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Estruturas de Concreto I Profa. Jamires Praciano jamirescordeiro@gmail.com Valores representativos da Ações As ações são quantificadas por seus valores representativos, que podem ser valores característicos, convencionais excepcionais e reduzidos. Valores característicos (Fk): São estabelecidos em função da variabilidade de suas intensidades; Valores convencionais excepcionais: São arbitrados para as ações excepcionais, e dependem de cada caso particular, não são definidos em norma; Valores reduzidos: São definidos em função da combinação de ações para as verificações de ELU e ELS. 27/02/2018 2 Valores de cálculo das Ações Os valores de cálculo das ações Fd são obtidos, para as várias combinações, a partir de valores representativos, multiplicando-os pelos respectivos coeficientes de ponderação gf. 27/02/2018 3 Coeficiente de ponderação das Ações Segundo a Norma, as ações devem ser majoradas pelo coeficiente de ponderação gf, obtido pelo produto de outros três: 𝛾𝑓 = 𝛾𝑓1 ∙ 𝛾𝑓2 ∙ 𝛾𝑓3 Em que: gf1 = considera a variabilidade das ações; gf2 = considera a simultaneidade de atuação das ações; gf3 = considera os possíveis desvios gerados nas construções e as aproximações feitas em projeto do ponto de vista de solicitações. 27/02/2018 4 Coeficiente de ponderação para ELU 27/02/2018 5 Coeficiente de ponderação para ELU 27/02/2018 6 0 – Fator de redução de combinação para o ELU; 1 – Fator de redução de combinação frequente para o ELS; 2 – Fator de redução de combinação quase permanente para o ELS; Coeficiente de ponderação para ELS Em geral, o coeficiente de ponderação das ações para o ELS é tomado igual a gf2 (gf = gf2), sendo que gf2 tem valor variável conforme a verificação desejada, conforme a seguir, sendo os valores dos fatores de redução 1 e 2 referentes às combinações de serviço da Tabela 11.2 da Norma 6118:2014. gf2 = 1 para combinações raras; gf2 = 1 para combinações frequentes; gf = 2 para combinações quase permanentes. 27/02/2018 7 Combinações das Ações Um carregamento é definido pela combinação das ações que tem probabilidades não desprezíveis de atuarem simultaneamente sobre a estrutura durante um período preestabelecido. A combinação das ações deve ser feita de forma que possam ser determinados os efeitos mais desfavoráveis para a estrutura; A verificação da segurança em relação aos ELU e aos ELS deve ser realizada em função de combinações últimas e de serviço, respectivamente. 27/02/2018 8 Estado-Limite Último - Combinações 27/02/2018 9 Combinações últimas normais Combinações últimas especiais ou de construção Combinações últimas excepcionais Combinações de ações que levam a estrutura a ruína. Combinações últimas (ELU) Combinações últimas normais (concreto armado): Considera-se que uma das ações variáveis é principal e está atuando no seu valor característico Fk, e as demais são secundárias, atuando com valores reduzidos de combinação 0 Fk 𝐹𝑑 = 𝛾𝑔 ∙ 𝐹𝑔𝑘 + 𝛾𝑔 ∙ 𝐹𝑔𝑘 + 𝛾𝑞 ∙ 𝐹𝑞1𝑘 +0𝑗 ∙ 𝐹𝑞𝑗𝑘 + 𝛾𝑞 ∙ 0𝜀 ∙ 𝐹𝑞𝑘 Em que: Fd – Valor de cálculo das ações para combinação última; Fgk – Representa as ações permanentes diretas; Fk – Representa as ações indiretas permanentes como a retração Fgk e as variáveis como a temperatura Fqk; Fqk – Representa as ações variáveis diretas, das quais Fq1k é a principal; 27/02/2018 10 Combinações últimas (ELU) Combinações últimas especiais ou de construção: No caso das ações especiais ou de construção, vale a mesma combinação das normais, tendo, os termos, os mesmos significados. A diferença é que 0 pode ser substituído por 2 quando a atuação da ação principal Fq1k tiver duração muito curta. 