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Concreto Armado II Prof.: Diogo Kropf CONCRETO ARMADO II 3 Vigas INTRODUÇÃO FLEXÃO SIMPLES; DEFORMAÇÃO: Domínios de deformação correspondentes aos estados limites últimos: domínios 1 a 5, • plástica excessiva: domínios 1 e 2; • ruptura: domínios 3,4 e 5 DISTRIBUIÇÃO DAS TENSÕES NA SEÇÃO E EQUAÇÕES DE COMPATIBILIDADE DE DEFORMAÇÕES SEÇÕES RETANGULARES COM ARMADURA SIMPLES – DOMÍNIO 2 E 3; SEÇÕES RETANGULARES COM ARMADURA DUPLA - DOMÍNIOS 3 E 4; SEÇÕES "T", "L" OU CAIXÃO: LARGURA EFETIVA DA MESA: DIMENSIONAMENTO: LINHA NEUTRA NA MESA E CORTANDO A ALMA P1 CONCRETO II 3 Vigas CISALHAMENTO EM VIGAS: TENSÕES DE CISALHAMENTO; CÁLCULO DAS ARMADURAS COMPOSTAS DE ESTRIBOS VERTICAIS E; BARRAS DOBRADAS; DETALHAMENTO DE VIGAS: DISTRIBUIÇÃO DA ARMADURA DE CISALHAMENTO E DE FLEXÃO; ANCORAGEM; PRESCRIÇÕES DA NBR_6118: VALOR ÚLTIMO DA TENSÃO CONVENCIONAL DE CÁLCULO, ARMADURAS MÍNIMAS, ESPAÇAMENTOS ; BITOLAS MÁXIMAS E MÍNIMAS, ARMADURA DE PELE; P2 P2 FLEXÃO SIMPLES - VIGAS 3 Vigas - “São elementos lineares em que a flexão é preponderante”. -São elementos de barras, normalmente retas e horizontais. Recebem ações (cargas) das lajes, de outras vigas, de paredes de alvenaria, e eventualmente de pilares, etc. -A função é basicamente vencer vãos e transmitir as ações nelas atuantes para os apoios, geralmente os pilares. -As ações (concentradas ou distribuídas) são geralmente perpendicularmente ao seu eixo longitudinal. Mas podem receber forças normais de compressão ou de tração, na direção do eixo longitudinal. -As vigas também fazem parte da estrutura de contraventamento responsável por proporcionar a estabilidade global dos edifícios às ações verticais e horizontais. FLEXÃO SIMPLES - VIGAS Vigas PILARES p1 p2 F VIGA VIGA TRANSVERSAL 5 FLEXÃO SIMPLES - VIGAS Vigas 6 FLEXÃO SIMPLES - VIGAS Vigas Trecho da armadura de uma viga. 7 FLEXÃO SIMPLES - VIGAS 7 Vigas A seção transversal das vigas não pode apresentar largura menor que 12 cm Pré dimensionamento das vigas A altura das vigas depende de diversos fatores, sendo os mais importantes o vão, o carregamento e a resistência do concreto. A altura deve ser suficiente para proporcionar resistência mecânica e baixa deformabilidade (flecha). A altura das vigas será determinada em função dos vãos: Viga bí-apoiada h= 10% do vão Viga contínua h= 8% do maior vão Viga em balanço h= 20% do vão em balanço. FLEXÃO SIMPLES - VIGAS 8 Vigas Furos que atravessam vigas na direção de sua largura simultaneamente, para dispensa da verificação, as Devem ser respeitadas, seguintes condições: furos em zona de tração e a uma distância da face do apoio de no mínimo 2 h, onde h é a altura da viga; dimensão do furo de no máximo 12 cm e/ou h/3; distância entre faces de furos, em um mesmo tramo, de no mínimo 2 h; cobrimentos suficientes e não seccionamento das armaduras FLEXÃO SIMPLES - VIGAS 9 Vigas Furos que atravessam vigas na direção de sua largura FLEXÃO SIMPLES - VIGAS Vigas Furos que atravessam vigas na dire ção de sua largura 11 FLEXÃO SIMPLES - VIGAS Vigas Vigas apoiadas sobre vigas 12 FLEXÃO SIMPLES - VIGAS Vigas Vigas em balanço 13 FLEXÃO SIMPLES - VIGAS Vigas - Armadura 14 d’ FLEXÃO SIMPLES - VIGAS flexão a solicitação que provoca, ou tende a provocar, curvatura nas peças. O esforço solicitante responsável comportamento é chamado de momento por este fletor, de esforço podendo ou não ser acompanhado cortante e força