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Faculdade Meridional - IMED Escola de Engenharia Curso de Engenharia Civil Iágo Tobias Memorial de Cálculo Dimensionamento de Viga de Transição Passo Fundo, junho de 2018. Iágo Tobias Memorial de Cálculo – Dimensionamento de Viga de Transição Trabalho apresentado ao Curso de Engenharia Civil da Faculdade Meridional - IMED, como requisito parcial para a aprovação na disciplina de Concreto Armado I, ministrada pelo Profº Jackson Deliz Ditz. Passo Fundo, junho de 2018. Sumário 1.0 Roteiro de Projeto ........................................................................................................ 4 2.0 Pré Dimensionamento ................................................................................................. 6 3.0 Carregamentos da Laje ................................................................................................ 6 3.1 Distribuição de Carga na Viga – Método das Charneiras ........................................ 6 4.0 Carregamentos da Viga ............................................................................................... 7 5.0 Diagramas de Cortante e Momento ............................................................................. 8 6.0 Cálculo da Armadura Positiva ..................................................................................... 8 6.1 Decalagem ................................................................................................................ 9 6.2 Ancoragem ............................................................................................................. 10 7.0 Cálculo da Armadura Negativa ................................................................................. 10 7.1 Decalagem .............................................................................................................. 11 7.2 Ancoragem ............................................................................................................. 12 8.0 Armadura Mínima, Máxima e de Pele....................................................................... 12 9.0 Altura Vertical e Espaçamento Entre Barras ............................................................. 