Estruturas em Concreto Armado: Detalhamento da Armadura Longitudinal ao Longo da Viga

Universidade Federal de Pelotas Centro de Engenharias Engenharia Civil e Engenharia Agrícola ESTRUTURAS EM CONCRETO ARMADO AULA 5 Detalhamento da armadura longitudinal ao longo da viga 1 QUANTIDADE DE ARMADURA LONGITUDINAL AO LONGO DA VIGA 𝑨𝒔 𝑴𝒅 𝒛 𝒇𝒚𝒅 1 QUANTIDADE DE ARMADURA LONGITUDINAL AO LONGO DA VIGA ADER Item 17422 2 ANCORAGEM DA ARMADURA NO VÃO ADERÊNCIA E ANCORAGEM CAPÍTULO 10 Libânio M Pinheiro Cassiane D Muzardo 25 setembro 2003 ADERÊNCIA E ANCORAGEM Aderência bond em inglês é a propriedade que impede que haja escorregamento de uma barra em relação ao concreto que a envolve É portanto responsável pela solidariedade entre o aço e o concreto fazendo com que esses dois materiais trabalhem em conjunto A transferência de esforços entre aço e concreto e a compatibilidade de deformações entre eles são fundamentais para a existência do concreto armado Isto só é possível por causa da aderência Ancoragem é a fixação da barra no concreto para que ela possa ser interrompida Na ancoragem por aderência deve ser previsto um comprimento suficiente para que o esforço da barra de tração ou de compressão seja transferido para o concreto Ele é denominado comprimento de ancoragem Além disso em peças nas quais por disposições construtivas ou pelo seu comprimento necessitase fazer emendas nas barras também se deve garantir um comprimento suficiente para que os esforços sejam transferidos de uma barra para outra na região da emenda Isto também é possível graças à aderência entre o aço e o concreto 110011 TTIIPPOOSS DDEE AADDEERRÊÊNNCCIIAA Esquematicamente a aderência pode ser decomposta em três parcelas adesão atrito e aderência mecânica Essas parcelas decorrem de diferentes fenômenos que intervêm na ligação dos dois materiais 11001111 AAddeerrêênncciiaa ppoorr AAddeessããoo A aderência por adesão caracterizase por uma resistência à separação dos dois materiais Ocorre em função de ligações físicoquímicas na interface das barras com a pasta geradas durante as reações de pega do cimento Para pequenos deslocamentos relativos entre a barra e a massa de concreto que a envolve essa ligação é destruída A Figura 101 mostra um cubo de concreto moldado sobre uma placa de aço A ligação entre os dois materiais se dá por adesão Para separálos há necessidade de se aplicar uma ação representada pela força Fb1 Se a força fosse aplicada na Apostila Libânio USP 3 ADERÊNCIA E ANCORAGEM GANCHOS o Deve haver equilíbrio entre a força na armadura e a resultante das tensões de aderência 0 L sd bd b F R f l 2 4 yd bd b f f l Se a tensão na barra é igual a tensão de escoamento de cálculo do aço menor comprimento necessário para que a barra de aço com tensão igual a fyd possa ser ancorada por aderência fbd é a tensão de aderência de cálculo item 9321 Item 9424 𝑙𝑏 4 𝑓𝑦𝑑 𝑓𝑏𝑑 25 4 ANCORAGEM POR ADERÊNCIA fbd resistência de aderência de cálculo fctd valor de cálculo da resistência a tração Item 9321 5 RESISTÊNCIA DE ADERÊNCIA Item 825 5 RESISTÊNCIA DE ADERÊNCIA Item 931 Na concretagem de uma peça tanto no lançamento como no adensamento o envolvimento da barra pelo concreto e influenciado pela inclinação dessa barra Sua inclinação interfere portanto nas condições de aderência Por causa disso a NBR 6118 2014 considera em boa situação quanto a aderência os