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© UNIP 2020 all rights reserved Universidade Paulista Aplicações de Estruturas de Concreto Armado Aula 01 Curso de Engenharia Civil © UNIP 2020 all rights reserved AECA O mecanismo interno de funcionamento pode ser analisado tomando-se uma viga bi-apoiada submetida a duas forças iguais P equidistantes dos apoios, com armadura longitudinal disposta para resistir aos esforços de flexão, e armadura transversal composta por estribos verticais dispostos para resistirem aos esforços de cisalhamento. Conforme aumentarmos o valor das forças P, o comportamento da viga irá se modificar. ESTUDO DO MECANISMO RESISTENTE DE UMA VIGA Evolução do Comportamento em Função dos Esforços Figura 1 – Fissuração de uma viga de seção retangular ou T © UNIP 2020 all rights reserved AECA Para pequenos valores da força P, a viga não apresentará fissuras desde que a tensão de tração for inferior à resistência do concreto à tração na flexão, a assim suas seções ainda estão funcionando no Estádio I. Para essa situação, origina-se um sistema de tensões principais de tração e de compressão. Conforme o valor da força P for aumentando, o valor do momento fletor máximo, que ocorre na região central, no espaço entre as duas forças, irá crescendo, até o ponto onde a resistência do concreto à tração é ultrapassada, e começam a se formar as primeiras fissuras de flexão, verticais. Nesse trecho fissurado, a viga está trabalhando no Estádio II, e a resultante do esforço de tração na flexão é resistida apenas pelas barras longitudinais. Nos demais trechos, mais próximos aos apoios, onde o momento fletor tem valores menores, ainda não existem fissuras, e a viga ainda está trabalhando no Estádio I. © UNIP 2020 all rights reserved AECA Evolução da fissuração em uma viga de seção retangular ou T com o aumento da carga. © UNIP 2020 all rights reserved AECA Com o aumento progressivo do carregamento, passam a surgir fissuras nos trechos entre as forças e os apoios. Essas fissuras, de cisalhamento, são inclinadas, devido à inclinação das tensões principais de tração σI. As inclinações das fissuras correspondem aproximadamente à inclinação das trajetórias das tensões principais, ou seja, as fissuras são, de uma forma aproximada, perpendiculares à direção das tensões principais de tração. Com um carregamento elevado, a viga, em quase toda sua extensão, encontra-se no Estádio II. Em geral, apenas as regiões dos apoios permanecem isentas de fissuras, até a ocorrência de ruptura. © UNIP 2020 all rights reserved AECA Muito se tem estudado sobre os mecanismos que regem o comportamento das vigas de concreto armado sob o efeito dos esforços cortantes. Esses estudos são baseados em vários modelos, a partir de diferentes teorias. O modelo que tem sido mais usado e aplicado no Brasil é baseado no modelo da treliça estudado por Mörsch e Ritter, no início do século XX. Na época esse estudo foi aplicado e depois foi adaptado, sendo então rebatizado de ‘analogia da treliça clássica’, sendo que sua adaptação ficou conhecida como ‘analogia da treliça generalizada’. Outros estudos mais recentes têm procurado refinar o estudo desses mecanismos, mas esses modelos de treliça, principalmente o da treliça clássica, são largamente utilizados, e conduzem a resultados bastante satisfatórios quando comparados com modelos submetidos a ensaios. O Modelo de Treliça © UNIP 2020 all rights reserved AECA De uma forma simplificada, a ideia baseia-se no estudo do caminhamento dos esforços interno no corpo da viga. Pode-se visualizar e compreender esse comportamento quando analisarmos uma viga bi-apoiada sujeita apenas a uma carga concentrada P, aplicada no meio do vão. Sabemos que a carga aplicada é distribuída para os apoios, e o valor da reação vertical em cada apoio vale P/2. Mas para chegar até cada um dos apoios, essa carga não consegue percorrer um caminho com