𝐹𝑑 = 𝛾𝑔 ∙ 𝐹𝑔𝑘 + 𝛾𝑔 ∙ 𝐹𝑔𝑘 + 𝛾𝑞 ∙ 𝐹𝑞1𝑘 +2𝑗 ∙ 𝐹𝑞𝑗𝑘 + 𝛾𝑞 ∙ 0𝜀 ∙ 𝐹𝑞𝑘 27/02/2018 11 Combinações últimas (ELU) Combinações últimas excepcionais: No caso das ações excepcionais, também vale que 0 pode ser substituído por 2 quando a atuação da ação principal Fq1exc tiver duração muito curta. Aqui são consideradas as ações de sismos, incêndio e colapso progressivo. 𝐹𝑑 = 𝛾𝑔 ∙ 𝐹𝑔𝑘 + 𝛾𝑔 ∙ 𝐹𝑔𝑘 + 𝐹𝑞1𝑒𝑥𝑐 + 𝛾𝑞 ∙0𝑗 ∙ 𝐹𝑞𝑗𝑘 + 𝛾𝑞 ∙ 0𝜀 ∙ 𝐹𝑞𝑘 27/02/2018 12 Estado-Limite de Serviço - Combinações O ELS decorrem de ações que podem ser combinadas de 3 maneiras, de acordo com a sua permanência temporal na estrutura: 27/02/2018 13 Combinações quase permanentes de serviço • Combinações de ações que podem atuar sobre a estrutura durante mais da metade de seu período de vida. Combinações frequentes de serviço • Combinações de ações que se repetem, durante o período de vida da estrutura, em torno de 105 vezes em 50 anos ou que tenham duração total igual a uma parte não desprezível desse período, da ordem de 5%. Combinações raras de serviço • Combinações de ações que podem atuar no máximo algumas horas durante o período de vida da estrutura. Combinações quase permanentes de serviço Combinações quase permanentes: admite-se que as ações atuem durante grande parte do período de vida da estrutura, e sua consideração pode ser necessária na verificação do estado limite de deformação excessiva. Nessas combinações, todas as ações variáveis são consideradas com seus valores quase permanentes 2Fqk, sendo: 𝐹𝑑𝑠𝑒𝑟 =𝐹𝑔𝑖𝑘 +2𝑗 𝐹𝑞𝑗𝑘 Fd,ser = Valor de cálculo das ações para combinações de serviço; 2 = Fator de redução de combinação quase permanente para o ELS. 27/02/2018 14 Combinações frequentes de serviço Combinações frequentes de serviço: As ações se repetem muitas vezes durante o período de vida da estrutura, e sua consideração pode ser necessária na verificação dos estados limites de formação e abertura de fissuras e de vibrações excessivas. Podem também ser consideradas para verificações de estados limites de deformações excessivas. 𝐹𝑑𝑠𝑒𝑟 =𝐹𝑔𝑖𝑘 + 1𝑗 𝐹𝑞1𝑘 +2𝑗 𝐹𝑞𝑗𝑘 Fq1,k – Valor característico das ações variáveis principais diretas; 1 – Fator de redução de combinação frequente para o ELS. 27/02/2018 15 Combinações raras de serviço Combinações raras de serviço: As ações ocorrem algumas vezes durante o período da vida da estrutura, e sua consideração pode ser necessária na verificação do estado limite de formação de fissuras. Nessas combinações, a ação variável principal Fq1 é tomada com seu valor característico Fq1,k, e todas as demais ações são tomadas com seus valores frequentes 1Fqk: 𝐹𝑑𝑠𝑒𝑟 =𝐹𝑔𝑖𝑘 + 𝐹𝑞1𝑘 +1𝑗 𝐹𝑞1𝑘 27/02/2018 16 Qualidade das Estruturas Os requisitos de qualidade de uma estrutura são classificados em 3 grupos: Capacidade resistente: Requisitos relativos à capacidade resistente da estrutura ou de seus elementos componentes. Consiste na segurança à ruptura; Desempenho em serviço: Consiste na capacidade da estrutura se manter em condições pelas de utilização, não podendo apresentar danos que comprometam seu uso; Durabilidade: Capacidade da estrutura resistir às influências ambientais previstas e definidas na elaboração do projeto. 