normal. Flexão Definimos como Prof.: DiogoKropf 15 FLEXÃO SIMPLES - VIGAS A solicitação de flexão pode ser classificada, de acordo com os outros esforços solicitantes que fletor atua acompanham o momento fletor, em: a) flexão pura - quando o momento sozinho na seção; Prof.: DiogoKropf 16 FLEXÃO SIMPLES - VIGAS c) flexão composta - Quando o carregamento atua num plano não perpendicular ao eixo da viga. Prof.: DiogoKropf 17 FLEXÃO SIMPLES - VIGAS b) flexão simples - quando junto com o momento atua uma força cortante, ou seja, carga aplicada atua perpendicularmente ao eixo da viga. Prof.: DiogoKropf 18 FLEXÃO SIMPLES - VIGAS Dimensionar as seções transversais das vigas aos momentos fletores máximos, e fazer o detalhamento das armaduras de flexão apenas na seção transversal correspondente. Prof.: DiogoKropf 19 FLEXÃO SIMPLES - VIGAS Prof.: DiogoKropf 20 O dimensionamento das armaduras longitudinais deve conduzir a um conjunto de esforços resistentes (NRd, MRd) que constituam envoltória dos esforços solicitantes (NSd, MSd) determinados na análise estrutural . Hipóteses básicas No cálculo de vigas de concreto armado, solicitadas por flexão, são feitas as seguintes hipóteses básicas (NBR 6118/2014, item 17.2.2): a) as seções transversais permanecem planas após a deformação da peça; FLEXÃO SIMPLES - VIGAS Prof.: DiogoKropf 21 FLEXÃO SIMPLES - VIGAS Prof.: DiogoKropf 22 Hipóteses básicas b) as deformações das barras de aço (alongamentos e encurtamentos) são iguais às do concreto no entorno das mesmas; c) as tensões de tração no concreto são desprezadas; FLEXÃO SIMPLES - VIGAS Prof.: DiogoKropf 23 Hipóteses básicas FLEXÃO SIMPLES - VIGAS Prof.: DiogoKropf 24 Hipóteses básicas d.1) as tensões de compressão no concreto se distribuem na seção de acordo com o diagrama parábola-retângulo (de cálculo) do concreto, ou, como simplificação, de acordo com um diagrama retangular de altura y = 0,8.x (onde x é a distância da linha neutra até a borda mais comprimida da seção) FLEXÃO SIMPLES - VIGAS Prof.: DiogoKropf 25 Hipóteses básicas 2 ‰ 3,5 ‰ f 0,85 fcd ck c c FLEXÃO SIMPLES - VIGAS Prof.: DiogoKropf 26 Hipóteses básicas d.2) e tensão c = 0,80.fcd ou c = 0,85.fcd (conforme a largura da seção diminua ou não, da linha neutra para a borda mais comprimida); FLEXÃO SIMPLES - VIGAS Prof.: DiogoKropf 27 Hipóteses básicas d.2.1) no caso da largura da seção, medida paralelamente à linha neutra, não diminuir da linha neutra em direção à borda comprimida, a tensão é: FLEXÃO SIMPLES - VIGAS Prof.: DiogoKropf 28 Hipóteses básicas d.2.2) em caso contrário, isto é, quando a seção diminui, a tensão é: FLEXÃO SIMPLES - VIGAS Prof.: DiogoKropf 29 Hipóteses básicas e) as tensões no aço se distribuem na seção de acordo com o diagrama tensão deformação (de cálculo) do aço. FLEXÃO SIMPLES - VIGAS Prof.: DiogoKropf 30 Hipóteses básicas f) o estado limite último (de esgotamento da capacidade resistente da seção) é atingido quando o encurtamento do concreto atinge o encurtamento de ruptura, R = 3,5 ‰, ou quando o alongamento do aço atinge o alongamento plástico limite, p = 10‰. FLEXÃO SIMPLES - VIGAS Prof.: DiogoKropf 31 ESTÁDIOS DE CÁLCULO Os estádios podem ser definidos como os vários estágios de tensão pelo qual um elemento fletido passa, desde o carregamento inicial até a ruptura. FLEXÃO SIMPLES - VIGAS Prof.: DiogoKropf 32 ESTÁDIOS DE CÁLCULO 1 – Estádio Ia- o concreto resiste à tração com diagramatriangular; 2 – Estádio