Capitulo 6 - CA1 - Flexão Simples - Armadura Transversal de Viga

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    FLEXÃO SIMPLES  – ARMADURA TRANSVERSAL DE VIGA

    6.1  TENSÕES PRINCIPAIS

    Sejam os elementos 1 e 2, próximos ao apoio de uma viga, dos quais se quer determinar as tensões principais(Figura 6.1). Nesta Figura, o elemento 1 situa-se sobre a linha neutra (máxima tensão tangencial) e o elemento 2

    está situado próximo à fibra mais tracionada (máxima tensão normal de tração).

    Figura 6.1: Tensões normais e tangenciais em peças fletidas.

    Da Resistência dos Materiais é sabido que as tensões principais de tração I formam, no elemento 1, um ângulode 45° com a horizontal (plano diagonal de ruptura), sendo no elemento 2 este ângulo igual a 90° (plano verticalde ruptura), como mostrado na Figura 6.2. 

    Figura 6.2: Tensões principais nos elementos 1 e 2.

    Figura 6.3: Fissura em viga de concreto armado.

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    Ensaios de laboratório têm demonstrado uma boa aproximação com a teoria, já que em vigas de concreto armadoo aspecto das fissuras, na região próxima a apoio simples, é como indicado na Figura 6.3 (fissurasperpendiculares às tensões principais de tração, pois o concreto não resiste às mesmas).

    Já foi visto, quando se estudou a armadura longitudinal de vigas (Capítulo  5), que próximo ao elemento 2, onde afissura é provocada somente pelo momento fletor (xy = 0), a armadura horizontal de tração é colocadaperpendicularmente à fissura, isto é na direção da tensão principal I do elemento 2 (Figura 6.4). No elemento 1,

    onde a fissura é provocada pela força cortante (x = 0), a armadura deveria ser também colocadaperpendicularmente à fissura, na direção da tensão principal I do elemento 1 (Figura 6.4).

    Figura 6.4: Armaduras nas direções das tensões principais de tração.

     A ideia de se colocar armadura sempre na direção da tensão principal de tração (perpendicular à fissura) vigoroupor muitos anos como princípio básico do concreto armado. Mudanças ocorreram e as teorias atuais, tanto paramomento fletor como para força cortante, baseiam-se no principio de se "costurar" as fissuras, respeitandosempre o equilíbrio de forças e a compatibilidade das deformações. É por este motivo que as vigas de concretoarmado, em sua grande maioria, são, atualmente, detalhada só com armadura horizontal e vertical (Figura 6.5). As armaduras horizontais "costuram" as fissuras provocadas pelo momento fletor e as armaduras verticais

    "costuram" as fissuras provocadas pela força cortante. Evidentemente esta é uma idéia simplista, já que asfissuras, na realidade, são provocadas por tensões de tração provenientes da combinação de momentos fletores eforças cortantes atuando conjuntamente.

    Figura 6.5: Armadura de momento fletor e força cortante.

    6.2   ANALOGIA DA TRELIÇA DE MORSH

    O verdadeiro comportamento de peças fletidas (peças fissuradas) de concreto armado ainda não é totalmenteconhecido. Uma das teorias que procura explicar este comportamento é a Analogia da Treliça de Morsh, onde ésuposto que os momentos fletores e as forças cortantes devam ser resistidos por uma treliça interna à viga

    formada por banzos, diagonais e montantes constituídos por barras de concreto comprimido e barras de açotracionado (Figura 6.6).

    http://0.0.0.0/http://0.0.0.0/

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    Figura 6.6: Analogia da treliça de Morsh  – Estribos verticais.

    Figura 6.7: Analogia da treliça de Morsh  – Estribos inclinados.

    6.2.1  MODELOS DE ABNT NBR 6118

    Ensaios de laboratório têm demonstrado que o ângulo  mostrado na Figura 6.6, que corresponde à inclinação dafissura mostrada na Figura 6.4, varia entre 30° e 45°. Dessa forma, a ABNT NBR 6118, itens 17.4.2.2 e 17.4.2.3houve por bem adotar dois modelos correspondentes à analogia da treliça de Morsh, ou sejam:

      Modelo I, onde é admitido que as diagonais de compressão sejam inclinadas de  = 45° em relação ao eixolongitudinal do elemento estrutural;

      Modelo II, onde é admitido que as diagonais de compressão sejam inclinadas de   em relação ao eixolongitudinal do elemento estrutural, com  variável livremente entre 30° e 45°.

    6.2.2  COLAPSO DE VIGAS DE CONCRETO ARMADO

    Baseado no mecanismo da treliça pode ser observado que a ruína da viga pode ocorrer de varias maneiras, já quequalquer parte (banzo, diagonal ou montante) pode entrar em colapso.