trechos das barras que estejam com inclinação maior que 45o em relação a horizontal fig 106 a 6 REGIÕES FAVORÁVEIS E DESFAVORÁVEIS QUANTO À ADERÊNCIA Item 9424 e 9425 7 COMPRIMENTO DE ANCORAGEM NECESSÁRIO NO VÃO Área obtida no dimensionamento Item 9411 Item 9425 e item 94261 Carvalho página 234 Atenção 108 GANCHOS DAS ARMADURAS DE TRAÇÃO Os ganchos das extremidades das barras da armadura longitudinal de tração podem ser item 9423 da NBR 6118 2014 semicirculares com ponta reta de comprimento não inferior a 2ϕ Figura 1011a em ângulo de 45º interno com ponta reta de comprimento não inferior a 4ϕ Figura 1011b em ângulo reto com ponta reta de comprimento não inferior as 8ϕ Figura 1011c 8 GANCHOS Para barras lisas os ganchos devem ser semicirculares Vale ressaltar que segundo as recomendações da NBR 61182014 as barras lisas deverão ser sempre ancoradas com ganchos 2φ 4φ Figura 1011 Tipos de ganchos a b c 8 GANCHOS Ainda segundo a NBR 6118 2014 o diâmetro interno da curvatura dos ganchos das armaduras longitudinais de tração deve ser pelo menos igual ao estabelecido na Tabela 101 Tabela 101 Diâmetros dos pinos de dobramento BITOLA mm φ 20 φ 20 CA 25 4φ 5φ CA 50 5φ 8φ CA 60 6φ 8 GANCHOS 9461 Ganchos dos estribos Os ganchos dos estribos podem ser a semicirculares ou em ângulo de 45 interno com ponta reta de comprimento igual a 5 φt porém não inferior a 5 cm b em ângulo reto com ponta reta de comprimento maior ou igual a 10 φt porém não inferior a 7 cm este tipo de gancho não pode ser utilizado para barras e fios lisos 8 GANCHOS O diâmetro interno da curvatura dos estribos deve ser no mínimo igual ao valor dado na Tabela 92 9 EXEMPLOS EXEMPLO 1 Calcular o comprimento de ancoragem reto básico l𝑏 para uma barra de 125𝑚𝑚 aço CA50 e fck20MPa considerando situação de boa aderência 9 EXEMPLOS lb φ 4 fbd 25φ itens 9424 fbd η1 η2 η3 fctd itens 9321 fctd fckinft yc itens 17422 fckinft 07 fckm itens 825 fckm 093 fck23 fck 50 MPa itens 825 9 EXEMPLS 9 EXEMPLOS EXEMPLO 2 Calcular o comprimento de ancoragem de uma barra de diâmetro de 125𝑚𝑚 considerando região de boa aderência concreto com fck20MPa e terminando com gancho de ângulo reto na extremidade Detalhar o gancho Item 9423 Tabela 91 item 9425 10 ANCORAGEM NO VÃO 11 ARMADURA DE TRAÇÃO NAS SEÇÕES DE APOIO Item 9424 e 9425 7 COMPRIMENTO DE ANCORAGEM NECESSÁRIO N0 VÃO Área obtida no dimensionamento Item 9411 Item 9425 e item 94261 Carvalho página 234 Atenção 11 ARMADURA DE TRAÇÃO NAS SEÇÕES DE APOIO 18324 Armadura de tração nas seções de apoio Os esforços de tração junto aos apoios de vigas simples ou contínuas devem ser resistidos por armaduras longitudinais que satisfaçam a mais severa das seguintes condições a no caso de ocorrência de momentos positivos as armaduras obtidas atraves do dimensionamento da seção b em apoios extremos para garantir a ancoragem da diagonal de compressão armaduras capazes de resistir a uma força de tração 𝑭𝒔𝒅 𝒂𝒍 d 𝑽𝒅 𝑵𝒅 onde 𝑽𝒅 e a força cortante no apoio e 𝑵𝒅 e a força de tração eventualmente existente 11 ARMADURA DE TRAÇÃO NAS SEÇÕES DE APOIO 18324 Armadura de tração nas seções de apoio c em apoios extremos e intermediários por prolongamento de uma parte da armadura de tração do vão Asvão correspondente ao máximo momento positivo do tramo Mvão de modo que Asapoio 13 Asvão se Mapoio for nulo ou negativo e de valor absoluto Mapoio 05 Mvão