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ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO I Prof. Dr. Esperidião Fecury Pinheiro de Lima Prescrições NBR-6118 (Pilares) 1 – Espessura do cobrimento de concreto Foi visto que a durabilidade das estruturas de concreto armado está, principalmente, relacionada a qualidade do concreto e espessura da camada de cobrimento das armaduras. 2 3 - “As seções transversais de pilares e pilares-paredes maciços, qualquer que seja sua forma, não pode apresentar dimensões menores que 19 cm.” ( NBR 6118 – 1.3.2.3) - Casos Especiais: As dimensões mínimas podem estar entre 19 e 14 cm, desde que os esforços solicitantes finais de cálculo sejam majorados por um coeficiente adicional 𝛾𝑛 de acordo com a tabela a seguir. 4 2. Dimensões mínimas de seção do pilar Onde: 𝛾𝑛= 1,95 − 0,05𝑏 (coeficiente adicional para majorar os esforços solicitantes quando b menor que 19cm) A NBR 6118 ainda estipula a área mínima destes pilares em 360 cm². Se um lado do pilar for 15 cm, o outro será, no mínimo, 24 cm. 5 Dimensões mínimas de seção do pilar • O diâmetro das barras longitudinais (Ø) de pilares deve ser : ∅ ≥ 𝟏𝟎 𝐦𝐦 ∅ ≤ 𝐛 𝟖 Onde: b – menor dimensão da seção transversal do pilar. 6 3. Armaduras longitudinais em pilares NBR 6118 – 18.4.2.1 Taxa de armadura longitudinal (𝜌 = 𝐴𝑠 𝐴𝑐 ) • ≥ ρ mín = 0,15Nd fyd×Ac ≥ 0,4% • ≤ ρmáx = 8,0% Essas exigências visam prever a ruptura frágil por insuficiência ou excesso. 7 Armaduras longitudinais em pilares • 𝜌𝑚í𝑛=(0,15 𝑁𝑑 𝑓𝑦𝑑 ) ≥ 0,4% Onde: Nd = Valor de força normal de cálculo. Por que o limite mínimo? Como o pilar não trabalha com cargas perfeitamente centradas aparecem pequenos momentos. Logo, torna-se necessário uma armação mínima para evitar fissuras. 8 3.1 Valores mínimos A maior armadura de pilares deve ser no máximo 8% da seção real. Considerar inclusive a sobreposição de armadura em regiões de emenda. 𝐴𝑆1 𝑚𝑎𝑥 = 8% . 𝐴𝑐 Este limite evita concentrações elevadas de armadura, que possam comprometer o bom adensamento e a compactação do concreto. As barras da armadura longitudinais não possuem estabilidade própria contra a Flambagem. São presas ao concreto por meio de estribos. 9 3.2 Valores máximos A taxa máxima deve ser observada inclusive nas regiões e emendas por trespasse, onde existem superposições de barras longitudinais entre pavimento superior e inferior. Então a taxa máxima nos trechos centrais dos pilares é cerca da metade das barras centrais do pilar 𝜌𝑚á𝑥 ≤ 4% 10 Valores máximos Segundo Clímaco (2015): “Para um dimensionamento econômico e arranjos de armaduras que permitam uma concretagem adequada, havendo ou não emendas por trespasse, a taxa de armadura longitudinal na região central do pilar, deve, preferencialmente, ficar entre 1% e 4%. 11 Valores máximos A NBR – 6118 recomenda que as armaduras longitudinais de pilares deverão ser dispostas na seção transversal, garantindo a adequada resistência da peça. Em seções poligonais deve ser colocado pelo menos uma barra em cada vértice (quina/canto). 