     Admitindo-se comportamento de viga sub ou superarmada (Figura 6.8), onde o momento fletor é responsável pelobinário das forças horizontais atuantes nos banzos superior e inferior da treliça, o colapso pode ocorrer por:

      ruptura (esmagamento) do concreto comprimido que constitui o banzo superior (viga superarmada);  ruptura (alongamento excessivo) da armadura tracionada do banzo inferior (viga subarmada).

    Para evitar a ruptura (esmagamento) do concreto comprimido no banzo superior (ruptura de viga superarmadamostrada na Figura 6.8), duas providências podem ser tomadas:

      colocação de armadura na região comprimida;  aumento das dimensões da seção transversal da viga.

    De modo análogo ao das vigas super e subarmadas, onde o momento fletor é o causador do colapso, pode a forçacortante também ser responsável pela ruína de uma viga de concreto armado (Figura 6.9). Isto pode acontecer

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    por:

      ruptura (esmagamento) da diagonal de concreto comprimido; ou  ruptura (alongamento excessivo) da armadura tracionada dos montantes (estribos).

    Figura 6.8: Colapso de viga devido ao momento fletor.

    Figura 6.9: Colapso de viga devido a força cortante.

    O esmagamento do concreto comprimido mostrado na Figura 6.9 só pode ser evitado com o aumento dasdimensões da seção transversal da viga. A verificação da necessidade de se aumentar ou não as dimensões deuma viga de concreto armado é feita pelos itens 17.4.2.2 e 17.4.2.3 da ABNT NBR 6118, os quais fixam valoreslimites para a força cortante atuante em seções transversais de viga.

    6.3   VALORES LIMITES PARA FORÇA CORTANTE  –  DIAGONAL DE COMPRESSÃO

    6.3.1  EQUILÍBRIO DA DIAGONAL DE COMPRESSÃO DE TRELIÇA DE MORSH

    Seja a Figura 6.10 onde a força cortante resistente de cálculo VRd2  é responsável pelo equilíbrio vertical das

    forças atuantes no trecho de viga.

    Figura 6.10: Equilíbrio vertical da resultante atuante na diagonal de compressão da treliça de Morsh.

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    Na Figura 6.10, 

     - representa a inclinação da fissura em relação ao eixo horizontal da viga e corresponde à inclinação dastensões cw;

      - corresponde à inclinação da armadura transversal (diagonal tracionada da treliça de Morsh) emrelação ao eixo horizontal da viga;

     - corresponde a um dos ângulos do triângulo retângulo BCD (reto em B), equivalente a [(  + ) - 90°];bw - largura da alma da viga;

    d - altura útil da viga;z - representa o braço de alavanca correspondente à distância entre a resultante horizontal de

    compressão atuante no banzo superior da treliça de Morsh e a resultante atuante na armadurahorizontal tracionada (banzo inferior da treliça), admitido como sendo igual 0,9 d;

    cw - tensões normais atuantes na diagonal de compressão da treliça de Morsh (tensões perpendiculares àreta BC);

    Rcw - corresponde à força atuante na diagonal de compressão da treliça de Morsh, resultante das tensõescw;

     VRd235 - corresponde à força cortante resistente de cálculo, relativa à ruína das diagonais comprimidas deconcreto.

    Do triângulo ABD (Figura 6.10) tem-se:

    sen

    zBD ___ 

     

    Do triângulo BCD (Figura 6.10) tem-se:

      cosBDBC ___  ___ 

     

    ou ainda:

    zsen

    cosBC ___ 

     

    Tendo em vista que:

        90-  

    tem-se:

      90  

      90coscos  

      90sensen90coscoscos     cossensencoscos  

    sen

    cossensencos

    sen

    cos 

    cossengcot

    sen

    cos 

    gcotgcotsen

    sen

    cos 

    que levado para a expressão da reta BC, tem-se:

    35  Notação da ABNT NBR 6118. O índice 2 que aparece em VRd2 é usado para indicar vigas, sendo o índice1, que aparecerá em VRd1, usado para lajes.

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      gcotgcotsenzBC ___ 

     

    Do equilíbrio das forças verticais mostradas na Figura 6.10, tem-se:

      senRV cwRd2  

    ou ainda:

     

      

        senbBCV w

     ___ 

    cwRd2  

        senbgcotgcotsenzV wcw2Rd  

        2wcw2Rd   sengcotgcotzbV  

    Tendo em vista que (Figura 6.10):

    d9,0z    

    e tomando para cw um valor em torno de 70% da máxima tensão de compressão de cálculo do concreto 0,85 f cd,necessário pelas incertezas decorrentes da simplificação da analogia de Morsh, tem-se:

    cdcw   f 85,0   

    7,04,1

    1   

       

      

        2w

    cd2Rd   sengcotgcotd9,0b

    4,1

    f 85,0V  

    ou ainda:

        Equação 6.16.3.2  MODELOS DA ABNT NBR 6118

    6.3.2.1  MODELO I

    O Modelo I da ABNT NBR 6118 define  como sendo igual a 45°. Desta forma a Equação 6.1 resulta:

      45gcotgcot45sendbf 54,0V   2wcd2Rd   1gcot5,0dbf 54,0V wcd2Rd    

    1gcotdbf 27,0V wcd2Rd    

    Se o ângulo  (inclinação das barras de cisalhamento) for tomado igual a 90°, VRd2 assumirá seu valor mínimo,correspondente a:

       Equação 6.2

     A ABNT NBR 6118, item 17.4.2.2-a, apresenta a Equação 6.2 corrigida do fator v2, função da resistênciacaracterística do concreto. Desta forma, a expressão de VRd2, para o Modelo I, resulta:

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    Equação 6.3

    6.3.2.2  MODELO II

    O Modelo II da ABNT NBR 6118, que estabelece para  uma variação entre 30° e 45°, usa, para a determinaçãode VRd2, a Equação 6.1 corrigida do fator v2. Segundo o item 17.4.2.3-a, VRd2  deve ser determinado pelaexpressão:

         

         

       Equação 6.4

    6.3.3  RESISTÊNCIA DE VIGAS  –  DIAGONAL DE COMPRESSÃO

     A resistência de viga, numa determinada seção transversal, deve ser considerada satisfatória quando forverificada, a seguinte condição:

      Equação 6.5onde:

     VSd - força cortante solicitante de cálculo na seção; VRd2  - força cortante resistente de cálculo, relativa à ruína das diagonais comprimidas de concreto, deacordo com os Modelos I e II descritos em 6.3.2.1 e 6.3.2.2, respectivamente.

    Nas regiões dos apoios, os cálculos devem considerar as forças cortantes agentes nas respectivas faces (Figura6.11).

    Figura 6.11: Verificação de força cortante.

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    EXEMPLO 6.1

     Verificar, para a seção transversal de viga abaixo indicada, qual a máxima força cortante solicitante de cálculo(VSd) que a mesma pode suportar, definida pela diagonal de compressão (V Rd2). Fazer a verificação para oModelo I e para o Modelo II admitindo  = 30° e  = 90°.

    Considerar:

      concreto: C25;  d = h  –  4 cm;  estado limite último, combinações normais (c = 1,4).

    Solução: Na determinação de VRd2, usar a Equação 6.3 para o Modelo I e a Equação 6.4 para o Modelo II. VSd édefinida pela Equação 6.5. 

    a)  Dados  –  uniformização de unidades (kN e cm)

    2ck   cm/kN5,2MPa25f     

    4,1c    

    c

    ck

    cd

    f f 

     

    2cd   cm/kN79,1

    4,1

    5,2f     

    MPaemf 250

    f 1 ck

    ckv2    

    9,0250

    251v2    

    cm20bw    

    cm36440d    

    b)  Modelo I

    dbf 27,0V wcd2v2Rd    

    kN18,313362079,19,027,0V 2Rd    

    kN313VV2RdSd

       

    c)  Modelo II

    OK)9045(90

    OK)4530(30

     

      gcotgcotsendbf 54,0V   2wcd2v2Rd  

      30gcot90gcot30sen362079,19,054,0V   22Rd  

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      kN90,27073,10,05,0362079,19,054,0V   22Rd    

    kN271VV2RdSd

       

    d)  Observação

    No Modelo I, a força cortante solicitante de cálculo VSd  (313 kN) resultou 15% maior que acorrespondente no Modelo II (271 kN). Portanto, no que se refere à diagonal de compressão, o Modelo I

    tem um melhor comportamento que o Modelo II.

    ■ 

    6.4   VALORES LIMITES PARA FORÇA CORTANTE  –  DIAGONAL DE TRAÇÃO

    6.4.1  EQUILÍBRIO DA DIAGONAL DE TRAÇÃO DE TRELIÇA DE MORSH

    Seja a Figura 6.12 onde a força cortante resistente de cálculo VRd2  é responsável pelo equilíbrio vertical dasforças atuantes no trecho de viga.

    Figura 6.12: Equilíbrio vertical da resultante atuante na armadura transversal (diagonal tracionada da treliça de Morsh).