Ib- corresponde ao início da fissuração no concreto tracionado; 3 – Estádio II- despreza-se a colaboração do concreto à tração; 4 – Estádio III - corresponde ao início da plastificação (esmagamento) do concreto à compressão. FLEXÃO SIMPLES - VIGAS Prof.: DiogoKropf 33 ESTÁDIOS DE CÁLCULO FLEXÃO SIMPLES - VIGAS Prof.: DiogoKropf 34 ESTÁDIOS DE CÁLCULO FLEXÃO SIMPLES - VIGAS Prof.: DiogoKropf 35 DOMÍNIOS DE DEFORMAÇÃO NA RUÍNA Os domínios são representações das deformações que ocorrem na seção transversal dos elementos estruturais. As deformações são de alongamento e de encurtamento, oriundas de tensões de tração e compressão, respectivamente Segundo a NBR 6118/2014, o estado limite último (ELU) de elementos lineares sujeitos a solicitações normais é caracterizado quando a distribuição das deformações na seção transversal pertencer a um dos domínios 1, 2, 3, 4, 4a e 5. O estado limite último pode ocorrer por deformação plástica excessiva da armadura (reta a e domínios 1 e 2) ou por encurtamento excessivo do concreto (domínios 3, 4, 4a, 5 e reta b). FLEXÃO SIMPLES - VIGAS Prof.: DiogoKropf 36 DOMÍNIOS DE DEFORMAÇÃO - Dimensionamento FLEXÃO SIMPLES - VIGAS Prof.: DiogoKropf 37 DOMÍNIOS DE DEFORMAÇÃO - Dimensionamento Solicitação da reta a é a tração uniforme, com a força normal de tração aplicada no centro de gravidade da seção trans- versal. A LN encontra-se no - ∞, e todos os pontos da seção transversal, inclusive as armaduras estão com defor- mação de alongamento igual à máxima de 10‰. FLEXÃO SIMPLES - VIGAS Prof.: DiogoKropf 38 DOMÍNIOS DE DEFORMAÇÃO - Dimensionamento A força normal de tração não é aplicada no centro de gravidade da seção transversal. Seção ainda está inteiramente tracionada, embora com deformações diferentes A LN é externa à seção transversal (– ∞≥ LN ≤ 0) entre (reta a) (limite entre os domínios 1 e 2), FLEXÃO SIMPLES - VIGAS Prof.: DiogoKropf 39 DOMÍNIOS DE DEFORMAÇÃO - Dimensionamento Solicitação de flexão simples, tração excêntrica com grande excentricidade e compressão excêntrica com grande excentricidade. A seção transversal tem parte tracionada e parte comprimida. A deformação de alongamento é fixada em 10‰ na armadura tracionada. LN (x) - 0 ≤ x ≤ x2lim, a deformação de encurtamento na borda mais comprimida varia de zero até 3,5‰. Quando a linha neutra passar por x2-3, ou seja, x = x2-3, as deformações na armadura tracionada e no concreto da borda comprimida serão os valores últimos, 10‰ e 3,5‰, respectivamente. FLEXÃO SIMPLES - VIGAS Prof.: DiogoKropf 40 DOMÍNIOS DE DEFORMAÇÃO - Dimensionamento A armadura tracionada (As2) é aproveitada ao máximo, com εsd = 10‰, mas o concreto comprimido não, com εcd ≤ 3,5‰. FLEXÃO SIMPLES - VIGAS Prof.: DiogoKropf 41 DOMÍNIOS DE DEFORMAÇÃO - Dimensionamento Solicitação são os mesmos do domínio 2, ou seja, flexão simples, tração excêntrica com grande excentricidade e compres- são excêntrica com grande excentricidade. A seção transversal tem parte tracionada e parte comprimida. A deformação de encurtamento máxima é fixada em 3,5‰ no concreto da borda comprimida. A deformação de alongamento na armadura tracionada varia da deformação de início de escoamento do aço (εyd) até o valor máximo de 10‰, o que implica que a tensão na armadura é a máxima permitida, fyd. FLEXÃO SIMPLES - VIGAS Prof.: DiogoKropf 42 DOMÍNIOS DE DEFORMAÇÃO - Dimensionamento LN pode variar, desde o valor x2-3 até x3-4 (x2-3 ≤ x ≤x3-4m), que delimita os