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1 SUMÁRIO APRESENTAÇÃO..........................................................................,.................................3 1 DIMENSIONAMENTO DAS LAJES...........................................................................4 1.1 Modelo estrutural.........................................................................................................4 1.2 Determinação dos Momentos da laje em balanço.......................................................4 1.2.1 Momento devido à carga permanente.......................................................................4 1.2.2 Momentos devido à carga móvel..............................................................................5 1.3 Determinação dos momentos da laje central...............................................................8 1.3.1 Determinação do grau de engastamento (G)............................................................8 1.3.2 Distribuição dos Momentos (Cross).......................................................................10 1.4 Determinação dos Momentos Fletores......................................................................10 1.4.1 Momentos Devido a Carga Permanente.................................................................10 1.4.2 Momentos Devido a Carga Móvel..........................................................................11 1.4.3 Momentos como laje simplesmente apoiada..........................................................12 1.4.4 Momentos como laje perfeitamente engastada.......................................................14 1.5 Momentos finais corrigidos devido à carga móvel....................................................16 1.5.1 Momentos positivos no meio do vão......................................................................16 1.5.2 Momento no engaste...............................................................................................17 2 DIMENSIONAMENTO...............................................................................................17 2.1 Dimensionamento para o balanço..............................................................................17 2.1.1 Cálculo da armadura negativa para o momento na direção X ( ) - N3..............18 2.1.2 Cálculo da armadura positiva para o momento na direção X ( ) - N1...............19 2.1.3 Cálculo da armadura positiva para o momento na direção Y ( ) - N2..............20 2.1.4 Cálculo da armadura negativa para o momento na direção Y ( ) - N4.............20 2.1.5 Detalhamento da armadura principal......................................................................21 2.1.6 Detalhamento da armadura mínima........................................................................22 2.1.7 Detalhamento da armadura de distribuição............................................................23 2.2 Dimensionamento para a laje central.........................................................................25 2.2.1 Cálculo da armadura positiva para o momento na direção X ( ) - N5...............25 2.2.2 Cálculo da armadura positiva para o momento na direção Y ( ) - N6..............27 2.2.3 Cálculo da armadura negativa para o momento na direção X ( ) - N7..............28 2.2.4 Cálculo da armadura negativa para o momento na direção Y ( ) - N8.............30 2 2.2.5 Detalhamento da armadura principal......................................................................31 2.2.6 Detalhamento da armadura de distribuição............................................................32 3 RESUMO DAS