27/02/2018 17 Durabilidade das estruturas A Norma exige que as estruturas de concreto sejam projetadas e construídas de modo que, sob as influências ambientais previstas e quando utilizadas conforme estabelecido em projeto, conservem sua segurança, estabilidade e comportamento adequado em serviço durante sua vida útil. Afinal, o que é vida útil??? Vida útil, segundo a norma, é o período de tempo durante o qual se mantêm as características da estrutura de concreto, sem intervenções significativas, desde que sejam atendidos os requisitos de uso e manutenção prescritos, pelo projetista e construtor,bem como de execução dos reparos necessários decorrentes de eventuais danos acidentais. 27/02/2018 18 Durabilidade das estruturas 27/02/2018 19 Durabilidade das estruturas 27/02/2018 20 Durabilidade das estruturas Mecanismos de deterioração do Concreto Lixiviação: Responsável por dissolver e carrear o concreto por ação da água; Expansão por sulfato: Água ou solo contaminado com sulfato, dando origem a ações expansivas. Pode ser prevenida usando cimento resistente a sulfatos; Reação álcali-agregado: É a expansão por ação das reações entre os álcalis do concreto e agregados reativos. 27/02/2018 21 Durabilidade das estruturas Mecanismos de deterioração da Armadura Despassivação por carbonatação: Gás carbônico da atmosfera agindo sobre o aço; Despassivação por ação de cloretos: Ruptura local da camada de passivação, causada por elevado teor de íon-cloro; 27/02/2018 22 Durabilidade das estruturas 27/02/2018 23 Para garantir a durabilidade das estruturas é necessário tomar alguns cuidados: Identificar a região onde a estrutura será construída e em que condições será utilizada, definindo a classe de agressividade ambiental (CAA); Definir, a partir da CAA, o valor mínimo da resistência do concreto fck e o valor máximo do fator água/cimento; Determinar o cobrimento mínimo a partir também do CAA; Identificar o uso do edifício e definir o 1 a ser empregado na verificação de abertura de fissuras; Verificar se a abertura das fissuras atende aos limites máximos. Exercício 01 Dona Maria pretende construir um prédio de 4 pavimentos em um terreno próximo a Praia do Futuro. Ela contratou você para fazer o projeto estrutural. Ela está preocupada quanto a solução estrutural por ser uma região de praia. Qual a classe de agressividade ambiental você indicaria para ela? E qual o fck? Qual o fator água/cimento? 27/02/2018 24 Exercício 01 27/02/2018 25 Exercício 01 Dona Maria pretende construir um prédio de 4 pavimentos em um terreno próximo a Praia do Futuro. Ela contratou você para fazer o projeto estrutural. Ela está preocupada quanto a solução estrutural por ser uma região de praia. Qual a classe de agressividade ambiental você indicaria para ela? E qual o fck? Qual o fator água/cimento? CAA III: Marinha Agressividade Forte Risco de deterioração da estrutura: Grande 27/02/2018 26 Exercício 01 27/02/2018 27 Exercício 01 Dona Maria pretende construir um prédio de 4 pavimentos em um terreno próximo a Praia do Futuro. Ela contratou você para fazer o projeto estrutural. Ela está preocupada quanto a solução estrutural por ser uma