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Prof. Roldão Araújo – M.Sc. Estruturas 1 DDiimmeennssiioonnaammeennttoo ddee PPiillaarreess Pilares são peças estruturais de eixo reto, usualmente dispostos na vertical, que geralmente transmitem cargas axiais de compressão com ou sem momento fletor. Pilares-parede são elementos de superfície plana, usualmente dispostos na vertical e submetidos preponderantemente à compressão. Podem ser compostos por uma ou mais superfícies associadas. Para que se tenha um pilar-parede, em alguma dessas superfícies, a menor dimensão deve ser menor que 1/5 da maior, ambas consideradas na seção transversal do elemento estrutural. Fluxo de carga: lajes vigas pilares (maiores coef. seg.) fundações. Avaliação das Cargas: A dimensão dos pilares depende da carga atuante. Essa carga pode ser avaliada pelo critério de área de influência, supondo-se uma carga média distribuída de 10 kN/m2 em cada pavimento. Seção Transversal: A seção transversal dos pilares não deve apresentar largura menor que 19 cm. Em casos especiais, permite-se a consideração de dimensões entre 18 cm e 14 cm, desde que se multipliquem as ações a serem consideradas no dimensionamento por um coeficiente adicional n, de acordo com o indicado na tabela abaixo: b 19 18 17 16 15 14 n 1,00 1,05 1,10 1,15 1,20 1,25 b menor dimensão da seção transversal do pilar; n coeficiente que majora os esforços solicitantes de cálculo finais dos pilares, quando do seu dimensionamento. Ex.: Para b = 14 cm o coeficiente de majoração final será: c x n = 1,4 x 1,25 = 1,75. Prof. Roldão Araújo – M.Sc. Estruturas 2 Classificação dos Pilares quanto à Esbeltez: 1 – Pilares Curtos: Os efeitos de 2ª ordem podem ser desprezados. 1 90, onde 1 = 35 – Pilares Medianamente Esbeltos: Os efeitos de 2ª ordem são avaliados por processos simplificados baseados no “Pilar Padrão”. 90 140 – Pilares Esbeltos: Os efeitos de 2ª ordem são avaliados utilizando-se o processo do “Pilar Padrão” acoplado a diagramas M-N-1/r para a curvatura crítica. Deve ser considerado o efeito da deformação lenta. 140 200 – Pilares Muito Esbeltos: Os efeitos de 2ª ordem são avaliados pelo método geral. Deve ser considerado o efeito da deformação lenta. Tipologia dos Pilares Prof. Roldão Araújo – M.Sc. Estruturas 3 Modelo Estrutural O pilar de contraventamento é responsável pela resistência ao vento mais o efeito de 2ª ordem associado à carga vertical própria e dos pilares contraventados. Prof. Roldão Araújo – M.Sc. Estruturas 4 Situação Básica de Projeto de Pilares Contraventados: Pilar intermediário: são os pilares centrais, que podem ter em geral sua força normal suposta centrada desde que hajam vigas passando pelo seu eixo nas duas direções. Pilar de extremidade: são os pilares submetidos a uma força normal suposta excêntrica em apenas uma direção, gerando uma flexão normal composta. Pilar de canto: são os pilares submetidos a uma força normal suposta excêntrica nas duas direções, gerando uma flexão oblíqua composta. Prof. Roldão Araújo – M.Sc. Estruturas 5 Efeitos das Imperfeições Locais: Nas estruturas reticuladas: h03,0015,0e min,a (h dimensão do pilar na direção considerada, em metros) Em cada uma das duas direções, deve-se considerar: min,ai ee Efeito de 2a Ordem Local: Prof. Roldão Araújo – M.Sc. Estruturas 6 Pilar Padrão: Expressão da NBR 6118 para 90: r 1 10 e 2 e 2 l , onde o valor aproximado da curvatura 1/r é dado por: h 0,005 0,5)h(v 0,005 r 1 , onde 0,005 0,0035 + 0,00207, sendo 0,0035 de uc e 0,00207 de yd. cdc sd fA N v Exemplo 1 – Determinar o momento máximo de 2a ordem para o pilar abaixo: fck = 25 MPa 951 200 3 463 h 463 y e máx , , , l , máx 90 Pilar medianamente esbelto, sendo possível utilizar as expressões da NBR 6118. 