    Na Figura 6.12, 

     - representa a inclinação da fissura em relação ao eixo horizontal da viga;  - corresponde à inclinação da armadura transversal (diagonal tracionada da treliça de Morsh) em

    relação ao eixo horizontal da viga;d - altura útil da viga;z - representa o braço de alavanca correspondente à distância entre a resultante horizontal de

    compressão atuante no banzo superior da treliça de Morsh e a resultante atuante na armadurahorizontal tracionada (banzo inferior da treliça), admitido como sendo igual 0,9 d;

    s - corresponde ao espaçamento da armadura transversal, medido paralelamente ao eixo horizontal daviga;

    n - representa o número da barras, componentes da armadura transversal, que corta o plano AC co trechoda viga;

     Asw  - corresponde à área da seção transversal de uma barra que constitui a armadura transversal daviga;

    sw - tensões normais atuantes na armadura transversal (diagonal tracionada da treliça de Morsh);Rsw  - corresponde à força atuante na armadura transversal (diagonal tracionada da treliça de Morsh),

    resultante das tensões sw;

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     VRd336 - corresponde à força cortante resistente de cálculo, relativa à ruína por tração diagonal; Vsw - corresponde a componente vertical da força Rsw; e Vc - corresponde à parcela de força cortante absorvida por mecanismos complementares ao da treliça de

    Morsh.

    Do triângulo ABC (Figura 6.12) tem-se:

      gcotgcotz AB ___ 

     

    O número de barras que corta o plano AC (projeção horizontal AB) é dado por:

      gcotgcots

    z

    s

    gcotgcotz

    s

     ABn  

    Do equilíbrio vertical de forças atuantes no trecho de viga da Figura 6.12, tem-se:

    0VsenRV csw3Rd    

    ou ainda:

    csw3Rd   VsenRV    

      Equação 6.6 Ainda da Figura 6.12, tem-se:

        sen AnsenRV swswswsw  

     

      sen Agcotgcots

    z

    V swswsw  

     

      sen Agcotgcots

    d9,0V swswsw  

    ( )   Equação 6.7 A ABNT NBR 6118, itens 17.4.2.2.b e 17.4.2.3.b, apresenta a Equação 6.7 com f ywd no lugar de sw, onde f ywd é atensão na armadura transversal, limitada ao valor f yd no caso de estribo e a 70% desse valor no caso de barra

    dobrada, não se tomando, para ambos os casos, valores superiores a 435 MPa. Desta forma a Equação 6.7resulta:

    ( )          

    Equação 6.8

    36  Notação da ABNT NBR 6118.

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    6.4.2   ARMADURA COMPONENTE DAS DIAGONAIS TRACIO NADAS DA TRELIÇA DE

    MORSH As armaduras que compõem as diagonais tracionadas da treliça de Morsh podem ser constituídos por:

      estribos;  barras dobradas.

    Os estribos, de modo geral, são fechados e na grande maioria dos casos são posicionados verticalmente (  = 90°),como mostrado na Figura 6.13.  Os valores de Asw, a serem usados na Equação 6.8,  dependem do número deramos que compõe o estribo.

    Figura 6.13: Estribos de viga.

     As barras dobradas, de modo geral, são posicionadas nas vigas como continuidade das barras horizontais,formando ângulo de 45° com a horizontal (Figura 6.14).

    Figura 6.14: Barras dobradas de viga.

    6.4.3  MODELOS DA ABNT NBR 6118

    6.4.3.1  MODELO I

    O Modelo I da ABNT NBR 6118 define  como sendo igual a 45°. Desta forma a Equação 6.8 resulta:

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        sen45gcotgcotf d9,0

    s

     AV ywd

    swsw  

    (

    )   

            

            Equação 6.9

    O item 17.4.2.2-b da ABNT NBR 6118 apresenta, o cálculo da armadura transversal de viga, para o Modelo I,separado por tipo de solicitação.

    6.4.3.1.1 FLEXÃO SIMPLES OU FLEXO-TRAÇÃO COM A LINHA NEUTRA CORTANDO ASEÇÃO

    No caso de flexão simples ou flexo-tração, com a linha neutra cortando a seção, os valores de VRd3 (Equação 6.6), Vc e Vsw (Equação 6.9) são dados por:

     

      

          √          

    ( )   

     

     

         

              

    Equação 6.10

    6.4.3.1.2 FLEXO-COMPRESSÃO

    No caso de flexo-compressão, os valores de VRd3 (Equação 6.6), Vc e Vsw (Equação 6.9) são dados por:

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          √          

    ( )      

     

       

              

    Equação 6.11

    Na Equação 6.11, 

    M0 - valor do momento fletor que anula a tensão normal de compressão na borda da seção (tracionada por

    MSd,Max), provocada pelas forças normais de diversas origens concomitantes com V Sd, sendo essatensão calculada com valor de f  igual a 1,0; e

    MSd,max - valor do máximo momento fletor de cálculo que atua na seção considerada.

    6.4.3.1.3 ELEMENTOS ESTRUTURAIS TRACIONADOS COM A LINHA NEUTRA FORA DASEÇÃO

    No caso de elementos estruturais tracionados com a linha neutra fora da seção, os valores de VRd3 (Equação 6.6), Vc e Vsw (Equação 6.9) são dados por:

        ( )           

    Equação 6.12

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    6.4.3.2  MODELO II

    O Modelo II da ABNT NBR 6118, estabelece para   uma variação entre 30° e 45°, aplicados diretamente naEquação 6.8. 