13 10.0 Verificações Mínimas .............................................................................................. 13 11.0 Estribagem ............................................................................................................... 13 11.1 Esmagamento de Bielas ....................................................................................... 14 11.2 Estribos ............................................................................................................... 14 11.3 Estribagem Mínima ............................................................................................. 14 11.4 Espaçamento Máximo Longitudinal .................................................................... 15 11.5 Espaçamento Máximo Transversal ...................................................................... 15 12.0 Cálculo dos Trechos Retos ...................................................................................... 15 13.0 Cálculo do Ganchos ................................................................................................. 15 14.0 Tabela de Quantitativos ........................................................................................... 16 15.0 Projeto DWG Completo .......................................................................................... 17 6 2.0 Pré-Dimensionamento Cobrimento 30 MM, conforme tabela 6.1 da NBR 6118:2014 (Classe II – Urbano – Passo Fundo); FCK 25 Mpa, de acordo com a tabela 7.1 da NBR 6118:2014, fazendo a relação do FCK com a classe de agressividade II; Agregado adotado para o concreto: Brita 1; Diâmetro máximo do agregado: 19 mm; Espessura da laje 8 cm para laje não em balanço conforme a NBR 6118:2014, porém adotado 10 cm para cálculo em razão de segurança. Dimensão adotada do pilar: 20 x 40 cm. Dimensões estimadas da viga: 80 x 30 cm. 3.0 Carregamentos da Laje Peso Próprio: (25 KN/m³ x 0,1 m) = 2,5 KN/m² Revestimento: 1 KN/m² Sobrecarga: 1,5 KN/m² Qdlaje = [1,4 x (2,5 KN/m² + 1 KN/m²) + 1,5 x (1,5 KN/m²)] Qdlaje = 7,15 KN/m² 3.1 Distribuição de Carga da Laje na Viga – Método das Charneiras Li = 15 6,8 m L1 = 6,0 m L1 ≥ L2 Lii = 05 6,0 m L2 = 6,8 m 7 Por semelhança de triângulos, temos as seguintes equações e respostas: 𝐴𝐶2 = 𝐴𝐶3 = 3 𝑚 × 3 𝑚 2 𝐴𝐶2 = 𝐴𝐶3 = 9 𝑚ଶ 𝐴𝐶1 = 𝐴𝐶4 = [(6,8 𝑚 × 6 𝑚) − (2 × 9 𝑚)] 2 𝐴𝐶1 = 𝐴𝐶4 = 11,4 𝑚ଶ 𝑅𝑉 = 7,15 ே మ × ଵଵ,ସ ² ,଼ 𝑅𝑉 = 11,98 𝐾𝑁 𝑚 Onde: AC – Área da Charneira RV – Reação na Viga 4.0 Carregamentos da Viga Peso Próprio: [25 KN/m³ x (0,3 m x 0,1 m)] = 6 KN/m Alvenaria: [18 KN/m³ x (2,7 m x 0,2 m)] = 9,72 KN/m Qdviga = 1,4 x (6 + 9,72) Qdviga = 22,01 KN/m 8 5.0 Diagramas de Cortante e de Momento 6.0 Cálculo da Armadura Positiva 𝑑 = 80 𝑐𝑚 − 3 𝑐𝑚 − 0,5 𝑐𝑚 − 1,6 2 = 75,7 𝑐𝑚 𝑀𝑑 = 235,5 𝐾𝑁 𝑚 (× 100) = 23550 𝐾𝑁 𝑐𝑚 𝐹𝑐𝑑 = 25 1,4 (÷ 10) = 1,78 𝐾𝑁 𝑐𝑚² 𝑥 = 0,68 × 75,7 ± ට(0,68 ∗ 75,7)ଶ − 4 × 0,272 × ( 2355030 ∗ 1,78) 0,544 𝑋ᇱ = 180,29 𝑐𝑚 𝑋ᇱᇱ = 8,96𝑐𝑚 Descartado por esta fora Adotado. Dentro da dimensão das dimensões da viga da viga 9 X2,3 = 0,259 * 75,7 cm X < X2,3 Domínio 2 X2,3 = 19,61 cm 𝐴𝑠 = 23550 43,5 × [75,7 − (0,4 × 8,96)] 𝑨𝒔 = 𝟕, 𝟓𝟏 𝒄𝒎² 𝑛 = 7,51 2,00 𝑛 = 3,76 𝑏𝑎𝑟𝑟𝑎𝑠 𝒏 = 𝟒 𝒃𝒂𝒓𝒓𝒂𝒔 𝑑𝑚𝑖𝑛 = 2 × ඨ 23550 30 × 1,78 𝒅𝒎𝒊𝒏 = 𝟒𝟐, 𝟎𝟏 𝒄𝒎 dmín = 42,01 cm dmín < dcalc Armadura Simples dcalc = 75,7 cm 6.1 Decalagem (Modelo I – Estribos Verticais) Vsdmáx= 215,6 𝐾𝑁 (Conforme Diagrama de Cortante) Fctd = = 0,15 × ඥ25²య (÷ 10) = 0,128 ே ² 𝑑 = 80 𝑐𝑚 − 3 𝑐𝑚 − 0,5 𝑐𝑚 − 1,6 2 = 75,7 𝑐𝑚 𝑉𝑐 = 0,6 × 0,128 𝐾𝑁 𝑐𝑚² × 30 𝑐𝑚 × 75,7 𝑐𝑚 = 174,72 𝐾𝑁 𝐴𝑙 = 75,7 × [ ଶଵହ, ଶ ×(ଶଵହ,ିଵସ,ଶ) ] = 198,16 cm Al = 198,16 cm Al ≤ d Al = 75,7 cm d = 75,7 cm 10 6.2 Ancoragem N1 = 2,25 (Aço CA-50) N2 = 1,00 (Boa Aderência, armadura na borda inferior) N3 = 1,00 (Ø16 mm) 𝐴𝑠𝑒𝑓 = 2,0 𝑐𝑚ଶ × 4 𝑏𝑎𝑟𝑟𝑎𝑠 = 8 𝑐𝑚ଶ 𝐹𝑏𝑑 = 2,25 × 1,00 × 1,00 × 0,128 𝐾𝑁 𝑐𝑚² = 0,288 𝐾𝑁 𝑐𝑚² 𝐿𝑏 = ଵ, ² ସ × ସଷ,ହ ே ൗ ,ଶ଼଼ ே ²ൗ = 60,41 cm 𝐿𝑏𝑛𝑒𝑐 𝑐/𝑔𝑎𝑛𝑐ℎ𝑜 = 0,7 × ,ହଵ మ ଼ మ × 60,41 𝑐𝑚 = 39,69 cm 𝐿𝑏𝑛𝑒𝑐 𝑠/𝑔𝑎𝑛ℎ𝑜 = 1 × ,ହଵ ² ଼ ² × 60,41 𝑐𝑚 = 56,70 cm Al + 𝐿𝑏𝑛𝑒𝑐 𝑐/𝑔𝑎𝑛𝑐ℎ𝑜 = 75,7 𝑐𝑚 + 39,69 𝑐𝑚 = 115,39 cm Adotado 116 cm Al + 𝐿𝑏𝑛𝑒𝑐 𝑠/𝑔𝑎𝑛𝑐ℎ𝑜 = 75,7 𝑐𝑚 + 56,70 𝑐𝑚 = 132,40 cmAdotado 133 cm 7.0 Cálculo da Armadura Negativa 𝑑 = 80 𝑐𝑚 − 3 𝑐𝑚 − 0,5 𝑐𝑚 − 1,6 2 = 75,7 𝑐𝑚 𝑀𝑑 = 301 𝐾𝑁 𝑚 (× 