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CENTRO DE ENSINO SUPERIOR DE FOZ DO IGUAÇU – CESUFOZ ESTRUTURA DE CONCRETO ARMADO/SISTEMAS ESTRUTURAIS DOMÍNIOS DE DEFORMAÇÃO NARA REGINA SILVA FOZ DO IGUAÇU– PR 2020 INTRODUÇÃO A flexão simples é definida como a flexão sem força normal. Quando a flexão ocorre com a atuação de força normal tem-se a flexão composta. Nas estruturas de Concreto Armado são três os elementos estruturais mais importantes: as lajes, as vigas e os pilares. E dois desses elementos, as lajes e as vigas, são submetidos à flexão normal simples, embora possam também, eventualmente, estarem submetidos à flexão composta. Por isso, o dimensionamento de seções retangulares e seções T sob flexão normal simples é a atividade diária mais comum aos engenheiros projetistas de estruturas de Concreto Armado (SANTOS, 1983). De acordo com Almeida (2002), um exemplo claro da evolução no campo das estruturas é o dimensionamento auxiliado por sistema computacional, que possibilita cálculos e simulações que até alguns anos atrás eram impossíveis de se realizar manualmente. O estudo da flexão normal simples tem como objetivo proporcionar ao aluno o correto entendimento dos mecanismos resistentes proporcionados pelo concreto sob compressão e pelo aço sob tração, em seções retangulares e T, visando levá-lo a bem dimensionar ou verificar a resistência dessas seções. DEFINIÇÃO DE VIGA Vigas são elementos lineares em que a flexão é preponderante (NBR 6118/141, item 14.4.1.1). Elementos lineares são aqueles em que o comprimento longitudinal supera em pelo menos três vezes a maior dimensão da seção transversal, sendo também denominada barras. As configurações possíveis do diagrama de deformações correspondentes ao estado limitem último para uma seção submetida a solicitações normais sugerem a delimitação de regiões, chamadas domínios de deformações, onde poderá estar contido o diagrama de deformações referente a um determinado caso de solicitação normal quando o estado limite último for atingido. Domínios de Deformação (NBR 6118 item 17.2) Figura 1:Viga de concreto armado submetida a flexão simples, atuam esforços de compressão e tração. Segundo Nishikawa (2017), percebeu-se que a viga em concreto armado, quando submetida a esforço de flexão simples, esgota sua capacidade resistente (ELU) pelo rompimento do concreto, devido à compressão, tendo escoado ou não sua armadura. Porém, impõe-se um limite à deformação da armadura tracionada, devido ao desconforto gerado por fissuras consideradas exageradas. Está disposto na NBR 6118:2014, item 17.2.2, que o estado limite último (ELU) é caracterizado com uma relação dos seguintes itens: ✓ posição da linha neutra, ✓ porcentagem de deformação do aço por alongamento, ✓ porcentagem de deformação do concreto por compressão. A combinação destes valores determina o domínio de Estado Limite Último ao qual a seção pertence. Figura 2: Domínios de estado-limite último de uma seção transversal para a ABNT NBR 6118:200, equação 1. Figura 3: Domínios de estado-limite último de uma seção transversal para a ABNT NBR 6118:2003, equação 2. Domínios de Deformação (Reta a) A reta a corresponde à tração uniforme, caso em que toda a seção é tracionada de modo uniforme. A deformação na seção é representada por uma reta paralela a face da seção, que é a origem das deformações A posição da linha neutra é dada por x = −∞ . O estado limite último é atingido por deformação plástica excessiva da armadura sendo caracterizado por um alongamento de 1%. Desse modo, a reta a passa pelo ponto a. A seção resistente é constituída somente pelas armaduras. Figura 4: Tração unforme representativa do domínio reta a. DOMÍNIO 1 O domínio 1 corresponde ao caso de tração não uniforme. Toda a seção é tracionada, mas de modo não uniforme. A linha neutra é externa a seção e a reta do diagrama de deformações na seção passa pelo ponto A. Cobre o campo de profundidade da linha neutra desde x > −∞ até x ≤ 0. 0 estado limite último e caracterizado por deformação plástica excessiva da armadura de 1%. A seção resistente é composta apenas pelas armaduras. Figura 5: Tração não uniforme, sem compressão domínio 1. DOMÍNIO 2 Abrange os casos de flexão simples e flexão composta com grande excentricidade. A linha neutra é interna à seção transversal e cobre o campo de profundidade desde x > 0 até x ≤ 0.259d . Este domínio corresponde às situações em que o estado limite último é atingido pelo alongamento da armadura em 1%. e o encurtamento da fibra mais comprimida de concreto é inferior a 0,35%. A reta do diagrama de deformações na seção passa pelo ponto A. Figura 6: Casos de solicitação e diagrama genérico de deformações do domínio 2. DOMÍNIO 3 O domínio 3 corresponde à flexão simples e flexão composta com grande excentricidade. A linha neutra é interna à seção e as retas do diagrama de deformações na seção passam pelo ponto B. Abrange os casos em que o estado limite último é alcançado na 13 borda comprimida da seção com o encurtamento de 0,35% e o alongamento na