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UNIVERSIDADE ESTADUAL VALE DO ACARAÚ – UVA CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA – CCET CURSO DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL DISCIPLINA DE PONTES EM CONCRETO ARMADO PROF. Msc. AUDELIS DE OLIVEIRA MARCELO JÚNIOR PROJETO FINAL – REFERENTE A AVALIAÇÃO PARCIAL 3 SOBRAL-CE 2019 1 EQUIPE: Lara Vasconcelos Soares Lívia Cristine de Almeida Magalhães Syllas Ferreira de Sousa Projeto de estruturas de uma ponte para a obtenção da nota referente a avaliação parcial 3, como critério para aprovação na disciplina. 2 SUMÁRIO 1. MEMORIAL DESCRITIVO ....................................................................... 03 2. CARREGAMENTO DA PONTE ............................................................... 04 3. DIMENSIONAMENTO DA LONGARINA PROTENDIDA ........................ 17 4. DIMENSIONAMENTO DA TRANSVERSINA .......................................... 21 5. DIMENSIONAMENTO DO TABULEIRO ................................................. 34 6. DIMENSIONAMENTO DO PILAR ........................................................... 46 7. DIMENSIONAMENTO DA FUNDAÇÃO .................................................. 48 8. DETALHAMENTO ................................................................................... 50 3 1. MEMORIAL DESCRITIVO Este trabalho tem por objetivo o desenvolvimento do projeto de uma ponte hiperestática em concreto armado com seção transversal com tabuleiro sobre duas longarinas retas e auxílios de transversinas de apoio. Neste trabalho também está incluído o dimensionamento de pilares e fundações da referida ponte. Como base para os dados, utilizou-se como base uma ponte real com seus constituintes geométricos dados em sala. Para este fim, foram observadas as recomendações das seguintes normas: • NBR 6118:2014 Projeto de estruturas de concreto - Procedimento; • NBR 7187:2003 Projeto de pontes de concreto armado e de concreto protendido - Procedimento; • NB-6:1982 Carga móvel em ponte rodoviária e passarela de pedestre; • NBR 7188:2013 Carga móvel rodoviária e de pedestres em pontes, viadutos, passarelas e outras estruturas; • NBR 8681:2003 Ações e segurança nas estruturas - Procedimento. A resistência característica do concreto para a estrutura é de 40 MPa e a classe da ponte é classe 30. Esta apresenta extensão total de 50,0 m, com dois vãos principais de 20,0 m e balanços, em cada extremidade, de 5,0 m, conforme o esquema geral exposto na Figura 1. Além disso, conta com lajes de transição de 3,0 m para o acesso. Sob as vigas encontram-se pilares de seção circular com gabarito livre mínimo de 5,0 m, considerados engastados no topo dos tubulões. 4 Figura 1 – Esquema geral, corte e meia vista da ponte. 2. CARREGAMENTO DA PONTE 2.1 Carregamento da Seção Transversal Os critérios para dimensionamento adotados, foram utilizados pelo professor da disciplina em sala de aula, e com material de apoio como a ABNT NBR 7188/2013, NBR 7187/2003 e NBR 6118/2003. Na avaliação das cargas devidas ao peso próprio dos elementos estruturais, o peso específico para o concreto protendido para a superestrutura foi de 25 kN/m³. Na avaliação da carga devida ao peso da pavimentação, deve ser adotado para peso específico do material empregado o valor mínimo de 24 kN/m³. Figura 2 – Seção transversal. • Peso Próprio do Tabuleiro: 25 kN/m³ x 0,25 m = 6,25 kN/m² • Pavimentação mais Revestimento: 24 kN/m³ x 0,07 m = 1,68 kN/m² • Recapeamento: 2 kN/m² • g = 6,25 + 1,68 + 2 = 9,93 kN/m² 5 2.2 Carregamento nas transversinas As transversinas são elementos que possuem a finalidade de somente proteger as longarinas principais do tombamento por flambagem, logo não recebem peso dos tabuleiros e suportam somente o seu peso próprio e transfere as longarinas em forma de carga pontual. Transversina tipo 1: • PP = 25 kN/m³ x 0,30 m x 1,63 m = 12,23 kN/m x ϒc = 12,23 x 1,4 = 17,12 kN/m Transversina Tipo 2: • PP = 25 kN/m³ x 0,30 m x 1,58 m = 11,85 kN/m x ϒc = 11,85 x 1,4 = 16,59 kN/m Figura 3 – Momento Solicitante e Reações na Transversina Tipo 1 Figura 4 – Momento Solicitante e Reações na Transversina Tipo 2 2.3 Carregamento das componentes em balanço Nas extremidades da ponte existem duas alas que sustentam uma laje de transição, com isso, são geradas cargas pontuais nestas extremidades, as quais são calculadas a seguir: 6 Figura 5 – Esquema dos elementos em balanço. PPAla = (0,20.3,10+0,75.1,61+2,35.1,61).0,40.25=37,19 kN PP_cortina=(0,25.0,50+1,86.0,25).10,20/2.25=75,22 kN PP_dente=[((0,20+0,50).0,30)/2]. 