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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE CENTRO DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL PROJETO DE PONTE RODOVIÁRIA HIPERESTÁTICA EM CONCRETO ARMADO COM SEÇÃO TRANSVERSAL COM DUAS VIGAS PRINCIPAIS ALUNOS: DANIEL BRAZ E MARCELO FERREIRA PROFESSOR ORIENTADOR: DR. JOSÉ NERES DA SILVA FILHO NATAL - RN 2016.02 PROJETO DE PONTE RODOVIÁRIA HIPERESTÁTICA EM CONCRETO ARMADO COM SEÇÃO TRANSVERSAL COM DUAS VIGAS PRINCIPAIS Atividade Prática do Curso de Pontes da Escola de Engenharia Civil da Universidade Federal do Rio Grande do Norte. NATAL - RN 2016.02 RESUMO Esse documento faz referência ao projeto de ponte hiperestática em concreto armado com seção transversal com duas longarinas retas. Apresentam-se o memorial descritivo, aspectos de pré-dimensionamento e dimensionamento dos principais elementos da superestrutura, mesoestrutura e infraestrutura. Por se tratar de um projeto interdisciplinar, o projeto envolve aspectos de diferentes disciplinas da Engenharia Civil. Procurou-se, de forma didática, expor as principais etapas, considerações e expressões inerentes ao projeto de uma ponte. Palavras Chaves: ponte, concreto armado, dimensionamento Sumário 1 Memorial descritivo ............................................................................................................. 1 2 Pré-dimensionamento .......................................................................................................... 2 3 Cálculo da viga principal ..................................................................................................... 4 3.1 Levantamento da carga permanente ............................................................................. 4 3.1.1 Determinação da carga g1 ....................................................................................... 4 3.1.2 Determinação da carga g2 ....................................................................................... 5 3.1.3 Determinação da carga G1 e G1’ ............................................................................ 5 3.1.4 Determinação da carga G2 ...................................................................................... 5 3.2 Esforços solicitantes devidos à carga permanente ........................................................ 6 3.2.1 Momento fletor ....................................................................................................... 6 3.2.2 Esforço cortante...................................................................................................... 6 3.3 Determinação do trem-tipo de cálculo das vigas principais ......................................... 7 3.3.1 Seção que passa pelo veículo-tipo .......................................................................... 9 3.3.2 Seção fora do veículo-tipo...................................................................................... 9 3.3.3 Composição do trem-tipo longitudinal ................................................................. 10 3.3.4 Coeficiente de impacto ......................................................................................... 10 3.4 Traçado das linhas de influência ................................................................................. 12 3.5 Esforços solicitantes devidos à carga móvel ............................................................... 13 3.6 Envoltórias dos esforços solicitantes .......................................................................... 13 3.7 Dimensionamento e detalhamento das armaduras ...................................................... 14 3.7.1 Dimensionamento da armadura longitudinal ....................................................... 15 3.7.2 Dimensionamento da armadura transversal ......................................................... 18 3.7.3 Verificação à fadiga das armaduras ..................................................................... 21 3.7.4 Armadura de pele ................................................................................................. 26 4 Cálculo das lajes ................................................................................................................ 28 4.1 Esforços solicitantes ................................................................................................... 28 4.2 Dimensionamentos das armaduras de flexão .............................................................. 31 4.2.1 Lajes L1 = L7 ....................................................................................................... 31 4.2.1 Laje L2 ................................................................................................................. 33 4.2.1 Lajes L3, L4, L5 e L6 ........................................................................................... 35 4.2.1 Laje de transição................................................................................................... 37 4.3 Verificação das tensões cisalhantes ............................................................................ 38 4.3.1 Lajes L1 = L7 ....................................................................................................... 38 4.3.1 Laje L2 ................................................................................................................. 39 4.3.1 Lajes L3, L4, L5 e L6 ........................................................................................... 41 4.3.1 Laje de transição................................................................................................... 43 5 Cálculo das transversinas e cortina .................................................................................... 45 5.1 Levantamento das cargas permanentes ....................................................................... 45 5.1.1 Peso próprio das transversinas ............................................................................. 45 5.1.2 Reação do peso próprio da laje e do pavimento ................................................... 45 5.1.3 Esforços solicitantes devido às cargas permanentes ............................................ 46 5.2 Reação da carga móvel ............................................................................................... 48 5.3 Envoltórias dos esforços solicitantes .......................................................................... 48 5.4 Dimensionamento e detalhamento das armaduras ...................................................... 49 5.4.1 Dimensionamento da armadura longitudinal ....................................................... 50 5.4.2 Dimensionamento da armadura transversal ......................................................... 50 5.4.3 Verificação à fadiga das armaduras ..................................................................... 50 5.4.4 Armadura de pele ................................................................................................. 51 5.5 Dimensionamento da cortina ...................................................................................... 52 5.5.1 Empuxos sobre a cortina ...................................................................................... 52 5.5.2 Peso próprio e reações das lajes ........................................................................... 54 6 Cálculo dos elementos da mesoestrutura e infraestrutura .................................................55 6.1 Esforços solicitantes verticais ..................................................................................... 55 6.2 Ações horizontais longitudinais .................................................................................. 56 6.2.1 Aceleração e frenagem ......................................................................................... 56 6.2.2 Componente longitudinal do vento ...................................................................... 56 6.2.3 Empuxo de terra e sobrecarga nas cortinas .......................................................... 57 6.2.4 Empuxo de terra nos pilares ................................................................................. 57 6.2.5 Retração e variação de temperatura ..................................................................... 59 6.2.6 Distribuição das ações horizontais longitudinais ................................................. 59 6.2.7 Resumo das ações horizontais longitudinais ........................................................ 