uma inclinação capaz de transferir a carga e chegar até cada apoio diretamente. O caminho percorrido pela carga é limitado pela inclinação que a massa comprimida consegue formar no concreto. Assim, o caminhamento da carga dentro da viga se dá através de uma angulação absorvida pelo concreto, em um ângulo de aproximadamente 45°; ela começa a partir do ponto de aplicação da carga, na parte superior da viga, descendo inclinada até atingir a fibra inferior da viga. Naquele ponto, há a necessidade de se “pendurar” a carga até a região superior da viga, de onde a volta a descer inclinada atingindo novamente a fibra inferior. Esse mecanismo funciona de forma sucessiva até a carga chegar ao apoio. A carga é pendurada por meio de um tirante, que é a armadura transversal da viga (normalmente comporta por estribos, quase sempre verticais), enquanto a descida da carga de forma inclinada na verdade é uma massa de concreto, comprimida, denominada “biela” de compressão. © UNIP 2020 all rights reserved AECA Esse esquema se assemelha a uma treliça, onde os pontos onde há essa troca de direção de esforços se assemelha a um nó de treliça. Para garantir o equilíbrio dos nós, são mobilizados os elementos horizontais presentes na viga: na face inferior, o equilíbrio é conseguido pela armadura longitudinal de flexão; na região superior, o elemento horizontal é correspondente à uma biela horizontal comprimida do concreto, que é a região comprimida do concreto, que se mantém íntegro entre as fissuras. Nota-se que esses dois elementos horizontais que garantem o equilíbrio dos nós são decorrentes do funcionamento da viga à flexão, enquanto os elementos inclinados (biela comprimida) e verticais (armadura transversal – estribos) são relativos ao mecanismo de resistência à força cortante, ou melhor, ao cisalhamento por força cortante. Esquema – caminhamento das cargas no modelo de treliça clássica. © UNIP 2020 all rights reserved AECA Portanto é possível associar o comportamento dessa viga ao de uma treliça, onde os esforços de compressão são resistidos pelo concreto (banzo superior comprimido e bielas inclinadas, comprimidas), e os esforços de tração são resistidos pelas armaduras – longitudinal no banzo inferior e transversal ao longo da extensão. Detalhe do equilíbrio dos nós no modelo de treliça clássica Esquema de caminhamento das cargas no modelo de treliça clássica. © UNIP 2020 all rights reserved AECA Na realidade, no estudo do comportamento das vigas na prática, sabe-se que não há apenas uma força externa aplicada nelas: elas recebem pelo menos uma carga uniformemente distribuída ao longo de sua extensão, devida ao seu peso próprio. Além disso, na prática, as vigas recebem outras cargas distribuídas, por exemplo devidas aos apoios das lajes ao longo de sua extensão. Assim sendo, esse esquema teórico idealizado de treliça, embora auxilie muito na compreensão do seu funcionamento integrado envolvendo momentos fletores e forças cortantes, no caso real se transforma em um esquema de várias treliças superpostas e deslocadas na longitudinal, cujos efeitos se somam (embora seja mais didático e de fácil assimilação a sua visualização considerando uma treliça isolada). A interpretação desse modelo nos permite apresentar algumas observações complementares. Os esforços de compressão nos banzos na região central da viga são inferiores aos esforços dos banzos que estão nas extremidades da viga, próximas aos apoios. O mesmo acontece com os esforços nos montantes da treliça, onde se os esforços de tração são maiores nas proximidades dos apoios do que no meio do vão. Na realidade esses esforços nos elementos transversais, sejam eles verticais (montantes) ou inclinados (bielas), são os esforços cortantes ao longo da viga. © UNIP 2020 all rights reserved AECA Nota-se também nesse modelo, que fica fácil a percepção da necessidade de se ancorar a armadura longitudinal de flexão