10,20/2.25=13,39 kN De acordo com as plantas fornecidas, verifica-se que sobre essa laje existe uma camada de aterro, cujo peso específico foi considerado igual a 18 kN/m³ e uma camada de revestimento asfáltico. • PP_laje=((3,6.0,30.10,20).25)/2=137,70 kN • Carga_aterro=((3,6.0,25.10,20).18)/2=82,62 kN • Carga_pavimentação=((3,6.0,07.10,20).25)/2=32,13 kN • Carga_total=137,70+82,62+32,13=252,45 kN Pode-se considerar que, devido à simetria da laje de transição, apenas metade dessa carga atua no dente, sendo o restante descarregado no solo do encontro da ponte com o aterro. Assim, a carga pontual da extremidade é dada por: • Carga_extremidade =37,19+75,22 +12,21 + 252,45/2=250,85 kN 2.5 Carregamento da longarina De posse das cargas permanentes, pode-se fazer o carregamento da longarina. É necessário o dimensionamento de apenas uma, sendo a outra igual, assim como os diagramas de esforço cortante e momento fletor, utilizando o software Ftool. 7 Figura 5 – Seção transversal da longarina PPlongarina = 25 kN/m³ x (2,05m x 0,4 m) = 20,5 kN/m x 1,4 = 28,7 kN/m PPalargamento da seção = (((2,65-0,20).0,4 )/2+0,2.0,4 ).25.2,05=29,21 kN/m² Reação da Laje do Tabuleiro = 9,93 kN/m² x 79,31 m² / 25 m = 31,51 kN/m Logo o carregamento da longarina é disposto a seguir, no software Ftool. Figura 6 – Carregamento na longarina, com detalhe dos valores 8 Calculando-se os momentos solicitantes e esforços cortantes solicitantes através do mesmo programa, temos os diagramas abaixo: Figura 7 – Diagrama de momento fletor solicitante. Figura 8 – Diagrama de Esforços Cortantes 2.6 Carregamento do trem-tipo na longarina 2.6.1 Veículo TB-45 As cargas móveis definem o trem-tipo de uma longarina. São posicionadas da forma mais desfavorável possível e colocadas na largura do tabuleiro. Leva-se em consideração o número e espaçamentos das longarinas e a posição da laje do tabuleiro. A NBR 7188/2013 determina os tipos de veículos-tipo utilizados no dimensionamento de pontes: 9 • Veículo tipo TB-450 (figura 9); • 450 kN; • 6 rodas (75 kN); • 3 eixos de carga distando 1,5m; • Área de ocupação: 18,0m²; • Carga uniformemente distribuída constante: 5 kN/m². Figura 9 – Representação do veículo. 2.6.2 Coeficiente de Impacto Este valor altera o efeito das cargas móveis de maneira global, considerando-as como estáticas. Sendo assim, será conferido um acréscimo ao seu valor. No dimensionamento de pontes, as cargas móveis são aplicadas bruscamente, enquanto que no estudo das estruturas são consideradas cargas com crescimento gradual, a partir de zero. Este coeficiente está em função de outros coeficientes, e são eles: • CIV: Coeficiente de Impacto Vertical, que varia conforme o comprimento do vão destas estruturas; • CNF: Coeficiente de Número de Faixas, que varia conforme as faixas sobre o tabuleiro; • CIA: Coeficiente de Impacto Adicional, variando conforme o material empregado na obra. Sendo assim: ϕ=CIV.CNF.CIA Sendo que para o CIV tem-se: CIV=1,35; para estruturas com vão menor do que 10 m; 10 CIV=1+1,06.(20/(Liv+50));para estruturas com vão entre 10 m e 200 m, nas quais Liv é o vão em metros para o cálculo CIV conforme o tipo da estrutura, sendo: Liv = L é usado para estruturas de vão isostático; Liv é a média aritmética dos vãos nos casos de vãos contínuos; Liv é o comprimento do próprio balanço para estruturas em balanço; L é o vão em metros. Para o CNF tem-se: CNF=1-0,05.(n-2)>0,9 Onde: n= número (inteiro) de faixas de tráfego rodoviário a serem carregadas sobre um tabuleiro transversalmente contínuo. Acostamentos e faixas de segurança não são faixas de tráfego da rodovia. E por fim, para o CIA tem-se: • CIA=1,25; para obras em concreto ou mistas; • CIA=1,15; para obras em aço. Desta forma, o Coeficiente de Impacto para a ponte deste projeto será: CIV=1+1,06.(20/(47+50)) CIV=1,2218 CNF=1-0,05.(2-2)>0,9 CNF=1>0,9 CIA=1,25 ϕ=1,2218.1.1,25 ϕ=1,53 2.6.3 Número de seções de cálculo O número de seções de cálculo foi calculado da seguinte forma: para os vão foi considerado a espaçamento entre cada seção de L/10=20/10=2,0 m; já para o espaçamento entre as seções do balanço, foi considerado a seguinte relação 11 L/2=5/2=2,5 m. Com isso obteve-se 3 seções para balanço e 10 seções para os vãos, o que totalizou 35 seções. 