região de praia. Qual a classe de agressividade ambiental você indicaria para ela? E qual o fck? Qual o fator água/cimento? CAA III: Marinha Agressividade Forte Risco de deterioração da estrutura: Grande fck ≥ C30 Fator água/cimento ≤ 0,55 27/02/2018 28 Exercício 02 Uma empresa de aditivos deseja construir uma sede em Sobral. Lá eles vão fabricar diversos produtos químicos para a indústria da construção civil, por exemplo. O diretor da empresa procurou você para fazer o projeto estrutural. Sabendo disso, qual a CAA, o fck e o fator a/c você recomendaria? 27/02/2018 29 Exercício 02 27/02/2018 30 Exercício 02 Uma empresa de aditivos deseja construir uma sede em Sobral. Lá eles vão fabricar diversos produtos químicos para a indústria da construção civil, por exemplo. O diretor da empresa procurou você para fazer o projeto estrutural. Sabendo disso, qual a CAA, o fck e o fator a/c você recomendaria? CAA IV: Industrial Agressividade Muito Forte Risco de deterioração da estrutura: Elevado 27/02/2018 31 Exercício 02 27/02/2018 32 Exercício 02 Uma empresa de aditivos deseja construir uma sede em Sobral. Lá eles vão fabricar diversos produtos químicos para a indústria da construção civil, por exemplo. O diretor da empresa procurou você para fazer o projeto estrutural. Sabendo disso, qual a CAA, o fck e o fator a/c você recomendaria? CAA IV: Industrial Agressividade Muito Forte Risco de deterioração da estrutura: Elevado fck ≥ C40 Fator água/cimento ≤ 0,45 27/02/2018 33 Exercício 03 A Construtora Balança mas não cai vai construir um edifício de 10 pavimentos em Fortaleza, no bairro Parquelândia. Você é o engenheiro responsável pelo dimensionamento da obra. Visando a durabilidade do projeto, qual a Classe de agressividade, o fck e o fator a/c você recomendaria para a obra? 27/02/2018 34 Exercício 03 27/02/2018 35 Exercício 03 A Construtora Balança mas não cai vai construir um edifício de 10 pavimentos em Fortaleza, no bairro Parquelândia. Você é o engenheiro responsável pelo dimensionamento da obra. Visando a durabilidade do projeto, qual a Classe de agressividade, o fck e o fator a/c você recomendaria para a obra? CAA II: Urbana Agressividade Moderada Risco de deterioração da estrutura: Pequeno 27/02/2018 36 Exercício 03 27/02/2018 37 Exercício 03 A Construtora Balança mas não cai vai construir um edifício de 10 pavimentos em Fortaleza, no bairro Parquelândia. Você é o engenheiro responsável pelo dimensionamento da obra. Visando a durabilidade do projeto, qual a Classe de agressividade, o fck e o fator a/c você recomendaria para a obra? CAA II: Urbana Agressividade Moderada Risco de deterioração da estrutura: Pequeno fck ≥ C25 Fator água/cimento ≤ 0,60 27/02/2018 38 Cobrimento do Concreto Cobrimento mínimo é a menor distância livre entre uma face da peça e a camada de barras mais próxima dessa face (inclusive estribos), devendo ser observado ao longo de todo o elemento considerado. Tem por finalidade proteger as barras tanto da corrosão como da ação do fogo. Cnom = Cmín + DC Cnom – Cobrimento nominal Cmín – Cobrimento mínimo DC – Tolerância de execução (DC ≥ 10 mm) 27/02/2018 39 Cobrimento do Concreto 27/02/2018 40 Cobrimento do Concreto O cobrimento nominal Cnom de uma determinada barra deve sempre ser: Cnon ≥ barra Cnon ≥ feixe = n = 𝑛 Cnon ≥ 0,5 bainha A dimensão