    O item 17.4.2.3-b da ABNT NBR 6118 apresenta, o cálculo da armadura transversal de viga, para o Modelo II,separado por tipo de solicitação.

    6.4.3.2.1 FLEXÃO SIMPLES OU FLEXO-TRAÇÃO COM A LINHA NEUTRA CORTANDO ASEÇÃO

    No caso de flexão simples ou flexo-tração, com a linha neutra cortando a seção, os valores de VRd3 (Equação 6.6), Vc e Vsw (Equação 6.8) são dados por:

         

           

    √           ( )   

          

     

                

    Equação 6.13

    6.4.3.2.2 FLEXO-COMPRESSÃO

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    No caso de flexo-compressão, os valores de VRd3 (Equação 6.6), Vc e Vsw (Equação 6.8) são dados por:

     

     

             

    √          

    ( )           

            

       

    Equação 6.14

    Na Equação 6.14, 

    M0 - valor do momento fletor que anula a tensão normal de compressão na borda da seção (tracionada porMSd,Max), provocada pelas forças normais de diversas origens concomitantes com V Sd, sendo essatensão calculada com valor de f  igual a 1,0;

    MSd,max - valor do máximo momento fletor de cálculo que atua na seção considerada.

    6.4.3.2.3 ELEMENTOS ESTRUTURAIS TRACIONADOS COM A LINHA NEUTRA FORA DASEÇÃO

    No caso de elementos estruturais tracionados com a linha neutra fora da seção, os valores de VRd3 (Equação 6.6), Vc e Vsw (Equação 6.8) são dados por:

        ( )   

    Equação 6.15

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    6.4.4  RESISTÊNCIA DE VIGAS  –  DIAGONAL TRACIONADA

     A resistência de viga, numa determinada seção transversal, deve ser considerada satisfatória quando forverificada, a seguinte condição:

      Equação 6.16onde:

     VSd - força cortante solicitante de cálculo na seção; e VRd3  - força cortante resistente de cálculo, relativa à ruína por tração diagonal, de acordo com os

    Modelos I e II descritos em 6.3.2.1 e 6.3.2.2, respectivamente.

    EXEMPLO 6.2

     Verificar, para a seção transversal de viga abaixo indicada, qual a máxima força cortante solicitante de cálculo(VSd) que a mesma pode suportar, definida pela diagonal tracionada (V Rd3). Fazer a verificação para o Modelo I epara o Modelo II admitindo  = 30° e  = 90°.

    Considerar:

      aço: CA-50;  concreto: C25;  d = h  –  4 cm;  estribos verticais de dois ramos, espaçados de 10 cm, constituídos por barras de 6,3 mm;  flexão simples;  estado limite último, combinações normais (c = 1,4, s = 1,15).

    Solução: Na determinação de VRd3, usar a Equação 6.10 para o Modelo I e a Equação 6.13 para o Modelo II. VSd édefinida pela Equação 6.16. 

  • 8/18/2019 Capitulo 6 - CA1 - Flexão Simples - Armadura Transversal de Viga

    17/45

     

    6-159

    a)  Dados  –  uniformização de unidades (kN e cm)

    2ck   cm/kN5,2MPa25f     

    4,1c    

    MPaemf f 21,0

    f  ckc

    3   2ck

    ctd

     

    23   2

    ctd   cm/kN128,0MPa28,14,1

    2521,0f     

    MPa500f yk    

    15,1s  

    MPa435

    minf  s

    yk

    ywd  

    2ywd   cm/kN5,43MPa435

    MPa435

    MPa43515,1

    500

    minf   

     

    22

    ssw   cm623,04

    63,02 A2 A  

     

    cm10s    

    cm20bw    

    cm36440d    

    b)  Modelo I

      90  (estribos verticais)

    dbf 6,0V wctd0c    

    kN553620128,06,0V 0c    

     

      

        cossenf d9,0

    s

     AV ywd

    swsw  

      kN8890cos90sen5,43369,010

    623,0Vsw  

     

      

       

    swcRd3   VVV    

    kN1438855VRd3  

     

    kN143VV 3RdSd    

    c)  Modelo II

    OK)9045(90

    OK)4530(30

     

    kN553620128,06,0V 0c    

    kN271V 2Rd   (ver Exemplo 6.1, item c)

       

      

        sengcotgcotf d9,0

    s

     AV

    ywd

    sw

    sw

     

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    6-160

      kN15290sen30gcot90gcot5,43369,010

    623,0Vsw  

     

      

       

    0c

    0c2Rd

    Sd2Rd0c1c   V

    VV

    VVVV  

     

    kN5555271

    V27155V

      Sd

    1c 

     

    kN55927,3

    V271V   Sd1c  

     (Vc1 função de VSd  necessário processo interativo)

    c.1)  VSd =VRd3 = Vsw = 152 kN (1ª tentativa, desconsiderado o valor de Vc)