domínios 3 e 4. FLEXÃO SIMPLES - VIGAS Prof.: DiogoKropf 43 DOMÍNIOS DE DEFORMAÇÃO - Dimensionamento Casos de solicitações do domínio 4 são a flexão simples e a flexão composta (flexo-compressão ou compressão excêntrica com grande excentricidade). A seção transversal tem parte tracionada e parte comprimida. A deformação de encurtamento máxima é fixada em 3,5‰ no concreto da borda comprimida. A deformação de alongamento na armadura tracionada varia de zero até a deformação de início de escoamento do aço (εyd), o que implica que a tensão na armadura é menor que a máxima permitida, fyd. FLEXÃO SIMPLES - VIGAS 44 DOMÍNIOS DE DEFORMAÇÃO - Dimensionamento A posição da LN pode variar de x3-4 até a altura útil d (x3-4 ≤ x ≤ d). FLEXÃO SIMPLES - VIGAS 45 DOMÍNIOS DE DEFORMAÇÃO - Dimensionamento Solicitação é de flexão composta (flexo-compressão). A seção transversal tem uma pequena parte tracionada e a maior parte comprimida É caracterizado pela deformação de encurtamento máxima fixada em 3,5‰ no concreto da borda comprimida. A LN ainda está dentro da seção transversal, na região de cobrimento da armadura menos comprimida (As2), ou seja, d ≤ x ≤ h FLEXÃO SIMPLES - VIGAS 46 DOMÍNIOS DE DEFORMAÇÃO - Dimensionamento Compressão não uniforme ou flexo-compressão com peque- na excentricidade (flexão com- posta). A LN não corta a seção transversal, que está completamente comprimida, embora com deformações diferentes. As duas armaduras também estão comprimidas. A posição da linha neutra varia de h até + ∞ (figura 35). O que caracteriza o domínio 5 é o ponto C a 3/7 h, FLEXÃO SIMPLES - VIGAS 47 DOMÍNIOS DE DEFORMAÇÃO - Dimensionamento A solicitação da reta b é a compressão uniforme, com a força normal de compressão aplicada no centro de gravidade da seção transversal. A LN encontra-se no +, e todos os pontos da seção transversal estão com deformação de encurtamento igual a 2‰. As duas armaduras, portanto, estão sob a mesma deformação e a mesma tensão de compressão. FLEXÃO SIMPLES - VIGAS 48 DOMÍNIOS DE DEFORMAÇÃO - Dimensionamento Como considerações adicionais sugeridas pela NBR 6118/2014 destacam-se: • Reta a: tração uniforme; • Domínio 1: tração não uniforme sem compressão; • Domínio 2: flexão simples ou composta sem ruptura à compressão do concreto (podendo chegar εcu= 3,5‰ e com o máximo alongamento permitido de εsd < 10‰); • Domínio 3: flexão simples ou composta com ruptura à compressão do concreto e com o inicio de escoamento do aço até o limite (εsd > εyd ); • Domínio 4: flexão simples ou composta, com ruptura à compressão do concreto e sem escoamento do aço tracionado; • Domínio 4a: flexão composta com todas as armaduras comprimidas; • Domínio 5: compressão não uniforme, sem tração. Toda a seção está comprimida; • Reta b: compressão uniforme. FLEXÃO SIMPLES - VIGAS 49 DOMÍNIOS DE DEFORMAÇÃO - Dimensionamento Além disso, a norma define três tipos de seção: • Seção sub-armada (domínios 2 e 3 ): a armadura escoa antes da ruptura do concreto a compressão. • Seção super-armada (domínio 4): o concreto atinge o encurtamento convencional de ruptura antes da armadura escoar - εsd < εyd. • Seção normalmente armada (limite dos domínios 3 e 4): o esmagamento convencional do concreto comprimido e a deformação de escoamento do aço ocorrem simultaneamente. FLEXÃO SIMPLES - VIGAS 50 DOMÍNIOS DE DEFORMAÇÃO - Dimensionamento Dutilidade em vigas Nas vigas é necessário garantir boas condições de dutilidade