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1-VIGAS-PAREDE 1.1-INTRODUÇÃO Denominamos de chapas as estruturas planas carregadas ou solicitadas em seu próprio plano. As chapas que possuem apoios como vigas são chamadas de vigas-parede. Quando estas chapas estão em balanço são denominadas de consolos. De acordo com a norma NBR-6118 (Projeto de estruturas de concreto), item 22.2.1, são consideradas vigas-parede as vigas altas em que a relação entre o vão e a altura l/h é inferior a 2 em vigas biapoiadas e inferior a 3 em vigas contínuas. Segundo Leonhardt, além dos limites mencionados acima, considera- se vigas-paredes as vigas altas contínuas de dois vãos quando l/h é inferior a 2,5. l/h<2h l l/h<2,5 l/h<3 h h l l l l A delimitação entre vigas esbeltas e vigas-parede é feita em função do diagrama de deformação x , que é aproximadamente linear para vigas esbeltas, permitindo que as tensões x sejam calculadas através da equações da Resistência dos Materiais (x=M/W). No caso das vigas-paredes, quando estas são solicitadas, as seções não permanecem planas, por isso não podemos mais utilizar as equações da Resistência dos Materiais. Portanto, mesmo para um material perfeitamente elástico, as tensões x não variam linearmente. Na prática, para o dimensionamento de chapas de concreto armado, é suficiente conhecer aproximadamente as tensões no Estádio I e, em especial, a direção e o valor das tensões principais. Para o dimensionamento da armadura bastam, na realidade, fórmulas empíricas e certos critérios relativos à distribuição da armadura, e que foram obtidos a partir de numerosos ensaios em corpos de prova levados até a ruptura. O ponto de aplicação da carga e o tipo de apoio têm uma grande influência sobre as tensões, assim, por exemplo, para o dimensionamento e para a disposição da armadura, devem ser observado se o carregamento é aplicado na parte superior ou na parte inferior e se o apoio é direto ou indireto. 1.2-TENSÕES 1.2.1-VIGAS-PAREDE DE UM SÓ VÃO A figura abaixo mostra a dependência entre a componente x e a esbeltez l/h para uma viga-parede sobre apoios diretos. As resultantes, na direção x, dos esforços de tração e de compressão Rs e Rc (Z e D, respectivamente) são caracterizadas por seu valor e por sua localização. Para fins de comparação mostram-se também os valores obtidos pela Resistência dos Materiais (Navier) em linha fina. As diferenças entre os valores do braço de alavanca z tornam-se perceptíveis a partir de l/h=2. Para, l/h≤1, apesar do braço de alavanca diminuir ainda mais, os valores de Rs variam pouco; isto significa que apenas a parte inferior da parede, com uma altura de aproximadamente h colabora na resistência e que a parte superior atua como uma parede apoiada sobre a viga- parede resistente, gerando uma carga uniformemente distribuída. Para vigas-parede com l/h=1, a figura abaixo mostra a influência de diferentes modos de introdução da carga sobre as tensões e suas trajetórias. As tensões x e xy são iguais para ambos os tipos de carregamento, e apenas as tensões y são diferentes; estas alteram o desenvolvimento das tensões principais, o que modifica radicalmente o comportamento resistente. Para carregamento na parte superior, surgem tensões de tração apenas na parte inferior, com uma direção praticamente horizontal. Para cargas penduradas, as tensões de tração atingem quase toda a altura da parede. A carga deve ser suspensa através de uma armadura vertical até a zona comprimida em forma de abóbada (ver figura abaixo), o que vale para todas as vigas com cargas penduradas na parte inferior. O peso próprio da parede origina uma distribuição de tensões que se situa entre os dois casos de carregamentos citados acima, isto é, produzindo tensões de tração y verticais na região inferior. O trecho da parede entre os apoios, situado aproximadamente no interior de uma parábola, deve por isso ser suspenso na parte superior, de modo que uma armadura vertical é sempre necessária. 1.2.1-VIGAS-PAREDE CONTÍNUAS No caso de vigas-parede contínuas (admitindo-se apoios rígidos), tem-se nos vãos a l/2 uma distribuição de tensões semelhante à de vigas de um só vão. Sobre os apoios aparece uma concentração da zona de compressão com elevadas tensões de compressão x e y. A figura abaixo mostra o desenvolvimento das tensões principais para l /h=1, no caso de carga distribuída, tanto em cima como embaixo. 1.3-CRITÉRIOS DE DIMENSIONAMENTO Os critérios de dimensionamento descritos a seguir, juntamente com as recomendações sobre a distribuição das armaduras, conduzem a uma capacidade resistente suficiente, sem que seja preciso verificar as tensões. Para o dimensionamento dos casos correntes, é suficiente adotar fórmulas empíricas, onde o braço de alavanca z dos esforços internos Rsd e Rcd (Z e D) é adotado aproximadamente no estádio I. Apesar de ter muito sentido se falar em momento fletor e força cortante em vigas-paredes, eles são um meio cômodo para o cálculo e podem ser estimados como se fossem vigas usuais. Apenas as reações dos apoios extremos devem ser majorados de cerca de 10%. 1.3.1-VÃO TEÓRICO O vão teórico (l) é a distância entre os eixos dos apoios, limitado a 1,15 vezes o vão livre (l0), que é a distância entre as faces internas dos apoios. 