por meio de uma dobra virada para dentro da viga, ou seja, para cima; essa dobra tem a função de dar equilíbrio ao nó da treliça que fica em cima do apoio. Pode-se observar que se ancoragem tiver comprimento insuficiente,ou se a dobra, por uma infelicidade no detalhamento, tiver sido feita para baixo, não haverá condições para o equilíbrio desse nó. Equilíbrio dos esforços na região do apoio da treliça. © UNIP 2020 all rights reserved AECA Outro aspecto que merece destaque, é que, embora na observação das tensões próximas ao apoio, as diagonais de tração com inclinação de 45º sejam as que melhor correspondam às tensões principais, a armadura de cisalhamento utilizada é, de preferência (e praticamente em todos os projetos atuais), constituída apenas por estribos verticais. Forças internas na região de cisalhamento com armadura inclinada e com armadura vertical. © UNIP 2020 all rights reserved AECA O funcionamento do mecanismo resistente de uma viga de concreto armado conforme a analogia da treliça clássica está representado na Figura abaixo. Analogia da Treliça Clássica Esquema do modelo de treliça clássica. © UNIP 2020 all rights reserved AECA A analogia de treliça clássica considera as seguintes hipóteses básicas: • fissuras, e consequentemente bielas de compressão, com inclinação de 45°; • banzos paralelos, ou seja, altura constante; • treliça isostática, isto é, sem engastamento nos nós (ou seja, nas ligações entre os banzos e bielas comprimidos e as armaduras); • armadura de cisalhamento com inclinação entre 45° e 90°. Porém, resultados de ensaios comprovam que há imperfeições na analogia de treliça clássica. Isso se deve principalmente aos seguintes fatores: • a treliça é hiperestática, ou seja, os nós não são articulados como em uma treliça típica, uma vez que ocorre o engastamento das bielas no banzo comprimido, e esses elementos comprimidos possuem rigidez muito maior que a das barras tracionadas. • as bielas são mais rígidas que os montantes ou diagonais tracionados, e absorvem maiores parcelas de esforço cortante que aquela definida pelo modelo de treliça clássica © UNIP 2020 all rights reserved AECA • nas regiões mais solicitadas à cortante, a inclinação das fissuras é menor que 45°, e isso não aparece no modelo; • os banzos não são paralelos, ou seja, há o arqueamento do banzo comprimido, principalmente nas regiões dos apoios; • a quantidade de armadura longitudinal influi não esforço e consequentemente na quantidade de armadura transversal. Portanto para um cálculo mais refinado e completo, tornam-se necessários, modelos que considerem melhor a realidade do problema. Embora tenham sido desenvolvidos vários estudos sobre o tema, até agora não surgiram modelos convincentes consagrados como mais adequados pela comunidade técnica. Por isso, como modelo teórico padrão de cálculo e dimensionamento, adota-se a analogia de treliça, com algumas correções, para levar em conta essas imprecisões verificadas. A norma brasileira NBR 6118/2014 admite dois modelos para cálculo da armadura transversal, denominados Modelo de Cálculo I e Modelo de Cálculo II. No Modelo de Cálculo I utiliza-se a treliça clássica de Ritter-Mörsch, enquanto no Modelo de Cálculo II é adotada a treliça generalizada. © UNIP 2020 all rights reserved AECA A partir de várias pesquisas e ensaios, verificou-se que a inclinação das fissuras é geralmente inferior a 45, e consequentemente as bielas de compressão têm inclinações menores que 45, podendo chegar a ângulos de 30 (ou até menos) com a horizontal. Isso se dá principalmente em função da taxa de armadura transversal e da forma da seção. A analogia da treliça generalizada se constitui numa evolução da treliça clássica, cuja aplicação leva, por esses motivos, a armaduras transversais exageradas. Ela considera o banzo superior inclinado e diagonais comprimidas com inclinações inferiores a 45º. As inclinações dos