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ROTEIRO PARA CÁLCULO DE VIGAS EM CONCRETO ARMADO – NBR 6118:2014 Prof. Lucas Rodrigo Miranda 1 ROTEIRO PARA MEMORIAL DE CÁLCULO DE VIGAS EM CONCRETO ARMADO 1º Passo: Determinação das características físicas e geométricas da viga. - Seção transversal bw (largura determinada ou imposta pela arquitetura) h (Lvão/10) - Seção T colaborante a = L (viga simplesmente apoiada) a = 0,75.L (tramo com momento em uma só extremidade) a = 0,60.L (tramo com momento em uma só extremidade) a = 2.L (viga em balanço) - Classe de Agressividade Ambiental (CAA) Tab. 6.1 da NBR 6118:2014 a (viga simplesmente apoiada) 75,0a (tramo com momento em uma só extremidade) 60,0a (tramo com momentos nas duas extremidades) 2a (viga em balanço) Deverão ser respeitados os limites de b1 e b3 conforme a Figura 3.22: a10,0 b5,0 b 2 1 a10,0 b b 4 3 wb wb 2b 4b c b1 fb 1bwb f b3 3b 1 2b < 0,5b 1 b < 0,1a 3 3 4 a (viga simplesmente apoiada) 75,0a (tramo com momento em uma só extremidade) 60,0a (tramo com momentos nas duas extremidades) 2a (viga em balanço) Deverão ser respeitados os limites de b1 e b3 conforme a Figura 3.22: a10,0 b5,0 b 2 1 a10,0 b b 4 3 wb wb 2b 4b c b1 fb 1bwb f b3 3b 1 2b < 0,5b 1 b < 0,1a 3 3 4 a (viga simplesmente apoiada) 75,0a (tramo com momento em uma só extremidade) 60,0a (tramo com momentos nas duas extremidades) 2a (viga em balanço) Deverão ser respeitados os limites de b1 e b3 conforme a Figura 3.22: a10,0 b5,0 b 2 1 a10,0 b b 4 3 wb wb 2b 4b c b1 fb 1bwb f b3 3b 1 2b < 0,5b 1 b < 0,1a 3 3 4 ROTEIRO PARA CÁLCULO DE VIGAS EM CONCRETO ARMADO – NBR 6118:2014 Prof. Lucas Rodrigo Miranda 2 - Escolha da Resistência do Concreto, fator água/cimento (Tab. 7.1 – NBR 6118:2014) e cobrimento (Tab. 7.2 – NBR 6118:2014) - Diâmetro máximo do agregado graúdo. ROTEIRO PARA CÁLCULO DE VIGAS EM CONCRETO ARMADO – NBR 6118:2014 Prof. Lucas Rodrigo Miranda 3 - Determinação do d´ d´= cobrimento + øtrans + ølong/2 2º Passo: Diagrama de esforços solicitantes. - Diagrama de Normal - Diagrama de Cortante (Cisalhamento) - Diagrama de Momento fletor - Diagrama de Momento torçor (somente para caso de torção nos elementos de vigas) 3º Passo: Dimensionamento da armadura longitudinal. Determinação das armaduras longitudinais (situação para apenas domínios 2 e 3). cdw d fdb M KMD 2 yd d S fdKZ M A Passa seção T real ou verdadeiro 2 85,01 f wffcd h dbbhfM yd d yd f s fdKZ MM f h d M A 11 2 - Determinação das armaduras longitudinais (situação para domínio 4) – superarmada. x34 As34 Fs34 Fs2=As2fyd ` s ` s fA ROTEIRO PARA CÁLCULO DE VIGAS EM CONCRETO ARMADO – NBR 6118:2014 Prof. Lucas Rodrigo Miranda 4 yd d yd s fdd MM fdKZ M A ´ 4/3 4/3 4/3 cdw fdbKMDM 2 4/34/3 - Limites de norma item 14.6.4.3 – NBR 6118:2014 w d b M kd (ver tabela do KMD) cdw d fb M d 768,1min (limite domínios 3 e 4) - Armadura Mínima NBR 6118:2014 - 17.3.5.1 14.6.3 Arredondamento do diagrama de momentos fletores O diagrama de momentos fletores pode ser arredondado sobre os apoios e pontos de aplicação de forças consideradas como concentradas e em nós de pórticos. Esse arredondamento pode ser feito de maneira aproximada conforme indicado na figura 14.6. 