armadura está compreendido entre 1% e yd ε ,. Cobre o campo de profundidade da linha neutra desde y x > 0.259 até x ≤ x . Esta é a situação desejável para projeto, pois os materiais são aproveitados de forma econômica e a ruína poderá ser avisada pelo aparecimento de muitas fissuras motivadas pelo escoamento da armadura. As peças de concreto armado nestas condições são denominadas peças sub-armadas. Figura 7: Casos de solicitação e diagrama genérico de deformações do domínio 3. DOMÍNIO 4 O domínio 4 abrange os casos de flexão simples e flexão composta com grande excentricidade. A linha neutra é interna à seção e a reta do diagrama de deformações na seção passa pelo ponto B. Refere-se aos casos em que no estado limite último o encurtamento de 0,35% é alcançado na borda comprimida da seção e o alongamento na armadura está situado entre yd ε e 0. 0 estado limite último é caracterizado pela ruptura do concreto comprimido sem que haja escoamento da armadura. Cobre o campo de profundidade da linha neutra desde x x até x d > y ≤ . As peças de concreto armado nestas condições são denominadas peças superarmadas e devem ser evitadas tanto quanto possíveis. Figura 8: Casos de solicitação e diagrama genérico de deformações do domínio 4. DOMÍNIO 4a O domínio 4a corresponde à flexão composta com pequena excentricidade. As armaduras são comprimidas e existe somente uma pequena região de concreto tracionada próxima a uma das bordas da seção. A linha neutra é interna a seca, e cobre o campo de profundidade da linha neutra desde x > d até x ≤ h. A reta do diagrama de deformações na seção passa pelo ponto B. O 14 estado limite último é caracterizado pela ruptura do concreto com encurtamento de 0,35% na borda comprimida. Figura 9: Solicitação e diagrama genérico de deformações do domínio 4a. DOMÍNIO 5 0 domínio 5 refere.se à compressão não uniforme, com toda a seção de concreto comprimida. A linha neutra é externa à seção e cobre o campo de profundidade da linha neutra desde x > h até x ≤ +∞ .A reta do diagrama de deformações na seção passa pelo ponto C, afastado da borda mais comprimida de 3/7 da altura total da seção e correspondente a um encurtamento de 0,2%. 0 estado limite último e atingido pela ruptura do concreto comprimido com encurtamento na borda mais comprimida situado entre 0,35% e 0,20%, dependendo da posição da linha neutra, mas constante e igual a 0,2% na fibra que passa pelo ponto C. Figura 10: Compressão não uniforme, sem tração do domínio 5. RETA B A reta b corresponde à compressão uniforme, caso em que toda a seção é comprimida de modo uniforme. A deformação na seção é representada por uma reta paralela a face daseção, que é a origem das deformações. A posição da linha neutra é dada por x = +∞ . 0 estado limite último é atingido por ruptura do concreto com um encurtamento de 0,2%. A seção resistente é constituída pelo concreto e pelas armaduras, sendo a deformação nestas iguais à do concreto, ou seja,0,2%. Figura 11: Compressão uniforme na reta b. CONCLUSAO É comum na arte de dimensionar estruturas, que detalhes da fundamentação teórica acabem sendo preteridos em função de uma abordagem prática, visando resultados rápidos. Uma compreensão teórica profunda, como por exemplo dos domínios de deformação, pode levar a melhores soluções em comparação com dimensionamentos realizados de maneira mecânica. Com a convenção apresentada, as equações de equilíbrio e de compatibilidade de deformações são válidas para qualquer domínio de deformações e para qualquer caso de solicitação normal, desde a tração uniforme até a compressão uniforme, passando pelos casos intermediários de flexão simples e solicitações combinadas. É importante observar que a NBR 6118 (item 14.6.4.3) apresenta limites para a posição da linha neutra que visam dotar as vigas e lajes de ductilidade, afirmando que quanto menor for a relação x/d (x = posição da linha neutra, d = altura útil da viga), maior será a ductilidade. Os limites são: x/d 0,45 para concretos com fck 50 MPa e x/d 0,35 para concretos com fck > 50 MPa. Considerando os concretos do Grupo I de resistência (cu = 3,5 ‰) e o aço mais comum (CA-5 REFERENCIAL TEÓRICO http://wwwp.feb.unesp.br/pbastos/concreto1/FlexaoSimples.pdf https://www.linkedin.com/pulse/concreto-armado-dom%C3%ADnios-de- deforma%C3%A7%C3%A3o-paulo-kioshi-nishikawa https://www.tudoengcivil.com.br/2015/08/dominios-de-deformacao-estruturas- de.html http://www.fec.unicamp.br/~almeida/au405/Solicitacoes_normais.pdf http://wwwp.feb.unesp.br/pbastos/concreto1/FlexaoSimples.pdf https://www.linkedin.com/pulse/concreto-armado-dom%C3%ADnios-de-deforma%C3%A7%C3%A3o-paulo-kioshi-nishikawa https://www.linkedin.com/pulse/concreto-armado-dom%C3%ADnios-de-deforma%C3%A7%C3%A3o-paulo-kioshi-nishikawa https://www.tudoengcivil.com.br/2015/08/dominios-de-deformacao-estruturas-de.html https://www.tudoengcivil.com.br/2015/08/dominios-de-deformacao-estruturas-de.html http://www.fec.unicamp.br/~almeida/au405/Solicitacoes_normais.pdf
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