63 6.3 Ações horizontais transversais .................................................................................... 63 6.3.1 Componente transversal do vento ........................................................................ 63 6.3.2 Pressão da água nos pilares .................................................................................. 63 6.3.3 Distribuição das ações horizontais transversais ................................................... 64 6.4 Esforços solicitantes nos pilares e tubulões ................................................................ 64 6.5 Dimensionamento e detalhamento das armaduras dos pilares e tubulões .................. 70 6.6 Dimensionamento da base do tubulão ........................................................................ 74 7 Estado-limite de Serviço de Deformações Excessivas ...................................................... 76 8 Detalhamentos ................................................................................................................... 77 8.1 Longarinas e Transversinas......................................................................................... 78 8.2 Lajes ............................................................................................................................ 79 8.3 Pilares e Tubulões ....................................................................................................... 80 9 Considerações finais .......................................................................................................... 81 10 Referências ...................................................................................................................... 82 1 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. 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 30 MPa e a classe da ponte é classe 30. Esta apresenta extensão total de 40,0 m, com vãos principais de 16,0 m e balanços, em cada extremidade, de 4,0 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. Os aparelhos de apoio, designados por AN na ilustração abaixo, são de neoprene fretado. Figura 1 - Esquema geral da ponte Fonte: Autores (2016). A seção transversal da ponte apresenta 13,0 m de extensão, sendo 6,60 m a distância entre os eixos das longarinas. O capeamento asfáltico tem inclinação de 1% a partir do centro do tabuleiro, com espessura mínima de 9,0 cm. Maiores detalhes quanto as dimensões serão apresentadas no Capítulo 2. 2 Adiante, apresentam-se os detalhes da barreira lateral, pingadeira, aba lateral e cortina. Figura 2 - Detalhes da barreira lateral, pingadeira, aba lateral e cortina Fonte: Silva Filho (2016). Figura 3 - Detalhes da cortina e laje de transição Fonte: Silva Filho (2016). 2 Pré-dimensionamento O pré-dimensionamento dos elementos estruturais foi feito com base nas recomendações da seção 9.1 Dimensões das peças da NBR 7187:2003 e de projetos consultados. Segundo a norma, as lajes maciças devem respeitar altura mínima de 15 cm, para pontes destinadas ao tráfego rodoviário. Portanto, para a estrutura em dimensionamento define-se altura constante de 25 cm. 3 As vigas não devem ter largura de alma bw inferior a 20 cm e a altura pode ser estimada entre 1/10 e 1/12 do comprimento do vão entre apoios. Considerando a recomendação prática de alargar a base das longarinas no sentido do vão ao apoio, adotam- se bases de 50 cm no meio do vão e 60 cm no apoio. Norteado pelo critério prático, adotam-se vigas de 180 cm de altura. Na direção horizontal, entre as longarinas, foram adotadas mísulas de 50 cm de comprimento e 15 cm de altura a partir da face das vigas, com comprimento longitudinal igual à distância entre as transversinas. Os detalhes da seção transversal no meio do vão e apoio são apresentados na Figura 4. Figura 4 - Seção transversal Fonte: Autores (2016). As transversinas, elementos utilizados para conferir maior rigidez ao tabuleiro, são dispostas a cada 4,0 m para coincidir com os apoios e meio do vão. Estas apresentam altura de 135 cm, segundo critério de 75% da altura da longarina, e base de 25 cm. Associadas às transversinas são dispostas mísulas com um metro de comprimento e 10 cm de altura, conforme a Figura 5. As cortinas, já apresentadas na Figura 3, apresentam altura de 200 cm. Figura 5 - Detalhe da Transversina Fonte: Autores (2016). 4 3 Cálculo da viga principal 3.1 Levantamento da carga permanente O levantamento é feito considerando a distribuição dos carregamentos ao longo da longarina apresentado na Figura 6. Figura 6 - Esquema dos carregamentos permanentes na longarina Fonte: Siqueira, Lucena (2015). Para este levantamento, consideram-se os pesos específicos de 25 kN/m 3 para o concreto armado e 24 kN/m 3 para o pavimento asfáltico, além de uma carga adicional de 2 kN/m 2 , sugerida pela NBR 7187:2003, para atender a um possível recapeamento. A seguir, apresenta-se a expressão (01) para a determinação de cargas permanentes uniformemente distribuídas sobre a longarina. A expressão (02) indica o cálculo para as cargas concentradas sobre a longarina. g = γ ∙ A (01) G = γ ∙ V (02) onde g: carga permanente distribuída; γ: peso específico do material constituinte; A: área considerada obtida com o AutoCAD; G: carga concentrada; V: volume do elemento; produto da área obtida no AutoCAD pelo comprimento. 3.1.1 Determinação da carga g1 A carga g1 refere-se ao pesopróprio da meia seção transversal da ponte onde a base da alma da longarina é de 50 cm, além do peso das barreiras de concreto e do pavimento. A partir das áreas obtidas para os elementos de concreto (A1 = 2,760 m 2 ) e pavimento asfáltico (Aasf = 0,735 m 2 ) que compõem a meia seção transversal da ponte, determina-se a carga g1 conforme a expressão (26). g1 = γc ∙ A1 + γasf ∙ Aasf + L 2 ∙ 2 kN m 2 = 25 ∙ 2,760 + 24 ∙ 0,735 + 6,10 ∙ 2 = 98,83 kN/m 5 3.1.2 Determinação da carga g2 A carga g2 refere-se ao peso próprio da meia seção transversal da ponte onde a base da alma da longarina é de 60 cm. A partir das áreas obtidas para os elementos de concreto (A2 = 2,913 m 2 ) e pavimento asfáltico (Aasf = 0,735 m 2 ), determina-se a carga g2. g2 = γc ∙ A2 + γasf ∙ Aasf + L 2 ∙ 2 kN m 2 = 25 ∙ 2,913 + 24 ∙ 0,735 + 6,1 ∙ 2 = 102,66 kN/m 3.1.3 Determinação da carga G1 e G1’ A carga concentrada G1 refere-se aos pesos das transversinas e respectivas mísulas no meio do vão. A carga concentrada G1’ refere-se aos pesos das transversinas e respectivas mísulas no apoio. G1 = γc ∙ (Vtransversina + Vmísula) = 25 ∙ (0,839 + 0,305) = 28,59 kN G1 ′ = γc ∙ (Vtransversina + Vmísula) = 25 ∙ (0,825 + 0,300) = 28,13 kN 3.1.4 Determinação da carga G2 A carga concentrada G2 refere-se aos pesos da cortina, aba lateral, mísula no encontro, laje de transição (com a camada do pavimento e barreira) e do pavimento (camada acima da cortina). A metade da carga da laje de aproximação será considerada como a reação sobre a estrutura da ponte. Os respectivos volumes obtidos via AutoCAD são: Vcortina = 4,339 m 3 Vaba lateral = 0,744 m 3 Vmísula no encontro = 0,358 m 3 Vlaje de transição = 5,571 m 3 Vpavimento sobre a laje = 2,205 m 3 Vpavimento sobre a cortina = 0,184 m 3 Ameia laje = 18,3 m 2 G2,concreto = γc ∙ (Vcortina + Vaba lateral + Vmísula no encontro) = 136,00 kN G2,pavimento = γasf ∙ Vpavimento sobre a cortina + 2Aasf = 5,88 kN G2,reação da laje = 0,5 ∙ (γc ∙ 5,571 + γasf ∙ 0,184 + 2 ∙ 18,3) = 114,40 kN G2 = G2,concreto + G2,pavimento + G2,reação da laje = 256,28 kN De posse das intensidades das ações permanentes, determina-se o esquema estrutural da longarina, conforme a Figura 7. 6 Figura 7 - Esquema estrutural Fonte: Ftool (MARTHA, 2015). 3.2 Esforços solicitantes devidos à carga permanente O cálculo dos esforços permanentes nas longarinas foi feito com auxílio do programa computacional Ftool (MARTHA, 2015). De posse das intensidades das ações permanentes levantadas na seção anterior, determinam-se os diagramas de esforços. 3.2.1 Momento fletor Figura 8 - Diagrama de momento fletor (kNm) Fonte: Ftool (MARTHA, 2015). 3.2.2 Esforço cortante Figura 9 - Diagrama de esforço cortante (kN) Fonte: Ftool (MARTHA, 2015). 