras e as partes metálicas. Ocorre, então, a formação de um arcabouço que desenvolve equilíbrio a partir do contato entre as diferentes partes íntegras, daí supor a formação de uma treliça, nas quais as bielas diagonais apoiam-se contra os nós formados pelas partes metálicas (armadura longitudinal e transversal) ou pelo concreto e armadura transversal (figura 8.4). Figura 8.4. (a) Configuração de ruína de uma viga. (b) Treliça idealizada A teoria clássica da treliça, idealizada por E. Mörsch, admitia que a treliça além de isostática possuía bielas com inclinação de 45o. Constituiu-se numa das mais fecundas idéias sobre o comportamento das vigas de concreto. a) b) c) Figura 8.5. Modelo de treliça. a) Viga real; b) treliça; c) treliça de Mörsch. Cada montante da treliça representa z s estribos e diagonais existentes no trecho. Deduzir equações para o dimensionamento a partir das hipóteses adotadas por Mörsch é simples porque são envolvidas apenas condições de equilíbrio. UFMT - FAET - DENC - Estruturas de Concreto Armado 1 Solicitações tangenciais – 2012 – Ver1 90 Foi constatado experimentalmente que as vigas devem apresentar armaduras em quantidade suficiente e ter arranjos adequados para a formação e a manutenção da treliça. Para definir os critérios do dimensionamento das armaduras de cisalhamento devem-se entender os modos de ruptura das peças de concreto armado submetidas à flexão. Ruptura por Flexão, Ruptura de cisalhamento por tração, Ruptura por compressão devido ao esforço cortante, Ruptura de cisalhamento por esmagamento da biela comprimida, Ruptura de cisalhamento por esmagamento da biela comprimida, Ruptura por ancoragem deficiente da armadura principal. 8.2.1.1 Ruptura por Flexão A ruptura por flexão pode ser de duas maneiras, uma é essencialmente dúctil e a outra é frágil, conforme é discutido a seguir. As vigas com ruína dúctil são as dimensionadas de modo que o estado limite último aconteça nos domínios 2 ou na região inicial do domínio 3. Têm a ruptura iniciando na armadura longitudinal. Com o progresso da deformação da armadura, na fase em que há escoamento, ocorre progressiva modificação da posição da linha neutra e a diminuição da zona de compressão, sendo possível ocorrer o esmagamento da região comprimida da viga. A ruptura da peça ocorre com grande flecha e com acentuado quadro de fissuração. No caso das vigas com seção transversal reduzida e estado limite último acontecendo no final do domínio 3, dotadas ou não de armadura dupla, a ruptura se dará pelo esmagamento da região comprimida do concreto, e o colapso da peça terá sido alcançado antes do colapso das armaduras, ou seja, sem haver franco escoamento. Por este motivo, a ruína não será antecedida por grandes deformações, sendo ruptura sem aviso prévio. 8.2.1.2 Ruptura de cisalhamento por tração É o tipo mais comum de ruptura por cisalhamento, resultante da deficiência na armadura transversal destinada a resistir às trações inclinadas por influência dos esforçoscortantes. A peça tende a se dividir em duas partes, ficando caracterizada uma linha de separação. 