máxima característica do agregado graúdo utilizado no concreto não pode superar em 20% a espessura nominal do cobrimento: dmáx 1,2 Cnon 27/02/2018 41 Tabela de Aço – NBR 7480:2007 27/02/2018 42 Qual o cobrimento para cada obra? Exercício 01: Obra da Dona Maria na Praia do Futuro. CAA III: Marinha 27/02/2018 43 Qual o cobrimento para cada obra? 27/02/2018 44 Qual o cobrimento para cada obra? Exercício 01: Obra da Dona Maria na Praia do Futuro. CAA III: Marinha Lajes: 35mm / Vigas e Pilares: 40mm/ Fundações: 40mm Exercício 02: Fábrica de aditivos em Sobral. CAA IV: Industrial 27/02/2018 45 Qual o cobrimento para cada obra? 27/02/2018 46 Qual o cobrimento para cada obra? Exercício 01: Obra da Dona Maria na Praia do Futuro. CAA III: Marinha Lajes: 35mm / Vigas e Pilares: 40mm/ Fundações: 40mm Exercício 02: Fábrica de aditivos em Sobral. CAA IV: Industrial Lajes: 45mm/ Vigas e Pilares: 50mm/ Fundações: 50mm Exercício 03: Edifício em Fortaleza. CAA II: Urbana 27/02/2018 47 Qual o cobrimento para cada obra? 27/02/2018 48 Qual o cobrimento para cada obra? Exercício 01: Obra da Dona Maria na Praia do Futuro. CAA III: Marinha Lajes: 35mm / Vigas e Pilares: 40mm/ Fundações: 40mm Exercício 02: Fábrica de aditivos em Sobral. CAA IV: Industrial Lajes: 45mm/ Vigas e Pilares: 50mm/ Fundações: 50mm Exercício 03: Edifício em Fortaleza. CAA II:Urbana Lajes: 25mm/ Vigas e Pilares: 30mm/ Fundações: 30mm 27/02/2018 49 Vigas retangulares de Concreto Armado 27/02/2018 50 Vigas são peças estruturais responsáveis por resistir, principalmente, aos esforços de flexão. Nela, as armaduras longitudinais resistem ao momento fletor, enquanto os estribos ao esforço cortante. Viga Estribo Armadura Longitudinal Tipos de flexão O momento fletor provoca flexão nos elementos estruturais, e nas seções transversais desses elementos surgem tensões normais (perpendiculares à seção transversal). 27/02/2018 51 Tipos de flexão Flexão Normal (Simples ou Composta): Quando o plano do carregamento da sua resultante é perpendicular à LN; Flexão Oblíqua (Simples ou Composta): Quando o plano de carregamento não é normal à LN; Flexão Simples: Quando não há esforço normal atuando na seção (N=0); Flexão Composta: Quando há esforço normal, de tração ou compressão, atuando na seção (N≠0); Flexão Pura: Quando não há esforço cortante atuando na seção (V = 0); Flexão Não Pura: Quando há esforço cortante atuando na seção (V≠0). 27/02/2018 52 Ruína da peça A ruína de uma viga ocorre no material: por ruptura do concreto comprimido ou por deformação excessiva do aço tracionado; Em Projeto: Resistências minoradas × Solicitações Majoradas. 27/02/2018 53 Estádios de Deformação – Colapso sob Tensão Normal Supondo que uma viga é submetida a um ensaio de flexão, onde o Momento M é crescente, ela vai atingir 3 níveis de deformação até chegar na ruína. 27/02/2018 54 Estádios de Deformação – Colapso sob Tensão Normal Estádio I (Estado Elástico): O momento MI aplicado é pequeno, a tensão de tração no concreto é baixa e não ultrapassa sua resistência característica ftk. O diagrama de tensão normal é linear. Não há fissuração. 27/02/2018 55 LN Estádios de Deformação – Colapso sob Tensão Normal Estádio II (Estado de Fissuração): O momento aumenta para MII e a tração passa a ser resistida apenas pelo aço. Admite-se que a tensão de compressão no concreto continua linear. Aparecem fissuras visíveis. 