12 4 – Barras longitudinais e forma dos estribos 𝑛 ≥ 4 (número de barras) a) Seções quadradas/retangulares 13 Barras longitudinais e forma dos estribos 𝑛 ≥ 4 (número de barras) b) Seção Retangular Colocar uma barra em cada canto (quina) do pilar. Caso haja mais barras, distribuí-las simetricamente ao longo da periferia. 14 Barras longitudinais e forma dos estribos 𝑛 ≥ 4 (número de barras) 15 Barras longitudinais e forma dos estribos N ≥ 6 𝑛 ≥ 6 (normalmente 6, 8, 10, 12, números pares) c) Seções Circulares 16 Barras longitudinais e forma dos estribos c) Seções Circulares d) Seções Elípticas ou Ovais 17 Barras longitudinais e forma dos estribos 𝑛 ≥ 6 (normalmente 6, 8, 10, 12, números pares) e) Nas demais seções: Obs.: Ideal seria colocar mais uma barra longitudinal no cruzamento dos estribos p/ aumentar a rigidez do conjunto. 18 Barras longitudinais e forma dos estribos 𝑛 ≥ 7 𝑛 ≥ 10 𝑛 ≥ 8 𝑛 ≥ 8 19 5 – Espaçamento mínimo entre as barras longitudinais O espaçamento mínimo livre entre as faces das barras (e), fora da região de emendas, deve ser: e ≥ Onde: ∅ → Diâmetro das barras longitudinais; 𝑑max 𝑎𝑔𝑟. → diâmetro máximo do agregado graúdo. 20mm ∅ 1,2. dmax agr. 20 6 - Espaçamento máximo entre eixos de barras. A NBR 6118(item 18.2.4) admitem que os estribos poligonais garantem contra a flambagem das barras longitudinais, quando posicionada da seguinte forma: a) Nas quinas b) Com espaçamentos máximos de: ≤ 2𝑏 ≤ 400 b 21 Proteção contra a Flambagem d) Nos trechos situados além dos 20∅𝑡 das quinas, necessita- se de ganchos. ≥ 20∅𝑡 c) Abrangidas pelos estribos situadas no máximo a distância de 20∅𝑡 das quinas. ≤ 20∅𝑡 22 Proteção contra a Flambagem d) Nos trechos de 20∅𝑡 que não houver mais de duas barras, além da de canto, não necessita gancho. ≤ 20∅𝑡 23 Espaçamento Máximo Os estribos suplementares devem ter o mesmo diâmetro do principal e ter o formato de gancho ou de S. Obs.: Recomenda-se que os espaçamentos máximos entre estribos seja reduzido de 50% para concretos do Grupo II (Edifício Palace II). 24 7 – Armadura transversal de pilares Constituídas por estribos e grampos, quando necessário, distribuidos em toda a altura do pilar, inclusive na região de cruzamento com vigas e lajes (NBR 6118 – 18.4.3) 25 8 – Espaçamento máximo entre estribos (St) 𝑆𝑡 ≤ O número de estribos em cada trecho de comprimento do pilar será: 𝑛 = 𝑙 𝑆𝑡 + 1 200mm Menor dimensão da seção 25∅ → Aço CA 25 12∅ → Aço CA 50 ou CA 60 9 – Ancoragem por trespasse de barras longitudinais em pilares concreto Após as barras longitudinais estenderem-se por todo o comprimento do pilar devem passar pelas vigas e lajes e serem prolongadas para execução das emendas, por trespasse ou dispositivos mecânicos, para garantir a continuidade da armadura nos pavimentos sucessivos. 26 Ancoragem por trespasse Através da aderência entre o concreto e o aço, os ferros superiores vão transferindo os esforços em todo o comprimento de ancoragem básico( 𝑙𝑏 ) → esperas ou arranques 27 Ancoragem por trespasse O comprimento de ancoragem básico(𝑙𝑏) para barras longitudinais de bitola ∅, é dado pela equação: 𝑙𝑏 = 𝑓𝑦𝑑 𝑓𝑏𝑑 . ∅ 4 ≥ 25∅ 𝑓𝑏𝑑 = resistência de aderênciade cálculo entre concreto e aço, uniforme na superfície lateral da barra no trecho de ancoragem. 