    OKkN55kN30927,3

    152271V 1c  

     

    kN30VV 1cc    

    swc3Rd   VVV    

    kN152kN18215230V 3Rd    

    c.2)  VSd = VRd3 = 182 kN (2ª tentativa)

    OKkN55kN23927,3

    182271V 1c  

     

    kN23VV 1cc    

    swc3Rd   VVV    

    kN182kN17515223V 3Rd    

    c.3)  VSd = VRd3 = 175 kN (3ª tentativa)

    OKkN55kN24927,3

    175271V 1c  

     

    kN24VV 1cc    

    swc3Rd   VVV    

    kN175kN17615224V 3Rd    

    c.4)  VSd = VRd3 = 176 kN (4ª tentativa)

    OKkN55kN24927,3

    176271V 1c  

     

    kN24VV 1cc    

    swc3Rd   VVV    

    OKkN17615224V 3Rd    

  • 8/18/2019 Capitulo 6 - CA1 - Flexão Simples - Armadura Transversal de Viga

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    6-161

    kN176VV3RdSd

       

    d)  Observação

    No Modelo I, a força cortante solicitante de cálculo VSd  (143 kN) resultou 19% menor que acorrespondente no Modelo II (176 kN). Portanto, no que se refere à diagonal tracionada, flexão simples, oModelo II tem um melhor comportamento que o Modelo I.

    ■ 

    6.5   ARMADURA MÍNIMA

    Segundo o item 17.4.1.1 da ABNT NBR 6118, as vigas de concreto armado devem conter armadura transversalmínima constituída por estribos, com taxa geométrica:

      

     

      √           {    

    Equação 6.17

    onde:

    sw - taxa geométrica de armadura transversal; Asw - área da seção transversal dos estribos;s - espaçamento dos estribos, medido segundo o eixo longitudinal da viga; - inclinação dos estribos em relação ao eixo longitudinal da viga;bw - largura média da alma, medida ao longo da altura útil da seção,f ywk - resistência característica ao escoamento do aço da armadura transversal; ef ct,m - resistência média à tração do concreto.

    EXEMPLO 6.3

    Determinar a taxa geométrica mínima para a armadura transversal da viga de seção transversal abaixoindicada.

    Considerar:

      aço: CA-60; e  concreto: C25.

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    6-162

    Solução: Usar a Equação 6.17 para a determinação de sw.

    a)  Dados  –  uniformização de unidades (kN e cm)

    2ck   cm/kN5,2MPa25f     

    MPaemf f 3,0f  ck3   2

    ckm,ct    

    23   2m,ct   cm/kN256,0MPa56,2253,0f     

    MPa600f yk    

    MPa500

    f minf   yk

    ywk  

    2ywk   cm/kN50MPa500

    MPa500

    MPa600minf   

     

    b)  Taxa geométrica

    ywk

    m,ctsw

    f 2,0  

    %10,050

    256,02,0sw    

    ■ 

    6.6  FLEXÃO SIMPLES - VIGAS COM ESTRIBOS VERTICAIS  –  MODELO I

     ABNT NBR 6118, item 17.4.1.1.3:

    “ A armadura transversal (Asw ) pode ser constituída por estribos (fechados na região de apoio das diagonais,

    envolvendo a armadura longitudinal) ou pela composição de estribos e barras dobradas; entretanto, quando forem

    utilizadas barras dobradas, estas não devem suportar mais do que 60% do esforço total resistido pela armadura .” 

    O detalhamento de vigas de concreto armado com estribos verticais, permitido pelo item 17.4.1.1.3 da ABNT NBR 6118, tem sido o mais usado pela engenharia de estruturas (Figura 6.15).

    Figura 6.15: Vigas com estribos verticais.

    Por outro lado, a adoção do Modelo I, que exige menos da diagonal comprimida da treliça de Morsh (ver Exemplo

  • 8/18/2019 Capitulo 6 - CA1 - Flexão Simples - Armadura Transversal de Viga

    21/45

     

    6-163

    6.1 e Exemplo 6.2), também se tem mostrado bastante útil no detalhamento de vigas de concreto armado. Destaforma, levando em consideração apenas as equações  Equação 6.3,  Equação 6.5, Equação 6.10,  Equação 6.16 eEquação 6.17, para flexão simples, tem-se:

    {

     

                   

      √  

             ( )        

       

      √           {    

    Equação 6.18

    EXEMPLO 6.4

     Verificar, para a seção transversal de viga abaixo indicada, qual a máxima força cortante solicitante de cálculo(VSd) que a mesma pode suportar.