elementos comprimidos dependem das relações de rigidez entre a mesa e a alma e da armadura de cisalhamento, mas ainda considera os nós articulados. ANALOGIA DA TRELIÇA GENERALIZADA © UNIP 2020 all rights reserved AECA Treliça Generalizada para vigas de seção T – com alma espessa e com alma delgada © UNIP 2020 all rights reserved AECA CÁLCULO DE VIGAS À FORÇA CORTANTE Esse modelo pode ser usado para demonstrar a influência da inclinação do banzo comprimido e da inclinação das diagonais comprimidas sobre as forças atuantes nos banzos e na alma. Observa-se que os esforços de tração na alma diminuem com a inclinação do banzo ou para diagonais menos inclinadas que 45º, e que os esforços no banzo tracionado aumentam no apoio. Entretanto a determinação do ângulo das diagonais é complexa e depende de muitos fatores, sendo um assunto que vem sendo muito pesquisado. Os cálculos devido às solicitações de cisalhamento provocadas por forças cortantes em vigas são feitos a partir dos esforços cortantes ao longo de sua extensão, obtidos do respectivo diagrama de esforços cortantes. Toda a sequência de análise, verificação, cálculo e detalhamento de uma viga é feita para as forças cortantes de cálculo. © UNIP 2020 all rights reserved AECA Essa força cortante de cálculo, denominada Vsd é obtida a partir da força cortante característica Vk, utilizando os mesmos coeficientes de majoração usados no dimensionamento à flexão. Conforme o método dos estados limites as solicitações tem de ser menores que as resistências: Onde: = solicitação de projeto: = resistência de projeto: © UNIP 2020 all rights reserved AECA Para a determinação da armadura transversal a ser colocada na viga considera-se que uma parcela do esforço cortante já é “absorvida pelo concreto”, Essa parcela é denominada Vc. Força cortante a ser usada no cálculo da armadura transversal: Vc é considerada como uma parcela da força cortante que é absorvida pelo elemento estrutural através de mecanismos complementares ao da treliça. Como esses mecanismos são difíceis de serem quantificados, os valores adotados são empíricos; esses mecanismos também provocam a redução do ângulo da tensão principal de compressão na alma é em relação ao ângulo de inclinação das fissuras. A parcela Vc também é conhecida como “contribuição do concreto”, e de uma forma muito simplista às vezes é chamada de ‘resistência do concreto simples ao cisalhamento por força cortante’. A viga está verificada ao cisalhamento se atender às seguintes inequações: © UNIP 2020 all rights reserved AECA Sequência de Cálculo A sequência de cálculo à força cortante envolve as seguintes etapas: Verificação da compressão na biela. Caso a força cortante seja elevada, a tensão de compressão na biela poderá ser tal que irá levar a viga à ruptura por esmagamento da biela. É a ruptura do banzo comprimido devida ao cisalhamento, descrita anteriormente. Ou seja, caso a seção da viga não tenha capacidade de resistir à tensão de compressão na biela mais solicitada, não adianta prosseguir na sequência de cálculo. A solução para esse caso é alterar as condições da viga, com o aumento das dimensões da seção transversal. Nesse caso, tanto o aumento da largura quanto da altura tem o mesmo efeito, diferentemente do caso da resistência à flexão. Outra forma de vencer esse problema, mas que tem impacto sobre todo o projeto, é o aumento da resistência do concreto. A força cortante máxima admitida pela seção é definida pela sigla VRd – força cortante resistente de cálculo. © UNIP 2020 all rights reserved AECA Como a força cortante é máxima na região do apoio, é feita a verificação da viga para a maior força cortante, antes de prosseguir com o cálculo das armaduras transversais necessárias. E o valor da força cortante a ser tomado pode ser referido à face do apoio, e não à força cortante no eixo do apoio (visualizada no diagrama típico de esforços cortantes), embora