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157 CAPÍTULO 6 ADERÊNCIA, ANCORAGEM E EMENDAS DE BARRAS POR TRASPASSE 6.1 Introdução Considere-se a armadura mergulhada na massa de concreto, conforme mostra a Figura 6.1. Figura 6.1 Se o comprimento mergulhado no concreto lb for pequeno, a barra poderá ser extraída do concreto por tração; se este comprimento for superior a um valor particular lb, será possível elevar a força de tração até escoar esta armadura. Diz-se que a armadura está ancorada no concreto. Este valor lb é chamado de comprimento básico de ancoragem reto sem gancho de extremidade. O fenômeno envolvido na ancoragem de barras é bastante complexo e está ligado à aderência, entre o concreto e a armadura, em uma região microfissurada do concreto vizinho à barra. O efeito global da aderência é composto por: a) adesão (efeito de cola); b) atrito de escorregamento e c) engrenamento mecânico entre a superfície (irregular) da armadura com o concreto. O escorregamento envolvido em b) ocorre junto às fissuras, digamos numa visão microscópica e, portanto, localizada. Numa visão macroscópica, como na teoria usual de flexão, admite-se a aderência perfeita entre os dois materiais. Esta consideração torna-se razoável, pois 158 ao longo da distância envolvida na análise de uma seção, da ordem da dimensão da seção transversal da peça, incluem-se várias fissuras que acabam mascarando os escorregamentos localizados junto às fissuras individuais. 6.2 Ancoragem Todas as barras das armaduras devem ser ancoradas de forma que os esforços a que estejam submetidas sejam integralmente transmitidos ao concreto, seja por meio de aderência ou de dispositivos mecânicos ou combinação de ambos. 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 > 32 mm ou para feixes de barras. d) as barras comprimidas devem ser ancoradas sem gancho. 6.2.1 Comprimento de ancoragem básico lb Define-se comprimento de ancoragem básico como o comprimento reto de uma barra de armadura passiva necessário para ancorar a força limite Asfyd nessa barra, admitindo, ao longo desse comprimento, resistência de aderência uniforme e igual a fbd. Para a avaliação de lb, costuma-se utilizar o modelo indicado na Figura 6.2. Assim, Zd = Asfyd = π∅2 4 fyd = fbd ∙ π ∙ ∅ ∙ lb resultando lb = ∅ 4 ∙ fyd fbd ≥ 25∅ 159 Figura 6.2 A tensão última de aderência fbd é função da posição da armadura ao longo da altura de concretagem da peça; da inclinação desta armadura; da sua conformação superficial (barras lisas e barras de alta aderência com mossas e saliências); e da resistência do concreto (fck). A consideração das duas primeiras variáveis é feita através do conceito de zonas de aderência: zona de boa aderência (zona I) e zona de aderência prejudicada (zona II). fbd = η1 ∙ η2 ∙ η3 ∙ fctd onde η1 = { 1,0 para barras lisas 1,4 para barras entalhadas 2,25 para barras nervuradas η2 = { 1,0 para situações de boa aderência 0,7 para situações de má aderência η3 = { 1,0 para ϕ < 32 mm (132 − ϕ) 100⁄ para ϕ > 32 mm 6.2.1.2 Zonas de 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 45 sobre a horizontal; b) Horizontais ou com inclinação menor que 45 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. 160 c) Os trechos das barras em outras posições e quando do uso de formas deslizantes devem ser considerados em má situação quanto à aderência. A Figura 6.3 apresenta as situações correspondentes às zonas I (boa aderência) e II (má aderência). Figura 6.3 A aderência depende, principalmente, de um bom envolvimento da armadura pelo concreto. A vibração do concreto provoca a movimentação da água, em excesso na mistura, para as partes superiores da peça. Esta água tende a ficar presa, em forma de gotículas, junto às faces inferiores das armaduras (partes sólidas em geral). Com o tempo aparecem nos seus lugares vazios que diminuem a área de contato da barra com o concreto. Isto justifica o fato das barras horizontais posicionadas nas partes superiores das peças estarem em condições prejudicadas de aderência (zona II, ou de aderência prejudicada); em contraposição, as partes inferiores das peças constituem zonas de boa aderência (zona I). Quando a espessura da peça é pequena (h ≤ 30 cm, para finalidade prática) a quantidade de água de exsudação é pequena, e não chega a reduzir em