    Considerar:

      aço: CA-50;  concreto: C25;  d = h  –  4 cm;  estribos verticais de dois ramos, espaçados de 10 cm, barras de 6,3 mm;  flexão simples, Modelo I; e  estado limite último, combinações normais (c = 1,4, s = 1,15).

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    6-164

    Solução: Na determinação de VSd, usar a Equação 6.18. 

    a)  Dados  –  uniformização de unidades (kN e cm)

    2ck   cm/kN5,2MPa25f     

    4,1c    

    MPaemf 250

    f 1

    ck

    ck

    v2   

    9,0250

    251v2    

    c

    ck

    cd

    f f 

     

    2cd   cm/kN79,1

    4,1

    5,2f     

    MPaemf f 3,0f  ck3   2

    ckm,ct    

    23   2m,ct   cm/kN256,0MPa56,2253,0f     

    MPaemf f 21,0

    f  ckc

    3   2ck

    ctd  

    23   2

    ctd   cm/kN128,0MPa28,14,1

    2521,0f     

    MPa500f yk    

    15,1s    

    MPa500

    f minf   yk

    ywk  

    2ywk   cm/kN50MPa500

    MPa500

    MPa500minf   

     

    MPa435

    minf  s

    yk

    ywd  

    2ywd   cm/kN5,43MPa435

    MPa435

    MPa43515,1

    500

    minf   

     

    22

    ssw   cm623,0463,02 A2 A    

    cm10s  

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    6-165

    cm20bw

       

    cm36440d    

    ywk

    m,ctsw

    f 2,0  

    %10,050

    256,02,0sw    

    sb

     A

    w

    sw

    sw   

    OK%10,0%31,01020

    623,0sw  

     

    b)   VRd2 

    dbf 27,0V wcd2v2Rd    

    kN313362079,19,027,0V 2Rd    

    c)   VRd3 

    dbf 6,0V wctd0c    

    kN553620128,06,0V 0c    

    ywdsw

    sw   f d9,0s

     AV

     

      

       

    kN885,43369,010

    623,0Vsw  

     

      

       

    swcRd3   VVV    

    kN1438855VRd3    

    d)   VSd 

    3Rd

    2Rd

    SdV

    VV  

      kN143VkN143

    kN313V SdSd  

    ■ 

    6.7  FLEXÃO SIMPLES - VIGAS COM ESTRIBOS VERTICAIS  –  MODELO II

     A adoção do Modelo II para vigas com estribos verticais pode ser uma solução interessante quando se quer exigirmais da diagonal comprimida da treliça de Morsh (ver Exemplo 6.1 e Exemplo 6.2), e menos da armadura. Destaforma, levando em consideração apenas as equações estabelecidas em Equação 6.4, Equação 6.5, Equação 6.13, Equação 6.16 e Equação 6.17, para flexão simples, tem-se:

    {

     

        Equação 6.19

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    6-166

                           

    √           ( )           

      

     

      √           {    

    EXEMPLO 6.5

     Verificar, para a seção transversal de viga abaixo indicada, qual a máxima força cortante solicitante de cálculo(VSd) que a mesma pode suportar.

    Considerar:

      aço: CA-50;  concreto: C25;  d = h  –  4 cm;  estribos verticais de dois ramos, espaçados de 10 cm, constituídos por barras de 6,3 mm;  flexão simples, Modelo II,  = 30°; e  estado limite último, combinações normais (c = 1,4, s = 1,15).

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    6-167

    Solução: Na determinação de VSd, usar a Equação 6.19

    a)  Dados  –  uniformização de unidades (kN e cm)

    2ck   cm/kN5,2MPa25f     

    4,1c    

    MPaemf 250

    f 1

    ck

    ck

    v2   

    9,0250

    251v2    

    c

    ck

    cd

    f f 

     

    2cd   cm/kN79,1

    4,1

    5,2f     

    MPaemf f 3,0f  ck3   2

    ckm,ct    

    23   2m,ct   cm/kN256,0MPa56,2253,0f     

    MPaemf f 21,0

    f  ckc

    3   2ck

    ctd  

    23   2

    ctd   cm/kN128,0MPa28,14,1

    2521,0f     

    MPa500f yk    

    15,1s    

    MPa500

    f minf   yk

    ywk  

    2ywk   cm/kN50MPa500

    MPa500

    MPa500minf   

     

    MPa435

    minf  s

    yk

    ywd  

    2ywd   cm/kN5,43MPa435

    MPa435

    MPa43515,1

    500

    minf   

     

    22

    ssw   cm623,0463,02 A2 A    

    cm10s  

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    6-168

    cm20bw

       

    cm36440d    

    ywk

    m,ctsw

    f 2,0  

    %10,050

    256,02,0sw    

    sb

     A

    w

    sw

    sw   

    OK%10,0%31,01020

    623,0sw  

     