ARMADURAS..................................................................................33 4 VERIFICAÇÃO À FADIGA.......................................................................................34 4.1 Seção (Laje engastada)........................................................................................34 4.2 Seção S1 (Laje do meio do tabuleiro)........................................................................36 4.2.1 Direção x.................................................................................................................36 4.2.2 Direção y.................................................................................................................38 4.2.3 Direção y.................................................................................................................40 5 VERIFICAÇÃO DO ESFORÇO CORTANTE...........................................................42 5.1 Laje central................................................................................................................42 5.2 Laje em balanço.........................................................................................................44 6 DETALHAMENTO.....................................................................................................45 6.1 Cálculo dos lb’s necessários.......................................................................................45 6.2 Cálculo do Transpasse...............................................................................................47 7 SEÇÃO TRANSVERSAL DA PONTE.......................................................................49 3 APRESENTAÇÃO A 3ª etapa do projeto tem por objetivo o levantamento dos esforços da laje do tabuleiro, assim como o dimensionamento e detalhamento em concreto armado. 4 1 DIMENSIONAMENTO DAS LAJES 1.1 Modelo estrutural Figura 1: Modelo Estrutural adotado. 1.2 Determinação dos Momentos da laje em balanço 1.2.1 Momento devido à carga permanente Figura 2: Seção transversal. Figura 3: Cargas sobre a ponte – Seção transversal. ( ) ( ) 5 ( ) ( ) ( ) Figura 4: Uniformização das cargas. ( ) A laje será calculada para faixas de 1m Figura 5: Carregamento distribuído. { ( ) ( ) ( ) } { ( ) ( ) ( ) } (momento negativo no engaste – carga permanente) 1.2.2 Momentos devido à carga móvel Pela tabela de Rusch 6 Parâmetros de entrada{ Figura 6: Trem-tipo atuante. Carga concentrada por roda: 75kN Carga de multidão: 5kN/m² lx l0 roda medidas em cm Quadrado 50 20 t t fig.3 7 √ Pelas condições de contorno uma borda livre, uma borda engastada e duas bordas indefinidas, utilizaremos a tabela número 98 das tabelas de Rusch. Coeficiente e impacto: ( ) ( ) Momento no engaste (carga móvel): ( ) Cálculo de K1 para a parcela P: 12 ,5 cm 12 ,5 cm 31,62cm 45° 5 cm 17,5cm17,5cm 8 t/a lx/a 0,25 0,3331 0,5 0,75 0,87 - 0,8 0,94 y K1 z 1 1,18 - 1,1 y 1,106 z 1,028 K1 1,080 Cálculo de K2 para a parcela p: 0,75 0 0,94 K2 1 0,05 K2 = 0,038 Cálculo de K3 para a parcela p’: 0,75 0 0,9625 K3 1 0 K3 = 0 ( ) 1.3 Determinação dos momentos da laje central 1.3.1 Determinação do grau de engastamento (G) 9 Rigidez da laje Tabela 1 (Bares) - Rigidez das placas: Caso (D) Interpolando os valores na tabela,obtemos o valor de . Para Onde: { Rigidez da viga Tabela 1 (Bares) - Rigidez das placas: Caso (E) Como , e na tabela que utilizaremos o limite é de , adotaremos, para efeito didático, . Para Onde: { lx =6 ,2 5 m ly=49,75m M=kl lx =1 ,9 2 5 m ly=20m M=kv 10 1.3.2 Distribuição dos Momentos (Cross) Coeficiente de Distribuição: { 1.4 Determinação dos Momentos Fletores 1.4.1 Momentos Devido a Carga Permanente 0,413 0,413 0 ,5 8 7 +1,00 -0,413 -0,587 -0,1462 -0,0062 1/2 -1,00 1/2 -0,2065 0 ,5 8 7 0,2491 -0,05145 +0,0212 -0,0022 0,4983 0,7082 +0,0302 +0,0013+0,0009 -0,739 0,739 -0,1029 0,0106 -0,0044 0,739-0,739 1/2 1/2 1/2 11 Figura 7: Momentos devido a carga permanente. 