8.2.1.3 Ruptura por compressão devido ao esforço cortante No caso de armadura de cisalhamento insuficiente, além da ruptura por tração, pode vir a ocorrer uma ruptura por compressão, explicada pelo fato da fissura inclinada avançar para essa região e seccioná-la. A região comprimida, debilitada por essa fissuração, pode entrar em processo de ruptura por esmagamento do concreto, mesmo submetida a um momento fletor menor que o momento máximo existente em outra seção da peça. UFMT - FAET - DENC - Estruturas de Concreto Armado 1 Solicitações tangenciais – 2012 – Ver1 91 8.2.1.4 Ruptura de cisalhamento por esmagamento da biela comprimida No caso das vigas com larguras muito reduzidas, face às solicitações atuantes, as tensões principais de compressão poderão atingir valores excessivamente elevados, incompatíveis com a capacidade de resistência do concreto por compressão, quando solicitado simultaneamente por tração perpendicular (estado duplo). A ruptura da diagonal comprimida determina o limite superior da capacidade resistente à força cortante das almas de viga. 8.2.1.5 Ruptura por ancoragem deficiente da armadura principal A armadura longitudinal é altamente solicitada sobre o apoio, pelo efeito de arco, de modo que no caso de ancoragem insuficiente pode ocorrer o colapso no local da junção da diagonal comprimida vizinho ao apoio com o banzo tracionado. A ruptura por falha de ancoragem ocorre bruscamente, usualmente se propagando e provocando também uma ruptura ao longo da altura útil da viga. Após ocorrer a destruição da ancoragem por deslizamento da armadura longitudinal pode haver ruptura por cisalhamento da alma; a rigor, este tipo de ruptura não é ruptura por força cortante porque os elementos da alma não rompem, mas sim, a ancoragem do banzo tracionado na diagonal comprimida na proximidade do apoio. UFMT - FAET - DENC - Estruturas de Concreto Armado 1 Solicitações tangenciais – 2012 – Ver1 92 Na Tabela 8.1 apresenta-se uma síntese desses diferentes modos de ruptura, justificando sua ocorrência e indicando as medidas de projeto necessárias para evitá-los. Tabela 8.1. Modos de ruptura das vigas de concreto armado. MODO DE RUPTURA ASPECTO DESCRIÇÃO TIPO MEDIDAS PARA EVITAR A RUÍNA CORTANTE FLEXÃO INTERAÇÃO MOMENTO / CORTANTE. O AVANÇO DA FISSURA DIAGONAL CORTA O BANZO COMPRIMIDO DA PEÇA F DIMENSIONA- MENTO ADEQUADO À FLEXÃO. COLOCAÇÃO DE ARMADURAS LATERAIS QUE RESTRIJAM A FISSURAÇÃO DIAGONAL. CORTANTE TRAÇÃO RUPTURA DA ARMADURA DE CISALHAMENTO POR TRAÇÃO D ARMADURA EM QUANTIDADE SUFICIENTE CORTANTE COMPRESSÃO ESMAGAMENTO DA BIELA COMPRIMIDA NA REGIÃO JUNTO AO APOIO F LIMITAR A TENSÃO NA BIELA COMPRIMIDA FLEXÃO DA ARMADURA LONGITUDI- NAL ROMPIMENTO DA ARMADURA DE FLEXÃO DEVIDO AO GRANDE ESPAÇAMENTO DA ARMADURA DE CISALHAMENTO F ESPAÇAMENTO ADEQUADO DA ARMADURA DE CISALHAMENTO. USO DE EMENDAS ADEQUADAS DA ARMADURA DE FLEXÃO. ROMPIMENTO DA LIGAÇÃO AÇO- CONCRETO FENDILHAMENTO DO CONCRETO. ESGOTAMENTO DA CAPACIDADE DE ADERÊNCIA. F RESPEITO ÀS REGRAS DE ANCORAGENS. EMENDAS BEM ESTUDADAS. Assim, os parâmetros de principal importância para o correto funcionamento das vigas de concreto armado são as ancoragens das armaduras de cisalhamento, a manutenção de continuidade e a ancoragem das armaduras longitudinais e a limitação das tensões nas bielas diagonais. Tendo em vista que é frágil a maioria dos modos de ruptura, o conjunto de regras a serem atendidas no dimensionamento e no detalhamento das armaduras de cisalhamento não deve invalidar o dimensionamento a momento fletor, onde se consegue ruptura dúctil. UFMT - FAET - DENC - Estruturas de Concreto Armado 1 Solicitações tangenciais – 2012 – Ver1 93 8.2.2 Determinação das tensões nas diagonais e na armadura transversal Na Figura 8.6 mostra-se um trecho destacado de uma viga fissurada onde serão desenvolvidas todas as ideias do mecanismo de treliça. Admite-se o seguinte: z z(cotg + cotg ) z(cotg + cotg ) sen As1 z(cotg + cotg ) / s z 90 - L M s Figura 8.8. Formação da treliça. a) inclinação da biela diagonal; b) armadura de cisalhamento