fique muito mais fácil tomar o valor do eixo. Na prática, geralmente se toma os valores das forças cortantes nos eixos dos apoios, por facilidade e pelo lado seguro, deixando para a consideração das forças cortantes nas faces dos apoios em casos mais complexos. Cálculo da armadura transversal Como o diagrama de forças cortantes apresenta solicitações variáveis, comvalores maiores nos apoios, na prática o cálculo da armadura transversal é realizado em trechos, e as armaduras são calculadas para as maiores cortantes de cada trecho definido pelo responsável pelo cálculo. Em vários casos, de solicitações a esforços cortantes usuais, as vigas apresentam apenas um trecho, mas nas vigas mais solicitadas a esforços cortantes, adota-se a divisão em trechos, geralmente três, sendo um no centro e um de cada lado, próximo aos apoios. © UNIP 2020 all rights reserved AECA A armadura transversal a ser adotada deve pelo menos igual à armadura necessária calculada, de forma que respeite os valores limites definidos pela NBR 61118:2014, tanto em relação à armadura mínima, quanto às disposições construtivas (bitolas, espaçamentos, dobras). Define-se, para cada trecho, a bitola do estribo e seu espaçamento, constante. Como o esforço cortante decresce conforme se afasta do apoio, o diagrama de forças cortante resistido fica superior ao diagrama solicitante de cálculo. No trecho seguinte, a armadura será menor, e para ele define-se outra bitola e espaçamento, repetindo-se o processo, até se chegar a um ponto onde a armadura mínima tem condições de resistir à força cortante atuante. Detalhamento da armadura transversal O detalhamento da armadura transversal (estribos) deve seguir os trechos definidos pelo cálculo, sendo que nas regiões próximas aos apoios a necessidade de armadura será maior, e na região central do vão, a armadura será bem menor, por vezes, a armadura transversal mínima. © UNIP 2020 all rights reserved AECA Detalhamento da armadura longitudinal Como o cálculo pressupõe o funcionamento como treliça, é necessário que o detalhamento da armadura longitudinal de tração observe o processo de decalagem (deslocamento) do diagrama de momentos fletores. Modelos de Cálculo A NBR 6118:2014 admite dois modelos de cálculo, que tomam como base a analogia da treliça com banzos paralelos. Modelo I: O modelo I adota as seguintes hipóteses: • bielas com inclinação θ = 45º; • Vc constante, independentemente do valor da força cortante aplicada. © UNIP 2020 all rights reserved AECA Modelo II: Esse modelo adota as seguintes hipóteses: • bielas com inclinação θ variável, entre 30º e 45º • Vc variável com o valor da força cortante – seu valor diminui com o aumento de Vsd. Na prática, em estruturas prediais, adota-se muito mais o modelo I do que o modelo ll, Isso ocorre por alguns motivos: pela dificuldade de se definir uma inclinação da biela que seja garantida (compatível com os agregados); por simplicidade de cálculo; Por segurança, uma vez que os estribos calculados pelo modelo I apresentam como resultado armaduras transversais um pouco maiores, ou seja, mais a favor da segurança. © UNIP 2020 all rights reserved AECA Verificação da Compressão Na Biela A condição a ser verificada é: Vsd é a força cortante de cálculo que solicita a seção e; VRd2 é a força cortante limite, ou seja, a força cortante resistente de cálculo correspondente à situação de ruína da biela; no modelo I. Seu valor é calculado pela equação a seguir: Onde: Temos fck em MPa © UNIP 2020 all rights reserved AECA Cálculo da Armadura Transversal a) Força Cortante a ser resistida pela armadura Além da verificação da compressão na biela, deve também ser satisfeita a condição: VRd3 é a força cortante resistente de cálculo referente à ruína por tração diagonal; Vc é parcela de força cortante absorvida por mecanismos complementares ao de treliça (resistência ao cisalhamento da seção sem armadura