4º Passo: Dimensionamento das armaduras transversal. - Modelo de Cálculo I (θ= 45º e =90º) - Biela de Compressão (Verificação do máximo sd) 10 4,1 x db V w k sd (MPa) ROTEIRO PARA CÁLCULO DE VIGAS EM CONCRETO ARMADO – NBR 6118:2014 Prof. Lucas Rodrigo Miranda 5 cd ck Rd f f 250 127,02 (MPa) Situação válida quando Sd ≤ Rd2 - NOTA: Caso a verificação da biela não seja verificada, deve-se alterar do valor de fck ou de bw - Resistência do concreto 3 2 09,0 ckc f (MPa) - Taxa de armadura – dimensionada cswRd 3 como sdRd 3 temos cSdsw ´ O ´sd é o valor reduzido da cortante obtido a uma distância de 0,5d do apoio do valor considerado de Vk deve-se seguir as recomendações a seguir: NBR 6118:2014 - 17.4.1.2.1 Cargas próximas aos apoios Para o cálculo da armadura transversal, no caso de apoio direto (se a carga e a reação de apoio forem aplicadas em faces opostas do elemento estrutural, comprimindo-o), valem as seguintes prescrições: a) no trecho entre o apoio e a seção situada à distância d/2 da face de apoio, a força cortante oriunda de carga distribuída pode ser considerada constante e igual à desta seção; b) a força cortante devida a uma carga concentrada aplicada a uma distância a ≤ 2d do eixo teórico do apoio pode, nesse trecho de comprimento a, ser reduzida, multiplicando-a por a/(2d). Todavia, esta redução não se aplica às forças cortantes provenientes dos cabos inclinados de protensão. As reduções indicadas nesta seção não se aplicam à verificação da resistência à compressão diagonal do concreto. No caso de apoios indiretos, essas reduções também não são permitidas. ywd sw sw f 11,1 - Taxa mínima de armadura transversal ywk ck sw f f 3 2 min, 06,0 Tabela da taxa mínima ( min,sw ) x 310 Concreto 20 25 30 35 40 45 50 ROTEIRO PARA CÁLCULO DE VIGAS EM CONCRETO ARMADO – NBR 6118:2014 Prof. Lucas Rodrigo Miranda 6 Taxa (CA50) (‰) 0,88417 1,02598 1,15858 1,28398 1,40353 1,51817 1,62865 Kmin 0,72079 0,8364 0,9445 1,04673 1,14418 1,23764 1,3277 - Determinação da armadura transversal Usar a maior taxa entre a calculada e a mínima. sb A w sw sw 2Rd sdr Diâmetro mínima e máximo da armadura transversal 10 5 wt b mm Para 2min, 40,0 cmAsw (øt=5mm) 10 minmin, db kV wk 5º Passo: Detalhamento da armadura longitudinal – Seção Transversal Informações para a elaboração da seção/seções transversal. - Dmáx; - bw; - Cobrimento (c); - As e L - Estribo t; - Espaçamentos horizontal e vertical. agregadomáx h d luvadaoufeixedobarradadiâmetro mm a ,2,1 , 20 Roteiro 1) Cálculo do máximo cortante atuante na seção Vmáx=Vg1+ Vg2+ Vq (A4.1) Com Vmáx – Cortante máximo na seção Vg1 – Cortante devido ao pesos próprio Vg2 – Cortante devido a sobrecarga permanente Vq – Cortante devido a carga acidental 2) Comparar Vmáx com VR2 dbf f V wcd ck R 250 1 4,1 270 2 (A4.2) 2RV - cortante resistido para a situação limite da biela de concreto fcd – fck/1,4 fck – resistência à compressão característica do concreto bw - Largura da alma (web – w) d - altura útil da seção (em m) Se Vmáx > VR2 mudar a seção ou aumentar a resistência do concreto e retorno para o item 1 Se Vmáx < VR2 calcular r= Vmáx / VR2 e prosseguir 3) Calcular o cortante para armadura mínima ou espaçamento máximo a) Determina-se a taxa mínima ywk ck ywk ctm sw f f f f 3/2 min,90 06,0 2,0 (A4.3) min,90sw - taxa de armadura mínima de estribos fywk – tensão de escoamento do aço da armadura transversal b) Determina-se a taxa de armadura para o espaçamento máximo usando 67,02003,0 67,03006,0 rsemmd rsemmd