com inclinação ; c) banzo comprimido horizontal; d) viga com seção transversal retangular constante de largura bw e altura h; e) o arranjo da armadura é eficiente e garante o aparecimento do mecanismo de treliça. O significado da notação empregada é: z é o braço de alavanca interno; st o espaçamento da armadura de cisalhamento (ou armadura transversal), suposto constante no trecho examinado; Asw1 é a área da unidade utilizada como armação transversal; w é a taxa de armadura de cisalhamento referida a uma área de concreto correspondente a um componente da armação de cisalhamento; c, é a tensão de compressão na biela; s w, é a tensão no elemento de armadura de cisalhamento; Vs,d a força cortante na seção de corte, resistida pela treliça fictícia; Md, i momento fletor na seção de corte i; UFMT - FAET - DENC - Estruturas de Concreto Armado 1 Solicitações tangenciais – 2012 – Ver1 94 Rc resultante de compressão na diagonal; Rst resultante de tração no montante inclinado Rcc força resultante do banzo comprimido; Rst,x força resultante do banzo tracionado. A treliça fictícia da figura 8.8.b é formada por diagonais comprimidas, por montantes inclinados tracionados, e por dois banzos: o banzo tracionado inferior e o banzo comprimido superior (ambos horizontais). Os símbolos Ac, At e AsL denotam, respectivamente, as áreas das seções transversais da diagonal comprimida, do montante tracionado e do banzo tracionado. O montante tracionado de área At substitui toda a armação existente ao longo de LM, conforme é mostrado na figura 8.8.b. Essa armação “costura” a fissura e mantém unidas as porções acima e abaixo da linha AA. A área desse montante inclinado é dada por: A nAt sw 1 , onde n é o número de barras inclinadas do trecho, portanto: ts )gcotg(cotz n . (8.1) Na figura 8.8.c é mostrada a área em compressão da diagonal. Essa área é definida tomando-se a seção transversal de todas as bielas existentes ao longo da extensão L-M. Logo, a área Ac é dada por: A b hc w D , sendo: sen)gcotg(cotzhD . (8.2) A partir de agora serão determinadas as solicitações nas armaduras transversais, nas bielas diagonais e no tirante horizontal considerando a treliça indicada na figura 8.8.b. 8.2.2.1 Determinação da força e da tensão na diagonal Considere a figura 8.7. Em 8.7.a representa-se o modelo de treliça correspondente ao trecho de viga fissurada. A força na diagonal é determinada por equilíbrio de uma das partes da treliça obtida por meio da seção de Ritter I-I, esquematizada na figura 8.7.b. UFMT - FAET - DENC - Estruturas de Concreto Armado 1 Solicitações tangenciais – 2012 – Ver1 95 z 1 2 Rcc Vd Rst_x Rc_ CORTE 1 Rst_x Rst CORTE 2 Vd Figura 8.7. Determinação das forças na diagonal e no montante inclinado. Equilibrando na direção vertical tem-se: dc VsenR , então: sen V R d c . A tensão de compressão na diagonal é dada por c c c R A , logo: sen)gcotg(cotzb 1 sen V w d c , então: 2w d c sen)gcotg(cotzb V (8.3) 8.2.2 Determinação da força e da tensão nos montantes tracionados A força de tração no montante inclinado é determinada por equilíbrio da parte da treliça obtida com a seção de Ritter II-II, esquematizada na figura 8.7.c. Equilibrando na direção vertical tem-se: dst VsenR , então: sen V R d st . A tensão de tração no montante inclinado é dada por t st sw A R , logo: UFMT - FAET - DENC - Estruturas de Concreto Armado 1 Solicitações tangenciais – 2012 – Ver1 96 )gcotg(cotzA s sen V 1sw td sw . (8.4) 8.2.3 Determinação da força no tirante horizontal Considere a figura 8.8, a força no tirante horizontal Rstx é determinada