transversal); Vsw é a parcela de força absorvida pela armadura transversal; Para o cálculo da armadura transversal, considera-se VRd3 = Vsd , resultando: © UNIP 2020 all rights reserved AECA b) Valor de Vc Para modelo I, na flexão simples, o valor de Vc é calculado pela expressão: Caso o valor de Vsw seja negativo, significa que, em teoria não há necessidade de armadura transversal, ou seja, os mecanismos resistentes (atribuídos ao concreto) já apresentam a resistência suficiente. Nesses casos, acaba sendo adotada a armadura mínima. © UNIP 2020 all rights reserved AECA c) Cálculo da armadura transversal A fórmula geral de cálculo da força cortante a ser resistida pela armadura Asw é: Onde: Como na prática utilizamos estribos verticais (α = 90°), portanto a fórmula para o cálculo da área da amadura transversal resulta: ୱ୵ ୱ୵ ୷୵ୢ © UNIP 2020 all rights reserved AECA No caso geral, os estribos utilizados são de aços CA-50e CA-60, e como o valor de fywd a ser aplicado deve o menor entre fyd e 435 MPa, a fórmula resulta: ୱ୵ ୱ୵ ୷ୢ Como o diagrama de forças cortantes de uma viga apresenta o valor máximo na região do apoio, e decresce até o meio do vão, o cálculo e detalhamento da armadura transversal geralmente é feito em trechos; define-se a extensão de cada trecho, e calcula-se a armadura transversal para a força cortante máxima em cada um dos trechos. Essa armadura é calculada para um espaço de 1 metro, ou seja, s =100 cm, repetindo-se essa armadura para todo o trecho definido. E a fórmula simplificada resulta: ୱ୵ ୱ୵ ୷ୢ © UNIP 2020 all rights reserved AECA Considerando Vsw em kN, e fyd em kN/cm², obtemos Asw em cm²/m através da fórmula: ୱ୵ ୱ୵ ୷ୢ Essa armadura refere-se a todos os ramos dos estribos que cortam a linha neutra. Ou seja, nas vigas com estribos de 2 ramos, a área a ser considerada para um estribo entra no cálculo duas vezes. Em casos de vigas largas, com estribos de 4 ou mais ramos, a área considera todos os ramos dos estribos. É importante observar que, ao estabelecer o valor de Asw como a soma das áreas das barras de os estribos que cruzam a linha neutra, eles devem estar devidamente ancorados nas extremidades, o que faz que os estribos devam ter características geométricas específicas, que serão analisadas na seção destinada às disposições construtivas. © UNIP 2020 all rights reserved AECA Armadura Transversal Mínima A adoção da armadura mínima tem por objetivo garantir ductilidade na ruína por cisalhamento, de forma que a armadura transversal possa resistir ao esforço de tração resistido pelo concreto na alma da viga, antes da formação de fissuras de cisalhamento. Segundo as prescrições da NBR 6118:2014, no item 17.4.1.1.1, essa armadura transversal mínima deve ser composta por estribos, com taxa geométrica de: Os valores de ρsw,min são dados na Tabela 1. © UNIP 2020 all rights reserved AECA Assim, para estribos verticais, a armadura transversal mínima composta por estribos verticais, que é o caso mais comum, para o trecho de 1 metro (s = 100 cm) resulta: Aswmin = ρsw,min x bw , com o valor de ρsw,min em %. © UNIP 2020 all rights reserved AECA Disposições Construtivas Segundo as prescrições da NBR 6118:2014, a armadura transversal (Asw) pode ser constituída por estribos, ou pela combinação de estribos com barras dobradas, com a imposição de um limite de 60% para a parcela das barras dobradas, ou ainda por barras verticais soldadas. A combinação de estribos e barras dobradas era muito comum no Brasil até a década de 1970, mas desde os anos 1980 praticamente deixou de ser utilizada por uma série de motivos, dentre eles por ser mais fácil e econômico o uso só de estribos, e a possibilidade de fendilhamento no concreto devido à curva das barras na viga. A NBR 6118:2014 também prevê o uso de estribos combinados com telas soldadas, além das barras dobradas. No Brasil não é comum o uso de barras verticais soldadas. Por esses motivos, aqui