smáx com s – espaçamento dos estribos.2R máx V V r Fazendo s=smáx e com um valor de (diâmetro do estribo) e portanto Asw calcula-se a taxa ROTEIRO PARA CÁLCULO DE VIGAS EM CONCRETO ARMADO – NBR 6118:2014 Prof. Lucas Rodrigo Miranda 7 agregadomáx v d luvadaoufeixedobarradadiâmetro mm a ,5,0 , 20 1 22 n ncb a Ltwh - Para vigas com várias camadas deve-se seguir as recomendações da NBR 6118:2014. NBR 6118:2014 - 7.2.4.1 Os esforços nas armaduras podem ser considerados concentrados no centro de gravidade correspondente, se a distância deste centro de gravidade ao centro da armadura mais afastada, medida normalmente à linha neutra, for menor que 10 % de h. As armaduras laterais de vigas podem ser consideradas no cálculo dos esforços resistentes, desde que estejam convenientemente ancoradas e emendadas. ROTEIRO PARA CÁLCULO DE VIGAS EM CONCRETO ARMADO – NBR 6118:2014 Prof. Lucas Rodrigo Miranda 8 z ARMADURAS DE PELE A mínima armadura lateral deve ser 0,10 % Ac,alma em cada face da alma da viga e composta por barras de CA-50 ou CA-60, com espaçamento não maior que 20cm e devidamente ancorada nos apoios, respeitado o disposto em 17.3.3.2, não sendo necessária uma armadura superior a 5,00 cm²/m por face. Em vigas com altura igual ou inferior a 60 cm, pode ser dispensada a utilização da armadura de pele. As armaduras principais de tração e de compressão não podem ser computadas no cálculo da armadura de pele. PORTA-ESTRIBO Não há um cálculo para essa armadura, recomenda-se a utilização de um diâmetro comercial acima dos diâmetros dos estribos. 6º Passo: Verificação da viga no Estado Limite de Serviço. ROTEIRO PARA CÁLCULO DE VIGAS EM CONCRETO ARMADO – NBR 6118:2014 Prof. Lucas Rodrigo Miranda 9 - ELS-W (Estado Limite de Serviço: Abertura de Fissura) - ELS-Def (Estado Limite de Serviço: Deformação Excessiva) Flecha inicial (Estado Elástico) Flecha Imediata – com consideração do efeito da fissuração (Branson – 1968) ccsII a r c a r eq IEI M M I M M csEIE 33 1)( Estimativa de abertura de fissuras 45 + 4 E12,5 f 3 E 12,5 entremenor = w risi si i i mct, si si si i i )5.4( )4.4( sendo: Acri área da região de envolvimento protegida pela barra i; Esi módulo de elasticidade do aço da barra i considerada; i diâmetro da barra que protege a região de envolvimento considerada; ri taxa de armadura passiva ou ativa aderente (que não esteja dentro de bainha) em relação a área da região de envolvimento (Acr); i coeficiente de conformação superficial 1 da armadura passiva considerada (1) ; fct,m resistência média do concreto à tração (2) ; si tensão de tração no centro de gravidade da armadura considerada, calculada no estádio II (3) . Notas: 1. O coeficiente 1 que mede a conformação superficial é dado no item 9.3.2.1 da norma, e vale 1,0 para barras lisas (CA-25), 1,4 para barras entalhadas (CA-60) e 2,25 para barras (nervuradas) de alta aderência (CA-50). 2. fct,m é definido no item 8.2.5 da norma (ver Capítulo 1, Seção 1.6.2.4, eq. 1.5). 