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José Luiz Pinheiro Melges Ilha Solteira, Outubro de 2017 Detalhamento de Concreto Armado Viga apoiada sobre Vigas (Exemplo Didático válido para fck 50 MPa) 1 1. DIMENSIONAR E DETALHAR A VIGA ABAIXO. 1. DADOS A viga a ser detalhada está apoiada, em cada uma de suas extremidades, em outras vigas. Ambiente urbano: classe de agressividade é a II. No entanto, a NBR 6118:2003 permite a adoção de uma classe de agressividade mais branda para ambientes internos secos. Sendo assim, será adotada uma classe de agressividade I. Classe do concreto C20 → adotar Concreto C20 (fck = 20 MPa), com brita 1. Cobrimento (viga) 2,5 cm → adotar cobrimento = 2,5 cm Aço CA 50 A (fyk = 500 MPa = 50 kN/cm2). Estribo: 5 mm cada 27 cm, com 2 ramos verticais ( n = 2). Seção transversal da viga que está sendo apoiada, bem como das outras que lhe servem de apoio: 20 cm x 50 cm. Base (b) = 20 cm; Altura (h) = 50 cm (Obs.: largura suficiente para evitar a instabilidade lateral – item 15.10 da NBR 6118:2014). Diâmetro do vibrador de imersão: 2,5 cm. 2 2. DIMENSIONAMENTO À FLEXÃO Md = 97,5 x 1,4 x 100 = 13 650 kN.cm d (estimado) = 0,9 h = 45 cm Kc = 2,98 Ks = 0,028 As = 8,5 cm2 ( As,minima = 0,15% . b . h = 1,5 cm2) Adotar 5 16 mm (As,efetivo=10cm2) Detalhamento da armadura de flexão: (eh, ev e abertura para passagem do vibrador ok!) 3. CÁLCULO DA ÁREA DE ARMADURA MÍNIMA SER ANCORADA NOS APOIOS (item 11 .1 da apostila) a) No caso de ocorrência de momentos positivos nos apoios, a área de armadura longitudinal de tração a ser ancorada deve ser igual à calculada para o dimensionamento da seção no apoio.Neste exemplo, o momento fletor é nulo no apoio. Sendo assim, esta recomendação não se aplica a este exemplo. b) Em apoios extremos, necessita-se de uma área de armadura capaz de resistir a uma força Rst que, nos casos de flexão simples, é dada pela expressão: ;V d a R face,Sdst onde VSd,face é a força cortante de cálculo determinada na face do apoio e com seu valor não reduzido. Pela NBR 6118:2003 o valor de a , é dado pela expressão: )negativo.nroforresultadocaso(d )anteriorversão,6118NBR.,2.1.1.4item(d )90aestribos(d5,0 queomodde, VV.2 V .da cmax,Sd max,Sd Neste exemplo, tem-se que: VSd,face = VSd,max = 45,5 kN dbf6,0V wctdc = 0,6 . 1,105 MPa . 45 cm . 16 cm = 0,6 . 0,1105 kN/cm2 . 45 cm . 16 cm = 47,74 kN a = -457 cm (Nro. Negativo!) Como a calculado é um número negativo adota-se a = d/2 = 22,5 cm dreal = 44,6 cm Portanto: dreal/destimado = 44,6 / 45 = = 0,99 (> 0,95 ok!) 3 kN75,22 45 2/45 5,45Rst 2 yd st apoio,s cm54,0 )15,1/50( kN75,22 f R A c) Para momentos nos apoios inferior a ½ do momento máximo no vão: 22 2 vão,s apoio,s cm4cm2x2barras2arelativaÁrea cm33,33/103/A A Portanto, dos itens a), b) e c) têm-se que : As,calc = 4 cm2 Ancorar 2 barras (As,ef = 4 cm2) 4. ANCORAGEM NOS APOIOS (Compr. disponível be Compr. mínimo de ancoragem min,be ) 4.1. Comprimento disponível (be) = dimensão do apoio – cobrimento = 20 – 2,5 = 17,5 cm 4.2. Comprimento mínimo de ancoragem em apoios extremos mm60 )2tabela(ganchodocurvaturadaernointraioronde,5,5r )6itemconforme(nec,b min,be Cálculos: min,b ef,s calc,s b1nec,b A A . , onde 7,01 , para barras tracionadas c/ ganchos, c/ cobrimento maior ou igual a 3 (= 3 x 1,6 = 4,8 cm) no plano normal ao do gancho b : comprimento de ancoragem básico (ver item 5 das notas de aula) b : = 69,92 cm. As,calc, para ancoragem no apoio = 4 cm2 As,efetiva, ancorada no apoio = 4 cm2 cm4994,48nec,b min,b é o maior valor entre 0,3 b ( = 20,98 cm), 10 (= 16 cm) e 10 cm. Portanto, adotar cm49nec,b 4 Observa-se que este valor torna impossível a ancoragem no apoio. Uma alternativa seria aumentar a área efetiva ancorada no apoio, visando diminuir o comprimento de ancoragem das barras com ganchos, mas, mesmo assim, haveria a necessidade de um valor mínimo ( min,b = 20,98 cm) que seria maior que o disponível (=17,5 cm). No entanto, a NBR 6118:2014, item 18.3.2.4.1, estabelece que quando houver cobrimento da barra no trecho do gancho, medido normalmente ao plano do gancho, de pelo menos 70 mm, e as ações acidentais não ocorrerem com grande freqüência com seu valor máximo, o primeiro dos três valores anteriores pode ser desconsiderado, prevalecendo as duas condições restantes. Portanto: cm6 cm8,1285,5)2/5(5,5r cm49nec,b min,be 4.3. Verificação: !Ok)cm8,12()cm5,17( min,bebe 4.4 Detalhamento das barras Ganchos nas duas extremidades, tipo C. Armadura de tração. L1 = 620 – 2 . 