1.4.2 Momentos Devido a Carga Móvel Pela tabela de Rusch Parâmetros de entrada { √ medidas em cm Quadrado 50 20 t t fig.3 12 { Coeficiente de Impacto: 1.4.3 Momentos como laje simplesmente apoiada Utilizando a tabela Rüsch, interpolando com auxilio da panilha do Excel. Cálculo de K para Mxma (Tabela 1): Cálculo de K1 para a parcela de P: 27,5cm 27,5cm 15 cm 12 ,5 cm 12 ,5 cm 31,62cm 45° fig.13 lx y ly x 13 t/a lx/a 0,25 0,4331 0,50 3,00 0,69 - 0,67 3,125 0,71 K1 0,6888 4,00 0,85 - 0,82 K1 0,6944 Cálculo de K2 para a parcela de p: 3,000 1,000 3,125 K2 4,000 2,200 K2 1,150 Cálculo de K3 para a parcela de p’: ( ) ( ) Cálculo de K para Myma (Tabela 1): Cálculo de K1 para a parcela de P: t/a lx/a 0,25 0,4331 0,50 3,00 0,408 - 0,361 3,125 0,4233 K1 0,3749 4,00 0,53 - 0,472 K1 0,3878 14 Cálculo de K2 para a parcela de p: 3,000 0,170 3,125 K2 4,000 0,370 K2 0,195 Cálculo de K3 para a parcela de p’: ( ) ( ) 1.4.4 Momentos como laje perfeitamente engastada Utilizando a tabela Rüsch, interpolando com auxilio da planilha do Excel. Cálculo de K para Mxme (tabela 27): Cálculo de K1 para a parcela de P: t/a lx/a 0,25 0,4331 0,50 3,00 0,415 - 0,37 3,125 0,4281 K1 0,3844 4,00 0,52 - 0,485 K1 0,3961 Mxe e e Mxm fig.14 x Mymy e 15 Cálculo de K2 para a parcela de p: 3,000 0,300 3,125 K2 4,000 0,800 K2 0,363 Cálculo de K3 para a parcela de p’: ( ) ( ) Cálculo de K para Myme (Tabela 27): Cálculo de K1 para a parcela de P: t/a lx/a 0,25 0,4331 0,50 3,00 0,239 - 0,179 3,125 0,2485 K1 0,1894 4,00 0,315 - 0,262 K1 0,2052 Cálculo de K2 para a parcela de p: 3,000 0,050 3,125 K2 4,000 0,130 K2 0,060 Cálculo de K3 para a parcela de p’: 16 ( ) ( ) Cálculo de K para Mxe (Tabela 1): Cálculo de K1 para a parcela de P: t/a lx/a 0,25 0,4331 0,50 3,00 0,84 - 0,8 3,125 0,8675 K1 0,8263 4,00 1,06 - 1,01 K1 0,8373 Cálculo de K2 para a parcela de p: 3,000 0,200 3,125 K2 4,000 0,550 K2 0,244 Cálculo de K3 para a parcela de p’: ( ) ( ) 1.5 Momentos finais corrigidos devido à carga móvel 1.5.1 Momentos positivos no meio do vão ( ) ( ) 17 ( ) ( ) 1.5.2 Momento no engaste { ( ) } { ( ) } 2 DIMENSIONAMENTO Seções Mg Mq 1,35Mg 1,5Mq Md So e (Mx - ) -22,62 -111,07 -30,537 -166,605 -197,142 So d (Mx - ) -31,6 -66,17 -42,66 -99,255 -141,915 S1 (Mx + ) 15,82 52,05 21,357 78,075 99,432 S1 (My + ) 2,62 26,36 3,537 39,54 43,077 Determinação das seções Seção no apoio à esquerda - Seção no apoio à direita - Seção no meio do vão - 2.1 Dimensionamento para o balanço Classe de agressividade ambiental II Recobrimento da armadura Parte inferior: 2,5 cm Parte superior: 1,5 cm (devido à pavimentação) 18 Figura 8: Laje em balanço. 2.1.1 Cálculo da armadura negativa para o momento na direção X ( ) - N3 Para o dimensionamento desta seção, utilizaremos o maior do momento no apoio, ou seja, o maior dos momentos entre So e e So d . Para o cálculo das armaduras serão utilizadas a Tabela K, bem como as tabelas e recomendações do professor Libânio Pinheiro. Para a seção S0, tem-se: Utilizando barras com φ 16 mm 0 ,0 2 3 m 0 ,3 2 7 m 1,00m 0 ,3 5 m 0 ,0 3 0 m AS1 AS2 19 2.1.2 Cálculo da armadura positiva para o momento na direção X ( ) - N1 Como não há momento positivo nesta seção, utilizou a As,min. Conforme a tabela 19.1 da NBR 6118:2003, tem-se que: Para o calculo do tem-se que: Para o cálculo da tem-se que: Utilizando barras com φ 10 mm 20 2.1.3 Cálculo da armadura