100) = 30100 𝐾𝑁 𝑐𝑚 𝐹𝑐𝑑 = 25 1,4 (÷ 10) = 1,78 𝐾𝑁 𝑐𝑚² 𝑥 = 0,68 × 75,7 ± ට(0,68 ∗ 75,7)ଶ − 4 × 0,272 × ( 3010030 ∗ 1,78) 0,544 𝑋ᇱ = 177,62 𝑐𝑚 𝑋ᇱᇱ = 11,63𝑐𝑚 Descartado por esta fora Adotado. Dentro da dimensão das dimensões da viga da viga X2,3 = 0,259 * 75,7 cm X < X2,3 Domínio 2 X2,3 = 19,61 cm 11 𝐴𝑠 = 30100 43,5 × [75,7 − (0,4 × 11,63)] 𝑨𝒔 = 𝟗, 𝟕𝟒 𝒄𝒎² 𝑛 = 9,74 2,00 𝑛 = 4,87 𝑏𝑎𝑟𝑟𝑎𝑠 𝒏 = 𝟓 𝒃𝒂𝒓𝒓𝒂𝒔 𝑑𝑚𝑖𝑛 = 2 × ඨ 30100 30 × 1,78 𝒅𝒎𝒊𝒏 = 𝟒𝟕, 𝟒𝟖 𝒄𝒎 dmín = 47,48 cm dmín < dcalc Armadura Simples dcalc = 75,7 cm 7.1 Decalagem (Modelo I – Estribos Verticais) Vsdmáx= 215,6 𝐾𝑁 (Conforme Diagrama de Cortante) Fctd = = 0,15 × ඥ25²య (÷ 10) = 0,128 ே ² 𝑑 = 80 𝑐𝑚 − 3 𝑐𝑚 − 0,5 𝑐𝑚 − 1,6 2 = 75,7 𝑐𝑚 𝑉𝑐 = 0,6 × 0,128 𝐾𝑁 𝑐𝑚² × 30 𝑐𝑚 × 75,7 𝑐𝑚 = 174,72 𝐾𝑁 𝐴𝑙 = 75,7 × [ ଶଵହ, ଶ ×(ଶଵହ,ିଵସ,ଶ) ] = 198,16 cm Al = 198,16 cm Al ≤ d Al = 75,7 cm d = 75,7 cm 12 7.2 Ancoragem N1 = 2,25 (Aço CA-50) N2 = 0,70 (Má Aderência, armadura na borda superior) N3 = 1,00 (Ø16 mm) 𝐴𝑠𝑒𝑓 = 2,0 𝑐𝑚ଶ × 5 𝑏𝑎𝑟𝑟𝑎𝑠 = 10 𝑐𝑚ଶ 𝐹𝑏𝑑 = 2,25 × 0,70 × 1,00 × 0,128 𝐾𝑁 𝑐𝑚² = 0,2016 𝐾𝑁 𝑐𝑚² 𝐿𝑏 = ଵ, ² ସ × ସଷ,ହ ே ൗ ,ଶଵ ே ²ൗ = 86,31 cm 𝐿𝑏𝑛𝑒𝑐 𝑐/𝑔𝑎𝑛𝑐ℎ𝑜 = 0,7 × ଽ,ସ మ ଵ మ × 86,31 𝑐𝑚 = 58,84 cm 𝐿𝑏𝑛𝑒𝑐 𝑠/𝑔𝑎𝑛ℎ𝑜 = 1 × ଽ,ସ మ ଵ మ × 86,31 𝑐𝑚 = 84,06 cm Al + 𝐿𝑏𝑛𝑒𝑐 𝑐/𝑔𝑎𝑛𝑐ℎ𝑜 = 75,7 𝑐𝑚 + 58,84 𝑐𝑚 = 134,54 cm Adotado 135 cm Al + 𝐿𝑏𝑛𝑒𝑐 𝑠/𝑔𝑎𝑛𝑐ℎ𝑜 = 75,7 𝑐𝑚 + 84,06 𝑐𝑚 = 159,76 cm Adotado 160 cm 8.0 Armadura Mínima, Máxima e de Pele 𝐴𝑠𝑚í𝑛 = ൬ 0,15 100 ൰ × 30 𝑐𝑚 × 80 𝑐𝑚 = 3,6 𝑐𝑚ଶ 𝐴𝑠𝑚á𝑥 = ൬ 4 100 ൰ × 30 𝑐𝑚 × 80 𝑐𝑚 = 96 𝑐𝑚ଶ Ascalc (+) = 7,51 cm² Ascalc > Asmín OK Ascalc (-) = 9,74 cm² Ascalc (+) = 7,51 cm² Ascal < Asmáx OK Ascalc (-) = 9,74 cm² Øpele = 6,3 mm 𝐴𝑠𝑝𝑒𝑙𝑒 = ቀ ,ଵ ଵ ቁ × 30 𝑐𝑚 × 80 𝑐𝑚 = 2,4 𝑐𝑚ଶ npele = ଶ,ସ ² ,ଷଵହ మ ≅ 8 𝑏𝑎𝑟𝑟𝑎𝑠 1,0 m ------- 5 cm² 0,8 m ------- Aspelemáx Aspelemáx = 4 𝑐𝑚² 𝑓𝑎𝑐𝑒ൗ ଶ,ସ ² ଶ ௦ 1,2 𝑐𝑚² 𝑓𝑎𝑐𝑒ൗ OK 13 9.0 Altura Vertical e Espaçamento Entre Barras 𝐴𝑣 = [h − (2 × c) − (2 × Øt) − ൫Øl(−)൯ − ൫Øt(+)൯ − (4 × Øpele) 5 espaços 𝐴𝑣 = [଼ି(ଶ ×ଷ)ି(ଶ×,ହ)ିଵ,ିଵ,ି(ସ×,ଷ) ହ = 13,45 cm 20 cm OK Av = 13,45 cm < ଷ = ଼ ଷ = 26,6 𝑐𝑚 OK 𝐴ℎ = [𝑏𝑤 − (2 × c) − (2 × Øt) − (5 × Øl)] 2 𝐴ℎ = [ଷ (ଶ ×ଷ)ି(ଶ×,ହ)ି(ହ ×ଵ,)] ଶ = 7,5 cm 10.0 Verificações Mínimas 20 mm = 2cm Av > Avmín Avmín ≥ 1,6 cm OK 