7 3.3 Determinação do trem-tipo de cálculo das vigas principais De acordo com a definição do memorial descritivo, a ponte é categorizada na classe 30. Segundo a NB-6:1982, a esta classe corresponde um veículo-tipo de 300 kN de peso total, cuja configuração em planta é exposta adiante, e carga de multidão de 5 kN/m 2 disposta segundo a Figura 11. Figura 10 - Veículo-tipo classe 30 Fonte: Marchetti (2008). Figura 11 - Carga de multidão p Fonte: Marchetti (2008). Cada roda apresenta peso de 50 kN. As dimensões b1, b2 e b3 são iguais a 0,40 m e o comprimento de contato de cada roda é de 0,20 m. A distância entre os eixos é de 1,50 m e entre centros de roda de cada eixo, de 2,00 m. Conhecidas as características do veículo de projeto, determina-se a composição longitudinal do trem-tipo pelo processo das reações de apoio, que considera, separadamente, a seção que passa pelo veículo-tipo e a seção que compreende apenas a carga uniformemente distribuída, como demonstrado nas figuras a seguir. 8 Figura 12 - Corte dentro da faixa do veículo-tipo Fonte: Autores (2016). Figura 13 - Esquema estrutural da seção dentro da faixa do veículo-tipo Fonte: Autores (2016). Figura 14 - Corte fora da faixa do veículo-tipo Fonte: Autores (2016). 9 Figura 15 - Esquema estrutural da seção fora da faixa do veículo-tipo Fonte: Autores (2016). RP = P ∙ ( d1 + d3 d3 ) + P ∙ ( d2 + d3 d3 ) (03) Rp1 = p ∙ d4 ∙ d4 2 ∙ 1 d3 (04) Rp2 = 3p ∙ ( d4 + 1,50 d3 ) (05) 3.3.1 Seção que passa pelo veículo-tipo A partir dos esquemas e expressões acima, tendo em mente a configuração do veículo-tipo da classe 30, define-se o esquema estrutural a seguir para a respectiva seção. Figura 16 - Seção que passa pelo veículo-tipo Fonte: Ftool (MARTHA, 2015). Do esquema estrutural acima, calculam-se: RP = 50 ∙ ( 2,30 + 6,60 6,60 ) + 50 ∙ ( 6,60 + 0,30 6,60 ) = 119,70 kN Rp1 = 5 ∙ 6,40 ∙ 6,40 2 ∙ 1 6,60 = 15,52 kN/m 3.3.2 Seção fora do veículo-tipo A partir dos esquemas e expressões acima, tendo em mente a configuração do veículo-tipo da classe 30, define-se o esquema estrutural a seguir para a respectiva seção. 10 Figura 17 - Seção que passa fora do veículo-tipo Fonte: Ftool (MARTHA, 2015). Do esquema estrutural acima, calcula-se: Rp2 = 3 ∙ 5 ∙ (1,50 + 6,40) ÷ 6,60 = 17,95 kN/m 3.3.3 Composição do trem-tipo longitudinal O trem-tipo de flexão para as longarinas apresenta a composição ilustrada na Figura 18. O trem-tipo obtido nesta análise é apresentado na Figura 19. Figura 18 - Composição do trem-tipo longitudinal Fonte: Autores (2016). Figura 19 - Trem-tipo longitudinal Fonte: Ftool (MARTHA, 2015). 3.3.4 Coeficiente de impacto De acordo com a NBR 7188:2013 Carga móvel rodoviária e de pedestres em pontes, viadutos, passarelas e outras estruturas, as cargas verticais devem ser ponderadas pelo produto dos coeficientes apresentados a seguir. a) Coeficiente de Impacto Vertical As cargas móveis verticais características devem ser majoradas para o dimensionamento de todos os elementos estruturais pelo CIV, dado por: CIV = 1,35 (para vão menor que 10 m); (06) CIV = 1 + 1,06 ∙ ( 20 Liv + 50 ) (07) onde 11 Liv usado para estruturas de vão isostático. Liv: média aritmética dos vãos nos casos de vãos contínuos; Liv é o comprimento do próprio balanço para estruturas em balanço; L é o vão, expresso em metros (m). b) Coeficiente de Número de Faixas As cargas móveis características devem ser ajustadas pelo CNF, dado por (08). CNF = 1 − 0,05 ∙ (n − 2) > 0,9 (08) onde n é o 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. Este coeficiente não se aplica ao dimensionamento de elementos estruturais transversais ao sentido do tráfego (lajes, transversinas etc.). c) Coeficiente de Impacto Adicional Os esforços das cargas móveis definidasdevem ser majorados na região das juntas estruturais e extremidades da obra. Todas as seções dos elementos estruturais distantes horizontalmente em até 5,0 m de cada lado da junta ou descontinuidade estrutural devem ser dimensionadas com os esforços das cargas móveis majorados pelo CIA, definido a seguir. CIA = 1,25, para obras em concreto ou mistas (09) CIA = 1,15, para obras em aço (10) Como exposto, a norma brasileira determina o coeficiente de impacto pelo produto dos coeficientes de impacto vertical CIV (06), coeficiente de número de faixas CNF (07) e coeficiente de impacto adicional CIA (08). No entanto, o software Ftool (MARTHA, 2015) não permite a adoção de diferentes coeficientes de impacto para uma mesma estrutura. Portanto, calculam-se os coeficientes de impacto vertical considerando separadamente os vãos contínuos e os balanços. Além disso, como não foram previstas juntas de dilatação, adota-se CIA = 1,00. Dos valores abaixo obtidos, será adotado o maior para fins de segurança. 12 Tabela 1 - Coeficiente de impacto Região Liv (m) CIV CNF CIA CIV∙CNF∙CIA Vão 16,00 1,32 1,00 1,00 1,32 Balanço 4,00 1,39 1,00 1,00 1,39 Fonte: Autores (2016). 3.4 Traçado das linhas de influência Por se tratar de uma estrutura hiperestática, o traçado das linhas de influência é feito com o auxílio do software de análise estrutural. O Ftool (MARTHA, 2015) fornece as linhas de influência de momento fletor e esforço cortante para cada seção desejada. Adiante, apresentam-se as LI dos esforços nas seções de apoio extremo, meio do vão e apoio central. Figura 20 - Linha de influência do esforço cortante no apoio extremo Fonte: Ftool (MARTHA, 2015). Figura 21 - Linha de influência do esforço cortante no meio do vão Fonte: Ftool (MARTHA, 2015). Figura 22 - Linha de influência do esforço cortante no apoio central Fonte: Ftool (MARTHA, 2015). Figura 23 - Linha de influência do momento fletor no apoio extremo Fonte: Ftool (MARTHA, 2015). 13 Figura 24 - Linha de influência do momento fletor no meio do vão Fonte: Ftool (MARTHA, 2015). Figura 25 - Linha de influência do momento fletor no apoio extremo Fonte: Ftool (MARTHA, 2015). 3.5 Esforços solicitantes devidos à carga móvel Os esforços solicitantes devidos à carga móvel podem ser obtidas diretamente das linhas de influência, isto é, multiplicando as ordenadas das linhas pelas cargas concentradas dispostas sobre estas ordenadas mais a multiplicação das áreas das LI sobre os respectivos carregamentos distribuídos sobre estas áreas. Na Tabela 2, dispõem-se os valores de momento fletor e esforço cortante devidos à carga móvel nas seções de apoio extremo (x = 4,00 m), meio do vão (x = 12,00 m) e apoio central (x = 20,00 m). As posições foram indicadas a partir da extremidade da ponte. Tabela 2 - Esforços devido à carga móvel Posição (m) Mq (kNm) Vq (kN) x = 4,00 m -1420,45 -84,04 0,00 704,39 x = 12,00 m -914,84 -360,97 2131,93 225,10 x = 20,00 m -2127,02 -118,25 471,48 837,72 Fonte: Ftool (MARTHA, 2015). 3.6 Envoltórias dos esforços solicitantes A seguir, apresentam-se as envoltórias do esforço cortante e momento fletor fornecidas pelo Ftool. As intensidades expostas nas Figuras 26 e 27 não correspondem às intensidades dos esforços de projeto para dimensionamento. Estas serão calculadas, em 14 momento oportuno, segundo as considerações normativas de combinação de ações e respectivos coeficientes. Figura 26 - Envoltória do esforço cortante Fonte: Ftool (MARTHA, 2015). Figura 27 - Envoltória do momento fletor Fonte: Ftool (MARTHA, 2015). 3.7 Dimensionamento e detalhamento das armaduras Para o dimensionamento das armaduras longitudinal e transversal, considera-se a expressão (11) para combinação última normal. De acordo com a NBR 8681, para ações permanentes diretas e ações variáveis agrupadas, os coeficientes γg e γq assumem os valores apresentados respectivamente nas Tabelas 3 e 4 para a combinação normal. Tabela 3 - Ações permanentes diretas agrupadas na combinação normal, 𝛄𝐠 Combinação Tipo de estrutura Efeito Desfavorável Favorável Normal Grandes pontes 1) 1,30 1,0 Edificações tipo 1 e pontes em geral 2) 1,35 1,0 Edificação tipo 2 3) 1,40 1,0 1) Grandes pontes são aquelas em que o peso próprio da estrutura supera 75% da totalidade das ações permanentes. 15 2) Edificações tipo 1 são aquelas onde as cargas acidentais superam 5 kN/m 2. 3) Edificações tipo 2 são aquelas onde as cargas acidentais não superam 5 kN/m 2. Fonte: adaptado da NBR 8681:2003. Tabela 4 - Ações variáveis consideradas conjuntamente na combinação normal, 𝛄𝐪 Combinação Tipo de estrutura Coeficiente de ponderação Normal Pontes e edificações tipo 1 1,5 Edificações tipo 2 1,4 Fonte: adaptado da NBR 8681:2003. Fd = ∑ γgFgik + γq(Fq1k + ∑ ψ0jFqjk) (11) onde Fgik: ação permanente em seu valor característico; Fq1k: ação variável principal em seu valor característico; Fqjk: ação variável secundária em seu valor característico. 3.7.1 Dimensionamento da armadura longitudinal Antes de iniciar o dimensionamento, é necessária a definição da seção transversal T segundo as recomendações da NBR 6118:2014. De acordo com a NBR 6118:2014, seção 14.6.2.2 Largura colaborante de vigas de seção T, para a determinação da geometria da seção, estabelecem-se os critérios definidos na figura a seguir, onde a é a distância entre pontos de momento fletor nulo. Figura 28 - Largura de mesa colaborante Fonte: adaptado da NBR 6118:2014. 