positiva para o momento na direção Y ( ) - N2 Utilizando a tab. 19.1 da NBR 6118, item 19.3.3.2. A armadura de distribuição deverá ser a maior entre: { Como a armadura de distribuição é menor que a armadura mínima exigida pela norma, adotar-se-á a armadura de distribuição igual 6,28 cm²/m. Utilizando barras com φ 10 mm 2.1.4 Cálculo da armadura negativa para o momento na direção Y ( ) - N4 Utilizando a tab. 19.1 da NBR 6118, item 19.3.3.2. A armadura de distribuição deverá ser a maior entre: { Como a armadura de distribuição é menor que a armadura mínima exigida pela norma, adotar-se-á a armadura de distribuiçãoigual 6,28 cm²/m. Utilizando barras com φ 10 mm 21 2.1.5 Detalhamento da armadura principal Diâmetro máximo Utilizou-se barras com φ = 16 mm Espaçamento máximo para h = 35 cm { Para os cálculos de ancoragem será utilizada a tabela 1.7a do Prof. Libânio, e a tabela 9.1 da norma NBR 6118, item 9.4.2.3. 22 Acréscimo de comprimento para dois ganchos 2.1.6 Detalhamento da armadura mínima Diâmetro máximo Utilizou-se barras com φ = 10 mm Espaçamento máximo para h = 35 cm { Para os cálculos de ancoragem será utilizada a tabela 1.7a do Prof. Libânio, e a tabela 9.1 da norma NBR 6118, item 9.4.2.3. s/n R 23 Acréscimo de comprimento para dois ganchos 2.1.7 Detalhamento da armadura de distribuição Diâmetro máximo Utilizou-se barras com φ = 10 mm s/n R 24 Espaçamento máximo para h = 35 cm { Para os cálculos de ancoragem será utilizada a tabela 1.7a do Prof. Libânio, e a tabela 9.1 da norma NBR 6118, item 9.4.2.3. Acréscimo de comprimento para dois ganchos s/n R 25 2.2 Dimensionamento para a laje central Classe de agressividade ambiental II Recobrimento da armadura Parte inferior: 2,5 cm Parte superior: 1,5 cm (devido à pavimentação) ( ) ( ) Figura 9: Laje central. 2.2.1 Cálculo da armadura positiva para o momento na direção X ( ) - N5 Para a seção S1, tem-se: Utilizando barras com φ 16 mm 0 ,0 2 3 m 0 ,2 17 m 1,00m 0 ,2 5 m 0 ,0 3 3 m AS1 AS2 26 Cálculo da armadura mínima A armadura mínima é calculada para verificar o mínimo de armadura que a laje deve ter, sendo calculada na laje central para ser comparada com a armadura calculada anteriormente. Conforme a tabela 19.1 da NBR 6118:2003, tem-se que: Para o calculo do tem-se que: Para o cálculo da tem-se que: 27 Como a armadura mínima é menor que a armadura calculada anteriormente, não há necessidade de seu uso. 2.2.2 Cálculo da armadura positiva para o momento na direção Y ( ) - N6 Para a seção S1, tem-se: Utilizando barras com φ 10,0 mm Cálculo da armadura mínima A armadura mínima é calculada para verificar o mínimo de armadura que a laje deve ter, sendo calculada na laje central para ser comparada com a armadura calculada anteriormente. Conforme a tabela 19.1 da NBR 6118:2003, tem-se que: 28 Para o calculo do tem-se que: Para o cálculo da tem-se que: Como a armadura mínima é menor que a armadura calculada anteriormente, não há necessidade de seu uso. 2.2.3 Cálculo da armadura negativa para o momento na direção X ( ) - N7 Para a seção S1, tem-se: Utilizando barras com φ 16 mm 29 Cálculo da armadura mínima A armadura mínima é calculada para verificar o mínimo de armadura que a laje deve ter, sendo calculada na laje central para ser comparada com a armadura calculada anteriormente. Conforme a tabela 19.1 da NBR 6118:2003, tem-se que: Para o calculo do tem-se que: Para o cálculo da tem-se que: 30 Como a armadura mínima é menor que a armadura calculada anteriormente, não há necessidade de seu uso. 2.2.4 Cálculo da armadura negativa para o momento na direção Y ( ) - N8 Primeiramente, calcula-se a área efetiva para