3. O cálculo no Estádio II (que admite comportamento linear dos materiais e despreza a resistência à tração do concreto) pode ser feito considerando 15e (relação entre os módulos de elasticidade do aço e do concreto). h) Verificação da fissuração Para a verificação da fissuração, que será feita a partir da equação 4.5, primeiramente é necessário o cálculo da tensão na armadura, no estádio II, que pode ser feito, simplificadamente, com a equação 4.6: MPa245 1,51 0,184,05,2762,5 4,115,1 500 qgg q4,0gg 15,14,1 f 21 21yk si com: m/kN62,5g1 (peso próprio da viga); m/kN5,270,145,13 2 54 )50,161,1(5,13g 2 (parede mais carga permanente das duas lajes); m/kN0,18 2 54 0,4q (carga acidental proveniente das duas lajes). A taxa de armadura (ri) é obtida pela relação entre a área de uma barra (As) e a área do retângulo que considera o envolvimento de concreto na barra (Acri). Considerando a barra externa mais próxima da linha neutra (assinalada com um X no desenho da Figura 4.17a), com retângulo equivalente de lados a+b e c+d, mostrado na Figura 4.17b, resulta: a = 4,28 cm; b = 4,30/2 = 2,15 cm; c = 3,5/2 = 1,75 cm; d = 7,5 = 7,51,25 = 9,375 cm; 23,71125,1143,6)375,975,1()15,228,4(A cri cm 2 ; 2 crisri 10755,123,7125,1AA . O coeficiente de conformação superficial 1 é igual a 2,25 para barras (nervuradas) de alta aderência (CA-50). Finalmente, estima-se a abertura da fissura pela expressão 4.5: 3,0142,045 + 01755,0 4 210000 245 25,212,5 5,12 45 + 4 E12,5 w risi si i i Como esta expressão já apresentou um valor menor que 0,3 (limite de abertura de fissuras para as classes II e III de agressividade ambiental, conforme Tabela 4.5), conclui-se que a fissuração não é nociva. Estimativa de abertura de fissuras 45 + 4 E12,5 f 3 E 12,5 entremenor = w risi si i i mct, si si si i i )5.4( )4.4( sendo: Acri área da região de envolvimento protegida pela barra i; Esi módulo de elasticidade do aço da barra i considerada; i diâmetro da barra que protege a região de envolvimento considerada; ri taxa de armadura passiva ou ativa aderente (que não esteja dentro de bainha) em relação a área da região de envolvimento (Acr); i coeficiente de conformação superficial 1 da armadura passiva considerada (1) ; fct,m resistência média do concreto à tração (2) ; si tensão de tração no centro de gravidade da armadura considerada, calculada no estádio II (3) . Notas: 1. O coeficiente 1 que mede a conformação superficial é dado no item 9.3.2.1 da norma, e vale 1,0 para barras lisas (CA-25), 1,4 para barras entalhadas (CA-60) e 2,25 para barras (nervuradas) de alta aderência (CA-50). 2. fct,m é definido no item 8.2.5 da norma (ver Capítulo 1, Seção 1.6.2.4, eq. 1.5). 3. O cálculo no Estádio II (que admite comportamento linear dos materiais e despreza a resistência à tração do concreto) pode ser feito considerando 15e (relação entre os módulos de elasticidade do aço e do concreto). ROTEIRO PARA CÁLCULO DE VIGAS EM CONCRETO ARMADO – NBR 6118:2014 Prof. Lucas Rodrigo Miranda 10 Im Momento de inércia efetivo para uma seção ou para toda a peça, no caso de vigas simplesmente apoiadas; momento de inércia médio entre a seção do apoio e a seção do meio do vão, para o caso de vigas contínuas; II Momento de inércia da peça no estádio I (da seção bruta ou homogeneizada); III Momento de inércia da peça no estádio II pura; MR Momento de fissuração do concreto; Mat Momento atuante na seção mais solicitada; n Índice de valor igual a 4, para situações em que a análise é feita em apenas uma seção da peça, ou igual a 3, quando se faz a análise da peça ao longo de todo o seu comprimento, que é a situação em questão. t cct r y If M inf, = 1,2 para seções em forma de "T" ou duplo "T" e 1,5 para