respeitando os limites da posição da linha neutra, sendo adotada, se necessário, armadura de compressão. A introdução da armadura de compressão para garantir o atendimento de valores menores da posição da linha neutra (x), que estejam nos domínios 2 ou 3, não conduz a elementos estruturais com ruptura frágil. A rupturafrágil está associada a posições da linha neutra no domínio 4, com ou sem armadura de compressão. FLEXÃO SIMPLES - VIGAS 51 DOMÍNIOS DE DEFORMAÇÃO - Dimensionamento FLEXÃO SIMPLES - VIGAS 52 DOMÍNIOS DE DEFORMAÇÃO - Dimensionamento DETERMINAÇÃO DE x2-3 Linha Neutra (x) =???? FLEXÃO SIMPLES - VIGAS 53 DOMÍNIOS DE DEFORMAÇÃO - Dimensionamento Linha Neutra (x) =???? 𝑥 = 𝑑 λ (1 − 1 − 𝑀𝑠𝑑 0,5. α𝑐. 𝑓𝑐𝑑. 𝑏𝑤. 𝑑 2 2 ) λ = 0,8, para fck ≤ 50 MPa; ou λ = 0,8 – (fck – 50)/400, para fck > 50 MPa. para concretos de classes até C50, αc = 0,85 para concretos de classes de C50 até C90, αc = 0,85 . [1,0 – (fck – 50) / 200] FLEXÃO SIMPLES - VIGAS 54 DOMÍNIOS DE DEFORMAÇÃO - Dimensionamento X2-3 FLEXÃO SIMPLES - VIGAS 55 DOMÍNIOS DE DEFORMAÇÃO - Dimensionamento X2-3 X2-3 FLEXÃO SIMPLES - VIGAS 56 DOMÍNIOS DE DEFORMAÇÃO - Dimensionamento X2-3 X2-3 εcu X2-3 (εcu + εs ) d 0,0035 X2-3 (0,0035 + 0,010) d X2-3 = 0,259 . d FLEXÃO SIMPLES - VIGAS 57 DOMÍNIOS DE DEFORMAÇÃO - Dimensionamento X3-4 D3 X3-4 X3-4 = ?? D2 X2-3 FLEXÃO SIMPLES - VIGAS 58 DOMÍNIOS DE DEFORMAÇÃO - Dimensionamento X3-4 X3 X3-4 εcu X3-4 (εcu + εyd ) d 0,0035 X3-4 (0,0035 + εyd) d CA -25 => εyd = 1.04 °/oo CA -50 => εyd = 2,07 °/oo CA -60 => εyd = 2.48 °/oo FLEXÃO SIMPLES - VIGAS DOMÍNIOS DE DEFORMAÇÃO - Dimensionamento Como saber qual domínio se encontra a seção? 𝑥 = 𝑑 λ (1 − 1 − 𝑀𝑠𝑑 0,5. α𝑐. 𝑓𝑐𝑑 . 𝑏𝑤. 𝑑 2 2 ) 𝑥 : 𝒙 2-3 𝑥 : 𝒙 3-4 FLEXÃO SIMPLES - VIGAS SEÇÃO RETANGULAR COM ARMADURA SIMPLES Define-se viga com armadura simples a seção que necessita apenas de uma armadura longitudinal resistente tracionada. No entanto, por questões construtivas são colocadas barras longitudinais também na região comprimida, para a amarração dos estribos, não sendo esta armadura considerada no cálculo de flexão como armadura resistente, ou seja, na seção com armadura simples as tensões de compressão são resistidas unicamente pelo concreto. FLEXÃO SIMPLES - VIGAS SEÇÃO RETANGULAR COM ARMADURA SIMPLES A formulação dos esforços internos resistentes da seção é feita com base nas equações de equilíbrio das forças normais e dos momentos fletores:. EQUAÇÕES DE EQUILÍBRIO - Σ N = 0 - ΣM = 0 FLEXÃO SIMPLES - VIGAS SEÇÃO RETANGULAR COM ARMADURA SIMPLES EQUAÇÕES DE EQUILÍBRIO - Σ N = 0 - ΣM = 0 O equacionamento será feito segundo o diagrama retangular simplificado, que conduz a equações mais simples e com resultados muito próximos àqueles obtidos com o diagrama parábola-retângulo. FLEXÃO SIMPLES - VIGAS SEÇÃO RETANGULAR COM ARMADURA SIMPLES EQUAÇÕES DE EQUILÍBRIO - Σ N = 0 - ΣM = 0 Distribuição de tensões de compressão segundo os diagramas parábola-retângulo e retangular simplificado FLEXÃO SIMPLES - VIGAS SEÇÃO RETANGULAR COM ARMADURA SIMPLES EQUAÇÕES DE EQUILÍBRIO : FORÇAS NORMAIS - Σ N = 0 Considera-se que na flexão simples não ocorrem forças normais solicitantes, e que a força resultante das tensões de compressão no concreto deve estar em equilíbrio com a força resultante das tensões de tração na armadura As. FLEXÃO SIMPLES - VIGAS SEÇÃO RETANGULAR COM ARMADURA SIMPLES EQUAÇÕES DE EQUILÍBRIO : FORÇAS NORMAIS - Σ N = 0 Força Resultante (R) Rcc = Rst