27/02/2018 56 LN LN OBS: Estádios I e II – Estado Limite de Serviço: Quando as ações que atuam são as reais. Estádios de Deformação – Colapso sob Tensão Normal Estádio III (ELU): O momento está próximo ao da ruína (Mu), o concreto começa a escoar e suas tensões seguem o diagrama parábola-retângulo. Há muitas fissuras, estas próximas a LN. 27/02/2018 57 LN LN LN OBS: Estádio III – Quando as ações estão majoradas e as resistências minoradas. O dimensionamentos é feito para esse estádio. Pré-dimensionamento de vigas Vigas Hiperestáticas h = 𝐿𝑚𝑎𝑖𝑜𝑟 12 Vigas Isostáticas h = 𝐿𝑚𝑎𝑖𝑜𝑟 10 OBS: Considerar o Lmaior o vão teórico, ou seja, A distância do meio do pilar ao meio do outro pilar. 27/02/2018 58 x Pré-Dimensionamento de Vigas 59 5m 6m 4 m 5 m V1= 6 12 = 0,5𝑚 = 50𝑐𝑚 V1= V2 = V3 = 12 x 50 V4= 5 12 = 0,4167𝑚 = 45𝑐𝑚 V4 = V5 = V6 = 12 x 45 V1= 𝐿𝑚𝑎𝑖𝑜𝑟 12 → 𝐻𝑖𝑝𝑒𝑟𝑒𝑠𝑡á𝑡𝑖𝑐𝑎 Parede = 15 cm V4= 𝐿𝑚𝑎𝑖𝑜𝑟 12 → 𝐻𝑖𝑝𝑒𝑟𝑒𝑠𝑡á𝑡𝑖𝑐𝑎 Hipóteses para o cálculo das vigas (NBR 6118:2014) Seções transversais permanecem planas após a deformação até o ELU; Hipótese de Bernoulli: As deformações em cada ponto são proporcionais à sua distância a LN; Tração no concreto é desprezada no ELU; Solidariedade dos materiais: aço e concreto deformam juntos; As tensões nas armaduras são extraídas do diagrama Tensão × Deformação; 27/02/2018 60 Hipóteses para o cálculo das vigas (NBR 6118:2014) Ruptura se dá na fibra menos tracionada do concreto (deformação ɛc), na fibra mais tracionada do aço (deformação ɛs) ou em ambas. O estudo das deformações é dado pelos Domínios de Deformação; Encurtamento máximo do concreto: Para concretos de classe até C50: • Ɛcu = 3,5‰ nas seções não completamente comprimidas (Flexão); • Ɛc2 = 2,0‰ nas seções completamente comprimidas. Para concretos de classes C50 a C90: • Ɛcu = 2,6‰ + 35 ‰ 90 − 𝑓𝑐𝑘 /100 4 nas seções não completamente comprimidas (Flexão); • Ɛc2 = 2,0‰ + 0,085‰ 𝑓𝑐𝑘 − 50 0,53 nas seções completamente comprimidas. Alongamento máximo do aço: Ɛs = 10,0‰ nas seções tracionadas para prevenir deformações plásticas excessivas. 27/02/2018 61 Hipóteses para o cálculo das vigas (NBR 6118:2014) Para concretos até C50:A distribuição de tensões no concreto são obtidas do diagrama parábola- retângulo, com tensão máxima de 0,85 · fck. É permitida a substituição desse diagrama por um retângulo de altura 0,8 · x (x é a profundidade da LN) e comprimento dado por: 0,85 · fcd = 0,85 · 𝑓𝑐𝑘 γ𝑐 Zonas comprimidas de largura constante, ou crescente, no sentido das fibras mais comprimidas, a partir da LN; 0,80 · fcd = 0,80 · 𝑓𝑐𝑘 γ𝑐 Zonas comprimidas de largura decrescente no sentido das fibras mais comprimidas, a partir da LN. 27/02/2018 62 Hipóteses para o cálculo das vigas (NBR 6118:2014) Para concretos de C50 a C90: A distribuição de tensões no concreto se faz de acordo com um diagrama curvo retangular, com tensão de pico igual a 0,85 fcd. Esse diagrama pode ser substituído por um retângulo de profundidade y: y = lx Sendo l = 0,8 para fck ≤ 50 MPa; l = 0,8 – (fck – 50)/400 para fck 50 MPa (fck em MPa) 27/02/2018 63 Hipóteses para o cálculo das vigas (NBR 6118:2014) No caso da largura da seção, medida paralelamente a LN, não diminuir a partir deste para a borda comprimida: acfcd Caso contrário: 0,9acfcd Onde: ac = 0,85 para fck ≤ 50 MPa; ac = 0,85[1,0 – (fck-50)/200] para fck 50 MPa 27/02/2018 64 Minoração da resistência fcd Observa-se que a tensão de compressão do concreto é de 0,8 ou 0,85 de fcd para C50 ou ac e 0,9ac para classe de C50 a C90. Por que há uma nova redução do valor da resistência, uma vez que fcd já é uma redução de fck (fcd = fck/1,4)? 