16 A distância a pode ser verificada mediante exame dos diagramas de momentos fletores ou estimada, em função do comprimento ℓ do tramo considerado, segundo os critérios abaixo: - viga simplesmente apoiada: a = 1,00 ℓ; - tramo com momento em uma só extremidade: a = 0,75 ℓ; - tramo com momentos nas duas extremidades: a = 0,60 ℓ; - tramo em balanço: a = 2,00 ℓ. No caso de vigas contínuas, como as longarinas do modelo proposto, a norma permite calcular uma única largura colaborante para todas as seções, inclusive nos apoios sob momentos negativos, desde que essa largura seja calculada a partir do trecho de momentos positivos onde a largura resulte mínima. Desta feita, determina-se a geometria da seção T conforme apresentado na Figura 28. Tabela 5 - Geometria da seção T a c1 c3 b2 b1 b4 b3 bf 384,0 15,0 22,0 595,0 38,4 233,0 38,4 126,8 Fonte: Autores (2016). Figura 29 - Seção T (cm) Fonte: Autores (2016). A armadura longitudinal de flexão é calculada segundo rotina de cálculo da Tabela 1.1 Flexão simples em seção retangular - Armadura simples (PINHEIRO, 2010), que utiliza os parâmetros expressos em (12) e (13). kc = bwd 2 Md (12) 17 ks = Asd Md (13) O dimensionamento se dará em três seções: apoio extremo, seção de momento máximo no vão e apoio central. Na Tabela 6, apresentam-se as intensidades de momento de cálculo e as posições das respectivas seções. Tabela 6 -Momentos fletores de cálculo Posição (m) Mg (kNm) Mq (kNm) g q Md (kNm) x = 4,00 m -1846,40 -1420,45 1,35 1,50 Md,mín -4623,32 -1846,40 0,00 1,00 1,50 Md,máx -1846,40 x = 11,00 m 1163,54 -978,09 1,00 1,50 Md,mín -303,60 1163,54 2177,03 1,35 1,50 Md,máx 4836,32 x = 20,00 m -2595,75 -2127,02 1,35 1,50 Md,mín -6694,79 -2595,75 471,48 1,00 1,50 Md,máx -1888,53 Fonte: Autores (2016). De acordo com as expressões (12) e (13), calculam-se as áreas de aço necessárias para as seções apresentadas. As áreas obtidas devem ser superiores à mínima normativa, dada para uma taxa de = 0,150% para elementos de concreto de 30 MPa, o que corresponde à 13,50 cm 2 (7 16). Os resultados obtidos são expostos a seguir. Tabela 7 - Armadura positiva de flexão Posição Seção T Md (kNm) b (cm) d (cm) kc (cm 2 /kN) ks (cm 2 /kN) x (cm) As (cm 2 ) n° (mm) x = 4,00 m 126,8 x 180 - - - - - - - x = 11,00 m 126,8 x 180 4836,32 126,80 160,00 6,71 0,024 16,00 72,54 1525 x = 20,00 m 126,8 x 180 - - - - - - - Fonte: Autores (2016). Tabela 8 - Armadura negativa de flexão Posição Seção Md (kNm) b (cm) d (cm) kc (cm 2 /kN) ks (cm 2 /kN) As (cm 2 ) n° (mm) x = 4,00 m 50 x 180 -4623,32 50,00 160,00 2,77 0,026 75,13 2420 x = 11,00 m 50 x 180 -303,60 50,00 160,00 42,16 0,023 4,36 716 x = 20,00 m 50 x 180 -6694,79 50,00 160,00 1,91 0,028 117,16 2425 Fonte: Autores (2016). 18 3.7.2 Dimensionamento da armadura transversal O dimensionamento da armadura transversal será feito conforme o Modelo de cálculo I, exposto na NBR 6118:2014 na seção 17.4.2.2. Este admite diagonais de compressão inclinadas de θ = 45° em relação ao eixo longitudinal. As expressões normativas válidas para o modelo considerado são apresentadas a seguir. a) verificação da compressão diagonal do concreto: 𝑉Rd2 = 0,27 ∝v2 𝑓cd 𝑏w 𝑑 (14) onde ∝v2= (1 − 𝑓ck / 250) e 𝑓ck em MPa; b) cálculo da armadura transversal: 𝑉Rd3 = 𝑉c + 𝑉sw (15) onde 𝑉sw = (𝐴sw / 𝑠) 0,9𝑑𝑓ywd (senα + cosα) 𝑉c = 𝑉c0 = 0,6 𝑓ctd 𝑏w 𝑑 𝑓ctd = 𝑓ctk,inf / γc = 0,7 𝑓ct,m / γc onde 𝑏w é a menor largura da seção, compreendida ao longo da altura útil 𝑑; 𝑑 é a distância entre a borda comprimida ao centro de gravidade da armadura de tração; 𝑠 é o espaçamento dos estribos, medido segundo o eixo longitudinal do elemento estrutural; 𝑓ywd é a tensão na armadura transversal passiva não superior a 435 MPa; α é a inclinação dos estribos em relação ao eixo longitudinal do elemento estrutural, situado no intervalo 45° ≤ α ≤ 90°. As áreas de armadura obtidas devem ser superiores à mínima, cuja taxa é dada pela expressão abaixo. ρsw = 𝐴sw 𝑏w ∙ 𝑠 ∙ senα ≥ 0,2 𝑓ct,m 𝑓ywk (16) onde 𝐴sw é a área da seção transversal dos estribos; 𝑓ct,m = 0,3 ∙ 𝑓ck 2/3 . 19 Na Tabela 9, apresentam-se as intensidades de esforço cortante de projeto, a cada metro, conforme fornecido pelo Ftool (MARTHA, 2015). Baseado nos valores expostos e nas expressões normativas, definem-se as áreas de armadura transversal e a escolha de bitola e espaçamento (Tabela 11). Tabela 9 - Esforços cortantes de cálculo Posição (m) Vg (kN) Vq (kN) g q Vd (kN) x = 0,00 m -256,28 -166,38 1,35 1,50 Vd,mín -595,55 -256,28 0,00 1,00 1,50 Vd,máx -256,28 x = 1,00 m -358,94 -187,96 1,35 1,50 Vd,mín -766,51 -358,94 0,00 1,00 1,50 Vd,máx -358,94 x = 2,00 m -461,60 -375,91 1,35 1,50 Vd,mín -1187,03 -461,60 0,00 1,00 1,50 Vd,máx -461,60 x = 3,00 m -564,26 -563,87 1,35 1,50 Vd,mín -1607,56 -564,26 0,00 1,00 1,50 Vd,máx -564,26 x e = 4,00 m -666,92 -84,04 1,35 1,50 Vd,mín -1026,40 -666,92 704,38 1,00 1,50 Vd,máx 389,65 x d = 4,00 m 794,35 -84,04 1,00 1,50 Vd,mín 668,29 794,35 704,39 1,35 1,50 Vd,máx 2128,96 x = 5,00 m 692,17 -85,87 1,00 1,50 Vd,mín 563,37 692,17 631,41 1,35 1,50 Vd,máx 1881,54 x = 6,00 m 590,95 -91,37 1,00 1,50 Vd,mín 453,90 590,95 560,70 1,35 1,50 Vd,máx 1638,83 x = 7,00 m 490,68 -115,39 1,00 1,50 Vd,mín 317,60 490,68 493,85 1,35 1,50 Vd,máx 1403,19 x e = 8,00 m 391,37 -160,13 1,00 1,50 Vd,mín 151,18 391,37 431,24 1,35 1,50 Vd,máx 1175,21 x d = 8,00 m 362,78 -160,23 1,00 1,50 Vd,mín 122,44 362,78 431,24 1,35 1,50 Vd,máx 1136,61 x = 9,00 m 263,95 -206,51 1,00 1,50 Vd,mín -45,82 263,95 372,98 1,35 1,50 Vd,máx 915,80 x = 10,00 m 165,12 -255,46 1,00 1,50 Vd,mín -218,07 165,12 319,17 1,35 1,50 Vd,máx 701,67 20 x = 11,00 m 66,29 -307,05 1,00 1,50 Vd,mín -394,29 66,29 269,86 1,35 1,50 Vd,máx 494,28 x e = 12,00 m -32,54 -360,99 1,35 1,50 Vd,mín -585,41 -32,54 225,08 1,00 1,50 Vd,máx 305,08 x d = 12,00 m -61,13 -360,97 1,35 1,50 Vd,mín -623,98 -61,13 225,10 1,00 1,50 Vd,máx 276,52 x = 13,00 m -159,96 -416,96 1,35 1,50 Vd,mín -841,39 -159,96 184,87 1,00 1,50 Vd,máx 117,35 x = 14,00 m -258,79 -474,65 1,35 1,50 Vd,mín -1061,34 -258,79 152,69 1,00 1,50 Vd,máx -29,76 x = 15,00 m -357,62 -533,71 1,35 1,50 Vd,mín -1283,35 -357,62 141,27 1,00 1,50 Vd,máx -145,72 x e = 16,00 m -456,45 -593,80 1,35 1,50 Vd,mín -1506,91 -456,45 132,40 1,00 1,50 Vd,máx -257,85 x d = 16,00 m -485,04 -593,80 1,35 1,50 Vd,mín -1545,50 -485,04 132,40 1,00 1,50 Vd,máx -286,44 x = 17,00 m -584,35 -654,62 1,35 1,50 Vd,mín -1770,80 -584,35 125,87 1,00 1,50 Vd,máx -395,55 x = 18,00 m -684,61 -715,86 1,35 1,50 Vd,mín -1998,01 -684,61 121,48 1,00 1,50 Vd,máx -502,39 x = 19,00 m -785,84 -777,19 1,35 1,50 Vd,mín -2226,67 -785,84 119,01 1,00 1,50 Vd,máx -607,33 x e = 20,00 m -888,02 -118,25 1,35 1,50 Vd,mín -1376,20 -888,02 837,75 1,00 1,50 Vd,máx 368,61 x d = 20,00 m 888,02 -118,25 1,00 1,50 Vd,mín 710,65 888,02 837,72 1,35 1,50 Vd,máx 2455,41 Fonte: Autores (2016). Tabela 10 - Parâmetros de cálculo fck (MPa) fct,m (MPa) fctd (MPa) v2 bw (cm) d (cm) Asw,mín (cm 2 /m) Vsw,mín (kN) 30 2,90 1,45 0,88 50 160 5,79 362,87 Fonte: Autores (2016). 21 Tabela 11 - Armadura transversal Posição (m) VSd (kN) VRd2 (kN) Vc0 (kN) Vsw (kN) Asw (cm 2 /m) Asw (cm 2 /ramo) Escolha x = 0,00 m 595,55 4073,14 695,15 -99,60 5,79 2,90 10 c/10 (2 ramos) x = 1,00 m 766,51 4073,14 695,15 71,36 5,79 2,90 x = 2,00 m 1187,03 4073,14 695,15 491,87 7,85 3,93 x = 3,00 m 1607,56 4073,14 695,15 912,40 14,57 7,28 x = 4,00 m 2128,96 4073,14 695,15 1433,81 22,89 7,63 10 c/10 (3 ramos) x = 5,00 m 1881,54 4073,14 695,15 1186,39 18,94 6,31 x = 6,00 m 1638,83 4073,14 695,15 943,68 15,07 5,02 x = 7,00 m 1403,19 4073,14 695,15 708,04 11,30 3,77 x = 8,00 m 1175,21 4073,14 695,15 480,06 7,66 2,55 x = 9,00 m 915,80 4073,14 695,15 220,65 5,79 2,90 10 c/20 (2 ramos) x = 10,00 m 701,67 4073,14 695,15 6,51 5,79 2,90 x = 11,00 m 494,28 4073,14 695,15 -200,87 5,79 2,90 x = 12,00 m 585,41 4073,14 695,15 -109,74 5,79 2,90 x = 13,00 m 841,39 4073,14 695,15 146,23 5,79 2,90 x = 14,00 m 1061,34 4073,14 695,15 366,19 5,85 2,92 x = 15,00 m 1283,35 4073,14 695,15 588,20 9,39 3,13 10 c/8 (3 ramos) x = 16,00 m 1545,50 4073,14 695,15 850,35 13,58 4,53x = 17,00 m 1770,80 4073,14 695,15 1075,65 17,17 5,72 x = 18,00 m 1998,01 4073,14 695,15 1302,86 20,80 6,93 x = 19,00 m 2226,67 4073,14 695,15 1531,52 24,45 8,15 x = 20,00 m 2455,41 4073,14 695,15 1760,25 28,10 9,37 Fonte: Autores (2016). 