2.6.4 Cálculo simplificado do trem-tipo Figura 10: Representação do trem-tipo na seção transversal Pode-se admitir neste cálculo que a linha de distribuição transversal de carga seja a linha de influência de reação de apoio de uma viga bi-apoiada com balanço. Um procedimento simples de se encontrar as reações de apoio da longarina em relação as cargas do trem-tipo é calcular as coordenadas Y abaixo do ponto de aplicação das cargas sendo conhecidas as distancias destas em relação ao segundo apoio, e depois calcular o trabalho externo. Porém, um procedimento ainda mais simples é calcular o somatório dos momentos em uma das longarinas para os vários tipos de carga e depois forma o trem-tipo multiplicando pelo Coeficiente de Impacto já calculado. Desta forma, neste trabalho será utilizado este segundo procedimento, a saber: • Faixa do trem-tipo (cargas pontuais das rodas); • Faixa do trem-tipo (carga distribuída); 12 • Faixa fora do trem-tipo (carga distribuída). Faixa do trem-tipo (cargas pontuais das rodas) Neste cálculo considera-se somente as cargas pontuais das rodas e as distâncias destas às longarinas, e calcula-se os momentos gerados por estas cargas. Figura 11: Cargas pontuais do trem-tipo ∑MB = 0 → 75.(6,0+1,2)-75.5,20+R1A.(5,2+0,80)=0 R1A=155,00 kN Faixa do trem-tipo (carga distribuída) Neste cálculo foi considerado somente a carga distribuída, que neste caso é na faixa de metro, dentro da faixa do trem-tipo considerando sua largura de 3,0 m, como mostrado na Figura 12. 13 Figura 12: Carga distribuída do trem-tipo ∑MB = 0→ -5.4,70.(4,70/2)+ R2A.6,0=0 R2A=9,20 kN Faixa fora do trem-tipo (carga distribuída) Neste cálculo foi considerado a carga distribuída agente fora do trem-tipo, ou seja, toda distribuída entre a longarina do apoio B e o guarda corpo próximo à longarina A, como explicitado na Figura 13. Figura 13: Carga distribuída fora do trem-tipo ∑MB = 0→ -5.7.7.(7,7/2)+ R3A.6,0=0 R3A=24,70 kN Trem-tipo final das longarinas e diagramas de esforços 14 O trem-tipo final a ser inserido no Ftool para o cálculo da envoltória dos momentos e cortantes será os valores encontrados nos subitens anteriores multiplicado pelo Coeficiente de Impacto (ϕ): R1A=155,00 kN R2A=q,interna=9,20 kN/m R3A=q,externa=24,70 kN/m ϕ=1,53 Q=155,00 .1,53=237,15 kN q,interna=9,20.1,53=14,08 kN/m q,externa=24,70.1,53=37,79 kN/m Figura 14: Resultados dos esforços de momento fletor na longarina com o trem-tipo. Figura 15: Resultados dos esforços cortantes na longarina com o trem-tipo. 15 A tabela abaixo mostra os valores dos momentos e esforços cortantes em cada seção. O maior momento em módulo é: Md = 4209,80 kN.m 16 O valor em módulo de maior esforço cortante é: Vd = 1434,40 kN 17 3. DIMENSIONAMENTO DA LONGARINA PROTENDIDA 3.1 Dimensionamento das armaduras principais Para o dimensionamento das armaduras longitudinais da longarina foi considerado a solução de viga protendida de seção retangular. • Viga de seção 40x205 cm • Concreto C40 • Aço CA-50 e/ou CA-60 • Cordoalha CP190RB • Perdas Finais de 25% • εs=10%ₒ • Considerar 0% de As e 100% de • d=Altura útil = 2 m • Acordoalha=0,98 cm2 • Eaço=200 GPa • Pmáx= 140 kN/cordoalha Md=4209,80 kN.m Kmd=Md/(b.d^2.σcd )=4209800/(0,40.(2,0)^2.(0,85.40.10^6)/1,4)= 0,108 Kx=[1-(1-2.Kmd)^0,5]/λ = [1-(1-2.0,108)^0,5 ]/0,8=0,143<0,259 DOM 2 εc = Kx/(1-Kx) x εs = 0,143/(1-0,143) x 10%0 = 1,678%0 < 2%0 – Precisa corrigir! β = [1-(1-εc/εc2)^2] = [1-(1-1,68/2)^2] = 0,974 kmd,cor = kmd/ β = 0,111 kx,cor = 0,147 Kz=1-0,5.λ.Kx=1-0,5.0,8.0,147=0,941 εs=10 %ₒ εp=P_f/(A.E)=0,75.140000/(0,98.10^(-4).210.10^9 )=5,36 %ₒ εtotal=εp+εs=10+5,36= 15,36 %ₒ Interpolando o valor de εtotal na tabela abaixo, pode-se encontrar σpd. 18 (17,50-15,00)/(1517-1507)=(17,50-15,36)/(1517-σpd ) σpd=1508,44 MPa Ap=M/(Kz.d.σpd )=4209800/(0,954.2,00.1508,44.10^6 ) = 14,83 cm^2 100% As = 51,44 cm^2 As,mín=0,179%.Ac=0,179/100.(50.285)= 14,24 cm^2 Como 100%As > As.mín, utilizar o valor obtido. Armaduras ativa 1 ϕ 12,7 mm → A = 0,98 cm^2 Nº de cordoalhas = 14,83/0,98 = 15,13→16 cordoalhas de ϕ12,70 mm 16 cordoalhas de ϕ12,70 mm divididas em 4 feixes de 4 cabos cada Armaduras passiva As,mín=0,179%.Ac=0,179/100.