65 • Há 3 motivos: • Diferenças entre o fck do corpo de prova e o real, tendo o corpo de prova uma resistência artificialmente maior; • O concreto tem resistência maior para cargas aplicadas rapidamente, como ocorre nos ensaios de corpo de prova. Para carregamento permanente, a resistência do porto de prova diminui (Efeito Rüsch); • A resistência de concreto aumenta com a idade. Efeito Rüsch Para o valor de 0,85, por exemplo: 0,85 = 0,95 0,75 1,2 Domínios de Deformação na Seção Transversal 27/02/2018 66 0 Concreto Aço Domínios de Deformação na Seção Transversal 27/02/2018 67 0 Concreto Aço Domínio 1 – Tração não uniforme, sem compressão Início: s = 10‰ e c = 10‰; x = - reta a tração uniforme; Término: s = 10‰ e c = 0; x = 0; O ELU é caracterizado pela deformação s = 10‰; A reta de deformação gira em torno do ponto A (s = 10‰); A LN é externa à seção transversal; A seção resistente é composta por aço, não havendo participação do concreto, que se encontra totalmente tracionado e, portanto, fissurado; Tração simples (a resultante das tensões atua no centro de gravidade da armadura – todas as fibras têm a mesma deformação de tração – uniforme – reta a) ou tração composta (tração excêntrica – não–uniforme – as deformações de tração são diferentes em cada fibra) em toda a seção. 27/02/2018 68 Domínio 1 – Tração não uniforme, sem compressão 27/02/2018 69 Seção transversal Domínios de Deformação na Seção Transversal 27/02/2018 70 0 Concreto Aço Domínio 2 – Flexão simples ou composta 27/02/2018 71 Início: s = 10‰ e c = 0; x = 0; Término: s = 10‰ e c = 3,5 ‰; x = x2 = 0,259 d; O ELU é caracterizado pela deformação s = 10‰; A reta de deformação gira em torno do ponto A (s = 10‰); O concreto não alcança a ruptura (c 3,5 ‰); A LN corta a seção transversal; A seção resistente é composta por aço tracionado e concreto comprimido. Domínio 2 – Flexão simples ou composta 27/02/2018 72 Domínios de Deformação na Seção Transversal 27/02/2018 73 0 Concreto Aço Domínio 3 – Flexão simples (seção subarmada) ou composta 27/02/2018 74 Início: s = 10‰ e c = 3,5‰; x = x2 = 0,259 d; Término: s = yd (deformação específica do escoamento do aço) e c = 3,5 ‰; x = x3; O ELU é caracterizado pela deformação no concreto c = 3,5‰; A reta de deformação gira em torno do ponto B (c = 3,5‰); A LN corta a seção transversal (tração e compressão): na fronteira entre os domínios 3 e 4, sua altura (x = x3) é variável com o tipo do aço; A seção resistente é composta por aço tracionado e concreto comprimido; A ruptura do concreto ocorre simultaneamente com o escoamento do aço: situação ideal, pois os dois materiais atingem sua capacidade resistente máxima; A ruína acontece com aviso (dúctil); As peças que chegam ao ELU no domínio 3 são chamadas “subarmadas”. Domínio 3 – Flexão simples (seção subarmada) ou composta 27/02/2018 75 Domínios de Deformação na Seção Transversal 27/02/2018 76 0 Concreto Aço Domínio 4 – Flexão simples (seção superarmada) ou composta 27/02/2018 