Asapoio 14 Asvão se Mapoio for negativo e de valor absoluto Mapoio 05 Mvão Item 9425 ቐ 03 𝑙𝑏 10 10 𝑐𝑚 𝑟 55 6 𝑐𝑚 𝐴𝑠𝑐𝑎𝑙𝑐 𝑉𝑑 𝑓𝑦𝑑 Tabela 91 𝐴𝑠𝑐𝑎𝑙𝑐 está relacionado com o item18324 No caso b será 13 ANCORAGEM EM APOIO DE EXTREMIDADE o O comprimento de ancoragem nos apoios extremos será dado por item 183241 precisa correção ancoragem c gancho ancoragem reta 𝑙𝑏𝑚𝑖𝑛 183241 Ancoragem da armadura de tração no apoio Quando se tratar do caso de 18324a as ancoragens devem obedecer aos criterios da Figura 183 Para os casos de 18324b e c em apoios extremos as barras das armaduras devem ser ancoradas a partir da face do apoio com comprimentos iguais ou superiores ao maior dos seguintes valores lbnec conforme 9425 r 55 φ onde r e o raio de curvatura dos ganchos conforme definido na Tabela 91 60 mm 13 ANCORAGEM JUNTO AOS APOIOS ancoragem c gancho ancoragem reta 183241 Ancoragem da armadura de tração no apoio Quando houver cobrimento da barra no trecho do gancho medido normalmente ao plano do gancho de pelo menos 70 mm e as ações acidentais não ocorrerem com grande frequência com seu valor máximo o primeiro dos três valores anteriores pode ser desconsiderado prevalecendo as duas condições restantes Para os casos de 18324b e c em apoios intermediários o comprimento de ancoragem pode ser igual a 10 φ desde que não haja qualquer possibilidade de ocorrência de momentos positivos na região dos apoios provocados por situações imprevistas particularmente por efeitos de vento e eventuais recalques Quando essa possibilidade existir as barras devem ser contínuas ou emendadas sobre o apoio 13 ANCORAGEM JUNTO AOS APOIOS 14 Resumo confinamento Confinamento no vão página 35 9411 as ancoragens por aderência devem ser confinadas por armaduras transversais ou pelo próprio concreto considerandose este caso quando o cobrimento da barra ancorada for maior ou igual a 3 e a distância entre barras ancoradas for maior ou igual a 3 página 38 9425 07 para barras tracionadas com gancho com cobrimento no plano normal ao do gancho 3 Neste caso o confinamento é obrigatoriamente com o concreto página 38 9426 trata de como confinar com armadura transversal Confinamento nos apoios página 35 9411 trechos sobre apoio direto não necessitam confinamento página 35 9411 as ancoragens por aderência devem ser confinadas por armaduras transversais ou pelo próprio concreto considerandose este caso quando o cobrimento da barra ancorada for maior ou igual a 3 e a distância entre barras ancoradas for maior ou igual a 3 página 38 9426 trata de como confinar com armadura transversal Resumo confinamento 15 EXEMPLOS o EXEMPLO 03 Detalhar a armadura longitudinal na seção longitudinal Fck30 Mpa CA 50 Cnom3 cm Asdim561 cm2 16 𝑡10 15 EXEMPLOS Faltou verificar se este escalonamento satisfaz 1832 Faltou apresentar o cálculo de lef Ascalc c ANCORAGEM NO VÃO COMPRIMENTO MÍNIMO DE ANCORAGEM a ANCORAGEM NOS APOLOS DE EXTREMIDADE comprimento de ancoragem reta considerando duas barras chegando aos apoios comprimento distribuído para fazer a ancoragem e a largura de pinos menos comuns 15 EXEMPLOS Observar que lbnec e menor do que lbmin Tambem devemos observar que lbmin e menor do que lbdisp Então devemos usar lbmin 15 EXEMPLOS o EXEMPLO 04 𝐶𝑛𝑜𝑚 25 cm 15 EXEMPLOS Mk4688 kNm Vk375 kN Esforços solicitantes de serviço 15 EXEMPLOS 15 EXEMPLOS CÁLCULO DE xc Mkmax 4688 kNm Mkc ¾ 4688 