(50.285)= 14,24 cm^2 1 ϕ 12,5 mm → A = 1,23 cm^2 Nº de barras para As,mín = 14,24/1,23 = 12 barras de ϕ 12,5 mm As,apoio = 14,24/3 = 4,75 cm^2 1 ϕ 12,5 mm → A = 1,23 cm^2 Nº de barras para As,apoio = 4,75/1,23 = 4 barras de ϕ 12,5 mm Para as armaduras porta estribos serão utilizadas 4 barras de ϕ 8mm. 3.2 Dimensionamento dos estribos O modelo de cálculo dos estribos usado neste projeto foi o Modelo de Cálculo I da norma NBR 6118/2014, onde a biela comprimida é fixa a 45°. 19 Vsd = 434,40 kN Verificação da biela comprimida 𝛼𝑣=1−𝑓𝑐𝑘250= 1−40250= 0,84 𝑓𝑐𝑑=𝑓𝑐𝑘1,4=40.1061,4 = 28,57 𝑀𝑃𝑎 𝑉𝑅𝑑2=0,27.𝛼𝑣.𝑓𝑐𝑑.𝑏.𝑑=0,27.0,84.28,57.106.0,40.2,77= 7179,48 𝑘𝑁 𝑉𝑅𝑑2=7179,48 𝑘𝑁 >𝑉𝑠𝑑=3434,802 𝑘𝑁 (𝑂𝐾) Cálculo da área de aço Área de concreto → 𝐴=2,80.0,40=1,12 𝑚2 Módulo Resistente → 𝑊= 𝑏.ℎ26 = 0,4.2,8026= 0,53 𝑚3 Excentricidade → 𝑒= 𝑑−ℎ2 = 2,77−2,802= 1,37 𝑚 Esforço Normal → 𝑁= 63.𝑐𝑎𝑏𝑜𝑠.(0,75.140 𝑘𝑁) = 6615 𝑘𝑁 𝑀0= 𝑁𝐴+𝑁.𝑒𝑊.𝑊=66151,12+6615.1,370,53.0,53=12192,86 𝑘𝑁.𝑚 𝑉𝑐𝑜=0,09.𝑓𝑐𝑘2/3.𝑏.𝑑= 0,09.402/3.400.2770= 1166,33 𝑘𝑁 𝑉𝑐=𝑉𝑐𝑜+𝑉𝑐𝑜.𝑀𝑜𝑀𝑑=1166,33 +1166,33.12192,8622020890= 1166,98𝑘𝑁 𝑉𝑐≤ 2.𝑉𝑐𝑜 1166,98 ≤ 2.1166,33=2332,66 (𝑂𝐾) 𝑉𝑠𝑤=𝑉𝑠𝑑− 𝑉𝑐=3434,802 −1166,98= 2267,82 𝑘𝑁 𝜌𝑠𝑤,𝑚í𝑛=0,06.𝑓𝑐𝑘2/3𝑓𝑦𝑤𝑘=0,06.402/3500=0,14 % 𝐴𝑠𝑤,𝑚í𝑛𝑠=𝜌𝑠𝑤,𝑚í𝑛.(𝑏.100𝑐𝑚).𝑠𝑒𝑛 90°=0,14100.(40.100).𝑠𝑒𝑛 90°= 5,60 𝑐𝑚2/𝑚 𝐴𝑠𝑤𝑠=𝑉𝑠𝑤 0,9.𝑑.𝑓𝑦𝑤𝑑= 22678200,9.2,77.434,78.106=𝟐𝟎,𝟗𝟐 𝒄𝒎𝟐/𝒎 > 𝐴𝑠𝑤,𝑚í𝑛𝑠 (𝑂𝐾!) Escolha das bitolas 𝐴𝑠𝑤𝑠=20,92 𝑐𝑚2/𝑚 → 20,92/2 = 10,46 𝑐𝑚2/𝑚 (𝑒𝑚 𝑐𝑎𝑑𝑎 𝑝𝑒𝑟𝑛𝑎) 1 ϕ 12,5 mm → A = 1,23 𝑐𝑚2 𝑁º 𝑑𝑒 𝑒𝑠𝑡𝑟𝑖𝑏𝑜𝑠 𝑝𝑜𝑟 𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜= 10,461,23=𝟗 𝐞𝐬𝐭𝐫𝐢𝐛𝐨𝐬 𝐝𝐞 𝛟𝟏𝟐,𝟓 𝐦𝐦 𝐩𝐨𝐫 𝐦𝐞𝐭𝐫𝐨 20 𝑁º 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑒𝑠𝑡𝑟𝑖𝑏𝑜𝑠= 𝟗 𝐞𝐬𝐭𝐫𝐢𝐛𝐨𝐬.𝟔𝟐𝐦 (𝐯ã𝐨 𝐢𝐧𝐭𝐞𝐫𝐧𝐨+𝐛𝐚𝐥𝐚𝐧ç𝐨)=𝟓𝟓𝟖 𝛟 𝟏𝟐,𝟓 𝐦𝐦 558 𝑒𝑠𝑡𝑟𝑖𝑏𝑜𝑠→557 espaços→6200557=11 𝑐𝑚 𝟓𝟓𝟖 𝛟 𝟏𝟐,𝟓 𝐦𝐦 𝐜/ 𝟏𝟏 𝐜𝐦 Verificação dodiâmetro da barra: 5 𝑚𝑚 ≤ϕ=10 𝑚𝑚≤𝑏10=40010=40 𝑚𝑚 (𝑂𝐾) Espaçamento longitudinal 𝑆𝑒 𝑉𝑠𝑑≤ 0,67.𝑉𝑟𝑑2 ; 𝑒𝑛𝑡ã𝑜 𝑆 𝑚á𝑥=0,6.𝑑 ≤ 300 𝑚𝑚 𝑆𝑒 𝑉𝑠𝑑> 0,67.𝑉𝑟𝑑2 ; 𝑒𝑛𝑡ã𝑜 𝑆 𝑚á𝑥=0,3.𝑑 ≤ 200 𝑚𝑚 3434,802 𝑘𝑁≤0,67.7179,82 𝑘𝑁 =4810,48 𝑘𝑁 𝑆𝑡,𝑚á𝑥=0,6.2770=1662 𝑚𝑚 >300 𝑚𝑚 (𝑂𝐾) Logo, o espaçamento máximo possível entre os estribos é de 1662 mm, porém adota- se 110 mm que satisfaz a inequação. 21 4. DIMENSIONAMENTO DA TRANSVERSINA 4.1 Cálculo da carga permanente A disposição das lajes do tabuleiro da ponte deste projeto é mostrada na Figura 16, na qual tem-se um total de 6 lajes, sendo duas em balanço (L1 e L2) e as demais apoiadas (L3, L4, L5, L6,L7, L8, L9 e L10). Desta forma, a transferência de cargas para as transversinas pode ser calculada por meio das linhas de ruptura. Figura 16: Disposição das lajes do tabuleiro A área de influência de cargas para a transversina de apoio central está indicada na Figura 17, enquanto que a área de transferência de cargas para a transversina de vão está indicada na Figura 18. Figura 17: Área de influência para a transversina de apoio Figura 18: Área de transferência de carga para a transversina de vão A área de influência para cada uma das transversinas foi calculada tendo em conta os ângulos formados pelas linhas de rupturas das lajes, os quais forma 60° entre as lajes 22 apoiadas e as lajes engastadas e 30° entre as lajes apoiadas. Com isso cada área de influência foi calculada da seguinte forma: Figura 19: Esquema de transferência de cargas das lajes apoiadas tg45°=1 ÁREA=3.6/2=9 m^2 Carregamento da laje: PP,Laje=25.0,28= 7,0 kN/m^2 PP,pavimentação=0,07.24=1,68 kN/m^2 Total=8,68 kN/m^2 Reação da Laje=8,68.9/6,40.(2)= 24,41 kN/m Peso próprio das transversinas: PP,Trans. de apoio=25.0,3.1,63 =12,23 kN/m PP,trans. de vão=25.0,25.1,58=9,875 kN/m Carregamento permanente das transversinas: Carga(trans. de apoio)= 12,23+24,41=36,64 kN/m Carga(trans. de vão)=9,875+24,41=34,28 kN/m 23 Figura 20: Carregamento permanente na transversina de apoio Figura 21: Carregamento permanente na transversina de vão Os diagramas de esforços internos devido apenas a carga permanente, para cada uma das duas transversinas são ilustrados na Figura 22, para a transversina de apoio, e na Figura 23, para a transversina de vão. 24 Figura 22: Diagrama de esforço cortante e momento fletor para a transversina de apoio Figura 23: Diagrama de esforço cortante e momento fletor para a transversina de vão 4.2 Cálculo do carregamento móvel Assim como a longarina, as tranversinas também foram submetidas ao trem- tipo, a fim de identificar os máximos esforços agentes sobre estes elementos. O trem- tipo já foi calculado na seção 3.4, com isso, basta submeter as duas tranversinas a este carregamento, porém, neste caso, serão apenas duas cargas pontuais (Pneus do veículo TB-45), pois o trem-tipo é disposto agora, de forma transversal. 