3.7.3 Verificação à fadiga das armaduras 3.7.3.1 Combinação de ação De acordo com a NBR 6118:2014, verifica-se o estado-limite último de fadiga utilizando combinação frequente de ações, típica de estado-limite de serviço, conforme a expressão (17). Os coeficientes apresentados foram extraídos da NBR 8681:2003. Fd,ser = ∑ Fgik m i=1 + ψ1 Fq1k + ∑ ψ2j Fqjk n j=2 (17) Para pontes rodoviárias, objeto deste estudo, temos: ψ1 = 0,5 para verificação das vigas; ψ1 = 0,7 para verificação das transversinas; ψ1 = 0,8 para verificação das lajes de tabuleiro. 22 3.7.3.2 Modelo de cálculo A norma permite que os esforços solicitantes sejam calculados em regime elástico. No caso das tensões decorrentes da força cortante em vigas, devem ser aplicados os modelos I ou II, respeitando-se as seguintes condições: - no modelo I, o valor de Vc deve ser multiplicado pelo fator redutor 0,5; - no modelo II, o valor de Vc deve ser multiplicado pelo fator redutor 0,5 e a inclinação das diagonais de compressão, , deve ser corrigida pela equação tgθcor = √tgθ ≤ 1. Devem ser adotados: γf = 1,0 γc = 1,4 γs = 1,0 Para o cálculo dos esforços solicitantes e verificações das tensões, admite-se o modelo linear elástico com relação entre os módulos de elasticidade do aço e do concreto e = 10. 3.7.3.3 Verificação da fadiga da armadura A verificação é satisfeita se a máxima variação de tensão calculada, s, para a combinação frequente de cargas satisfizer: γf ∙ ∆σSs ≤ ∆𝑓sd,fad (18) Os valores de ∆𝑓sd,fad são dados na Tabela 12 a partir de parâmetros fornecidos na Tabela 13, ambas adaptadas das Tabelas 23.2 e 23.3 contidas na NBR 6118:2014. As constantes k apresentadas na Tabela 13 são obtidas a partir de gráficos da função da resistência à fadiga para o aço, representada em escala log.log. Esta função consiste em segmentos de reta da forma (∆𝑓sd,fad) m x N = constante, conforme Figura 30. 23 Tabela 12 - Parâmetros para as curvas S-N (Woeller) para os aços dentro do concreto a Armadura passiva, aço CA-50 Valores de Δfsd,fad,mín, para 2 x 10 6 ciclos (MPa) Caso (mm) Tipo b 10 12,5 16 20 22 25 32 40 Barras retas ou dobradas com D ≥ 25 190 190 190 185 180 175 165 150 T1 Barras retas ou dobradas com: 105 105 105 105 100 95 90 85 T1 D < 25 D = 5 < 20 mm D = 8 ≥ 20 mm Estribos 85 85 85 - - - - - T1 D = 3 ≤ 10 mm Ambiente marinho 65 65 65 65 65 65 65 65 T4 Classe IV Barras soldadas (incluindo solda por ponto ou das extremidades) e conectores mecânicos 85 85 85 85 85 85 85 85 T4 Armadura ativa Caso Valores de Δfpd,fad,mín, para 2 x 10 6 ciclos (MPa) Pré-tração, fio ou cordoalha reto 150 T1 Pós-tração, cabos curvos 110 T2 Cabos retos 150 T1 Conectores mecânicos e ancoragens (caso de cordoalha engraxada) 70 T3 a Admite-se, para certificação de processos produtivos, justificar os valores desta Tabela em ensaios de barras ao ar. A flutuação de tensões deve ser medida a partir da tensão máxima de 80% da tensão nominal de escoamento e frequente de 5 Hz a 10 Hz. b Ver Tabela 4. Fonte: adaptado da NBR 6118:2014. Tabela 13 - Tipos da curva S-N Tipo N * k1 k2 T1 10 6 5 9 T2 10 6 3 7 T3 10 6 3 5 T4 10 7 3 5 Fonte: adaptado da NBR 6118:2014. 24 Figura 30 - Formato das curvas de resistência característica à fadiga (curvas S-N) para o aço Fonte: NBR 6118:2014. 3.7.3.4 Fadiga da armadura longitudinal A determinação do fator de fadiga requer a definição da posição da linha neutra e da inércia no estádio II. Da resistência dos materiais, define-se a posição da linha neutra xII e a inércia 𝐼II neste estádio a partir das expressões (20) e (21). Para bw ∙ xII 2 + 2[hf ∙ (bf − bw) + αe(As + A ′ s)]xII − [hf 2 ∙ (bf − bw) + 2αe ∙ (Asd + A ′ sd ′] = 0 (19) sendo 𝑎1 = bw 𝑎2 = 2[hf ∙ (bf − bw) + αe(As + A ′ s)] 𝑎3 = −[hf 2 ∙ (bf − bw) + 2αe ∙ (Asd + A ′ sd′] Temos que a posição da linha neutra no estádio II é dada por: xII = −𝑎2 ± √𝑎2 2 − 4 ∙ 𝑎1 ⋅ 𝑎3 2 ⋅ 𝑎1 (20) 𝐼II = bf ∙ hf 3 12 + bf ∙ hf ∙ (xII − hf 2 ) 2 + bw ∙ (xII − hf) 3 3 + αe ∙ [As ∙ (d − xII) 2 + A′s ∙ (d ′ − xII) 2](21) onde bw é a largura da alma da seção T; bf é a largura da mesa colaborante da seção T. Para M < 0, bf = bw; hf é a espessura da mesa colaborante. Para momentos negativos, hf = 0; As é a área de aço da armadura longitudinal de flexão tracionada pelo momento; A′s é a área de aço da armadura longitudinal de flexão comprimida pelo momento; αe é a razão entre os módulos de elasticidade do aço e do concreto; d é a altura útil da armadura tracionada por ocasião do momento considerado; 25 d′ é a altura útil da armadura comprimida por ocasião do momento considerado. Obtidos estes parâmetros, calculam-se as tensões máximas σmáx,s e mínimas σmín,s na armadura longitudinal, por meio das expressões (22) e (23). σmáx,s = αe ∙ Md,máx ∙ (d − xII) 𝐼II (22) σmín,s = αe ∙ Md,mín ∙ (d − xII) 𝐼II (23) A partir das expressões acima, calculam-se os parâmetros do estádio II (Tabelas 14 e 15) e, por fim, definem-se os fatores de fadiga das armaduras longitudinais. Nas tabelas a seguir, as tensões são expressas em MPa e os momentos em kNm. As alturas úteis foram calculadas a partir das recomendações da NBR 6118:2014: a) Cobrimento mínimo igual ao maior valor entre 30 mm (CAA II) e diâmetro da barra; b) Espaçamento horizontal dado pelo maior valor entre: 20 mm, diâmetro da barra e 1,2 vez a dimensão máxima característica do agregado graúdo (brita 19 mm); c) Espaçamento vertical dado pelo maior valor entre: 20 mm, diâmetro da barra e 0,5 vez a dimensão máxima característica do agregado graúdo; d) Diâmetro dos estribos de 10 mm. Os resultados obtidos são apresentados na Tabela 15. Tabela 14 - Parâmetros de entrada Posição bw (cm) bf (cm) hf (cm) Md,mín Md,máx As (cm 2 ) A's (cm 2 ) d (cm) d' (cm) x = 4,00 m 50,0 50,0 0,0 -2556,63 -1846,40 75,40 0,00 172,00 0,00 x = 10,00 m 50,0 126,8 25,0 527,20 2114,96 73,63 14,07 172,75 4,80 x = 20,00 m 50,0 60,0 0,0 -3659,26 -2360,01 117,81 0,00 170,38 0,00 Fonte: Autores (2016). Tabela 15 - Fator de fadiga da armadura longitudinal, tensões em MPa Posição a1 (cm) a2 (cm) a3 (cm) xII (cm) III (m 4 ) Δ𝜎s Δ𝑓sd,fad f.f x = 4,00 m 50,0 1507,96 -259369,89 58,51 0,1305 61,77 185 0,334 ∴ 1,00 x = 10,00 m 50,0 5594,11 -303746,51 40,00 0,1577 133,67 175 0,764 ∴ 1,00 x = 20,00 m 50,0 2356,19 -401436,64 69,09 0,1758 74,85 175 0,428 ∴ 1,00 Fonte: Autores (2016). 26 3.7.3.5 Fadiga da armadura transversal O fator de fadiga da armadura transversal é calculada a partir das expressões(24) e (25), tomando-se as intensidades de esforço cortante obtidas pela combinação (17). Neste cálculo, considera-se a redução em 50% dos mecanismos complementares, conforme apresentado em 3.7.3.2. σmáx,sw = V𝑠 max − Vc bw ∙ 𝑑 ∙ 𝜌sw 𝑐𝑎𝑙𝑐𝑢𝑙𝑎𝑑𝑜 (24) σmín,sw = Vs min − Vc bw ∙ 𝑑 ∙ 𝜌sw 𝑐𝑎𝑙𝑐𝑢𝑙𝑎𝑑𝑜 (25) sendo 𝜌sw 𝑐𝑎𝑙𝑐𝑢𝑙𝑎𝑑𝑜 = Asw/𝑠 bw ⁄ a taxa de armadura transversal calculada. Os resultados obtidos são apresentados na Tabela 16. Tabela 16 - Fator de fadiga da armadura transversal, tensões em MPa Posição Vd,min (kN) Vd,max (kN) Vc (kN) σmín,sw σmáx,sw Δ𝜎s Δ𝑓sd,fad f.f x = 3,00 m -846,20 -564,26 248,27 -435,69 -323,46 112,24 85,00 1,32 x = 4,00 m 752,33 1146,55 248,27 133,77 238,40 104,62 85,00 1,23 x = 14,00 m -496,12 -182,45 248,27 -591,91 -342,49 249,42 85,00 2,93 x = 20,00 m 828,90 1306,88 248,27 123,31 224,82 101,51 85,00 1,19 Fonte: Autores (2016). As armaduras corrigidas à fadiga são apresentadas a seguir. Tabela 17 - Armaduras transversais corrigidas Posição Asw,original (cm 2 /m) f.f Asw (cm 2 /m) Asw (cm 2 /ramo) Escolha x = 3,00 m 15,70 1,32 20,73 6,91 10 c/11(3 ramos) x = 4,00 m 23,55 1,23 28,99 9,66 10 c/8 (3 ramos) x = 14,00 m 7,86 2,93 23,06 7,69 10 c/10 (3 ramos) x = 20,00 m 29,43 1,19 35,15 8,79 10 c/8.5 (4 ramos) Fonte: Autores (2016). 3.7.4 Armadura de pele De acordo com as seções 17.3.5.2.3 Armadura de pele e 18.3.5 Armadura de pele da NBR 6118, esta armadura é destinada para vigas com altura superior a 60 cm. A mínima 27 armadura lateral deve ser de 0,10% Ac,alma em cada face da alma da viga, com espaçamento não maior que 20 cm ou um terço da altura útil d. Diante do exposto e considerando que a longarina apresenta dimensões retangulares de 180 cm x 50 cm, temos que a área mínima de pele é de 9 cm 2 . Para o atendimento dos critérios de espaçamento, adotar-se-ão 812.5 em cada face lateral. 28 4 Cálculo das lajes O cálculo das lajes se dá com o auxílio das tabelas de Rüsch (1965), obtidas a partir da metodologia de superfícies de influência. Para este projeto, considerando a simetria da estrutura, dividir-se-á o dimensionamento à flexão das lajes, expostas na Figura 31, em quatro grupos de lajes. Com exceção da laje de transição, as demais lajes apresentam larguras de 4,0 m. Todas as lajes apresentam altura de 25 cm, conforme especificado no memorial descritivo. Figura 31 - Vista inferior do tabuleiro com a identificação das lajes Fonte: Autores (2016). 