estão apresentadas as disposições referentes a armaduras compostas apenas por estribos. © UNIP 2020 all rights reserved AECA a) Geometria e posicionamento na seção: Os estribos devem envolver a armadura longitudinal e serem fechados na região de apoio das diagonais comprimidas. Funcionamento dos estribos de 2 ramos Essa disposição permite a transferência ideal dos esforços da biela para a armadura transversal. © UNIP 2020 all rights reserved AECA b) Diâmetros das barrasdos estribos (t) Diâmetro mínimo dos estribos= 5 mm Diâmetro máximo dos estribos = bw /10. No caso de estribos formados por telas soldadas, o diâmetro mínimo é 4,2 mm, desde que sejam tomadas precauções contra a corrosão da armadura. No caso de estribos de barras lisas, o diâmetro máximo é 12mm c) Espaçamento longitudinal mínimo e máximo O espaçamento mínimo entre estribos, medido na direção longitudinal da viga, deve ser suficiente para permitir a passagem do vibrador, garantindo um bom adensamento. Na prática é comum não adotar estribos muito próximos entre si, que dificultam uma boa concretagem; espaçamentos mínimos ideais são considerados da ordem de 10cm, embora espaçamentos inferiores a 10 cm possam ser utilizados, respeitando o mesmo critério usado para o alojamento de barras longitudinais, ou seja um espaço livre não inferior a esses três parâmetros: diâmetro do estribo, 2 cm e 1,2 vezes a dimensão máxima do agregado. © UNIP 2020 all rights reserved AECA Quanto ao espaçamento máximo entre os estribos, deve ser atendidas as seguintes condições: Na prática, os espaçamentos entre os estribos das vigas na direção longitudinal geralmente estão entre algo da ordem de 10cm até 30cm (ou 20cm, caso a intensidade da força cortante seja elevada). Com a ressalva de que espaçamentos abaixo de 10cm são possíveis, porém não são recomendados. d) Ancoragem dos estribos Os estribos para cisalhamento devem ser fechados através de um ramo horizontal, envolvendo as barras da armadura longitudinal de tração, e ancorados na face oposta. Quando a face superior estiver tracionada, seria recomendável que o ramo horizontal fechado fosse o superior. © UNIP 2020 all rights reserved AECA Eles até poderiam ser abertos na parte superior, junto ao banzo tracionado, mas na prática é mais comum a execução dos estribos fechados (tanto na face superior quanto na face inferior), com ganchos em um dos cantos superiores. © UNIP 2020 all rights reserved AECA d) Número de ramos dos estribos Na direção transversal, a distância entre ramos sucessivos dos estribos não pode ser superior aos seguintes valores: Por essas prescrições, no detalhamento de vigas com mais de 40 cm de largura, é comum serem utilizados estribos de 4 ramos, uma vez que o espaço entre os ramos de estribos simples resultaria em valores próximos ao limite de 35 cm prescrito pela NBR- 6118:2014. Geralmente são utilizados números pares de ramos, muitas vezes com estribos idênticos, superpostos, colocados lado a lado. Para vigas ainda mais largas, podem ser utilizados estribos de 6 ramos ou mais. © UNIP 2020 all rights reserved AECA O número de ramos do estribo deve estar em consonância com o número mínimo de barras longitudinais e porta-estribos, de forma que haja pelo menos uma barra em cada canto do estribo. © UNIP 2020 all rights reserved AECA e) Emendas de barras de estribos Quando os estribos forem constituídos por telas, são permitidas emendas por traspasse. Também são permitidas emendas por traspasse se os estribos forem de aço CA-50 ou CA-60, embora não seja um procedimento usual. © UNIP 2020 all rights reserved AECA Exemplos de aplicação 1 Calcular e detalhar as armaduras transversais da viga abaixo, sendo dados a sua geometria e seu esquema estático: Dados: Concreto Classe 25 - fck=25 MPa Aço CA-50 © UNIP 2020 all rights reserved AECA Cobrimento da armadura: 3 cm Vigas V2 e V3 : 20/50 – carga aplicada na V1: 50 kN (cada) Carga