FLEXÃO SIMPLES - VIGAS SEÇÃO RETANGULAR COM ARMADURA SIMPLES EQUAÇÕES DE EQUILÍBRIO : MOMENTOS FLETORES - Σ M = 0 Considerando o equilíbrio de momentos fletores na seção, o momento fletor solicitante deve ser equilibrado por um momento fletor resistente, proporcionado pelo concreto comprimido e pela armadura tracionada. Assumindo valores de cálculo, por simplicidade de notação ambos os momentos fletores devem ser iguais ao momento fletor de cálculo Md. FLEXÃO SIMPLES - VIGAS SEÇÃO RETANGULAR COM ARMADURA SIMPLES EQUAÇÕES DE EQUILÍBRIO : MOMENTOS FLETORES - Σ M = 0 Msolic = Mresist = Md Md = ?? FLEXÃO SIMPLES - VIGAS SEÇÃO RETANGULAR COM ARMADURA SIMPLES EQUAÇÕES DE EQUILÍBRIO : MOMENTOS FLETORES - Σ M = 0 As forças resistentes internas, proporcionadas pelo concreto comprimido e pela armadura tracionada, formam um binário oposto ao momento fletor solicitante. Md = Rcc . zcc Md = Rst . zcc Md = afcd . bw .lx .(d − l 𝑥 2 ) FLEXÃO SIMPLES - VIGAS SEÇÃO RETANGULAR COM ARMADURA SIMPLES EQUAÇÕES DE EQUILÍBRIO : MOMENTOS FLETORES - Σ M = 0 Md = afcd . bw .lx .(d − l 𝑥 2 ) As = 𝑀𝑑 𝑠(𝑑− l𝑥 2 ) Dimensionamento das seções retangulares com armadura simples: FLEXÃO SIMPLES - VIGAS SEÇÃO RETANGULAR COM ARMADURA SIMPLES EQUAÇÕES DE EQUILÍBRIO : MOMENTOS FLETORES - Σ M = 0 As = 𝑀𝑑 𝑠(𝑑− l𝑥 2 ) As equações acima proporcionam o dimensionamento das seções retangulares com armadura simples. Nota-se que são sete as variáveis contidas nas duas equações, o que leva, portanto, na necessidade de se adotarem valores para cinco das sete variáveis. Md = afcd . bw .lx .(d − l 𝑥 2 ) • Md • d • fcd • bw • 𝑠 FLEXÃO SIMPLES - VIGAS SEÇÃO RETANGULAR COM ARMADURA SIMPLES EQUAÇÕES DE EQUILÍBRIO : MOMENTOS FLETORES - Σ M = 0 Na prática fixam-se os materiais (concreto e aço) e a seção transversal, e o momento fletor solicitante geralmente é conhecido, ficando como incógnitas apenas a posição da linha neutra (x) e a área de armadura (As). • Md • d • fcd • bw • 𝑠 x = ? As =? FLEXÃO SIMPLES - VIGAS SEÇÃO RETANGULAR COM ARMADURA SIMPLES x = ? As =? 𝑥 = 𝑑 λ (1 − 1 − 𝑀𝑠𝑑 0,5. α𝑐. 𝑓𝑐𝑑. 𝑏𝑤. 𝑑 2 2 ) 𝑥 ∶ x2−3 𝑥 ∶ x3−4 Nos domínios 2 ou 3 a tensão na armadura racionada (σsd) é igual à máxima tensão possível, isto é, fyd FLEXÃO SIMPLES - VIGAS SEÇÃO RETANGULAR COM ARMADURA SIMPLES x = ? As =? 𝑥 ∶ x2−3 => 𝑥 ≤ x2−3 => Domínio 2 σsd = fyd 𝑥 ∶ x3−4 => x3−4 ≥ 𝑥 ≥ x2−3 => Domíno 3 σsd = fyd As = 𝑀𝑑 fyd (𝑑− l𝑥 2 ) FLEXÃO SIMPLES - VIGAS 74 DOMÍNIOS DE DEFORMAÇÃO - Dimensionamento 𝑥 > x2−3 ??? 𝑥 ∶ 𝑥𝑙𝑖m (NBR 6118/14) 𝑥𝑙𝑖m = 0,45d => fck ≤ 50MPa 𝑥𝑙𝑖m = 0,35d => fck > 50MPa 𝑥 ≤ 𝑥𝑙𝑖m => D3 => As = 𝑀𝑑 fyd (𝑑− l𝑥 2 ) 𝑥 > 𝑥𝑙𝑖m => Armadura Dupla FLEXÃO SIMPLES - VIGAS 75 Armadura Dupla Define-se seção com armadura dupla a seção que, além da armadura resistente tracionada, contém também armadura longitudinal resistente na região comprimida, ali colocada para auxiliar o concreto na resistência às tensões de compressão. A armadura dupla é um artifício que permite dimensionar as seções cujas deformações encontram-se fora da fronteira do domínio 2 e 3 (x2-3), sem que haja a necessidade de se alterar algum dos parâmetros inicialmente adotados. resistência da seção é “compensada” pelo acréscimo de uma armadura longitudinal próxima à borda comprimida, que irá auxiliar o concreto no trabalho de resistência às tensões de compressão. FLEXÃO SIMPLES - VIGAS 76 Armadura Dupla A seção com armadura dupla surge como soluçãoao dimensionamento antieconômico e a