demasia a aderência. Figura 6.4 161 6.2.2 Comprimento de ancoragem necessário Normalmente, a armadura efetivamente utilizada (As,ef) é maior do que a calculada (As,calc). Neste caso, o comprimento de ancoragem pode ser reduzido. O comprimento de ancoragem necessário pode ser calculado por: lb,nec = αlb As,calc As,ef ≥ lb,min onde α = 1,0 para barras sem gancho α = 0,7 para barras tracionadas com gancho, com cobrimento no plano normal ao do gancho ≥ 3ϕ α = 0,7 quando houver barras transversais soldadas α = 0,5 quando houver barras transversais soldadas e gancho com cobrimento no plano normal ao do gancho ≥ 3ϕ lb,min ≥ { 0,3lb 10ϕ 100 mm 6.2.3 Ganchos das armaduras de tração Os ganchos das extremidades das barras da armadura longitudinal de tração podem ser: a) semicirculares, com ponta reta de comprimento não inferior a 2; b) em ângulo de 45 (interno), com ponta reta de comprimento não inferior a 4; c) em ângulo reto, com ponta reta de comprimento não inferior a 8. Para as barras lisas, os ganchos devem ser semicirculares. O diâmetro interno da curvatura dos ganchos das armaduras longitudinais de tração deve ser pelo menos igual ao estabelecido na Tabela 6.1. Tabela 6.1 Diâmetro dos pinos de dobramento (D) Bitola mm Tipo de aço CA-25 CA-50 CA-60 < 20 4 5 6 20 5 8 - 6.2.4 Ancoragem de feixes de barras por aderência Considera-se o feixe como uma barra de diâmetro equivalente igual a: ϕn = ϕf√n 162 As barras constituintes de feixes devem ter ancoragem reta, sem ganchos, e atender às seguintes condições: a) quando o diâmetro equivalente do feixe for menor ou igual a 25 mm, o feixe pode ser tratado como uma barra única, de diâmetro igual a n, para a qual vale o estabelecido em 6.2; b) quando o diâmetro equivalente for maior que 25 mm, a ancoragem deve ser calculada para cada barra isolada, distanciando as suas extremidades de forma a minimizar os efeitos de concentrações de tensões de aderência; a distância entre as extremidades das barras do feixe não deve ser menor que 1,2 vez o comprimento de ancoragem de cada barra individual; c) quando, por razões construtivas, não for possível proceder como recomendado em b), a ancoragem pode ser calculada para o feixe, como se fosse uma barra única, com diâmetro equivalente n. 6.2.5 Barras transversaissoldadas Podem ser utilizadas várias barras transversais soldadas para a ancoragem de barras, desde que: a) diâmetro da barra soldada t 0,60; b) a distância da barra transversal ao ponto de início da ancoragem seja > 5; c) a resistência ao cisalhamento da solda deve superar à força mínima de 0,3Asfyd (30% da resistência da barra ancorada). 6.3 Emendas das barras A necessidade de emendas pode ocorrer, por exemplo, em peças de grande vão que ultrapassa o comprimento máximo (de fabricação) das armaduras de concreto armado. Em geral, estas emendas podem ser feitas por: traspasse, solda ou luva. 6.3.1 Emendas por traspasse É muito utilizada por ser simples e dispensar a utilização de equipamentos especiais. Consiste em superpor as extremidades, a serem emendadas, em uma extensão dita comprimento de emenda. Conforme a NBR6118, o comprimento de traspasse de barras tracionadas pode ser definido através da seguinte expressão: l0t = α0t ∙ lb,nec ≥ l0t,min 163 onde l0t,min ≥ { 0,3 ∙ α0t ∙ lb 15ϕ 200 mm 0t é o coeficiente função da porcentagem de barras emendadas na mesma seção, conforme Tabela 6.2. Tabela 6.2 Barras emendadas na mesma seção % 20 25 33 50 >50 Valores de 0t 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 Consideram-se como na mesma seção transversal as emendas que se superpõem ou cujas extremidades mais próximas estejam afastadas de menos que 20% do comprimento do trecho de traspasse. Figura 6.5 Emendas supostas como na mesma seção transversal (fonte: NBR6118) Quando as barras têm diâmetros diferentes, o comprimento de traspasse deve ser calculado pela barra de maior diâmetro. Conforme a NBR6118, o comprimento de traspasse de barras comprimidas pode ser definido através da seguinte expressão: l0c = lb,nec ≥ l0c,min onde l0c,min ≥ { 0,6 ∙ lb 15ϕ 200 mm Este tipo de emenda não é permitido para barras de bitola maior que 32 mm, nem para tirantes e pendurais (elementos estruturais lineares de seção inteiramente tracionada). 164
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