2,5 = 615 cm. = 16 mm = 1,6 cm. Trecho Reto = 8 = 12,8 13 cm dobr. = 5 = 8 cm h = Trecho Reto + (dobr. / 2) + 18,5 cm Ltot = L1 + 2 . TR + 0,571 . dobr.– 0,429 = 615 + 2 . 13 + 0,571 . 8 – 0,429 . 1,6 = 644,88 cm Ltot 645 cm 7 cm 5 5. COBRIMENTO DO DIAGRAMA 1 º Passo: Dividir o diagrama de momentos em faixas Cada barra vai absorver uma parcela do momento fletor. Divide-se o diagrama do momento fletor em faixas, onde cada faixa representa uma barra. Esta divisão deve ser feita do seguinte modo: a) pelo número de barras usadas para resistir ao momento máximo (opção geralmente usada quando se tem todas as barras com o mesmo diâmetro) b) proporcional à área das barras (opção que pode ser usada quando se tem barras com diâmetros iguais, mas que sempre deve ser usada quando nem todas as barras tiverem o mesmo diâmetro) Neste detalhamento, será usada a opção b): Se 8,5 cm2 (área total calculada) resistem a um momento igual a 13 650 kN.cm, Então 2 cm2 (área de 1 barra 16mm) resistem a X Pela “regra de três” , tem se que: 8,5 X = 2 . 13 650 X = 3 211 kN.cm = 32,11 kN.m Portanto, cada barra têm capacidade de “absorver” uma parcela de momento fletor correspondente a 32,11 kN.m. Neste caso, as quatro primeiras barras absorvem este valor e a última vai absorver a parcela do momento fletor que restar para ela. 6 Cada faixa vai ter um comprimento () na face superior e outro na face inferior. Este comprimento pode ser obtido por meio de cálculo ou de um desenho em escala. 2 º Passo) Deslocamento do diagrama de momentos fletores de a (=22,5 cm) 3 º Passo) Ancoragem das barras As barras 1 e 2 devem ser prolongadas até o apoio. Resta, portanto, determinar o comprimento das barras 3, 4 e 5. A ancoragem da barra tem início na seção onde a sua tensão s começa a diminuir e deve prolongar-se pelo menos 10 além do ponto teórico de tensão s nula. Proporção 7 Para cada faixa, faz-se a seguinte análise: a) no ponto do diagrama deslocado, onde o momento começa a diminuir, deve-se somar o comprimento de ancoragem b (Obs.: como a divisão do diagramafoi feita de modo proporcional à área das barras e não em função de sua quantidade, recomenda-se o uso do comprimento de ancoragem básico b ao invés do comprimento de ancoragem necessário nec,b ) b) no ponto onde o momento fletor foi totalmente absorvido pela barra, soma-se o valor de 10 c) o comprimento da barra devidamente ancorada será o maior entre os comprimentos das faces inferior e superior da faixa, lembrando-se que, nesse caso, o diagrama é simétrico. Dados: a = 22,5 cm ; 10 = 16 cm; b : comprimento de ancoragem básico (ver item 5 das notas de aula) b : = 69,94 cm 70 cm (boa aderência, barra sem ganchos nas extremidades). Portanto, adotar cm70b Barra 5 ( = faixa B.5) b eriorsup barra 2a2 )10(2a2 cm18514045 cm4,11232454,35 barra Adotar 185 cm Barra 4 beriorinf eriorsup barra 2a2 )10(2a2 cm4,220140454,35 cm6,25332456,176 barra Adotar 254 cm 8 Barra 3 beriorinf eriorsup barra 2a2 )10(2a2 cm6,361140456,176 cm7,39432457,317 barra Adotar 395 cm 6. DETALHAMENTO Por uma questão pessoal do projetista, optou-se por se adotar o comprimento da barra 4 igual ao da barra 3, igual a 395 cm, obtendo-se uma simetria com relação à armação da viga. Aço (CA 50) Comprimento total (sem perdas) Comprimento total (com 10% de perdas) 5 mm 2 . 6,15 m + 23 . 1,24 m = 40,8 m 40,8 . 1,10 = 44,9 m 16 mm 1 . 1,85 m + 2 . 3,95 m + 2 . 6,45m = 22,65 m 22,65 . 1,10 = 24,92 m Para verificar se a armadura usada é suficiente para considerar a suspensão do carregamento, ver apostila do Prof. Samuel Giongo: “ Concreto Armado: Resistência de Elementos Fletidos Submetidos a Força Cortante” , EESC – USP. OBSERVAÇÕES FINAIS: N1, N2, N3 : Armadura de flexão N4: Porta - estribos (diâmetro igual ao do estribo) N5: Estribos Cobrimento da armadura: 2,5 cm