28 Ancoragem por trespasse 𝑓𝑏𝑑 = 𝑛1. 𝑛2. 𝑛3. 𝑓𝑐𝑡𝑏 𝑓𝑐𝑡𝑏 = 𝑓𝑐𝑡𝑘,𝑖𝑛𝑓. 𝛾𝑐 = resistência de cálculo a tração inferior do concreto, com os valores da tabela 29 Ancoragem por trespasse 𝑓𝑏𝑑 = 𝑛1. 𝑛2. 𝑛3. 𝑓𝑐𝑡𝑏 𝒏𝟏- Coeficientes de aderência do aço 1,0 para barras lisas(CA-25) 1,4 para barras entalhadas(CA-60) 2,25 para barras de alta resistência(CA-50) 𝒏𝟐- Coeficiente da posição das barras 1,0 para situações de boa aderência 0,7 para situações de má aderência 𝒏𝟑- Coeficiente 3 1,0 para ∅ < 32mm 132−∅ 100 para ∅ ≥32mm 30 Ancoragem por trespasse A NBR 6118 recomenda que as emendas nos pilares não sejam efetuadas no terço central e sim nas partes superiores ou inferiores. A NBR 6118 também diz que as barras comprimidas devem ser ancoradas sem gancho. Estes ganchos ao sofrerem compressão podem vir a forçar a camada de concreto que protege a armadura. 31 O comprimento necessário de ancoragem é dado por: 𝑙𝑏,𝑛𝑒𝑐 = 𝛼. 𝑙𝑏( 𝐴𝑠𝑐𝑎𝑙 𝐴𝑠,𝑒𝑓 ) ≥ 𝑙𝑏,𝑚𝑖𝑛 Onde: 𝛼 → coeficiente introduzido pela NBR 6118:2014; 𝛼 = 1,0 para barras sem gancho; 𝛼 = 0,7 para barras transversais soldadas; 𝛼 = 0,7 para barras transversais com gancho, com cobrimento no plano normal ao do gancho ≥ 3∅; 𝛼 = 0,5 para barras transversais soldado e cobrimento no plano normal ao do gancho ≥ 3∅. 32 Ancoragem por trespasse 𝐴𝑠,𝑐𝑎𝑙 → Á𝑟𝑒𝑎 𝑐𝑎𝑙𝑐𝑢𝑙𝑎𝑑𝑎 𝑜𝑢 𝑛𝑒𝑐𝑒𝑠𝑠á𝑟𝑖𝑎; 𝐴𝑠,𝑒𝑓 → Área de ferro utilizada efetivamente . 𝑙𝑏,𝑚𝑖𝑛 ≥ 0,3𝑙𝑏 10∅ 100𝑚𝑚 A tabela apresenta valores para o comprimento de ancoragem 𝑙𝑏 relativo ao aço CA50, pela equação: 𝑙𝑏 = ∅ 4 . 𝑓𝑦𝑑 𝑓𝑏𝑑 ≥ 25∅ 33 Ancoragem por trespasse 34 Ancoragem por trespasse 𝑙𝑏,𝑛𝑒𝑐 = 𝛼𝑙𝑏( 𝐴𝑠,𝑐𝑎𝑙 𝐴𝑠,𝑒𝑓 ) ≥ 𝑙𝑏,𝑚𝑖𝑛 𝑙𝑏,𝑚𝑖𝑛 ≥ 0,3𝑙𝑏 10𝜙 100𝑚𝑚 Tabela de Comprimento Reto de Ancoragem Básico 𝑙𝑏 (CA-50) 35 Exercícios de Ancoragem 1) Calcular o comprimento de ancoragem (𝑙𝑏 ) dos ferros de um pilar, sabendo que serão utilizados ∅ = 12,5 mm e 𝑓𝑐𝑘 = 25 MPa. 2) Idem para um pilar com ferros de 16 mm e 𝑓𝑐𝑘 = 20 MPa. 36 Ancoragem por trespasse Ancoragem com redução de pilares O que estudaremos? Na transição entre pavimentos quando: 1. Não houver mudança na seção transversal: Os ferros devem ser dobrados ligeiramente para dentro objetivando efetuar a emenda. 37 Ancoragem por trespasse 2. Houver redução de seção Prolonga-se as barras que sofrerão emendas dobrando-as até atingirem a redução almejada (comprimento da redução/h ≤ 1/6) 38 Ancoragem por trespasse 3. A redução da seção for tal que não permita o prolongamento (inclinação>1/6) devem ser usadas barras complementares que servirão de ancoragem para a parte superior do pilar. Barras que deixam de trabalhar (morrem), devem ser interrompidas à uma distância >5cm e >4ø da laje. 39 Ancoragem por trespasse Representação de ferros que não continuarão no próximo pavimento (morrem). Representação de Pilares Dimensiona-se primeiramente o pilar e em seguida faz-se a sua representação para ser executado na obra.
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