a partir do equilíbrio da porção LMN indicada na figura 8.8.b. A equação de equilíbrio de momentos em torno de M é: M,d n i isw1swxst McAzR . dRsw L M Rbc Rst L Md,M z Rs w L M Md,L Vd z(cotg + cotg) dRsw = 0,5z(cotg + cotg) sen zcotg Vd Figura 8.8. Determinação da força no banzo tracionado. O termo A csw sw i i n 1 tem por equivalente o momento da resultante das forças de tração na armadura transversal, portanto a força Rst, posicionada no centro de forças c LN0 5, sen . Logo: M,dstxst M 2 )cot(cotz RzR sen gg . O momento Md,M é determinado em função da força cortante e do momento fletor na seção L onde foi dado o corte, então, considerando a figura 8.8.a tem-se: zVMM dL,dM,d cotg UFMT - FAET - DENC - Estruturas de Concreto Armado 1 Solicitações tangenciais – 2012 – Ver1 97 Dessa forma fica-se com: sen 2 )cot(cotz sen V gcotzVM z 1 R ggd dL,dxst , simplificando chega-se à expressão final: z M R L,d xst 2 Vd (cotg – cotg ) (8.5) Observe que a força de tração na armadura longitudinal na seção L é maior que a dada no dimensionamento pelo momento fletor M z d L, . Ter uma peça que apresente a configuração de ruína aqui imaginada, implica em considerar no detalhamento um acréscimo de solicitação na armadura longitudinal, que é função da força cortante. Esse acréscimo é 2 Vd (cotg – cotg ) 8.3. Modelo de treliça de Mörsch Também chamado de modelo de treliça clássica, por este modelo o projeto das armaduras e o detalhamento das peças são feitos com as seguintes considerações: a. a força cortante é integralmente resistida pela treliça; b. a treliça é isostática; c. as diagonais comprimidas (bielas) têm inclinação de 45o, e d. a armação longitudinal deve ser distribuída em função de um diagrama de momentos fletores modificado de modo a ter resistência às solicitações adicionais que aparecem em virtude da mobilização do mecanismo de treliça. 8.3.1 Equações para o dimensionamento. A. Peças armadas com estribos verticais. A.1 Tensão na diagonal comprimida: 2 w d c sen)gcotg(cotzb V. Substituindo-se = 45o e = 90o e fixando um valor realista de 15,1 d z , tem-se: db V 3,2 2 2 )01( 15,1 d b V w d 2 w d c . Definindo tensão convencional de cisalhamento db V w d wd , lembrando que é admitido nesse cálculo que toda a força cortante é resistida pela treliça, então Vs,d = Vd , fica-se com: UFMT - FAET - DENC - Estruturas de Concreto Armado 1 Solicitações tangenciais – 2012 – Ver1 98 wdc 3,2 (8.6) A.2 Tensão no estribo: )cotg(cotzA s sen V g1sw td sw . Substituindo-se = 45o e = 90o e 15,1 d z , tem-se: 15,1 d A sV 1sw td sw Lembrando da definição de taxa de armação transversal sb A w 1sw w , sendo senss t , tem-se: o tww t dsw 90sensdb s V15,1 , finalmente: w wd sw 15,1 (8.7) Com as equações (8.6) e (8.7) consegue-se dimensionar as armaduras transversais desde que sejam definidos valores adequados das tensões máximas nas bielas, simbolicamente biela,d,cf , e as tensões máximas nas armaduras de cisalhamento, simbolicamente swA,d,y f . Na grande maioria dos casos da prática o cálculo das armaduras de cisalhamento é feito após o dimensionamento das armaduras longitudinais. Portanto, a geometria da viga já está definida, assim sendo procede-se da seguinte forma: a) Cálculo de verificação de resistência da biela à compressão: Determinar por meio de (8.6) a tensão de compressão na biela c e comparar com a resistência biela,d,cf . A condição de segurança a ser satisfeita é: ; b) Cálculo da armação: Determinada por meio de (8.7), fazendo swA,d,yws f , então: wsA,d,y wd w f 15,1 (8.8) 8.4. Modelo da treliça generalizada – versão