25 Figura 24: Trem-tipo da tranversina de apoio Figura 25: Diagrama de esforço cortante e momento fletor para a transversina de apoio Figura 26: Trem-tipo da tranversina de vão 26 Figura 27: Diagrama de esforço cortante e momento fletor para a transversina de vão 4.3 Cálculo dos esforços de dimensionamento Os momentos fletores e esforços cortantes utilizados para o dimensionamento das transversinas da ponte foram majorados mediante o tipo de combinação de cargas, considerando o peso próprio da estrutura > 75% do peso próprio total, onde: • γg = 1,3 ; para efeitos desfavoráveis • γg = 1,0 ; para efeitos favoráveis • γq = 1,5 ; para cargas variáveis Md,máx = γg. Mg + γq. Mq,máx Md,mín = γg. Mg + γq. Mq,mín Vd,máx = γg. Vg + γq. Vq,máx Vd,mín = γg. Vg + γq. Vq,mín Os cálculos foram feitos para cada uma transversinas utilizando o Excel e está ilustrado nas tabelas a seguir: Tabela 3- Momento fletor de dimensionamento da transversina de apoio Mg (kN) Mq,máx (kN.m) ϒg ϒq Md,máx (kN.m) 175,5 491,6 1,3 1,5 965,55 Tabela 4- Esforço cortante de dimensionamento da transversina de apoio Vg (kN) Vq,máx (kN.m) ϒg ϒq Vd,máx (kN.m) 109,7 345,8 1,3 1,5 661,31 Tabela 5- Momento fletor de dimensionamento da transversina de vão Mg (kN) Mq,máx (kN.m) ϒg ϒq Md,máx (kN.m) 187,6 481,6 1,3 1,5 966,28 27 Tabela 6- Esforço cortante de dimensionamento da transversina de vão Vg (kN) Vq,máx (kN.m) ϒg ϒq Vd,máx (kN.m) 117,2 339,6 1,3 1,5 661,76 4.4 Dimensionamento das armaduras da transversina de apoio 4.4.1 Dimensionamento da armadura longitudinal Para o dimensionamento das armaduras longitudinais da transversina de apoio foram considerados seguintes dados: • Viga de seção retangular 30x163 cm • Concreto C40 • Aço CA-50 e/ou CA-60 • d=Altura útil= 155 cm 𝑀𝑑 = 965,55 𝑘𝑁. 𝑚 𝐾𝑚𝑑 = 𝑀𝑑 𝑏. 𝑑2. 𝜎𝑐𝑑 = 965550 0,30. 1,552. 0,85.40. 106 1,4 = 0,0055 𝐾𝑥 = [1 − (1 − 2. 𝐾𝑚𝑑) 0,5] 𝜆 = [1 − (1 − 2.0,0055)0,5] 0,8 = 0,071 < 0,259 DOM. 2 𝜀𝑐 = [𝐾𝑥] (1 − 𝐾𝑥) . 𝜀𝑠𝑑 = (0,071) (1 − 0,071) . 10 %ₒ = 0,76 %ₒ < 2,0 %ₒ → corrigir 𝜎𝑐𝑑 𝜎𝑐 = 0,85. 𝑓𝑐𝑑 . [1 − ( 1 − 𝜀𝑐 𝜀𝑐2 ) 𝑛 ] = 0,85. 40 1,4 . [1 − ( 1 − 0,76 2,0 ) 2 ] = 23,94 𝑀𝑃𝑎 𝐾𝑚𝑑,𝑐𝑜𝑟𝑟𝑖𝑔𝑖𝑑𝑜 = 𝑀𝑑 𝑏. 𝑑2. 𝜎𝑐 = 965550 0,30. 1,552. 23,94. 106 = 0,056 28 𝐾𝑥 = [1 − (1 − 2. 𝐾𝑚𝑑,𝑐𝑜𝑟𝑟𝑖𝑔𝑖𝑑𝑜) 0,5] 𝜆 = [1 − (1 − 2.0,056)0,5] 0,8 = 0,072 < 0,259 DOM. 2 𝐾𝑧 = 1 − 0,5. 𝜆. 𝐾𝑥 = 1 − 0,5.0,8.0,072 = 0,971 𝐴𝑠,𝑚í𝑛 = 0,179%. Ac = 0,179 100 . (30.163) = 8,75 𝑐𝑚2 𝐴𝑠 = 𝑀𝑑 𝐾𝑧 . 𝑑. 𝑓𝑦𝑑 = 965550 0,971.1,55. 500. 106 1,15 = 𝟏𝟒, 𝟕𝟓 𝒄𝒎𝟐 > 𝐴𝑠,𝑚í𝑛 (𝑂𝐾!) 𝐴𝑠,𝑎𝑝𝑜𝑖𝑜 = 𝐴𝑠 3 = 14,75 3 = 𝟒, 𝟗𝟐 𝒄𝒎𝟐 𝐴𝑠,𝑝𝑒𝑙𝑒 = 0,10%. Ac = 0,10% 100 . (30.163) = 𝟒, 𝟖𝟗 𝒄𝒎𝟐 ➢ Escolhendo as barras para as armaduras: 1 ϕ 20 mm → A = 3,14 𝑐𝑚2 𝑁º 𝑑𝑒 𝑏𝑎𝑟𝑟𝑎𝑠 = 14,75 3,14 = 𝟓 𝐛𝐚𝐫𝐫𝐚𝐬 𝐝𝐞 𝛟 𝟐𝟎 𝐦𝐦 (𝐚𝐫𝐦𝐚𝐝𝐮𝐫𝐚 𝐩𝐫𝐢𝐧𝐜𝐢𝐩𝐚𝐥) 1 ϕ 16 mm → A = 1,23 𝑐𝑚2 𝑁º 𝑑𝑒 𝑏𝑎𝑟𝑟𝑎𝑠 = 4,92 2,01 = 𝟑 𝐛𝐚𝐫𝐫𝐚𝐬 𝐝𝐞 𝛟𝟏𝟔 𝐦𝐦 (𝐚𝐫𝐦𝐚𝐝𝐮𝐫𝐚 𝐬𝐨𝐛𝐫𝐞 𝐚𝐩𝐨𝐢𝐨) 1 ϕ 10 mm → A = 0,79 𝑐𝑚2 𝑁º 𝑑𝑒 𝑏𝑎𝑟𝑟𝑎𝑠 = 4,89 0,79 = 𝟕 𝐛𝐚𝐫𝐫𝐚𝐬 𝐝𝐞 𝛟𝟏𝟎 𝐦𝐦 (𝐚𝐫𝐦𝐚𝐝𝐮𝐫𝐚 𝐝𝐞 𝐩𝐞𝐥𝐞) Para a armadura porta estribo será utilizada 4 barras de 𝛟 𝟖 𝐦𝐦 4.4.2 Dimensionamento dos estribos Para o dimensionamento das armaduras transversais (estribos) da transversina de apoio foi considerado o Modelo de Cálculo I da norma NBR 6118/2014, onde a biela comprimida é fixa a 45°. 𝑉𝑠𝑑 = 661,31 𝑘𝑁 29 ➢ Verificação da biela comprimida 𝛼𝑣 = 1 − 𝑓𝑐𝑘 250 = 1 − 40 250 = 0,84 𝑓𝑐𝑑 = 𝑓𝑐𝑘 1,4 = 40. 106 1,4 = 28,57 𝑀𝑃𝑎 𝑉𝑅𝑑2 = 0,27. 𝛼𝑣. 𝑓𝑐𝑑 . 𝑏. 𝑑 = 0,27.0,84.28,57. 10 6. 0,30.1,55 = 3013,05 𝑘𝑁 𝑉𝑅𝑑2 = 3013,05 𝑘𝑁 > 𝑉𝑠𝑑 = 661,31 𝑘𝑁 (𝑂𝐾) ➢ Cálculo da área de aço 𝑓𝑦𝑤𝑑 = 500. 106 1,15 = 434,78 𝑀𝑃𝑎 𝑉𝑐𝑜 = 0,09. (fck) 2 3. b. d = 0,09. (40) 2 3. 300.1550 = 489,48 kN 𝑉𝑐 = 𝑉𝑐𝑜 = 489,48 𝑘𝑁 𝑉𝑠𝑤 = 𝑉𝑠𝑑 − 𝑉𝑐𝑜 = 661,31 − 489,48 = 171,83 𝑘𝑁 𝜌𝑠𝑤,𝑚í𝑛 = 0,06. 𝑓𝑐𝑘 2/3 𝑓𝑦𝑤𝑘 = 0,06. 402/3 500 = 0,14 % ( 𝐴𝑠𝑤,𝑚í𝑛 𝑠 ) = 𝜌𝑠𝑤,𝑚í𝑛. (𝑏. 100𝑐𝑚). 𝑠𝑒𝑛 90° = 0,14 100 . (30.100). 𝑠𝑒𝑛 90° = 𝟒, 𝟐𝟎 𝒄𝒎𝟐/𝒎 ( 𝐴𝑠𝑤 𝑠 ) = 𝑉𝑠𝑤 0,9.𝑑.𝑓𝑦𝑤𝑑 = 171830 0,9.1,55.434,78.106 = 2,83 𝑐𝑚2 𝑚 < ( 𝐴𝑠𝑤,𝑚í𝑛 𝑠 ) ➢ Escolha das bitolas ( 𝐴𝑠𝑤 𝑠 ) = 4,20 𝑐𝑚2/𝑚 → 4,20/2 = 2,10 𝑐𝑚2/𝑚 (𝑒𝑚 𝑐𝑎𝑑𝑎 𝑝𝑒𝑟𝑛𝑎) 1 ϕ 10 mm → A = 1,23 𝑐𝑚2 𝑁º 𝑑𝑒 𝑒𝑠𝑡𝑟𝑖𝑏𝑜𝑠 𝑝𝑜𝑟 𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜= 2,10 1,23 = 𝟐 𝐞𝐬𝐭𝐫𝐢𝐛𝐨𝐬 𝐝𝐞 𝛟 𝟏𝟎 𝐦𝐦 𝐩𝐨𝐫 𝐦𝐞𝐭𝐫𝐨 𝑁º 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑒𝑠𝑡𝑟𝑖𝑏𝑜𝑠 = 𝟐 𝐞𝐬𝐭𝐫𝐢𝐛𝐨𝐬. 