870 41 25000 45020 411000 fA N v cdc sd , , ,, , Prof. Roldão Araújo – M.Sc. Estruturas 7 11 m250m01820 0,5)0,20(0,87 0,005 0,5)h(v 0,005 r 1 ,, m016001820 10 3 r 1 10 e 22 e 2 ,, l M2dy = 10001,40,016 = 22,4 kNm na seção C. Para direção x, 23 450 3 463 h 463 y e , , l , 35, e assim, pode-se desprezar o efeito de 2a ordem nessa direção. Armaduras: Os pilares são armados com barras longitudinais e estribos. Armaduras Longitudinais: A armadura longitudinal e o concreto tem a função de resistir às cargas axiais e momentos fletores. A armadura longitudinal mínima dever ser: As,min = (0,15 Nd / fyd) 0,004 Ac A maior armadura possível em pilares deve ser 8% da seção real, Ac, considerando-se inclusive a sobreposição de armadura existente em regiões de emenda. Armadura Longitudinal Máxima e Mínima cs c yd d AA A f N %8 %4,0 15,0 (inclusive nas seções de emendas) Armaduras transversais: Os estribos servem para confinar o núcleo de concreto. A carga axial tende a provocar expansão lateral do pilar, que é medida pelo coeficiente de poisson. Os estribos ajudam a evitar esta expansão, confinando o núcleo de concreto. Quanto menor o espaçamento das barras longitudinais e dos estribos, melhor o confinamento, e o núcleo estará sujeito a um estado de tensão triaxial. A armadura transversal também serve para combater o esforço cortante, quando houver, e prevenir a flambagem das barras longitudinais. Prof. Roldão Araújo – M.Sc. Estruturas 8 A armadura transversal de pilares, constituída por estribos, deve ser colocada em toda a altura do pilar, sendo obrigatória sua colocação na região de cruzamento com vigas e lajes. O diâmetro (t) dos estribos em pilares não deve ser inferior a 5 mm nem a 1/4 do diâmetro da barra isolada ou do diâmetro equivalente do feixe que constitui a armadura longitudinal. Distribuição transversal: As armaduras longitudinais devem ser dispostas na seção transversal de forma a garantir a adequada resistência do elemento estrutural. Em seções poligonais, deve existir pelo menos uma barra em cada vértice; em seções circulares, no mínimo seis barras distribuídas ao longo do perímetro. O espaçamento livre entre as armaduras, medido no plano da seção transversal, fora da região de emendas, deve ser igual ou superior ao maior dos seguintes valores: - 2 cm; - diâmetro da barra, do feixe ou da luva; - no mínimo1,2 vez o diâmetro máximo do agregado, inclusive nas emendas. O espaçamento máximo entre eixos das barras deve ser menor ou igual a duas vezes a menor dimensão da seção no trecho considerado, sem exceder 400 mm. O diâmetro (l) das barras não poderá ser inferior a 10 mm nem superior a 1/8 da menor dimensão transversal. O espaçamento longitudinal entre estribos, medido na direção do eixo do pilar, para garantir o posicionamento, impedir a flambagem das barras longitudinais e garantir a costura das emendas de barras longitudinais nos pilares usuais, deve ser igual ou inferior ao menor dos seguintes valores: - 20 cm; - menor dimensão da seção; - 12l para CA-50, onde l é o diâmetro da armadura longitudinal. Prof. Roldão Araújo – M.Sc. Estruturas 9 Espera: l espera 10 mm 50 cm 12,5 mm 60 cm 16,0 mm 70 cm 20,0 mm 80 cm acima 100 cm Travamento das Barras Longitudinais: Consideram-se travadas as barras que distam 20t ou menos do canto do estribo ou de ponto de amarração intermediário. (dois estribos poligonais) (um estribo poligonal e uma barra com gancho) (barra com gancho envolvendo o estribo principal) Prof. Roldão Araújo – M.Sc. Estruturas 10 Seções a serem analisadas em um pilar Seções de Pé Nd acompanhada dos momentos iniciais MTd e MPd, não se adotando valores menores que Nd.ea, onde ea = 0,015+0,03h. Seção Central Nd acompanhada do momento inicial Mcd = b.MA, não se adotando valores menores que Nd.ea, mais o momento de 2ª ordem M2 = Nd.e2. Os efeitos de 2ª ordem locais devem sempre ser considerados quando λ>λ1, onde: b 1 1 he51225 /, , onde 90λ35 1 hN M he d cd 1 / (excentricidade de 1a ordem) A B M M 4,06,0αb , 140 b , MA - Maior valor, em módulo, dos momentos das extremidades do pilar MB - Positivo se tracionar a mesma face que Ma, e negativo caso contrário. b = 1 → caso MA < Ma,min, em módulo. Prof. Roldão Araújo – M.Sc. Estruturas 11 Exemplos: MA = 100 kNm ; MB = 70 kNm 320 100 70)( 4060 M M 4060 a b b ,,,,, como 140 b , b = 0,40 Mc = 1000,4 = 40 kNm 1670 20 1 1200 40 hN M he d cd 1 ,/ 40 0827 40 167051225he51225 b 1 1 , , , ,,/, como 9035 1 7,671 951 200 3 463 h 463 y e , , , l , 1 Obs.: não considerar efeito de 2a ordem Ma = 100 kNm ; Mb = 70 kNm 880 100 70 4060 M M 4060 a b b ,,,,, como 140 b , b = 0,88 0k! Mc = 1000,88 = 88 kNm 370 20 1 1200 88 hN M he d cd 1 ,/ 880 629 880 37051225he51225 b 1 1 , , , ,,/, como 9035 1 351 951 200 3 463 h 463 y e , , , l , 1 e 90 Obs.: considerar o efeito de 2a ordem r 1 10 e 2 e 2 l e M2d = Nde2 Prof. Roldão Araújo – M.Sc. Estruturas 12 Caso Geral de Dimensionamento para Seções Retangulares com Armaduras Simétricas Nas figuras apresentadas a seguir, têm-se:
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