4.1 Esforços solicitantes Segundo metodologia da tabela de Rüsch (1965), calculam-se os momentos devidos à carga permanente (26) e à carga móvel (27) como se segue. Mg = k ∙ gpp ∙ lx 2 (26) Mq = ϕ ∙ (P ∙ ML + p ∙ Mp + p ′ ∙ Mp′) (27) onde: k é o coeficiente fornecido pela tabela para momentos permanentes; gpp é o peso próprio total sobre a laje considerada; lx é o comprimento do lado da laje paralelo ao eixo x, conforme Figura 32; ϕ é o coeficiente de impacto da estrutura, igual a 1,39 (ver seção 3.3.4); P é o peso de uma roda do veículo-tipo, igual a 50 kN; ML, Mp, Mp′ são os coeficientes fornecidos pela tabela para momentos acidentais; p, p′ são as cargas de multidão, iguais a 5,0 kN/m2. 29 Os pesos distribuídos por área são determinados conforme (28), onde h é a altura ou espessura do elemento correspondente ao peso específico considerado. g = γ ∙ h (28) Figura 32 - Convenção dos eixos nas tabelas de Rüsch Fonte: Silva Filho (2016). Para obtenção dos coeficientes contidos nas expressões (26) e (27), é necessária a determinação dos parâmetros de entrada da tabela, isto é, os vãos das lajes, nas respectivas direções x e y; o lado t’ do quadrado equivalente do retângulo de contato da roda do veículo-tipo e a correspondente projeção t na superfície média da laje, como apresentado na Figura 33; e a distância a entre os centros geométricos das rodas do veículo, tomada sempre igual a 2,0 m. Figura 33 - Parâmetros de entrada Fonte: Silva Filho (2016). Para o caso de lajes contínuas, recomenda-se a correção dos efeitos da carga móvel pelos coeficientes expostos na Figura 34. Além disso, é necessária a compatibilização dos momentos entre lajes adjacentes segundo os critérios da Figura 35. 30 Figura 34 - Correção dos efeitos da carga móvel Fonte: Silva Filho (2016). Figura 35 - Compatibilização dos momentos em lajes contínuas Fonte: Barros (2015). 31 4.2 Dimensionamentos das armaduras de flexão Para esta seção, destaca-se a simbologia, própria da Tabela de Rüsch: Mxm e Mym são os momentos, nas respectivas direções, no meio da placa; Mxe e Mye são os momentos, nas respectivas direções, no engaste; Mxr e Myr são os momentos, nas respectivas direções, nas bordas livres. 4.2.1 Lajes L1 = L7 As lajes L1 e L7 correspondem às lajes do balanço. Para suas modelagens, consideram-se lajes com duas bordas apoiadas na direção y, uma engastada e outra livre, ambas na direção x. Segundo as expressões já explicitadas, calculam-se os parâmetros de entrada para as tabelas. A espessura e do pavimento corresponde à média entre as alturas da extremidade (9 cm) e à 3,20 m (11,8 cm) Tabela 18 - Parâmetros de entrada das lajes L1 e L7 t' (m) e (m) t (m) lx (m) ly (m) ly/lx lx/a t/a 0,2828 0,1040 0,7808 3,20 20,00 6,25 1,60 0,3904 Fonte: Autores (2016). Para a determinação dos momentos permanentes no engaste Mxe e na borda livre Myr, é necessário o cálculo do peso permanente da laje. A partir das dimensões e valores fornecidos abaixo, obtêm-se os pesos referentes à laje de concreto (com altura média hmédia = 29,0 cm), ao pavimento asfáltico (com espessura média emédia = 10,4 cm) e recapeamento. O momento gerado pela barreira lateral será embutido no valor final de Mxe sobre a laje. Figura 36 - Dimensões (cm) e áreas da laje em balanço Fonte: Autores (2016). 32 Tabela 19 - Pesos (kN/m2) dos elementos do balanço glaje gpavimento grecapeamento gtotal 7,355 2,184 2,000 11,539 Fonte: Autores (2016). Para a vinculação descrita, utiliza-se a Tabela 98.2 de Rüsch para a obtenção dos coeficientes. Uma vez que os valores de lx/a e t/a são intermediários aos contidos na tabela, devem ser feitas interpolações entre os valores em destaque. Os resultados decorrentes das interpolações estão na Tabela 20 e 21. Figura 37 - Tabela 98.2 de Rüsch Fonte: Rüsch (1965). Tabela 20 - Coeficientes interpolados para as lajes L1 e L7 k,Mxe k,Myr ML,xe ML,yr ML,xm ML,ym ML,ym 0,500 0,000 1,685 0,524 0,121 0,200 0,392 Fonte: Autores (2016). Tabela 21 - Coeficientes interpolados para as lajes L1 e L7 (multidão) Mp,xe Mp,yr Mp,xm Mp,ym M - p,xm p p' p p' p p' p p' p p' 0,508 0,168 0,000 0,048 0,000 0,034 0,000 0,044 0,392 0,008 Fonte: Autores (2016). Com base nos valores dos coeficientes, aplicando-se as expressões(26) e (27), determinam-se as intensidades de momentos permanentes e variáveis. De posse dos valores, faz-se a combinação conforme (11) para obtenção dos valores de projeto. Assim 33 como feito para as longarinas, utilizam-se os coeficientes γg = 1,35 (ou 1,00 para efeito favorável) e γq = 1,50. Tabela 22 - Momentos permanentes e variáveis (kNm/m) das lajes L1 e L7 Mg,xe Mg,yr Mq,xe Mq,yr Mq,xm Mq,ym M - p,xm 75,440 0,000 121,837 36,718 8,637 14,205 30,041 Fonte: Autores (2016). Tabela 23 - Momentos de projeto (kNm) das lajes L1 e L7 Md,xe Md,yr Md,xm Md,ym M - d,xm 284,599 55,077 12,955 21,308 45,061 Fonte: Autores (2016). Para o dimensionamento, utiliza-se o mesmo procedimento descrito em 3.7.1. As áreas calculadas e as respectivas bitolas e espaçamentos escolhidos são dispostos na Tabela 24. Salienta-se que segundo recomendação da NBR 6118:2014, para concretos de fck = 30 MPa, a taxa de armadura mínima é de 0,15%. Adotando altura média de 29 cm, obtém-se armadura mínima de 4,35 cm 2 /m. Além disso, para fins de execução, procurou-se uniformizar, quando possível, as bitolas para uma mesma direção. Tabela 24 - Armadura longitudinal das lajes L1 e L7 Laje Md (kNm/m) b (cm) d (cm) kc (cm 2 /kN) ks (cm 2 /kN) As (cm 2 /m) Escolha L1 = L7 Md,xe 284,599 100,00 25,00 2,20 0,027 30,74 16 c/6.5 Md,yr 55,077 100,00 24,00 10,46 0,024 5,51 10 c/14 Md,xm 12,955 100,00 25,00 48,24 0,023 1,19 10 c/18 Md,ym 21,308 100,00 24,00 27,03 0,023 2,04 10 c/18 M - d,xm 45,061 100,00 25,00 13,87 0,024 4,33 10 c/18 Fonte: Autores (2016). 4.2.1 Laje L2 A laje em análise apresenta vinculação com três bordas apoiadas e uma engastada, na direção y (paralelo ao sentido do tráfego). A seguir, os parâmetros de entrada desta laje. Para as lajes intermediárias, a altura e foi calculada pela média entre as espessuras de 11,8 cm e 15,1 cm. Assim como no caso anterior, haverá necessidade de interpolação devido aos valores calculados de lx/a e t/a. Tabela 25 - Parâmetros de entrada da laje L2 t' (m) e (m) t (m) lx (m) ly (m) ly/lx lx/a t/a 0,2828 0,1345 0,8018 6,60 4,00 0,61 3,30 0,4009 Fonte: Autores (2016). 34 Os valores dos momentos, como visto, dependem das intensidades dos pesos sobre a laje considerada. Para este caso, os valores são: Tabela 26 - Pesos (kN/m2) dos elementos da laje L2 glaje gpavimento grecapeamento gtotal 6,250 3,228 2,000 11,478 Fonte: Autores (2016). Baseado nas informações fornecidas e na vinculação proposta, determinam-se os coeficientes a partir de interpolações dos valores destacados da Tabela 86.2, exposta adiante. Figura 38 - Tabela 96.2 de Rüsch Fonte: Rüsch (1965). Tabela 27 - Coeficientes interpolados para a laje L2 k,Mxm k,Mym k,Mye ML,xm ML,ym ML,ye 0,017 0,030 0,064 0,252 0,324 0,814 Fonte: Autores (2016). Tabela 28 - Coeficientes interpolados para a laje L2 (multidão) Mp,xm Mp,ym Mp,ye p p' p p' p p' 0,003 0,168 0,000 0,485 0,065 1,064 Fonte: Autores (2016). Com base nos valores dos coeficientes, aplicando-se as expressões (26) e (27), determinam-se as intensidades de momentos permanentes e variáveis. Tabela 29 - Momentos permanentes e variáveis (kNm/m) das lajes L1 e L7 Mg,xm Mg,ym Mg,ye Mq,xm Mq,ym Mq,ye 8,500 14,999 31,999 18,716 25,915 64,402 Fonte: Autores (2016). Dada a continuidade, será feita a correção conforme os coeficientes apresentados na Figura 34. De acordo com a convenção dos eixos da mesma figura, tem-se que ly’/lx’ = lx/ly 35 = 6,60/4,00 = 1,65 e, portanto, admitido como infinito. Considerando este valor e que os vãos das lajes são menores que 20 m, calculam-se os coeficientes de correção para cada seção (Tabela 30). Tabela 30 - Coeficientes de correção dos efeitos da carga móvel MA 1 B 2 C MB / 3 1,269 1,062 1,419 1,154 Fonte: Autores (2016). De posse destes parâmetros, corrigem-se as intensidades de momento devido à carga móvel (apenas na direção da continuidade). Especificamente para L2, os coeficientes utilizados são 1 (meio da placa) e B (engaste). Tabela 31 - Momentos variáveis (kNm/m) corrigidos da laje L2 Mq,xm Mq,ym Mq,ye 18,716 32,892 68,365 Fonte: Autores (2016). Para determinar as áreas requeridas de armadura de flexão, deve-se antes compatibilizar os momentos na região de continuidade entre L2 e L3. 