da NBR 6118:2003 Experiências desenvolvidas por diferentes pesquisadores mais a prática das construções têm confirmado que as peças de concreto armado mobilizam outros mecanismos para bielad,cc f UFMT - FAET - DENC - Estruturas de Concreto Armado 1 Solicitações tangenciais – 2012 – Ver1 99 resistir forças cortantes além daquele de treliça. São eles que justificam a dispensa de armadura de cisalhamento em lajes e em vigas largas. Os modos de ruína das peças de concreto armado indicam que o banzo comprimido é inclinado e os arranjos das fissuras diagonais sugerem uma treliça complexa, com diagonais múltiplas sendo, no mínimo, hiperestática. A inclinação do banzo comprimido produz uma componente de força vertical de sentido oposto ao da força cortante externa, reduzindo o esforço a ser resistido pela armadura de cisalhamento e bielas diagonais, porém, aumentando o esforço no banzo comprimido (figura 8.9). Figura 8.9. Treliça com banzo inclinado. Equilibrando o arranjo da figura 8.9b chega-se em sen senRV R bcd,c . Equilibrando o da figura 8.9c: senRVR bcd,sts . Quando se considera o arranjo 8.9a não aparece o termo senR cb , que reduz a força cortante. Os outros mecanismos que aparecem nas peças de concreto armado para resistir a força cortante são: arqueamento dos esforços, engrenamento do agregado e o efeito de pino da armadura longitudinal. O arqueamento dos esforços ocorre principalmente em peças altas, aonde o valor quociente vão / altura da seção é pequeno (< 5). Nelas, as cargas aplicadas são transmitidas para os apoios mobilizando uma zona de alta compressão que tem desenvolvimento curvo (Figura 8.10a). Também ocorre a transmissão direta de forças concentradas aplicadas próximas do apoio, mobilizando uma diagonal comprimida (Figura 8.10b). Figura 8.10. Arqueamento e transmissão direta. b cR R c 0 R c 0 b cR s tR b cR a ) c ) b ) UFMT - FAET - DENC - Estruturas de Concreto Armado 1 Solicitações tangenciais – 2012 – Ver1 100 O engrenamento confere às peças uma capacidade de transmissão de força cortante a partir do apoio das bielas diagonais nos dentes de agregado graúdo íntegro que se formam ao longo das fissuras (Figura 8.11). Em lajes delgadas esse efeito é maior que nas lajes espessas, pois o tamanho do agregado em relação à espessura da laje é preponderante nesse mecanismo de resistência. Figura 8.11. Ilustração do mecanismode engrenamento do agregado. O efeito de pino das armaduras longitudinais desempenha um papel semelhante aos dos pinos de ligação que solidarizam duas porções de concreto situadas entre duas fissuras. Este mecanismo depende da resistência do concreto do cobrimento sob a armadura, porque é nele que a armadura longitudinal se apóia (Figura 8.12), assim espera-se uma limitação de capacidade desse mecanismo independentemente da quantidade de armadura de flexão existente. Figura 8.12. Ilustração do efeito de pino da armadura longitudinal. Na prática o cálculo das armaduras é feito com o modelo de treliça ajustado. Conforme a seção 17.4 da NBR 6118, a resistência da seção de uma viga deve ser considera satisfatória quando forem atendidas simultaneamente as seguintes condições: Vd VRd2 e Vd VRd3 = Vc + VSw , sendo: Vd a força cortante de cálculo atuante na seção considerada, VRd2 é a força cortante resistente de cálculo relativa à ruína das bielas diagonais e VRd3 = Vc + VSw é a força cortante resistente de cálculo relativa à ruína por tração diagonal, onde Vc é a parcela de resistência mobilizada por outros mecanismos que não o de treliça e VSw é a parcela resistente pela armação