3516 kNm MkC 7 xc²2 7 l2 xc 3516 15 xc²2 15x52 xc xc 375 μm xc 125 μm l0min 5289 μm CÁLCULO DE xa E xb CORTE DA QUARTA BARRA lbnec lb fracAscalAse frac55x474 53 cm 15 EXEMPLOS Exercício Ancoragem em Apoio Considere uma viga biapoiada de seção retangular 20X55 classe de agressividade ambiental I C25 CA50 e t 63 O dimensionamento a flexão usando altura útil d 50 cm resultou em 3125 Sabendose que o esforço cortante Vd nas seções de apoio é 50 kN informe qual a menor largura de apoio possível o EXEMPLO 05 16 EMENDA DE ARMADURAS As barras de aço apresentam usualmente um comprimento próximo a 12 m Em pilares e em elementos estruturais com comprimento superior a 12 m é necessário fazer emenda das barras segundo um dos tipos a por traspasse ou transpasse bpor luvas rosqueadas ou prensadas cpor solda dpor outros dispositivos devidamente justificados 16 EMENDA DE ARMADURAS o Emenda por transpasse No caso de emenda de barras por transpasse a emenda é feita pala simples justaposição longitudinal das barras num comprimento de emenda bem definido como mostrado na Figura 22 e na 23 16 EMENDA DE ARMADURAS o Emenda por transpasse 16 EMENDA DE ARMADURAS o Emenda por transpasse As barras a serem emendadas devem ficar próximas entre si numa distância não superior a 4 Ø 16 EMENDA DE ARMADURAS o Emenda por transpasse o Proporção de barras emendadas em uma mesma seção Comprimento de trespasse da barra de maior diâmetro 16 EMENDA DE ARMADURAS o Emenda por transpasse o Proporção de barras emendadas em uma mesma seção 16 EMENDA DE ARMADURAS o Emenda por transpasse o Comprimento de trespasse de barras isoladas tracionadas 16 EMENDA DE ARMADURAS o Emenda por transpasse o Comprimento de trespasse de barras isoladas tracionadas 16 EMENDA DE ARMADURAS o Emenda por transpasse o Comprimento de trespasse de barras isoladas tracionadas 16 EMENDA DE ARMADURAS o Emenda por transpasse o Comprimento de trespasse de barras isoladas comprimidas 16 EMENDA DE ARMADURAS o Emenda por transpasse o Armadura transversal nas emendas por trespasse de barras isoladas o Armadura principal tracionada 16 EMENDA DE ARMADURAS o Emenda por transpasse o Armadura transversal nas emendas por trespasse de barras isoladas o Armadura principal tracionada 16 EMENDA DE ARMADURAS o Emenda por transpasse o Armadura transversal nas emendas por trespasse de barras isoladas o Armadura principal comprimida 16 EMENDA DE ARMADURAS o Emenda por transpasse o Armadura transversal nas emendas por trespasse de barras isoladas o Armadura secundária A armadura transversal deve obedecer ao estabelecido em 9426 16 EMENDA DE ARMADURAS o Emenda por transpasse o Exemplo 6 Calcule o comprimento de traspasse sem gancho a armadura transversal da emenda e estude a disposição das armaduras longitudinal e transversalmente a partir dos dados apresentados considerando que será necessário emendar todas as barras Dados Todas as barras são da armadura principal e estão tracionadas Ascalc 75 cm² armadura de tração de viga fletida Asef 4 φ 16 mm 80 cm² aço CA50 barras nervuradas alta aderência dispostas isoladamente sem feixe aço CA50 na armadura transversal fck 25 Mpa bw 18 cm h 45 cm seção transversal da viga φ 16 mm φt 63 mm Cnom 25 mm condição de aderência boa diâmetro máximo do agregado 19 mm 16 EMENDA DE ARMADURAS o Emenda por transpasse o Exemplo 7 Projetar a emenda de 100 das barras