𝟔, 𝟒𝟎 𝐦 = 𝟏𝟑 𝛟 𝟏𝟎 𝐦𝐦 30 13 𝑒𝑠𝑡𝑟𝑖𝑏𝑜𝑠 → 12 espaços → 640 12 = 53 𝑐𝑚 13 ϕ 10 mm c/ 53 cm Verificação do diâmetro da barra: 5 𝑚𝑚 ≤ ϕ = 10 𝑚𝑚 ≤ 𝑏 10 = 300 10 = 30 𝑚𝑚 (𝑂𝐾) ➢ Espaçamento longitudinal 𝑆𝑒 𝑉𝑠𝑑 ≤ 0,67. 𝑉𝑟𝑑2 ; 𝑒𝑛𝑡ã𝑜 𝑆 𝑚á𝑥 = 0,6. 𝑑 ≤ 300 𝑚𝑚 𝑆𝑒 𝑉𝑠𝑑 > 0,67. 𝑉𝑟𝑑2 ; 𝑒𝑛𝑡ã𝑜 𝑆 𝑚á𝑥 = 0,3. 𝑑 ≤ 200 𝑚𝑚 661,31 𝑘𝑁 ≤ 0,67.3013,05 𝑘𝑁 = 2018,74 𝑘𝑁 𝑆𝑡,𝑚á𝑥 = 0,6.1550 = 930𝑚𝑚 > 300 𝑚𝑚 (𝑛ã𝑜 𝑂𝐾) Logo, o espaçamento máximo possível entre os estribos é de 300 mm. 640 30 = 22 𝑒𝑠𝑝𝑎ç𝑎𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜𝑠 = 23 𝑒𝑠𝑡𝑟𝑖𝑏𝑜𝑠 𝟐𝟑 𝛟 𝟏𝟎 𝐦𝐦 𝐜/ 𝟑𝟎 𝐜𝐦 4.5 Dimensionamento da Transversina de vão 4.5.1 Dimensionamento da armadura longitudinal Para o dimensionamento das armaduras longitudinais da transversina de vão foram considerados seguintes dados: • Viga de seção retangular 25 x 158 cm • Concreto C40 • Aço CA-50 e/ou CA-60 • d=Altura útil= 150 cm 𝑀𝑑 = 966,28 𝑘𝑁. 𝑚 31 𝐾𝑚𝑑 = 𝑀𝑑 𝑏. 𝑑2. 𝜎𝑐𝑑 = 966280 0,25. 1,502. 0,85.40. 106 1,4 = 0,071 𝐾𝑥 = [1 − (1 − 2. 𝐾𝑚𝑑) 0,5] 𝜆 = [1 − (1 − 2.0,071)0,5] 0,8 = 0,092 < 0,259 DOM. 2 𝜀𝑐 = [𝐾𝑥] (1 − 𝐾𝑥) . 𝜀𝑠𝑑 = (0,092) (1 − 0,092) . 10 %ₒ = 1,01 %ₒ < 2,0 %ₒ(corrigir) 𝜎𝑐 = 0,85. 𝑓𝑐𝑑 . [1 − ( 1 − 𝜀𝑐2 𝜀𝑐2 ) 𝑛 ] = 0,85. 40 1,4 . [1 − ( 1 − 1,01 2,0 ) 2 ] = 24,29 𝑀𝑃𝑎 𝐾𝑚𝑑,𝑐𝑜𝑟𝑟𝑖𝑔𝑖𝑑𝑜 = 𝑀𝑑 𝑏. 𝑑2. 𝜎𝑐 = 966280 0,25. 1,502. 24,29. 106 = 0,071 𝐾𝑥 = [1 − (1 − 2. 𝐾𝑚𝑑,𝑐𝑜𝑟𝑟𝑖𝑔𝑖𝑑𝑜) 0,5] 𝜆 = [1 − (1 − 2.0,071)0,5] 0,8 = 0,092 < 0,259 DOM. 2 𝐾𝑧 = 1 − 0,5. 𝜆. 𝐾𝑥 = 1 − 0,5.0,8.0,092 = 0,963 𝐴𝑠,𝑚í𝑛 = 0,179%. Ac = 0,179 100 . (25.150) = 6,71 𝑐𝑚2 𝐴𝑠 = 𝑀𝑑 𝐾𝑧 . 𝑑. 𝑓𝑦𝑑 = 966280 0,963.1,5. 500. 106 1,15 = 𝟏𝟓, 𝟑𝟖 𝒄𝒎𝟐 > 𝐴𝑠,𝑚í𝑛 (𝑂𝐾!) 𝐴𝑠,𝑎𝑝𝑜𝑖𝑜 = 𝐴𝑠 3 = 15,38 3 = 𝟓, 𝟏𝟑 𝒄𝒎𝟐 𝐴𝑠,𝑝𝑒𝑙𝑒 = 0,10%. Ac = 0,10% 100 . (25.150) = 𝟑, 𝟕𝟓 𝒄𝒎𝟐 ➢ Escolhendo as barras para as armaduras: 1 ϕ 20 mm → A = 3,14 𝑐𝑚2 𝑁º 𝑑𝑒 𝑏𝑎𝑟𝑟𝑎𝑠 = 15,38 3,14 = 𝟓 𝐛𝐚𝐫𝐫𝐚𝐬 𝐝𝐞 𝛟 𝟐𝟎 𝐦𝐦 (𝐚𝐫𝐦𝐚𝐝𝐮𝐫𝐚 𝐩𝐫𝐢𝐧𝐜𝐢𝐩𝐚𝐥) 1 ϕ 16mm → A = 2,01 𝑐𝑚2 32 𝑁º 𝑑𝑒 𝑏𝑎𝑟𝑟𝑎𝑠 = 5,13 2,01 = 𝟑 𝐛𝐚𝐫𝐫𝐚𝐬 𝐝𝐞 𝛟𝟏𝟔 𝐦𝐦 (𝐚𝐫𝐦𝐚𝐝𝐮𝐫𝐚 𝐬𝐨𝐛𝐫𝐞 𝐚𝐩𝐨𝐢𝐨) 1 ϕ 10 mm → A = 0,79 𝑐𝑚2 𝑁º 𝑑𝑒 𝑏𝑎𝑟𝑟𝑎𝑠 = 3,75 0,79 = 𝟓 𝐛𝐚𝐫𝐫𝐚𝐬 𝐝𝐞 𝛟𝟏𝟎 𝐦𝐦 (𝐚𝐫𝐦𝐚𝐝𝐮𝐫𝐚 𝐝𝐞 𝐩𝐞𝐥𝐞) Para a armadura porta estribo será utilizada 4 barras de 𝛟 𝟖 𝐦𝐦 4.5.2 Dimensionamento dos estribos Para o dimensionamento das armaduras transversais (estribos) da transversina de vão foi considerado também o Modelo de Cálculo I da norma NBR 6118/2014, onde a biela comprimida é fixa a 45°. 𝑉𝑠𝑑 = 661,76 𝑘𝑁 ➢ Verificação da biela comprimida 𝛼𝑣 = 1 − 𝑓𝑐𝑘 250 = 1 − 40 250 = 0,84 𝑓𝑐𝑑 = 𝑓𝑐𝑘 1,4 = 40. 106 1,4 = 28,57 𝑀𝑃𝑎 𝑉𝑅𝑑2 = 0,27. 𝛼𝑣. 𝑓𝑐𝑑 . 𝑏. 𝑑 = 0,27.0,84.28,57. 10 6. 0,25.1,50 = 2429,88 𝑘𝑁 𝑉𝑅𝑑2 = 2429,88 𝑘𝑁 > 𝑉𝑠𝑑 = 661,76 𝑘𝑁 (𝑂𝐾) ➢ Cálculo da área de aço 𝑓𝑦𝑤𝑑 = 500. 106 1,15 = 434,78 𝑀𝑃𝑎 𝑉𝑐𝑜 = 0,09. (fck) 2 3. b. d = 0,09. (40) 2 3. 250.1500 = 394,74 kN 𝑉𝑐 = 𝑉𝑐𝑜 = 394,74 𝑘𝑁 𝑉𝑠𝑤 = 𝑉𝑠𝑑 − 𝑉𝑐𝑜 = 661,76 − 394,74 = 267,02𝑘𝑁 33 𝜌𝑠𝑤,𝑚í𝑛 = 0,06. 𝑓𝑐𝑘 2/3 𝑓𝑦𝑤𝑘 = 0,06. 402/3 500 = 0,14 % ( 𝐴𝑠𝑤,𝑚í𝑛 𝑠 ) = 𝜌𝑠𝑤,𝑚í𝑛. (𝑏. 100𝑐𝑚). 𝑠𝑒𝑛 90° = 0,14 100 . (25.100). 𝑠𝑒𝑛 90° = 3,50 𝑐𝑚2/𝑚 ( 𝐴𝑠𝑤 𝑠 ) = 𝑉𝑠𝑤 0,9.𝑑.𝑓𝑦𝑤𝑑 = 267620 0,9.1,50.434,78.106 = 𝟒, 𝟓𝟔 𝒄𝒎𝟐/𝒎 > ( 𝐴𝑠𝑤,𝑚í𝑛 𝑠 ) (OK!) ➢ Escolha das bitolas ( 𝐴𝑠𝑤 𝑠 ) = 4,56 𝑐𝑚2/𝑚 → 4,56/2 = 2,28 𝑐𝑚2/𝑚 (𝑒𝑚 𝑐𝑎𝑑𝑎 𝑝𝑒𝑟𝑛𝑎) 1 ϕ 10 mm → A = 1,23 𝑐𝑚2 𝑁º 𝑑𝑒 𝑒𝑠𝑡𝑟𝑖𝑏𝑜𝑠 𝑝𝑜𝑟 𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 = 2,28 1,23 = 𝟐 𝐞𝐬𝐭𝐫𝐢𝐛𝐨𝐬 𝐝𝐞 𝛟 𝟏𝟎 𝐦𝐦 𝐩𝐨𝐫 𝐦𝐞𝐭𝐫𝐨 𝑁º 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑒𝑠𝑡𝑟𝑖𝑏𝑜𝑠 = 𝟐 𝐞𝐬𝐭𝐫𝐢𝐛𝐨𝐬. 𝟔, 𝟒𝟎 𝐦 = 𝟏𝟑 𝛟 𝟏𝟎 𝐦𝐦 13 𝑒𝑠𝑡𝑟𝑖𝑏𝑜𝑠 → 12 espaços → 640 12 = 53 𝑐𝑚 13 ϕ 10 mm c/ 53 cm Verificação do diâmetro da barra: 5 𝑚𝑚 ≤ ϕ = 10 𝑚𝑚 ≤ 𝑏 10 = 250 10 = 25 𝑚𝑚 (𝑂𝐾) ➢ Espaçamento longitudinal 𝑆𝑒 𝑉𝑠𝑑 ≤ 0,67. 𝑉𝑟𝑑2 ; 𝑒𝑛𝑡ã𝑜 𝑆 𝑚á𝑥 = 0,6. 𝑑 ≤ 300 𝑚𝑚 𝑆𝑒 𝑉𝑠𝑑 > 0,67. 𝑉𝑟𝑑2 ; 𝑒𝑛𝑡ã𝑜 𝑆 𝑚á𝑥 = 0,3. 𝑑 ≤ 200 𝑚𝑚 661,76 𝑘𝑁 ≤ 0,67.2429,88 𝑘𝑁 = 1628,02𝑘𝑁 𝑆𝑡,𝑚á𝑥 = 0,6.1500 = 900 𝑚𝑚 > 300 𝑚𝑚 (𝑛ã𝑜 𝑂𝐾) Logo, o espaçamento máximo possível entre os estribos é de 300mm. 640 30 = 22 𝑒𝑠𝑝𝑎ç𝑎𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜𝑠 = 23 𝑒𝑠𝑡𝑟𝑖𝑏𝑜𝑠 𝟐𝟑 𝛟 𝟏𝟎 𝐦𝐦 𝐜/ 𝟑𝟎 𝐜𝐦 34 5 DIMENSIONAMENTO DO TABULEIRO 5.1 Cálculos iniciais O esquema estático das lajes que compõem o tabuleiro da presente ponte é ilustrado na Figura 30, na qual se indica também o sentido do tráfego sobre a ponte. Para o cálculo dos momentos necessários ao dimensionamento das armaduras das lajes, foi considerado o método baseado nas tabelas de Rüsch. Figura 30: Esquema estático das lajes do tabuleiro