segurança (ruptura frágil, sem aviso prévio). Afim de melhorar a ductilidade das estruturas altera-se a posição da linha neutra para um xlimite , no que resulta na máxima seção comprimida possível. Ao se fazer assim, a área de concreto comprimido considerada para a FLEXÃO SIMPLES - VIGAS 77 Armadura Dupla 𝑥 > x2−3 Seção comprimida é maior que 25,9% da altura útil da viga. ↓ menos ductilidade das estruturas = ruptura frágil ↓ altera-se a posição da linha neutra para um xlimite: 45% da altura útil comprimida => fck ≤ 50 MPa x > xlimite 35% da altura útil comprimida => fck > 50 MPa FLEXÃO SIMPLES - VIGAS Armadura Dupla EQUAÇÕES DE EQUILÍBRIO - Σ N = 0 - ΣM = 0 FLEXÃO SIMPLES - VIGAS Armadura Dupla EQUAÇÕES DE EQUILÍBRIO Equilíbrio de Forças Normais Força Resultante (R) Rcc + Rsc = Rst Rcc = a fcd . bw . lx Rsc = A’s σ’sd Rst = As σsd FLEXÃO SIMPLES - VIGAS Armadura Dupla EQUAÇÕES DE EQUILÍBRIO Equilíbrio de Momentos Fletores Momento Resultante (M) Msolic = Mresist = Md Md = Rcc . zcc + Rsc . zsc Md = al fcd . bw . lx (d - l 2 x) + A's σ'sd (d-d’) FLEXÃO SIMPLES - VIGAS Armadura Dupla Com o intuito de facilitar o cálculo pode-se decompor o momento fletor Md em duas parcelas Md1=al fcd . bw .x (d - 0,4x) Md2= A's σ'sd (d-d’) Md1=As1 fyd (𝑑 − l𝑥 2 ) M2d= As2 sd(d- d’ ) FLEXÃO SIMPLES - VIGAS Armadura Dupla A armadura total tracionada é a soma da parcelas As1 e As2 As = As1 + As2 onde: As1 = parcela da armadura tracionada As que equilibra o momento fletor resistente proporcionado pela área de concreto comprimido com altura x; As2 = parcela da armadura tracionada As que equilibra o momento fletor resistente proporcionado pela armadura comprimida A's. FLEXÃO SIMPLES - VIGAS Armadura Simples Md = afcd . bw .lx .(d − l 𝑥 2 ) As = 𝑀𝑑 𝑠(𝑑− l𝑥 2 ) Armadura Dupla Md1=al fcd . bw .x (d - 0,4x) Md2= A's σ'sd (d-d’) As1 = Md1 fyd (𝑑− l𝑥 2 ) As2 = M2d sd(d− d’ ) FLEXÃO SIMPLES - VIGAS Distribuição transversal das barras A disposição das barras entre os ramos verticais do estribo deve proporcionar uma distância livre entre as mesmas, suficiente para a passagem do concreto, a fim de evitar o surgimento de nichos de concretagem, chamados na prática de “bicheira”. FLEXÃO SIMPLES - VIGAS Distribuição transversal das barras A NBR 6118/14 estabelece os seguintes espaçamentos livres mínimos entre as barras: 20 mm eh,min ≥ fl 1,2dmáx,agr 20 mm ev,min ≥ fl 0,5dmáx,agr FLEXÃO SIMPLES - VIGAS Distribuição transversal das barras Armadura de Pele Asp,face = 0,10 % Ac,alma = 0,0010 bw . h Nas vigas com h > 60 cm, deve ser colocada uma armadura lateral, chamada armadura de pele, em cada face da alma da viga, composta por barras de alta aderência e com espaçamento não maior que 20 cm, com área mínima igual a: FLEXÃO SIMPLES - VIGAS Distribuição transversal das barras Armadura de Pele FLEXÃO SIMPLES - VIGAS VIGAS - SEÇÃO T Teoricamente, as vigas podem ter seção com qualquer forma geométrica, com forma de I e T por exemplo. Porém, as vigas de seção retangular, são as mais comuns. A seção T é composta pela nervura e pela mesa, que pode estar parcial ou totalmente comprimida. Podem ser do tipo pré- moldadas, quando são fabricadas com a forma do T numa empresa, ou moldadas no local, no caso de vigas retangulares que, com o trabalho conjunto com as lajes vizinhas, originam uma seção fictícia em forma de T. FLEXÃO SIMPLES - VIGAS VIGAS - SEÇÃO T FLEXÃO SIMPLES - VIGAS VIGAS - SEÇÃO T FLEXÃO SIMPLES - VIGAS VIGAS - SEÇÃO T