77 Início: s = yd e c = 3,5‰; x = x3; Término: s = 0 e c = 3,5 ‰; x = x4 = d; O ELU é caracterizado pela deformação no concreto c = 3,5‰; A reta de deformação gira em torno do ponto B (c = 3,5‰); A LN corta a seção transversal (tração e compressão); A seção resistente é composta por aço tracionado e concreto comprimido; A ruptura é frágil, sem aviso, pois o concreto rompe sem que a armadura atinja sua deformação de escoamento (não há grandes deformações do aço nem fissuração do concreto que sirvam de advertência); As peças que chegam ao ELU no domínio são chamadas “superarmadas” e são antieconômicas, devendo serem evitadas. Domínio 4 – Flexão simples (seção superarmada) ou composta 27/02/2018 78 Domínios de Deformação na Seção Transversal 27/02/2018 79 0 Concreto Aço Domínio 4a - Flexão composta com armaduras comprimidas 27/02/2018 80 Início: s = 0 e c = 3,5‰; x = x4 = d; Término: s 0 (compressão) e c = 3,5 ‰; x = x4a = h; O ELU é caracterizado pela deformação no concreto c = 3,5‰; A reta de deformação gira em torno do ponto B (c = 3,5‰); A LN corta a seção transversal na região de cobrimento da armadura menos comprimida; A seção resistente é composta por aço e concreto comprimidos; Armaduras comprimidas e pequena zona de concreto tracionado; A ruptura é frágil, sem aviso, pois o concreto rompe com encurtamento da armadura (não há deformações e nem fissuração que sirvam de advertência); Domínio 4a - Flexão composta com armaduras comprimidas 27/02/2018 81 Domínios de Deformação na Seção Transversal 27/02/2018 82 0 Concreto Aço Domínio 5 – Compressão não uniforme, sem tração 27/02/2018 83 Início: s 0 e c = 3,5‰; x = x4a = h; Término: s = 2,0‰ (compressão) e c = 2,0 ‰; x = x5 = + reta “b” compressão uniforme; O ELU é caracterizado pela deformação no concreto c = 3,5‰ (na flexocompressão) e c = 2,0‰ (na compressão uniforme); A reta de deformação gira em torno do ponto C, distante 3/7 da borda mais comprimida; A LN não corta a seção transversal, que está inteiramente comprimida; A seção resistente é composta por aço e concreto comprimidos; Compressão simples (uniforme, reta “b”) ou composta (excêntrica); A ruptura é frágil, sem aviso, pois o concreto rompe com encurtamento da armadura (não há deformações e nem fissuração que sirvam de advertência); Domínio 5 – Compressão não uniforme, sem tração 27/02/2018 84 Domínios de Deformação na Seção Transversal 27/02/2018 85 0 Concreto Aço Cálculo da armadura longitudinal em vigas sob flexão normal O cálculo da quantidade de armadura longitudinal para seções transversais retangulares, conhecidas a resistência do concreto (fck), largura da seção (bw), a altura útil (d) e o tipo de aço (fyd e yd), é feito a partir do equilíbrio das forças atuantes na seção. Domínio 1 – Tirantes Domínios 2 e 3 – Vigas e Lajes Domínio 4, 4a e 5 – Pilares 27/02/2018 86 Cálculo da armadura longitudinal em vigas sob flexão normal A Norma 6118:2014 permite o uso apenas de parte do domínio 3, eliminando parte do domínio 3 e os domínios 4 e 4a. Para proporcionar o adequado comportamento dúctil em vigas e lajes, a posição da linha neutra no ELU deve obedecer aos seguintes limites: • x/d = 0,45 para concretos com fck ≤ 50 MPa • x/d = 0,35 para concretos com 50 MPa fck ≤ 90 MPa 27/02/2018 87
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