Deste esquema estático das lajes tem-se que: 𝐿1 = 𝐿2 (𝑙𝑎𝑗𝑒 𝑒𝑚 𝑏𝑎𝑙𝑎𝑛ç𝑜) 𝐿3 = 𝐿4 = 𝐿5 = 𝐿6 = 𝐿7 = 𝐿8 = 𝐿9 = 𝐿10 (𝑙𝑎𝑗𝑒 𝑎𝑝𝑜𝑖𝑎𝑑𝑎) O peso próprio de cada laje é calculado a seguir: 𝑃𝑃𝐿𝑎𝑗𝑒 = 25.0,28 = 7,0 𝑘𝑁/𝑚 2 PPpavimentação = 0,07.24 = 1,68 𝑘𝑁/𝑚 2 𝑻𝒐𝒕𝒂𝒍 = 𝒈 = 𝟖, 𝟔𝟖 𝒌𝑵/𝒎𝟐 O veículo tipo continua sendo o TB-45, que tem as seguintes características: 𝐷𝑖𝑠𝑡â𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑒 𝑜𝑠 𝑒𝑖𝑥𝑜𝑠 𝑑𝑎𝑠 𝑟𝑜𝑑𝑎𝑠 = 𝑎 = 2 𝑚 35 𝐿𝑎𝑟𝑔𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑑𝑎 𝑟𝑜𝑑𝑎 = 𝑏 = 0,50 𝑚 𝐶𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑒𝑚 𝑐𝑎𝑑𝑎 𝑟𝑜𝑑𝑎 = 𝑄 = 75 𝑘𝑁 𝐶𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑑𝑖𝑠𝑡𝑟𝑖𝑏𝑢í𝑑𝑎 𝑎𝑜 𝑟𝑒𝑑𝑜𝑟 𝑑𝑜 𝑣𝑒í𝑐𝑢𝑙𝑜 = 𝑞 = 5 𝑘𝑁/𝑚² O esquema que ilustra o cálculo do parâmetro ''t'', que indica a propagação da carga agente sobre a laje gerada pela passagem do veículo tipo TB-45 na ponte, até a superfície média da laje, é mostrada na Figura 31. Figura 31: Esquema para o cálculo do parâmetro "t" 𝑡′ = √0,20. 𝑏 = √0,20.0,50 = 0,316 𝑡 = 𝑡′ + 2. 𝑒 + ℎ = 0,316 + 2.0,07 + 0,28 = 0,736 𝑚 5.2 Cálculo dos momentos para L1=L2 As lajes L1 e L2 estão em balanço e tem as mesmas dimensões, desta forma, basta calcular os esforços somente para uma e repetir na outra. Figura 32: Esquema estático de L1=L2 36 Os dados de entrada nas tabelas de Rüsch são respectivamente: 𝑙𝑥 = 1,90 𝑚 𝑙𝑦 = 120 𝑚 𝑎 = 2 𝑚 𝑡 = 0,736 𝑚 𝑙𝑦 𝑙𝑥 = 124 2,10 = 𝟓𝟗, 𝟎𝟓 → ∞ 𝑙𝑥 𝑎 = 2,10 2 = 𝟏, 𝟎𝟓 𝑡 𝑎 = 0,736 2 = 𝟎, 𝟑𝟔𝟖 Com os dados acima, encontrou-se a tabela de Rüsch corresponde ao esquema estático da laje, na qual os dados a serem extraídos estão indicados: 37 Figura 33: Tabela de Rüsch Nº 98 Da tabela de Rüsch Nº 98, interpolando alguns dados, obtém-se os seguintes parâmetros: 𝑀𝑞,𝑥𝑒 = 12,74𝑘𝑁. 𝑚/𝑚 𝑀𝑔,𝑥𝑒 = 0 𝑘𝑁. 𝑚/𝑚 Calculando o momento para dimensionamento das armaduras, tem-se : 𝑀𝑑,𝑥𝑒 = 1,3. 𝑀𝑔,𝑥𝑒 + 1,5. 𝑀𝑞,𝑥𝑒 = 1,3.0 + 1,5.12,74 = 𝟏𝟗, 𝟏𝟏𝒌𝑵. 𝒎/𝒎 38 𝑀𝑞,𝑦𝑒 = 8,86 𝑘𝑁. 𝑚/𝑚 𝑀𝑔,𝑦𝑒 = 0 𝑘𝑁. 𝑚/𝑚 𝑀𝑑,𝑦𝑟 = 1,3. 𝑀𝑔,𝑦𝑟 + 1,5. 𝑀𝑞,𝑦𝑟 = 1,3. 0 + 1,5.8,86 = 𝟏𝟑, 𝟐𝟗 𝒌𝑵. 𝒎/𝒎 5.3 Dimensionamento de L1 = L2 • Concreto C40 • Aço CA-50 e/ou CA-60 39 • hlaje=28 cm • Altura útil da laje=d= 21 cm • b=1m ➢ Dimensionamento em X 𝑀𝑑,𝑥𝑒 = 19,11 𝑘𝑁. 𝑚/𝑚 𝐾𝑚𝑑 = 𝑀𝑑 𝑏. 𝑑2. 𝜎𝑐𝑑 = 19110 1. 0,212. 0,85.40. 106 1,4 = 0,018 𝐾𝑥 = [1 − (1 − 2. 𝐾𝑚𝑑) 0,5] 𝜆 = [1 − (1 − 2.0,018)0,5] 0,8 = 0,023 < 0,259 DOM. 2 𝜀𝑐 = [𝐾𝑥] (1 − 𝐾𝑥). 𝜀𝑠𝑑 = (0,023) (1 − 0,023) . 10 %ₒ = 0,24 %ₒ < 2,0 %ₒ (corrigir) 𝜎𝑐 = 0,85. 𝑓𝑐𝑑 . [1 − ( 1 − 𝜀𝑐 𝜀𝑐2 ) 𝑛 ] = 0,85. 40 1,4 . [1 − ( 1 − 0,24 2,0 ) 2 ] = 20,78 𝑀𝑃𝑎 𝐾𝑚𝑑,𝑐𝑜𝑟𝑟𝑖𝑔𝑖𝑑𝑜 = 𝑀𝑑 𝑏. 𝑑2. 𝜎𝑐 = 19110 1.0,21². 20,78. 106 = 0,021 𝐾𝑥 = [1 − (1 − 2. 𝐾𝑚𝑑,𝑐𝑜𝑟𝑟𝑖𝑔𝑖𝑑𝑜) 0,5] 𝜆 = [1 − (1 − 2.0,021)0,5] 0,8 = 0,027 < 0,259 DOM. 2 𝐾𝑧 = 1 − 0,5. 𝜆. 𝐾𝑥 = 1 − 0,5.0,8.0,027 = 0,989 𝐴𝑠,𝑚í𝑛 = 0,179%. Ac = 0,179 100 . (100.21) = 𝟑, 𝟕𝟔 𝒄𝒎𝟐 (armadura de distribuição) 𝐴𝑠 = 𝑀𝑑 𝐾𝑧 . 𝑑. 𝑓𝑦𝑑 = 19110 0,989.0,21. 500. 106 1,15 = 𝟐, 𝟏𝟐 𝒄𝒎𝟐 > 𝐴𝑠,𝑚í𝑛 (𝑂𝐾!) ➢ Escolhendo as barras para as armaduras: 1 ϕ 12,5 mm → A = 1,23 𝑐𝑚2 𝑁º 𝑑𝑒 𝑏𝑎𝑟𝑟𝑎𝑠 = 2,12 1,23 = 2 barras de ϕ 12,5 mm por metro 40 𝐸𝑠𝑝𝑎ç𝑎𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 = 100 𝑐𝑚 1 𝑒𝑠𝑝𝑎ç𝑜 = 100 𝑐𝑚 Adotar espaçamento máximo = 20 cm 𝐸𝑠𝑝𝑎ç𝑎𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 = 12400 𝑐𝑚 20 𝑐𝑚 = 620 𝑒𝑠𝑝𝑎ç𝑎𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜𝑠 𝑁º 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑏𝑎𝑟𝑟𝑎𝑠 = 619 𝑏𝑎𝑟𝑟𝑎𝑠 𝟔𝟏𝟗 𝛟 𝟏𝟐, 𝟓 𝐦𝐦 𝐜/ 𝟐𝟎 𝐜𝐦 (𝐚𝐫𝐦𝐚𝐝𝐮𝐫𝐚 𝐩𝐫𝐢𝐧𝐜𝐢𝐩𝐚𝐥 𝐛𝐚𝐥𝐚𝐧ç𝐨) 1 ϕ 10 mm → A = 0,79 𝑐𝑚2 𝑁º 𝑑𝑒 𝑏𝑎𝑟𝑟𝑎𝑠 = 2,12 0,79 = 3 barras de ϕ10 mm (armadura de distribuição) por metro 𝐸𝑠𝑝𝑎ç𝑎𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 = 100 𝑐𝑚 2 𝑒𝑠𝑝𝑎ç𝑜𝑠 = 50 𝑐𝑚 𝐴𝑑𝑜𝑡𝑎𝑟 𝑒𝑠𝑝𝑎ç𝑎𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑚á𝑥𝑖𝑚𝑜 = 20𝑐𝑚 𝐸𝑠𝑝𝑎ç𝑎𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 = 12400 20 = 620 𝑒𝑠𝑝𝑎ç𝑎𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜𝑠 𝟔𝟐𝟏 𝛟 𝟏𝟎 𝐦𝐦 𝐜/ 𝟐𝟎 𝐜𝐦 (𝐚𝐫𝐦𝐚𝐝𝐮𝐫𝐚 𝐩𝐫𝐢𝐧𝐜𝐢𝐩𝐚𝐥 𝐛𝐚𝐥𝐚𝐧ç𝐨) 𝟏𝟏 𝛟𝟏𝟎 𝐦𝐦 𝐜/ 𝟐𝟎 𝐜𝐦 (𝐚𝐫𝐦𝐚𝐝𝐮𝐫𝐚 𝐝𝐞 𝐝𝐢𝐬𝐭𝐫𝐢𝐛𝐮𝐢çã𝐨) ➢ Dimensionamento em Y 𝑀𝑑,𝑦𝑟 = 13,29 𝑘𝑁. 𝑚/𝑚 𝐾𝑚𝑑 = 𝑀𝑑 𝑏. 𝑑2. 𝜎𝑐𝑑 = 13290 1. 0,212. 0,85.40. 106 1,4 = 0,012 𝐾𝑥 = [1 − (1 − 2. 𝐾𝑚𝑑) 0,5] 𝜆 = [1 − (1 − 2.0,012)0,5] 0,8 = 0,016 < 0,259 DOM. 2 𝜀𝑐 = [𝐾𝑥] (1 − 𝐾𝑥) . 𝜀𝑠𝑑 = (0,016) (1 − 0,016) . 10 %ₒ = 0,16 %ₒ < 2,0 %ₒ → corrigir 𝜎𝑐𝑑 41 𝜎𝑐 = 0,85. 𝑓𝑐𝑑 . [1 − ( 1 − 𝜀𝑐 𝜀𝑐2 ) 𝑛 ] = 0,85. 40 1,4 . [1 − ( 1 − 0,16 2,0 ) 2 ] = 20,00 𝑀𝑃𝑎 𝐾𝑚𝑑,𝑐𝑜𝑟𝑟𝑖𝑔𝑖𝑑𝑜 = 𝑀𝑑 𝑏. 𝑑2. 