0 21 0 15,1 22 CC 1.3.2-ALTURA EFETIVA A altura efetiva he é definida como sendo o menor valor entre o vão teórico l e a altura da seção h. h he 1.3.3-ARMADURA PRINCIPAL DE TRAÇÃO (“Flexão”) A resultante de tração na armadura (tirante) á determinada por: z M R dsd onde Md é o momento de cálculo e z é o braço de alavanca efetivo, calculado da seguinte forma: Vigas-parede de um só vão. )3(15,0 ehz Vigas-parede contínuas de dois vãos, primeiro apoio intermediário e vãos extremos de vigas contínuas com mais de dois vãos. )5,22(10,0 ehz Demais vãos e apoios intermediários de vigas com mais de dois vãos. )2(15,0 ehz A armadura será dada por: yd sd s f R A , com ydf 4.350kgf/cm². ews hbA %10,0min, 1.3.4-VERIFICAÇÃO DO CONCRETO (“Cisalhamento”) Deve ser feita a seguinte verificação: Rdd VV onde: cdewRd fhbV 20,0 1.3.5-VERIFICAÇÃO DAS ZONAS DE APOIO As reações de apoio estão limitadas a: cdfwd fhcbR )(8,0 em apoios extremos cdfwd fhcbR )2(2,1 em apoios intermediários 1.4-DETALHAMENTO DAS ARMADURAS A disposição da armadura em vigas-parede depende muito da maneira como a carga é introduzida (fazendo pressão em cima ou pendurada embaixo) e do tipo de apoio (apoiada embaixo ou apoio distribuído ao longo da altura, quando ligada a outra viga). A armadura nas regiões do apoio merece atenção especial, porque as solicitações, aí, são as mais desfavoráveis. 1.4.1-VIGAS COM APOIO DIRETO, CARREGADAS EM CIMA 1.4.1.1-VIGAS-PAREDE COM UM SÓ VÃO 1.4.1.1.1-ARMADURA DO TIRANTE O importante, em vigas-parede carregadas na parte de cima, é que as trajetórias de tração têm um desenvolvimento muito plano e que, por esse motivo, a armadura principal deve ser disposta, principalmente, na horizontal. A armadura do tirante, para o esforço máximo Rsd do tirante, deve ser levada de apoio a apoio, sem escalonamentos e ser ancorada, na zona do apoio, para a força 0,8Rsd. Esta armadura deve ser distribuída numa altura de 0,15he. No restante da altura da viga-parede deve ser colocada uma armadura em malha conforme o próximo item. 1.4.1.1.2-ARMADURA EM MALHA Deve-se dispor de uma malha de armadura ortogonal(vertical e horizontal) nas faces da viga com uma taxa mínima de 0,075% em cada face, e em cada direção. O espaçamento máximo entreas barras deve menor que 2bw e 30cm. cm b s w 30 2 Mesmo no caso de carregamento superior, vimos que é necessário colocar uma armadura vertical para suspender pelo menos a metade do peso da viga resistente. Esta armadura vertical é colocada em forma de estribos que devem abraçar a armadura do tirante e atingir pelo menos a altura efetiva da viga. Geralmente as baras verticais da malha é mais que suficiente para fazer esta suspenção. yd susp susps f F A , 1.4.1.2-VIGAS-PAREDE CONTÍNUAS As trajetórias de tração têm um desenvolvimento quase plano também no caso de Vigas-parede contínuas, por isso, é conveniente dispor a armadura do banzo inferior corrida, sem escalonamento, ao longo de todo o comprimento da parede. Esta armadura pode ser emendada por traspasse em cima dos pilares intermediários. A ancoragem de extremidade e a distribuição de armadura na zona tracionada da mesma forma que vigas-parede de um só vão. A armadura para cobertura dos momentos nos apoios deve ser distribuída pela extensa zona tracionada, conforme o valor de l/h e de acordo com o indicado na figura da próxima página. Uma parte dessa armadura deve ser disposta em todo o comprimento da chapa como parte da armadura em malha. A parte pode ser acrescentada à primeira, com comprimentos de barra de cerca de 0,8he com espaçamento de 10 a 15 cm. 1.4.2-VIGAS COM APOIO DIRETO, CARREGADAS EM BAIXO No caso de carregamento inferior, além de suspender a parcela de peso próprio da viga, devemos suspender toda a carga aplica na parte de baixo da viga. Para isso, é necessário dispor uma armadura vertical com pequeno espaçamento, na forma de estribos comuns ou em malha (espaçamento entre barras de 10 a 15 cm). 1.4.3-VIGAS COM APOIO INDIRETO No caso de apoios indiretos, a parede I transmite a carga à parede II, predominantemente através de bielas de compressão, no terço, inferior de sua altura. A parede II, em conseqüência, fica carregada embaixo e necessita ser armada com estribos de suspensão dimensionados para toda a reação de apoio da parede I. Na zona de transmissão de carga (0,5he x 0,5he) da viga-parede I, no caso de solicitação moderada (Vd≤0,5Vu; Vu=0,2bwhefcd), deve ser disposta uma armadura ortogonal, com estribos verticais e horizontais, pouco espaçados, dimensionados em cada direção para resistir à uma força de 0,8Rd. Os estribos de suspensão dispostos na parede I podem ser considerados como constituindo parte dessa armadura. )/²( 6,1 5,0 8,0 mcm fh R fh R AA yde d yde d shsv Para forças cortantes elevadas(Vd>0,5Vu) é conveniente a utilização de estribos inclinados em forma de grampos, dimensionados para um esforço igual a 0,5 Rd. )/²( 6,1 45,0 2 2 5,0 , mcm fh R fh R A yde d yde d incls Para cargas altas importantes, é conveniente uma estrutura de suspensão constituída por barras curvas com grandes diâmetros de dobramento (dB≥20) dispostas de acordo com a figura abaixo. Essa armadura inclinada deve absorver, no máximo, 40% da carga, o restante será absorvido por estribos verticais.
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