uniforme atuante na V1: p = 24 kN/m (já considerado o peso próprio) Altura útil adotada: d = 64 cm ESQUEMA ESTÁTICO E DIAGRAMA DE CORTANTES © UNIP 2020 all rights reserved AECA * Com o auxílio do software FTOOL Solução: PARTE 1: VERIFICAÇÃO DA COMPRESSÃO NA BIELA (COMPRESSÃO DIAGONAL DO CONCRETO) A verificação está satisfeita quando Vsd VRd2 © UNIP 2020 all rights reserved AECA Força Cortante Máxima Solicitante na Viga: Do diagrama, temos valor da força cortante máxima, característica, tomada no eixo do apoio: Vkmáx = 134,0 kN Portanto a força cortante solicitante de cálculo será: Força cortante resistente limite à compressão: VRd2 onde fcd = 25 / 1,4 = 17,86 MPa = 1,786 kN/cm² © UNIP 2020 all rights reserved AECA Então o valor da força cortante resistente máxima resulta: Assim, temos Vsd = 187,6 < 555,5 kN – portanto a biela está verificada à compressão. E a relação Vsd / VRd2 = 187,6 / 555,5 = 0,338 < 0,67 Portanto no detalhamento da armadura transversal teremos a condição de espaçamento entre estribos: © UNIP 2020 all rights reserved AECA PARTE 2: CÁLCULO DA ARMADURA TRANSVERSAL a) Trechos próximos aos apoios Força Cortante solicitante de cálculo: Vsd = 187,6 kN Força Cortante resistida pelo concreto: Vc Vc = 0,6 fctd bw d fctk, inf = 0,21 x 25 2/3 = 1,80 MPa = 0,18 kN/cm² fctd = 0,18 / 1,4 = 0,129 kN/cm² assim, Vc = 0,6 x 0,129 x 20 x 64 = 99,1 kN © UNIP 2020 all rights reserved AECA Cálculo da armadura necessária: Força cortante a ser resistida: Vsw = Vsd – Vc = 187,6 – 99,1 = 88,5 kN Armadura necessária: Asw /s = Vsw / 0,9 d fyd Como o aço é CA-50, temos fyk = 500 MPa = 50 kN/cm² Portanto fyd = fyk / 1,15 = 43,5 kN/cm² Asw /s = 88,5 / 0,9 x 64 x 43,5 = 0,0354 cm²/cm Assim, teremos a armadura necessária para 1 metro (s=100cm): Asw = 0,0354 x 100 = 3,54 cm²/m © UNIP 2020 all rights reserved AECA Verificação da armadura transversal mínima: Da tabela xx, temos para concreto C25, ρsw,min = 0,1026% Como para estribos verticais Aswmin = ρsw,min x bw x s, resulta: Aswmin = 0,1026% x 20 x 100 = 0,1026 x 20 = 2,05 cm²/m (< 3,54 – ok) Como essa viga tem 20cm de largura, adotaremos estribos de 2 ramos; portanto sua área irá contar 2 vezes como armadura transversal. Vamos então escolher os estribos: • Se usarmos estribos de 6,3mm de bitola (As = 0,312 cm²), teremos a necessidade de quantos estribos em 1 metro: N = Asw / 2 x As 1estribo = 3,54 / 2 x 0,312 = 5,67 estribos Ou seja, o espaçamento entre eles deverá ser: s = 100 / 5,67 = 17,6 cm. © UNIP 2020 all rights reserved AECA • Usando raciocínio semelhante, se usarmos estribos de 8mm (As = 0,503 cm²), podemos calcular podemos calcular diretamente o espaçamento da seguinte forma: s = 2 x 0,503 x 100 / 3,54 = 28,4 cm. • Para estribos de 10mm (As = 0,785 cm²), teremos: s = 2 x 0,785 x 100 / 3,54 = 44,3 cm. Temos então 3 alternativas: Φ 6,3 C/17, Φ 8 C/28 e Φ 6,3 C/44 © UNIP 2020 all rights reserved AECA Deve-se observar que o espaçamento deve ser arredondado para baixo, por se tratar da condição mais a favor da segurança, que apresenta a quantidades de barra ligeiramente superior àquela obtida pelo arredondamento para cima. Comentário adicional: Nesse exemplo foi observada a condição de uso (apenas) do CA-50. Porém, na prática seria possível pensarmos em utilizarmos estribos de 5mm, de aço CA-60, cujos cálculos seriam semelhantes. Como para a área da barra é de 0,196 cm², teríamos: s = 2 x 0,196 x 100 / 3,54 = 11,1 cm. (Φ 5 C/11) © UNIP 2020 all rights reserved Como Vsd / VRd2 = 0,338, o espaçamento máximo entre os estribos deve ser: 0,6 d e inferior a 30cm. No caso, 0,6 d = 38,4 cm, portanto o espaçamento máximo de ve ser 30cm. Portanto podemos usar tanto Φ 6,3 C/17, quanto Φ 8 C/28 (o estribo de Φ 10 C/30 seria desnecessário e antieconômico). Vamos adotar estribos de 6,3mm, portanto usaremos Φ 6,3 C/17. AECA © UNIP 2020 all rights reserved
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