seções retangulares; Ic Momento de inércia da seção bruta de concreto; fct,inf 3/2 inf, 21,0 ckct ff yt Distância do centro de gravidade à fibra mais tracionada. Para alteração da Brita, deve-se multiplicar pelo índice E E = 1,2 Basalto/Diabásio E = 1,0Granito/Gnaisse E = 0,9 Calcário E = 0,7 Arenito 21 fba ROTEIRO PARA CÁLCULO DE VIGAS EM CONCRETO ARMADO – NBR 6118:2014 Prof. Lucas Rodrigo Miranda 11 - Para a determinação da flecha – determinar a combinação Frequente: kqjjkgiserd FFF ,2,, - Flecha diferida – com determinação da fluência. ´501 f 0tt ifdif ff 1 - ELS-VE (Estado Limite de Serviço: Vibração Excessiva) gqgq fff Os limites das flechas deverão ser consultados a tabela 13.3 da NBR 6118:2014. 7º Passo: Detalhamento da Seção longitudinal. O detalhamento da seção longitudinal é mais complexa que o detalhamento da seção transversal, assim, deverá ser realizada por etapas: - Ancoragem NBR 6118:2014 - 9.5.2 Emendas por traspasse se Aa 2 se Ada 3 1 31 2 22 2 4 a aaaa xII 2 3 3 dxA xb I IIse IIf II ROTEIRO PARA CÁLCULO DE VIGAS EM CONCRETO ARMADO – NBR 6118:2014 Prof. Lucas Rodrigo Miranda 12 Esse tipo de emenda não é permitido para barras de bitola maior que 32 mm. Cuidados especiais devem ser tomados na ancoragem e na armadura de costura dos tirantes e pendurais (elementos estruturais lineares de seção inteiramente tracionada). 25 4 bd yd b f f Fórmula do comprimento de ancoragem mínb efs calcs bnecb A A , , , 1, - Escolha do tipo de gancho ctd321bd ff (5.3) Em que: 4,1 f21,0f7,0f f 3 2 ck c m,ct c inf,ctk ctd é o valor de cálculo da resistência à tração do concreto (MPa); 0,11 para barras lisas (CA-25); 4,11 para barras entalhadas (CA-60); 25,21 para barras alta aderência (CA-50); 0,12 para situações de boa aderência; 7,02 para situações de má aderência; 0,13 para < 32 mm ( é o diâmetro da barra, em mm); 100 132 3 para > 32 mm. 1 = 1,0 (barras sem gancho) 1 = 0,7 (barras tracionadas com gancho e cobrimento no plano normal ao do gancho 3); b - dado pela equação 5.4; As,calc = área de armadura calculada para resistir ao esforço solicitante; As,ef = área de armadura efetiva (existente); b,mín = maior valor entre 0,3b, 10 e 100 mm. ROTEIRO PARA CÁLCULO DE VIGAS EM CONCRETO ARMADO – NBR 6118:2014 Prof. Lucas Rodrigo Miranda 13 Tipos de ganchos para a ancoragem de barras conforme NBR 6118:2014 Geometria dos ganchos de barras tracionadas, em ângulo reto, quarenta e cinco graus interno e semicircular. Tabela 5.1 Diâmetro dos pinos de dobramento (D) dos ganchos (valores de i). Bitola da barra CA25 CA50 CA60 20 mm 4 5 6 20 mm 5 8 Tabela 5.2 Diâmetro dos pinos de dobramento para estribos. BITOLA (mm) CA 25 CA 50 CA 60 3t 3t 3t 10 < 20 4t 5t --- 20 5t 8t --- Geometria dos ganchos de barras tracionadas, em ângulo reto, quarenta e cinco graus interno e semicircular. Tabela 5.1 Diâmetro dos pinos de dobramento (D) dos ganchos (valores de i). Bitola da barra CA25 CA50 CA60 20 mm 4 5 6 20 mm 5 8 Tabela 5.2 Diâmetro dos pinos de dobramento para estribos. BITOLA (mm) CA 25 CA 50 CA 60 3t 3t 3t 10 < 20 4t 5t --- 20 5t 8t --- Geometria dos ganchos de barras tracionadas, em ângulo reto, quarenta e cinco graus interno e semicircular. Tabela 5.1 Diâmetro dos pinos de dobramento (D) dos ganchos (valores de i). Bitola da barra CA25 CA50 CA60 20 mm 4 5 6 20 mm 5 8 Tabela 5.2 Diâmetro dos