4.2.1 Lajes L3, L4, L5 e L6 Seguindo o mesmo procedimento, apresentam-se os parâmetros de entrada das tabelas de Rüsch para as lajes em análise. A modelagem destas se dá admitindo-se duas bordas apoiadas, na direção x, e duas bordas engastadas, na direção y (paralela ao sentido do tráfego). Tabela 32 - Parâmetros de entrada das lajes L3, L4, L5 e L6 t' (m) e (m) t (m) lx (m) ly (m) ly/lx lx/a t/a 0,2828 0,1345 0,8018 6,60 4,00 0,61 3,30 0,4009 Fonte: Autores (2016). Por apresentarem a mesma geometria da laje L2, os pesos sobre estas lajes terão a mesma intensidade, conforme Tabela 33. Tabela 33 - Pesos (kN/m2) dos elementos das lajes L3, L4, L5 e L6 glaje gpavimento grecapeamento gtotal 6,250 3,228 2,000 11,478 Fonte: Autores (2016). Para a vinculação proposta e parâmetros determinados, determinam-se as intensidades de momento a partir dos coeficientes interpolados da Tabela 92.2. 36 Figura 39 - Tabela 92.2 de Rüsch Fonte: Rüsch (1965). Tabela 34 - Coeficientes interpolados para as lajes L3=L4=L5=L6 k,Mxm k,Mym k,Mye ML,xm ML,ym ML,ye 0,016 0,024 0,050 0,209 0,288 0,660 Fonte: Autores (2016). Tabela 35 - Coeficientes interpolados para as lajes L3=L4=L5=L6 (multidão) Mp,xm Mp,ym Mp,ye p p' p p' p p' 0,025 0,116 0,003 0,390 0,038 0,730 Fonte: Autores (2016). Das expressões (26) e (27), determinam-se os momentos apresentados na Tabela 36. Assim como fora feito para a L2, deve-se corrigir os efeitos da carga móvel pelos coeficientes . Para as lajes internas, em análise, os coeficientes correspondentes são 2 (meio da placa) e C (engaste). Os momentos corrigidos estão contidos na Tabela 37. Tabela 36 - Momentos permanentes e variáveis (kNm/m) das lajes L3, L4, L5 e L6 Mg,xm Mg,ym Mg,ye Mq,xm Mq,ym Mq,ye 8,000 12,000 24,999 15,474 22,768 51,182 Fonte: Autores (2016). Tabela 37 - Momentos variáveis (kNm/m) corrigidos da laje L2 Mq,xm Mq,ym Mq,ye 15,474 32,313 59,056 Fonte: Autores (2016). Dos valores obtidos para as lajes L2 e L3, é possível notar a necessidade de compatibilizar os momentos (Tabela 38). Este processo é feito segundo o critério apresentado na Figura 35, isto é, o momento compatibilizado no engaste será o maior valor entre 80% do maior momento na região engastada e a média dos momentos no engaste. De acordo com o mesmo, o momento compatibilizado de projeto no engaste será de 134,039 37 kNm/m. Para este valor, corrigem-se os momentos positivos na mesma direção de modo a se obter Md,ym = 81,293 kNm/m (L2) e Md,ym = 64,669 kNm/m (L3). Tabela 38 - Momentos de projeto (kNm) das lajes L2 e L3 Md Laje L2 L3 Md,xm 39,548 34,010 Md,ym 69,587 64,669 Md,ye 145,746 122,333 Fonte: Autores (2016). Concluída a compatibilização, dá-se prosseguimento ao dimensionamento das armaduras de flexão das lajes L2 e L3 = L4 = L5 = L6. O resultado deste processo é apresentado na Tabela 39. Para fins de execução, procurou-se uniformizar as bitolas, quando possível. Tabela 39 - Armadura longitudinal das lajes L2 e L3, L4, L5 e L6 Laje Md (kNm/m) b (cm) d (cm) kc (cm 2 /kN) ks (cm 2 /kN) As (cm 2 /m) Escolha L2 Md,A 44,680 100,00 20,00 8,95 0,0245,36 8 c/9 Md,xm 39,548 100,00 21,00 11,15 0,024 4,52 8 c/11 Md,ym 81,293 100,00 20,00 4,92 0,024 9,76 16 c/20 Md,ye 134,039 100,00 20,00 2,98 0,026 17,43 16 c/11 L3 Md,xm 34,010 100,00 21,00 12,97 0,024 3,89 8 c/12 Md,ym 64,669 100,00 20,00 6,19 0,024 7,76 16 c/20 Md,ye 134,039 100,00 20,00 2,98 0,026 17,43 16 c/11 Fonte: Autores (2016). 4.2.1 Laje de transição As lajes de transição são vinculadas da seguinte forma: bordas livres nas laterais e apoiadas nas extremidades. Simplificadamente, elas são calculadas a partir de faixas análogas a vigas. A seguir, os parâmetros de cálculo e os resultados obtidos para o dimensionamento à flexão das lajes de transição. Tabela 40 - Armadura longitudinal da laje de transição Laje g (kN/m 2 ) lx (m) Md (kNm/m) b (cm) d (cm) kc (cm 2 /kN) ks (cm 2 /kN) As (cm 2 /m) As,min (cm 2 /m) Escolha Lt 11,142 3,00 17,549 100,00 21,00 25,13 0,023 1,92 3,75 8 c/13 Fonte: Autores (2016). Da tabela acima, percebe-se que a armadura longitudinal obtida no cálculo resultou inferior à mínima normativa. Portanto, a armadura adotada corresponde a taxa mínima, para concretos de 30 MPa, de 0,150% segundo Tabela 17.3 Taxas mínimas de armadura de flexão para vigas da NBR 6118:2014. 38 4.3 Verificação das tensões cisalhantes De acordo com a NBR 6118:2014, seção 19.4.1 Lajes sem armadura para força cortante, as lajes maciças podem prescindir de armadura transversal para resistir as forças de tração oriundas da força cortante, quando a força de cálculo, a uma distância d da face do apoio, obedecer à expressão (29). VSd ≤ VRd1 = τRd ∙ k ∙ (1,2 + 40ρ1) ∙ bw ∙ d (29) onde: τRd = 0,25𝑓ctd é a tensão cisalhante resistente de cálculo do concreto ao cisalhamento; k = |1,6 − 𝑑| é um coeficiente função da altura útil; ρ1 = 𝐴s1 𝑏w𝑑⁄ é a taxa da armadura de tração que se estende até não menos que d + lb.nec além da seção considerada. Logo, para que seja feita a verificação, é necessário o cálculo dos esforços cortantes de cálculo nas lajes consideradas. Assim como para à flexão, a determinação dos esforços será feita a partir das Tabelas de Rüsch, para as quais são válidas as expressões (30) e (31). As exceções são as lajes L1 e L7 (balanço) e laje de transição, que serão tratadas simplificadamente como faixas unitárias de laje. Vg = k ∙ gpp ∙ lx (30) Vq = ϕ ∙ (P ∙ VL + p ∙ Vp + p ′ ∙ Vp′) (31) 4.3.1 Lajes L1 = L7 Como já foi dito, as lajes em questão serão tratadas como faixas unitárias, isto é, como vigas. Para o cálculo do esforço cortante de projeto, consideram-se as cargas permanentes - provenientes da barreira lateral e do peso próprio do conjunto laje + pavimentação - e as cargas móveis - provenientes de duas rodas do veículo de projeto. Sobre as últimas, aplicam-se o coeficiente de impacto já determinado em seção anterior. Tabela 41 - Ações sobre as lajes L1 e L7 glaje+pavimentação (kN/m 2 ) 11,539 Abarreira (m 2 ) 0,218 Pbarreira (kN) 5,453 Proda (kN) 100 Coeficiente de impacto φ 1,39 Fonte: Autores (2016). 39 A partir dos valores acima, determinam-se as parcelas de esforço cortante permanente, variável e de projeto - este calculado a partir da combinação de ações dada em (11) e coeficientes dados nas tabelas 3 e 4. Tabela 42 - Esforço cortante de projeto Vq (kN/m) Vg (kN/m) Vd (kN/m) 139,000 42,379 265,711 Fonte: Autores (2016). Dada a expressão (29), verifica-se se para as lajes em balanço serão necessários estribos. As parcelas apresentadas na Tabela 43 foram calculadas com base nos valores de altura útil e área de armadura fornecida na Tabela 24. Tabela 43 - Esforço cortante resistente de projeto das lajes L1 e L7 ꚍRd1 (MPa) k ρ1 VRd1 (kN) 0,362 1,35 0,01238 165,700 Fonte: Autores (2016). Como se pode observar, VRd1 < VSd e, portanto, há necessidade de armadura transversal para as lajes L1 e L7. Esta é calculada segundo mesmo procedimento apresentado em 3.7.2. Os valores obtidos são expostos na Tabela 44. Tabela 44 - Armadura transversal das lajes L1 e L7 fck (MPa) fct,m (MPa) fctd (MPa) v2 bw (cm) d (cm) Asw,mín (cm 2 /m) Vsw,mín (kN) 30 2,90 1,45 0,88 100 25 11,59 113,40 Direção VSd (kN) VRd2 (kN) Vc0 (kN) Vsw (kN) Asw (cm 2 /m) Asw (cm 2 /ramo) Escolha x 265,711 1272,86 217,24 48,48 11,59 5,79 8 c/8.5 Fonte: Autores (2016). 4.3.1 Laje L2 A determinação do esforço cortante na laje L2 é feita com base na Tabela 102. Para esta tabela, utiliza-se a convenção de eixos exposta adiante. Conforme a figura, Vy = Qx (↔) e Vx = Qx (↕). Para a razão entre lados própria da laje L2, considera-se que os cortantes permanentes em x e em y terão a mesma intensidade. Assim como ocorreu no dimensionamento à flexão, devido às razões lx/a e t/a (Tabela 25), há necessidade de se interpolar os coeficientes tabelados. 40 Figura 40 - Convenção de eixos para L2 Fonte: Autores (2016). Figura 41 - Tabela 102 de Rüsch Fonte: Rüsch (1965). Tabela 45 - Coeficientes interpolados para cortante da L2 Vy = Qx ↔ Vx = Qx ↕ VL,y t/a 0,250 0,401 0,500 VL,x t/a 0,250 0,401 0,500 lx/a=3 VL 1,860 1,383 1,070 lx/a=3 VL 1,860 1,353 1,020 VL,y t/a 0,250 0,401 0,500 VL,x t/a 0,250 0,401 0,500 lx/a=4 VL 1,960 1,489 1,180 lx/a=4 VL 1,950 1,449 1,120 VL,y lx/a 1,383 lx/a 1,489 VL,y lx/a 1,353 lx/a 1,449 3,00 4,00 3,00 4,00 lx/a=3,3 1,415 lx/a=3,3 1,382 Fonte: Autores (2016). 