FLEXÃO SIMPLES - VIGAS VIGAS - SEÇÃO T FLEXÃO SIMPLES - VIGAS VIGAS - SEÇÃO T FLEXÃO SIMPLES - VIGAS VIGAS - SEÇÃO T A seção T é bastante comum nas estruturas moldadas no local quando as lajes do pavimento são do tipo maciça, onde a seção T é imperceptível visualmente, mas surge do trabalho conjunto entre as vigas retangulares e as lajes vizinhas nela apoiadas. FLEXÃO SIMPLES - VIGAS VIGAS - SEÇÃO T As tensões normais de compressão, provenientes da flexão, alcançam também as vizinhanças das lajes apoiadas nas vigas. A contribuição das lajes, porém, só pode ser considerada quando as lajes estão comprimidas pelas tensões normais da flexão. Se comprimida, a laje atua aumentando significativamente a área de concreto comprimido (A’c) da viga retangular. FLEXÃO SIMPLES - VIGAS VIGAS - SEÇÃO T FLEXÃO SIMPLES - VIGAS VIGAS - SEÇÃO T As vantagens de se poder considerar a contribuição das lajes para formar seções T estão na possibilidade de vigas com menores alturas, economia de armadura e de fôrma, flechas menores FLEXÃO SIMPLES - VIGAS VIGAS - SEÇÃO T LARGURA COLABORANTE (bf) Define-se como largura colaborante a faixa da laje adjacente à viga que colabora para resistir às tensões normais de compressão. A largura colaborante não é constante ao longo do vão e depende de vários fatores: viga simples ou contínua, tipo de carga, vão, tipo de apoios, da relação hf/h, existência de vigas transversais. FLEXÃO SIMPLES - VIGAS VIGAS - SEÇÃO T LARGURA COLABORANTE (bf) *a => distância entre pontos de momento fletor nulo FLEXÃO SIMPLES - VIGAS VIGAS - SEÇÃO T LARGURA COLABORANTE (bf) FLEXÃO SIMPLES - VIGAS VIGAS - SEÇÃO T LARGURA COLABORANTE (bf) FLEXÃO SIMPLES - VIGAS VIGAS - SEÇÃO T LARGURA COLABORANTE (bf) FLEXÃO SIMPLES - VIGAS VIGAS - SEÇÃO T LARGURA COLABORANTE (bf) FLEXÃO SIMPLES - VIGAS VIGAS - SEÇÃO T COM ARMADURA SIMPLES Assim como apresentado na seção retangular, a seção T com armadura simples é aquela que tem armadura resistente apenas na região tracionada da viga, não havendo a necessidade de armadura comprimida. No estudo das seções T com a utilização do diagrama retangular simplificado com altura lx observa-se a existência de dois casos, em função da posição da linha neutra na seção transversal. FLEXÃO SIMPLES - VIGAS VIGAS - SEÇÃO T COM ARMADURA SIMPLES • lx ≤ hf seção A’c sob tensões de compressão é retangular Rcc = a fcd . bf . lx Rst = As σsd FLEXÃO SIMPLES - VIGAS VIGAS - SEÇÃO T COM ARMADURA SIMPLES • lx > hf Quando lx > hf ocorre, a área da seção comprimida é diferente da retangular, sendo composta pelos retângulos I, II e III, FLEXÃO SIMPLES - VIGAS VIGAS - SEÇÃO T COM ARMADURA SIMPLES • lx > hf Equilíbrio de Momentos Fletores Md1=a fcd . (bf – bw)hf.(d - ℎf 2 ) Md2=al fcd . bw .x (d - 𝝺 2 x) FLEXÃO SIMPLES - VIGAS VIGAS - SEÇÃO T COM ARMADURA SIMPLES • lx > hf Equilíbrio de Momentos Fletores Com o equilíbrio de momentos fletores em torno do centro de gravidade das áreas comprimidas de concreto e considerando o dimensionamento nos domínios 2/3, onde σsd = fyd , as parcelas de armadura As1 e As2 são: FLEXÃO SIMPLES - VIGAS Armadura Simples Md = s .(d − l 𝑥 2 ) As = 𝑀𝑑 𝑠(𝑑− l𝑥 2 ) Armadura Dupla Md1=a fcd . bw .x l (d - l 𝑥2 ) Md2= A's σ'sd (d-d’) As1 = Md1 fyd (𝑑− l𝑥 2 ) As2 = M2d fsd(d− d’ ) Md1=a fcd . bw .xl (d - l 𝑥 2 ) Md2=a fcd . (bf – bw).hf(d - ℎf 2 ) Viga com seção T As2 = M2d fsd(d− ℎf 2 f ) As1 = Md1 fyd (𝑑− l𝑥 2 )
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