0,5 × 1,9 cm = 0,95 cm 13,45 cm > Avmín 20 mm = 2cm Ah > Ahmín Ahmín ≥ 1,6 cm OK 1,2 × 1,9 cm = 2,3 cm 7,5 cm > Ahmín 11.0 Estribagem (Modelo I de Cálculo) α= 90° Vsd = 215,6 𝐾𝑁 𝑏𝑤 = 30 𝑐𝑚 h = 80 cm fck = Mpa c = 3 cm 𝐹𝑐𝑑 = 25 1,4 (× 10) = 1,78 𝐾𝑁 𝑐𝑚² 𝑑 = 80 𝑐𝑚 − 3 𝑐𝑚 − 0,5 𝑐𝑚 − 1,6 2 = 75,7 𝑐𝑚 𝛼𝑣2 = 1 − ଶହ ଶହ = 0,9 14 11.1 Esmagamento das Bielas VRD2 = 0,27 × 0,9 × 1,78 × 30 × 75,7 = 982,29 KN VRD2 = 982,29 KN VRD2 > Vsd OK VSD = 215,6 KN 11.2 Estribos Fctd = = 0,15 × ඥ25²య (÷ 10) = 0,128 ே ² 𝑉𝑐 = 0,6 × 0,128 𝐾𝑁 𝑐𝑚² × 30 𝑐𝑚 × 75,7 𝑐𝑚 = 174,72 𝐾𝑁 𝑉𝑠𝑤 = 215,6 − 174,72 = 40,88 𝐾𝑁 40,5 = 𝐴𝑠𝑤 𝑆 × 0,9 × 75,7 × 43,5 × (sin 90 + cos 90) 𝐴𝑠𝑤 𝑆 = 0,0136 𝑐𝑚² 𝑐𝑚 0,2 𝑐𝑚ଶ × 2 𝑟𝑎𝑚𝑜𝑠 𝑆 = 0,0136 𝑐𝑚² 𝑐𝑚 𝑆 = 29,38 𝑐𝑚 11.3 Estribagem Mínima Fctm = 0,3 × ඥ25²య × 2 𝑟𝑎𝑚𝑜𝑠 (÷ 10) = 0,256 ே ² Fywk = 50 ே ² 𝑝𝑠𝑤𝑚𝑚 = 0,2 × 0,256 50 = 0,001024 𝐴𝑠𝑤 𝑆 mín = 0,001024 × 30 cm = 0,03072 𝑐𝑚² 𝑐𝑚 ௦௪ ௌ calc < ௦௪ ௌ mín ௦௪ ௌ adotado = 0003072 ² 0,0136 < 0,03072 ,ଶ మ×ଶ ௦ ௌ = 0,03072 ² S = 13,02 cm 𝑆 = 13,02 𝑐𝑚 Ø 5 c/ 13 cm 15 11.4 Espaçamento Máximo Longitudinal Espmáx = 0,67 × 982,29 = 658,13 KN Espmáx > Vsd 0,6 × 𝑑 = 0,6 × 75,7 𝑐𝑚 = 45,42 𝑐𝑚 Smáx > Scalc Smáx < OK 30 cm 30 cm > 13 cm 11.5 Espaçamento Máximo Transversal Espmáx = 0,2 × 982,29 = 196,46 KN Espmáx < Vsd 𝑆𝑡𝑟 = 30 𝑐𝑚 − (2 × 3 𝑐𝑚) = 24 𝑐𝑚 0,6 × 𝑑 = 0,6 × 75,7 𝑐𝑚 = 45,42 𝑐𝑚 Smáx > Str Smáx < OK 35 cm 35 cm > 24 cm 12.0 Cálculo dos Trechos Retos 537,5 KN/m ------- 3,4 m 301,0 KN/m ------- Trecho Reto Negativo Trecho Reto Negativo = 1,90 m Trecho Reto Positivo = 6,80 m − (1,90 m × 2) = 3 m 13.0 Cálculo dos Ganchos L = 7,20 m − (2 × 0,3) = 7,14 m Ø = 1,6 cm Trecho Reto = 8 × Ø = 8 ∗ 1,6 = 12,8 cm ≅ 13 cm Ødobra = 5 × Ø = 5 ∗ 1,6 = 8 cm hganho = 13 + ଼ ଶ + 13 = 30 cm 16 14.0 Tabela de Quantitativos Aço CA-60 (Kg) 6,3 mm 16 mm 5mm Área > 0,25 1,570 0,186 1,63 12,92 151,45 13,49 117,84 20,12 Viga 04 1,00 6,80 0,30 0,80 1,63 12,92 151,45 13,49 117,84 20,12 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 Viga Aço CA-50 (Kg)Total Aço (Kg)Formas (m²)Quantidade Totais > Comprimento ( C ) Largura (L) Altura (H) Concreto (m³)
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