41 Tabela 46 - Coeficientes interpolados para cortante da L2 (multidão) Vp,y lx/a p p' Vp,x lx/a p p' 3,00 0,03 0,52 3,00 0,02 0,45 4,00 0,15 0,86 4,00 0,05 0,96 3,30 0,066 0,622 3,30 0,029 0,603 Fonte: Autores (2016). A partir dos valores interpolados (em destaque), determinam-se as intensidades de cortante permanente, variável e projeto. Para esta última, faz-se a verificação da dispensa de estribos, conforme (29). Os parâmetros para a verificação são calculados de acordo com os dados de altura útil e área de armadura de flexão fornecida na Tabela 39. Como aponta a Tabela 47, VRd1 < VSd e, portanto, há necessidade de armadura transversal para a laje L2. Os valores obtidos são expostos na Tabela 49. Tabela 47 - Esforço cortante de projeto da L2 k Vg (kN/m) Vy,q (kN/m) Vx,q (kN/m) Vd,y (kN/m) Vd,x (kN/m) 0,44 33,332 103,117 100,422 199,674 195,631 Fonte: Autores (2016). Tabela 48 - Esforço cortante resistente de projeto das lajes L1 e L7 ꚍRd1 (MPa) k ρ1 VRd1 (kN) 0,362 1,40 0,00914 158,715 Fonte: Autores (2016). Tabela 49 - Armadura transversal da laje L2 fck (MPa) fct,m (MPa) fctd (MPa) v2 bw (cm) d (cm) Asw,mín (cm 2 /m) Vsw,mín (kN/m) 30 2,90 1,45 0,88 100 20 11,59 90,72 Direção VSd (kN/m) VRd2 (kN/m) Vc0 (kN/m) Vsw (kN/m) Asw (cm 2 /m) Asw (cm 2 /ramo) Escolha y 199,674 1018,29 173,79 25,89 11,59 5,79 8 c/8.5 x 195,631 1018,29 173,79 21,84 11,59 5,79 8 c/8.5 Fonte: Autores (2016). 4.3.1 Lajes L3, L4, L5 e L6 Para as lajes em análise, considera-se a convenção de eixos apresentada adiante. Da Figura 42, constata-se que, para a direção y (paralela ao tráfego), as lajes têm bordas engastadas; para a direção x,as lajes têm bordas apoiadas. Desta forma, o cálculo dos esforços cortantes se dará pelo uso das tabelas 99 (direção x) e 102 (direção y). 42 Devido às razões lx/a e t/a das lajes (Tabela 32), há necessidade de se interpolar os coeficientes tabelados em destaque nas figuras 41 e 43. Figura 42 - Convenção de eixos para L3, L4, L5 e L6 Fonte: Autores (2016). Figura 43 - Tabela 99 de Rüsch Fonte: Rüsch (1965). Tabela 50 - Coeficientes interpolados para cortante da L3, L4, L5 e L6 Tabela 102: Vy = Qx ↔ Tabela 99: Vx = Qx ↕ VL,y t/a 0,250 0,401 0,500 VL,x t/a 0,250 0,401 0,500 lx/a=3 VL 1,860 1,383 1,070 lx/a=3 VL 1,460 1,146 0,940 VL,y t/a 0,250 0,401 0,500 VL,x t/a 0,250 0,401 0,500 lx/a=4 VL 1,960 1,489 1,180 lx/a=4 VL 1,530 1,228 1,030 VL,y lx/a 1,383 lx/a 1,489 VL,y lx/a 1,146 lx/a 1,228 3,00 4,00 3,00 4,00 lx/a=3,3 1,415 lx/a=3,3 1,171 Fonte: Autores (2016). 43 Tabela 51 - Coeficientes interpolados para cortante da L3, L4, L5 e L6 (multidão) Vp,y lx/a p p' Vp,x lx/a p p' 3,00 0,03 0,52 3,00 0,15 0,42 4,00 0,15 0,86 4,00 0,26 1,00 3,30 0,066 0,622 3,30 0,183 0,594 Fonte: Autores (2016). A partir dos valores interpolados, determinam-se as intensidades de cortante permanente, variável e projeto. Para esta última, faz-se a verificação da dispensa de estribos, conforme (29). Os parâmetros para a verificação são calculados de acordo com os dados de altura útil e área de armadura de flexão fornecida na Tabela 39. Como aponta a Tabela 53, VRd1 < VSd e, portanto, há necessidade de armadura transversal para as lajes L3, L4, L5 e L6. Os valores obtidos são expostos na Tabela 54. Tabela 52 - Esforço cortante de projeto da L3, L4, L5 e L6 Direção Vinculação Tabela k Vg (kN/m) Vq (kN/m) Vd (kN/m) ↕ x Apoiada 99 0,5 37,877 86,764 181,281 ↔ y Engastada 102 0,44 33,332 103,117 199,674 Fonte: Autores (2016). Tabela 53 - Esforço cortante resistente de projeto das lajes L3, L4, L5 e L6 ꚍRd1 (MPa) k ρ1 VRd1 (kN) 0,362 1,40 0,00914 158,715 Fonte: Autores (2016). Tabela 54 - Armadura transversal das lajes L3, L4, L5 e L6 fck (MPa) fct,m (MPa) fctd (MPa) v2 bw (cm) d (cm) Asw,mín (cm 2 /m) Vsw,mín (kN) 30 2,90 1,45 0,88 100 20 11,59 90,72 Direção VSd (kN) VRd2 (kN) Vc0 (kN) Vsw (kN) Asw (cm 2 /m) Asw (cm 2 /ramo) Escolha y 181,281 1018,29 173,79 7,49 11,59 5,79 8 c/8.5 x 199,674 1018,29 173,79 25,89 11,59 5,79 8 c/8.5 Fonte: Autores (2016). 4.3.1 Laje de transição Seguindo a mesma metodologia simplificada adotada no dimensionamento à flexão, determinam-se os esforços cortantes máximos nas lajes de transição considerando uma faixa unitária de laje. Uma vez determinados, os cortantes máximos são comparados com 44 os respectivos valores de VRd1 de acordo com a expressão (29). Os resultados obtidos são apresentados na tabela a seguir. Tabela 55 - Verificação à cortante para a laje de transição Laje g (kN/m 2 ) lx (m) Vd (kN/m) ꚍRd1 (MPa) k ρ1 VRd1 (kN) Lt 11,142 3,00 23,398 0,36 1,39 0,00184 128,20 Fonte: Autores (2016). Dos valores expostos, conclui-se que, para a laje de transição, não há necessidade de armadura transversal. 45 5 Cálculo das transversinas e cortina Este cálculo considera que as transversinas estarão ligadas à laje. As dimensões consideradas são as já apresentadas na Figura 5. 5.1 Levantamento das cargas permanentes 5.1.1 Peso próprio das transversinas O cálculo dos pesos próprios das transversinas intermediárias e de apoio é feito tomando-se o volume de concreto compreendido entre as faces das longarinas. O peso correspondente é distribuído no vão entre eixos de longarinas (6,60 m). Desta forma, as cargas correspondentes aos pesos próprios das transversinas intermediárias gpp,int e de apoio gpp,apoio são: Gpp,transversina = γc ∙ (0,25 m ∙ 1,10 m + 2 ∙ 0,10 m ∙ 1,00 m ÷ 2) = 9,375 kN/m gpp,int = 9,375 kN/m ∙ 6,10 m ÷ 6,60 m = 8,66 kN/m gpp,apoio = 9,375 kN/m ∙ 6,00 m ÷ 6,60 m = 8,52 kN/m 5.1.2 Reação do peso próprio da laje e do pavimento O cálculo da reação da laje e do pavimento é feito por meio da regra do trapézio (SILVA FILHO, 2016). Essa regra determina os ângulos das charneiras plásticas (linhas de ruptura) e, a partir destes, definem-se áreas de influência S. Considerando a laje simplesmente apoiada em todos os seus lados, define-se a área de influência conforme a Figura 44. Figura 44 - Área de influência Fonte: Silva Filho (2016). 46 Logo, temos que a reação do peso próprio da laje e do pavimento glaje+pavimento será: glaje+pavimento = 0,5Lx ∙ [γc ∙ hlaje + γasf ∙ h̅asf] + 2 kN m2 ∙ 𝑆 ÷ Lx (32) onde Lx é a distância entre eixos de longarina; h̅asf é a altura média do pavimento asfáltico, igual a 12,05 cm; 𝑆 é a área de influência. Portanto, temos que: glaje+pavimento = 0,5 ∙ 6,6 ∙ [γc ∙ 0,25 + γasf ∙ 0,1205] + 2 kN m2 ∙ 21,78 ÷ 6,6 = 36,77 kN/m A partir das intensidades das ações, determinam-se os esquemas estruturais para as transversinas intermediárias e de apoio. Figura 45 - Esquema estrutural das transversinas intermediárias Fonte: Ftool (MARTHA, 2015). Figura 46 - Esquema estrutural das transversinas de apoio Fonte: Ftool (MARTHA, 2015). 5.1.3 Esforços solicitantes devido às cargas permanentes Dos esquemas acima, determinam-se os diagramas de esforços cortante e momento fletor para as transversinas intermediárias e apoio. 47 Figura 47 - Diagrama de esforço cortante das transversinas intermediárias Fonte: Ftool (MARTHA, 2015). Figura 48 - Diagrama de momento fletor das transversinas intermediárias Fonte: Ftool (MARTHA, 2015). Figura 49 - Diagrama de esforço cortante das transversinas de apoio Fonte: Ftool (MARTHA, 2015). Figura 50 - Diagrama de momento fletor das transversinas de apoio Fonte: Ftool (MARTHA, 2015). 48 5.2 Reação da carga móvel O cálculo das solicitações devidas à carga móvel será feito baseado no método simplificado da NB-6:1982, que determina que para o cálculo de cortinas e transversinas ligadas às lajes, o carregamento deve ser o de um eixo isolado do veículo-tipo, acrescido do respectivo impacto. Para a classe 30, o trem-tipo correspondente é dado pela Figura 51. Para a determinação das envoltórias, conforme constatação da Tabela 1, o coeficiente de impacto é de 1,39. Figura 51 - Trem-tipo do método simplificado da NB-6 Fonte: Ftool (MARTHA, 2015). 5.3 Envoltórias dos esforços solicitantes Adiante, apresentam-se as envoltórias de cortante e momento fletor para as transversinas intermediárias e de apoio. Figura 52 - Envoltória de esforço cortante das transversinas intermediárias Fonte: Ftool (MARTHA, 2015). Figura 53 - Envoltória de momento fletor das transversinas intermediárias Fonte: Ftool (MARTHA, 2015). 49 Figura 54 - Envoltória de esforço cortante das transversinas de apoio Fonte: Ftool (MARTHA, 2015). Figura 55 - Envoltória de momento fletor das transversinas de apoio Fonte: Ftool (MARTHA, 2015). 5.4 Dimensionamento e detalhamento das armaduras Baseado nos esforços obtidos das envoltórias e considerando a combinação de ações dada em (11) e os procedimentos de cálculo adotados para as longarinas, dimensionam-se as armaduras longitudinal
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