𝜎𝑐 = 13290 1. 0,212. 20,00. 106 = 0,015 𝐾𝑥 = [1 − (1 − 2. 𝐾𝑚𝑑,𝑐𝑜𝑟𝑟𝑖𝑔𝑖𝑑𝑜) 0,5] 𝜆 = [1 − (1 − 2.0,015)0,5] 0,8 = 0,019 < 0,259 DOM. 2 𝐾𝑧 = 1 − 0,5. 𝜆. 𝐾𝑥 = 1 − 0,5.0,8.0,019 = 0,992 𝐴𝑠,𝑚í𝑛 = 0,179%. Ac = 0,179 100 . (100.28) = 𝟓, 𝟎𝟏 𝒄𝒎𝟐 (armadura secun. de distribuição) 𝐴𝑠 = 𝑀𝑑 𝐾𝑧 . 𝑑. 𝑓𝑦𝑑 = 13290 0,992.0,21. 500. 106 1,15 = 𝟏, 𝟒𝟕𝒄𝒎𝟐 < 𝐴𝑠,𝑚í𝑛 ➢ Escolhendo as barras para as armaduras: 1 ϕ 10mm → A = 0,79 𝑐𝑚2 𝑁º 𝑑𝑒 𝑏𝑎𝑟𝑟𝑎𝑠 = 5,01 0,79 = 7 barras de ϕ10 mm por metro ∗ 2,10 = 15 barras 𝐸𝑠𝑝𝑎ç𝑎𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 = 210 𝑐𝑚 14 𝑒𝑠𝑝𝑎ç𝑜𝑠 = 15 𝑐𝑚 𝟏𝟓 𝛟𝟏𝟎 𝐦𝐦 𝐜/ 𝟏𝟓 𝐜𝐦 (𝐚𝐫𝐦𝐚𝐝𝐮𝐫𝐚 𝐬𝐞𝐜𝐮𝐧𝐝á𝐫𝐢𝐚) 5.4 Cálculo dos momentos para L1=L2 A laje L3 possui dimensões de 16m x 6m. Os dados de entrada nas tabelas de Rüsch são respectivamente: 𝑙𝑥 = 1,90 𝑚 𝑙𝑦 = 120 𝑚 𝑎 = 2 𝑚 𝑙𝑦 𝑙𝑥 = 124 2,10 = 𝟓𝟗, 𝟎𝟓 → ∞ 42 𝑡 = 0,736 𝑚 𝑙𝑥 𝑎 = 2,10 2 = 𝟏, 𝟎𝟓 𝑡 𝑎 = 0,736 2 = 𝟎, 𝟑𝟔𝟖 Com os dados acima, encontrou-se a tabela de Rüsch corresponde ao esquema estático da laje, na qual os dados a serem extraídos estão indicados: Figura 33: Tabela de Rüsch Nº 98 Da tabela de Rüsch Nº 98, interpolando alguns dados, obtém-se os seguintes parâmetros: 𝑀𝑞,𝑥𝑒 = 160,37𝑘𝑁. 𝑚/𝑚 43 𝑀𝑔,𝑥𝑒 = 84,48 𝑘𝑁. 𝑚/𝑚 Calculando o momento para dimensionamento das armaduras, tem-se : 𝑀𝑑,𝑥𝑒 = 1,3. 𝑀𝑔,𝑥𝑒 + 1,5. 𝑀𝑞,𝑥𝑒 = 1,3.84,48 + 1,5.160,37 = 𝟑𝟓𝟎, 𝟑𝟖 𝒌𝑵. 𝒎/𝒎 𝑀𝑞,𝑦𝑒 = 352,71 𝑘𝑁. 𝑚/𝑚 𝑀𝑔,𝑦𝑒 = 25,60 𝑘𝑁. 𝑚/𝑚 𝑀𝑑,𝑦𝑟 = 1,3. 𝑀𝑔,𝑦𝑟 + 1,5. 𝑀𝑞,𝑦𝑟 = 1,3. 25,6 + 1,5.352,71 = 𝟓𝟔𝟐, 𝟑𝟒 𝒌𝑵. 𝒎/𝒎 44 5.5 Dimensionamento de L3 • Concreto C40 • Aço CA-50 e/ou CA-60 • hlaje=35 cm • Altura útil da laje=d= 27 cm • b=1m ➢ Dimensionamento em X 𝑀𝑑,𝑥𝑒 = 350,52 𝑘𝑁. 𝑚/𝑚 𝐾𝑚𝑑 = 𝑀𝑑 𝑏. 𝑑2. 𝜎𝑐𝑑 = 350520 1. 0,272. 0,85.40. 106 1,4 = 0,198 𝐾𝑥 = [1 − (1 − 2. 𝐾𝑚𝑑) 0,5] 𝜆 = [1 − (1 − 2.0,198)0,5] 0,8 = 0,278 > 0,259 DOM. 3 𝜀𝑠 = [1 − 𝐾𝑥] (𝑘𝑥) . 𝜀𝑠𝑑 = (1 − 0,278) (0,278) . 3,5 %ₒ = 9,09 %ₒ < 10 %ₒ (ok) 𝐾𝑧 = 1 − 0,5. 𝜆. 𝐾𝑥 = 1 − 0,5.0,8.0,278 = 0,889 𝐴𝑠,𝑚í𝑛 = 0,179%. Ac = 0,179 100 . (100.21) = 𝟑, 𝟕𝟔 𝒄𝒎𝟐 (armadura de distribuição) 𝐴𝑠 = 𝑀𝑑 𝐾𝑧 . 𝑑. 𝑓𝑦𝑑 = 350520 0,889.0,27. 500. 106 1,15 = 𝟑𝟑, 𝟓𝟗 𝒄𝒎𝟐 > 𝐴𝑠,𝑚í𝑛 (𝑂𝐾!) ➢ Escolhendo as barras para as armaduras: 1 ϕ 12,5 mm → A = 1,23 𝑐𝑚2 𝑁º 𝑑𝑒 𝑏𝑎𝑟𝑟𝑎𝑠 = 33,59 1,23 = 28 barras de ϕ 12,5 mm por metro 𝐸𝑠𝑝𝑎ç𝑎𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 = 100 𝑐𝑚 27 𝑒𝑠𝑝𝑎ç𝑜𝑠 = 3,5 𝑐𝑚 28 ∗ 16 = 448 𝑏𝑎𝑟𝑟𝑎𝑠 45 𝟒𝟒𝟖 𝛟 𝟏𝟐, 𝟓 𝐦𝐦 𝐜/𝟑, 𝟓 𝐜𝐦 ➢ Dimensionamento em Y 𝑀𝑑,𝑦𝑟 = 562,64 𝑘𝑁. 𝑚/𝑚 𝐾𝑚𝑑 = 𝑀𝑑 𝑏. 𝑑2. 𝜎𝑐𝑑 = 562640 1. 0,272. 0,85.40. 106 1,4 = 0,165 𝐾𝑥 = [1 − (1 − 2. 𝐾𝑚𝑑) 0,5] 𝜆 = [1 − (1 − 2.0,165)0,5] 0,8 = 0,227 < 0,259 DOM. 2 𝜀𝑐 = [𝐾𝑥] (1 − 𝐾𝑥) . 𝜀𝑠𝑑 = (0,227) (1 − 0,227) . 10 %ₒ = 2,94 %ₒ > 2,0 %ₒ → (OK) 𝐾𝑧 = 1 − 0,5. 𝜆. 𝐾𝑥 = 1 − 0,5.0,8.0,227 = 0,909 𝐴𝑠,𝑚í𝑛 = 0,179%. Ac = 0,179 100 . (100.28) = 𝟓, 𝟎𝟏 𝒄𝒎𝟐 (armadura secun. de distribuição) 𝐴𝑠 = 𝑀𝑑 𝐾𝑧 . 𝑑. 𝑓𝑦𝑑 = 562640 0,909.0,27. 500. 106 1,15 = 𝟓𝟐, 𝟕𝟑𝒄𝒎𝟐 < 𝐴𝑠,𝑚í𝑛 ➢ Escolhendo as barras para as armaduras: 1 ϕ 16mm → A = 2,01 𝑐𝑚2 𝑁º 𝑑𝑒 𝑏𝑎𝑟𝑟𝑎𝑠 = 52,73 2,10 = 27 barras de ϕ10 mm por metro ∗ 6 = 162 barras 𝐸𝑠𝑝𝑎ç𝑎𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 = 600 𝑐𝑚 161 𝑒𝑠𝑝𝑎ç𝑜𝑠 = 3,5 𝑐𝑚 𝟏𝟔𝟐 𝛟𝟏𝟎 𝐦𝐦 𝐜/𝟑, 𝟓 𝐜𝐦 46 6. DIMENSIONAMENTO DO PILAR Dimensionamento feito pelo programa PCalc, em anexo. 47 48 7. DIMENSIONAMENTO DA FUNDAÇÃO Os dados para dimensionamento da fundação são os seguintes: Fundação tipo tubulão Nd= 3434,8 kN Concreto C40 𝜎adm,solo = 400 𝑘𝑁/𝑚2 dpilar= 2,50 m Na Figura 44 tem-se uma ilustração da sapata de fundação a ser utilizada neste projeto. == Figura 44: Vista superior da sapata isolada. a) Cálculo das dimensões da sapata Atub, min = 1,1. Nk σadm = (1,1.3434,8kN ) 400kN m2 = 𝟗, 𝟒𝟓𝐦𝟐 Dbase = ( 4. Abase π ) 0,5 = ( 4.9,45 π ) 0,5 = 3,47m → 𝟑, 𝟕𝟓𝐦 49 b) Diâmetro de fuste 𝑏 = 4.γf.Nd 0,85.π.( fck γc ) = 4.1,4.3434,8 0,85.π.( 40.106 1,6 ) = 0,288 → 𝟐, 𝟓𝒎 > (𝑏𝑚í𝑛 = 2𝑚) c) Altura da ponta ℎ = ( 𝐷−𝐵 2 ) . 𝑡𝑔60° =( 2,5−0,65 2 ) . 𝑡𝑔60° = 1,602 → 1,7m 50 8. DETALHAMENTO 8.1 Longarinas Figura 47: Detalhamento das armaduras passivas da longarina Figura 48: Detalhamento das armaduras ativas da longarina. Obs: saídas de 30cm entre cada um dos 6 níveis 51 Figura 49: Detalhe das ancoragens das armaduras ativas da longarina 8.2 Tranversinas Figura 50: Detalhe das armaduras da transversina de apoio 52 Figura 51: Detalhe das armaduras da transversina de vão 8.3 Fundação Figura 52: detalhamento tubulão
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