transversal. A versão de 2003 da NBR 6118 trouxe dois procedimentos que serão apresentados a seguir. UFMT - FAET - DENC - Estruturas de Concreto Armado 1 Solicitações tangenciais – 2012 – Ver1 101 8.4.1 Modelo de cálculo 1 Adota-se a inclinação das bielas = 45o. Resistência complementar resultante de outros mecanismos que não o de treliça tem valor constate dado por: Vc = Vc0 = 0,6 fctd bw d. Resistência da diagonal comprimida: VRd2 = 0,27V2fcd bw.d, sendo V2 = 1 - 250 fck (fck em MPa); Resistência da treliça e outros: Vrd3 = VC + Vsw, sendo Vsw = )cos(senfd9,0 s A ywd sw , sendo o ângulo de inclinação da armadura transversal. A) Cálculo Prático da Armadura Transversal em Estribos Verticais – Modelo de Cálculo 1 Introduzindo-se o conceito de tensão convencional de cisalhamento db V w sd wd , tem-se: a) Verificação da resistência da biela é comprovada comparando-se o valor de da tensão convencional com a resistência convencional cd2V w 2Rd 2WRd f27,0 db V wd b) A resistência mobilizada por outros mecanismos que não o de treliça vale: ctd w C 0C f6,0 db V , c) A taxa de armação transversal sb A w sw w é determinada por: Vsd = Vrd3 = VC + Vsw, sendo: Vsw = )cos(senfd9,0 s A ywd sw . Sendo =90o, tem-se: Vsd = 0,6 fctd bw d + ywd sw fd9,0 s A = 0,6 fctd bw d + w bw 0,9 d fywd, ou seja: ywd ctdwd w f )f6,0(11,1 . A taxa de armação mínima é dada por wmin = 0,2 ywk ctm f f . UFMT - FAET - DENC - Estruturas de Concreto Armado 1 Solicitações tangenciais – 2012 – Ver1 102 Tabela 8.2.Tabela auxiliar para dimensionamento das armaduras transversais. Aço CA 50. fck (MPa) fctm (MPa) fctd (MPa) Rd (MPa) wmin (CA50) % 20 2,2 1,1 3,5 0,09 25 2,6 1,3 4,3 0,10 30 2,9 1,4 5,1 0,12 35 3,2 1,6 5,8 0,13 40 3,5 1,8 6,5 0,14 45 3,8 1,9 7,1 0,15 8.4.2 Modelo de cálculo 2 Admite diagonais comprimidas com inclinações variando entre 30o e 45o. Resistência da diagonal comprimida: VRd2 = 0,54.V2.fcd. bw.d sen 2 (cotg + cotg ), sendo V2 = 1 - 250 fck ; Cálculo da armadura transversal: Vrd3 = VC + Vsw, sendo: VC = VC1 que depende de Vsd, conforme adiante descrito. Vsw = sen)gcotg(cotfd9,0 s A ywd sw , sendo o ângulo de inclinação da armadura transversal. A) Cálculo Prático da Armadura Transversal em Estribos Verticais – Modelo de Cálculo 2 Introduzindo-se o conceito de tensão convencional de cisalhamento db V w sd wd , tem-se: a) Verificação da resistência da biela é comprovada comparando-se o valor de da tensão convencional com a resistência convencional cossenf54,0 db V cd2V w 2Rd 2WRd . sendo V2 = 1 - 250 fck ; b) A resistência mobilizada por outros mecanismos que não o de treliça tem valor máximo limitado a: ctd w 0C 0C f6,0 db V , Assim, obtêm-se Vc igual a: UFMT - FAET - DENC - Estruturas de Concreto Armado 1 Solicitações tangenciais – 2012 – Ver1 103 Vc = 0, em elementos estruturais tracionados quando a linha neutra se situa fora da seção; Vc = Vc1, na flexão simples e na flexo-tração com a linha neutra cortando a seção; Vc1 = Vc0 quando VSd ≤ Vc0 Vc1 = 0 quando VSd = VRd2 , interpolando-se linearmente para valores intermediários (figura 8.13). Vc0 é valor obtido no item anterior (pelo do Modelo de Cálculo 1) Figura 8.13. Gráfico de Vc – Modelo de Cálculo 2 c) A taxa de armação transversal sb A w sw w é determinada por: Vsd = Vrd3 = VC + Vsw, sendo Vsw = gcotfd9,0 s A ywd sw . Então Vsd = C bw d + gcotfd9,0 s A ywd sw = C bw d + w bw 0,9 d fywd cotg , ou seja: gcotf )(11,1 yw d cw d w , Sendo: )( )( wd2Rd 0c2Rd 0c c . A taxa de armação mínima é dada por: wmin = 0,2 ywk ctm f f .
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