pinos de dobramento para estribos. BITOLA (mm) CA 25 CA 50 CA 60 3t 3t 3t 10 < 20 4t 5t --- 20 5t 8t --- EMENDAS DE BARRAS Proporção das barras emendadas Emendas supostas como na mesma seção transversal (Figura 9.3, NBR 6118:2003). Tabela 5.3 Proporção máxima de barras tracionadas emendadas na mesma seção. Tipo de barra Situação Carregamento estático Carregamento dinâmico Em uma camada 100% 100% Alta aderência Em mais de uma camada 50% 50% < 16 mm 50% 25% Lisa 16 mm 25% 25% ROTEIRO PARA CÁLCULO DE VIGAS EM CONCRETO ARMADO – NBR 6118:2014 Prof. Lucas Rodrigo Miranda 14 - Decalagem do diagrama de momento fletor. - Comprimento das barras tracionadas. axC bmomentobarra - Ligação Viga Pilar (Extremidades) EMENDAS DE BARRAS Proporção das barras emendadas Emendas supostas como na mesma seção transversal (Figura 9.3, NBR 6118:2003). Tabela 5.3 Proporção máxima de barras tracionadas emendadas na mesma seção. Tipo de barra Situação Carregamento estático Carregamento dinâmico Em uma camada 100% 100% Alta aderência Em mais de uma camada 50% 50% < 16 mm 50% 25% Lisa 16 mm 25% 25% )45º a inclinados (estribos d2,0 geral) (caso d5,0 cot)cot1( )VV(2 V da cmáx,Sd máx,Sd ROTEIRO PARA CÁLCULO DE VIGAS EM CONCRETO ARMADO – NBR 6118:2014 Prof. Lucas Rodrigo Miranda 15 engapoio MM vigapilarpilar pilarpilar rrr rr inf,sup, inf,sup, sup, sup, sup, 50,0 pilar pilar pilar I r inf, inf, inf, 50,0 pilar pilar pilar I r viga viga viga I r Determinação das armaduras longitudinais dos apoios de extremidade (situação para apenas domínios 2 e 3) (escolha de detalhamento ver passos 03 e 04): cdw d fdb M KMD 2 yd d S fdKZ M A - Armaduras dos apoios: 18.3.2.4 Armadura de tração nas seções de apoio Os esforços de tração junto aos apoios de vigas simples ou contínuas devem ser resistidos por armaduras longitudinais que satisfaçam a mais severa das seguintes condições: a) no caso de ocorrência de momentos positivos, as armaduras obtidas através do dimensionamento da seção; b) em apoios extremos, para garantir a ancoragem da diagonal de compressão, armaduras capazes de resistir a uma força de tração FSd = (a_ /d) Vd + Nd , onde Vd é a força cortante no apoio e Nd é a força de tração eventualmente existente; c) em apoios extremos e intermediários, por prolongamento de uma parte da armadura de tração do vão (As,vão), correspondente ao máximo momento positivo do tramo (Mvão), de modo que: — As,apoio ≥1/3 (As,vão), se Mapoio for nulo ou negativo e de valor absoluto | Mapoio | ≤0,5 Mvão; — As,apoio ≥1/4 (As,vão), se Mapoio for negativo e de valor absoluto | Mapoio | > 0,5 Mvão. 8º Passo: Detalhamento final da viga dimensionada: - O desenho de elevação deve ser realizado na espessura 0.5 e na escala 1:50 ou 1:25 ROTEIRO PARA CÁLCULO DE VIGAS EM CONCRETO ARMADO – NBR 6118:2014 Prof. Lucas Rodrigo Miranda 16 - As cotas devem ser: linhas em 0.3 e escrita em 0.3 ou 0.5 - Armaduras: espessura em 0.7 - Seção transversal: escala 1:25, 1:20, 1:10, 1:5 e 1:1 - Numerar as barras denominando N1, N2, N3,.... etc. - Elaborar um resumo de barras com comprimentos unitários e totais - Elaborar um resumo de materiais (aço, forma e concreto). As informações do desenho deverão estar de acordo com as normas brasileiras em especial: NBR 6118:2014 e NBR 12655:2015 e NBR 12656:2015. FIM
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