a armadura mínima. Utilizando barras com φ 10 mm Utilizando a tab. 19.1 da NBR 6118, item 19.3.3.2. A armadura de distribuição deverá ser a maior entre: { Como a armadura de distribuição é menor que a armadura mínima exigida pela norma, adotar-se-á a armadura de distribuição igual 3,92 cm²/m. Utilizando barras com φ 10 mm 31 2.2.5 Detalhamento da armadura principal Diâmetro máximo Utilizou-se barras com φ = 16 mm e com φ = 10,0 mm Espaçamento máximo para h = 25 cm { Para os cálculos de ancoragem será utilizada a tabela 1.7a do Prof. Libânio, e a tabela 9.1 da norma NBR 6118, item 9.4.2.3. 32 Acréscimo de comprimento para dois ganchos 2.2.6 Detalhamento da armadura de distribuição Diâmetro máximo Utilizou-se barras com φ = 10 mm Espaçamento máximo para h = 25 cm { Para os cálculos de ancoragem será utilizada a tabela 1.7a do Prof. Libânio, e a tabela 9.1 da norma NBR 6118, item 9.4.2.3. s/n R 33 Acréscimo de comprimento para dois ganchos 3 RESUMO DAS ARMADURAS Seção Armadura Direção Φ (mm) As,efet (cm 2 /m) Quantidade Espaçamento Barra Balanço Positiva X (mínima) 10 6,28 8 12,50 N1 Y (distribuída) 10 6,28 8 12,50 N2 Negativa X (principal) 16 16,08 8 12,50 N3 Y (distribuída) 10 6,28 8 12,50 N4 Meio do vão Positiva X (principal)16 12,06 6 16,67 N5 Y (principal) 10 4,71 6 16,67 N6 Negativa X (principal) 16 16,08 8 12,50 N7 Y (distribuída) 10 3,92 5 20,00 N8 s/n R 34 4 VERIFICAÇÃO À FADIGA Seção Armadura Direção Mg Mq As,efet (cm 2 /m) Barra Balanço Positiva X (mínima) - - 6,28 N1 Y (distribuída) - - 6,28 N2 Negativa X (principal) -22,62 -111,07 16,08 N3 Y (distribuída) - - 6,28 N4 Meio do vão Positiva X (principal) 15,82 52,05 12,06 N5 Y (principal) 2,62 26,36 4,71 N6 Negativa X (principal) -31,60 -66,17 16,08 N7 Y (distribuída) - - 3,92 N8 (NBR 6118/2003 – item 23.5.2) Momento em serviço – Estado Limite de Utilização Seções Mg Mq + Mq - 0,8 Mq - 0,8 Mq + Mmáx Mmin So (Mx-) -22,62 0,00 -111,07 -88,856 0,00 -111,476 -22,62 S1 (Mx+) 15,82 52,05 0,00 0,00 41,64 57,46 15,82 S1 (My+) 2,62 26,36 0,00 0,00 21,088 23,708 2,62 S1 (Mx-) -31,60 0,00 -66,17 -52,936 0 -84,536 -31,60 4.1 Seção (Laje engastada) 35 Posição da Linha Neutra ( ) ( ) ( ) ( ) Cálculo do momento de inércia da seção fissurada ( ) ( ) ( ) ( ) Combinação de cargas Cálculo das tensões nas armaduras ( ) ( ) ( ) ( ) Como (segundo NBR 6118:2003) é necessário majorar a área da armadura pelo coeficiente . 36 Como não é necessário majorar a área da armadura . 4.2 Seção S1 (Laje do meio do tabuleiro) 4.2.1 Direção x S1 (Mx+) 37 Posição da Linha Neutra ( ) ( ) ( ) ( ) Cálculo do momento de inércia da seção fissurada ( ) ( ) ( ) ( ) Combinação de cargas Cálculo das tensões nas armaduras ( ) ( ) ( ) ( ) Como é necessário majorar a área da armadura pelo coeficiente . Como não é necessário majorar a área da armadura . 38 4.2.2 Direção x - S1 (Mx-) Posição da Linha Neutra ( ) ( ) ( ) ( ) 39 Cálculo do momento de inércia da seção fissurada ( ) ( ) ( ) ( ) Combinação de cargas Cálculo das tensões nas armaduras ( ) ( ) ( ) ( ) Como é necessário majorar a área da armadura pelo coeficiente . Como não é necessário majorar a área da armadura . 40 4.2.3 Direção y Posição da Linha Neutra ( ) ( ) ( ) ( ) Cálculo do momento de inércia da seção fissurada ( ) ( ) ( ) ( ) 41 Combinação de cargas Cálculo das tensões nas armaduras ( ) ( ) ( ) ( ) Como é necessário majorar a área da armadura pelo coeficiente . Como não é necessário majorar a área da armadura . 42 5 VERIFICAÇÃO DO ESFORÇO CORTANTE 5.1 Laje central Para verificação da laje central ao esforço cortante é empregada a tabela 99 de RÜSCH (1960). Os parâmetros de entrada nessa tabela calculados anteriormente são: { t/a lx/a 0,250 0,4331 0,500 3,000 1,420 - 0,820 3,125 1,425 QL 0,83 4,000 1,460 - 0,900 lx/a Qp 3,000 0,100 3,125 QP 4,000 0,260 O esforço cortante junto ao apoio da laje, devido à carga móvel, vale: ( ) ( ) 43 O esforço cortante junto ao apoio da laje, devido ao carregamento permanente, vale: Logo, o esforço cortante de cálculo junto ao apoio da laje vale: Devido à existência da mísula na ligação entre a laje central e a longarina, o esforço cortante de cálculo pode ser reduzido conforme orientação da NBR 6118, item 4.1.4.1, porém nesse projeto resolvemos desprezar essa redução pois assim ficará a favor da segurança. A tensão de cisalhamento, de cálculo, junto ao apoio da laje vale: Segundo a NBR, item 5.3.1.2, é dispensada a colocação de armadura de cisalhamento na laje desde que . O valor de é dado por: √ Onde: √ √ Interpolando as equações, temos: √ Aplicando essas expressões para a laje central, junto ao apoio, obtêm-se: 44 : menor taxa geométrica de armadura de tração no trecho até 2h do apoio, onde h é a espessura da laje no apoio. √√ Como não é necessário colocar armadura de cisalhamento no apoio da laje central. 5.2 Laje em balanço No caso das lajes em balanço, os esforços cortantes junto ao apoio, devido aos carregamentos permanentes e móvel, valem: Através do carregamento permanente já calculado anteriormente para a laje em balanço temos: Divide-se pelo vão do balanço e obtém-se uma carga linear: Assim: 45 Carga móvel: A tensão de cisalhamento para dispensa de armadura transversal vale: √ √ Como não é necessário colocar armadura de cisalhamento no apoio da laje em balanço. 6 DETALHAMENTO 6.1 Cálculo dos lb’s necessários Cálculo do lb necessário para (situação de boa aderência) Segundo a NBR 6118, itens 9.4.2.4 e 9.4.2.5: ( ) 46 ( ) ( ) Adotar lb = 37 cm Cálculo do lb necessário para (situação de má aderência) Segundo a NBR 6118, itens 9.4.2.4 e 9.4.2.5: ( ) ( ) ( ) Adotar lb = 53 cm Cálculo do lb necessário para (situação de má aderência) Segundo a NBR 6118, itens 9.4.2.4 e 9.4.2.5: 47 ( ) ( ) ( ) Adotar lb = 85 cm Cálculo do lb necessário para (situação de boa aderência) Segundo a NBR 6118, itens 9.4.2.4 e 9.4.2.5: ( ) ( ) ( ) Adotar lb = 60 cm 6.2 Cálculo do Transpasse 48 Cálculo das emendas para (situação de má aderência) Considerando que no máximo 50% das barras podem ser emendadas na mesma seção calcularemos o comprimento de transpasse em função desse valor máximo, segundo a norma NBR6118/2003, item 9.5.2: { Cálculo das emendas para (situação de má aderência) Considerando que no máximo 50% das barras podem ser emendadas na mesma seção calcularemos o comprimento de transpasse em função desse valor máximo, segundo a norma NBR6118/2003, item 9.5.2: { 49 7 SEÇÃO TRANSVERSAL DA PONTE Após a verificação da fadiga, encontram-se os valores finais das armaduras. Seção Armadura Direção Φ (mm) As,efet (cm 2 /m) Quantidade Espaçamento Barra Balanço Positiva X (mínima) 10 6,28 8 12,50 N1 Y (distribuída) 10 6,28 8 12,50 N2 Negativa X (principal) 16 40,02 20 5,00 N3 Y (distribuída) 10 6,28 8 12,50 N4 Meio do vão Positiva X (principal) 16 20,01 10 10,00 N5 Y (principal) 10 10,21 13 7,69 N6 Negativa X (principal) 16 26,13 13 7,69 N7 Y (distribuída) 10 3,92 5 20,00 N8 N4 - 10 c/ 12,5 cm N6 - 10 c/ 7,69 cm 155 N2 - 10 c/ 12,5 cm Seção Transversal N3 - 16 c/ 5,0 cm N5 - 16 c/ 10,00 cm N5 - 16 c/ 10,00 cm N1 - 10 c/ 12,5 cm N4 - 10 c/ 12,5 cm N2 - 10 c/ 12,5 cm N8 - 10 c/ 20,00 cm N7 - 16 c/ 7,69 cm N5 - 16 c/ 10,00 cm N3 - 16 c/ 5,0 cm N1 - 10 c/ 12,5 cm
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