      30  

    b)   VRd2 

      cossendbf 54,0V wcd2v2Rd  

    kN27130cos30sen362079,19,054,0V 2Rd    

    c)   VRd3 

    dbf 6,0V wctd0c    

    kN553620128,06,0V 0c    

     

      

        cotf d9,0

    s

     AV ywd

    swsw  

    kN15230cot5,43369,010

    623,0Vsw  

     

      

       

    0c

    0c2Rd

    Sd2Rd0c1c   V

    VVVVVV  

     

    kN5555271

    V27155V

      Sd

    1c 

     

    kN55927,3

    V271V   Sd1c  

     (Vc1 função de VSd  necessário processo interativo)

    c.1)  VSd =VRd3 = 200 kN (1ª tentativa, valor arbitrado)

    OKkN55kN18

    927,3

    200271V 1c  

     

    kN18VV 1cc    

    swc3Rd   VVV    

    kN200kN17015218V 3Rd    

    c.2)  VSd = VRd3 = 170 kN (2ª tentativa)

    OKkN55kN26927,3

    170271V 1c  

     

    kN26VV 1cc    

    swc3Rd   VVV    

    kN170kN17815226V 3Rd    

  • 8/18/2019 Capitulo 6 - CA1 - Flexão Simples - Armadura Transversal de Viga

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    6-169

    c.3)  VSd = VRd3 = 178 kN (3ª tentativa)

    OKkN55kN24927,3

    178271V 1c  

     

    kN24VV 1cc    

    swc3Rd   VVV    

    kN178kN17615224V 3Rd    

    c.4)  VSd = VRd3 = 176 kN (4ª tentativa)

    OKkN55kN24927,3

    176271V 1c  

     

    kN24VV 1cc    

    swc3Rd   VVV    

    OKkN17615224V 3Rd    

    kN176VV3RdSd

       

    d)   VSd 

    3Rd

    2Rd

    SdV

    VV  

      kN176VkN176

    kN271V

    SdSd 

    e)  Comparações de Modelos (valores do Modelo I retirados do Exemplo 6.4) 

    Modelo I II

      90° 90°

      45° 30°

    Vc 55 kN 24 kN

    Vsw 88 kN 152 kN

    VRd2 313 kN 271 kN

    VRd3 143 kN 176 kN

    Como pode ser observado pela tabela, o Modelo I apresenta melhores condições para o concreto (V Rd2), ao passoque o Modelo II é melhor para armadura (VRd3). Em outras palavras isto quer dizer que o Modelo II necessitamenos armadura que o Modelo I.

    ■ 

    6.8  CONDIÇÕES PARA USO DE ESTRIBOS EM VIGAS

    Segundo o item 18.3.3.2 da ABNT NBR 6118, os estribos destinados a vigas de concreto armado devem satisfazeràs seguintes exigências (Figura 6.16):

  • 8/18/2019 Capitulo 6 - CA1 - Flexão Simples - Armadura Transversal de Viga

    28/45

     

    6-170

    Equação 6.20

    onde:

    t - diâmetro da barra que constitui o estribo;s - espaçamento dos estribos, medido segundo o eixo longitudinal da viga;bw - largura da alma da viga;d - altura útil da viga; VSd - força cortante solicitante de cálculo na seção; e VRd2 - força cortante resistente de cálculo, relativa à ruína das diagonais comprimidas de concreto.

    Figura 6.16: Estribos de viga de concreto armado.

    Embora a ABNT NBR 6118 não faça referência ao espaçamento mínimo entre estribos, é recomendável que estevalor não seja inferior a 10 cm. Em casos extremos este valor pode ser reduzido para até 7 cm, porém torna-senecessário que sejam verificadas as condições totais de concretagem que envolvem todas as armaduras(longitudinais e transversais). Desta forma a Equação 6.20 resulta:

    Equação 6.21

    No caso de vigas de pouca altura útil (d  35 cm), o produto 0,3 d poderá resultar inferior a 10 cm. Neste caso oespaçamento mínimo de 10 cm deverá ser ignorado, mantendo-se o espaçamento igual ou inferior a 0,3 d.

    EXEMPLO 6.6

    Determinar o espaçamento dos estribos para o trecho II da viga abaixo indicada.

    cm20

    d3,0mins67,0

    V

    V

    cm30

    d6,0mins67,0

    V

    V

    10

    bmm5

    2Rd

    Sd

    2Rd

    Sd

    wt

     

    cm20

    d3,0minscm1067,0

    V

    V

    cm30

    d6,0minscm1067,0

    V

    V

    10

    bmm5

    2Rd

    Sd

    2Rd

    Sd

    wt

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    29/45

     

    6-171

    Considerar:

      aço: CA-60;  concreto: C20;  d = h  –  5 cm;  estribos verticais de dois ramos, constituídos por barras de 6,3 mm;  flexão simples, Modelo I; e

      estado limite último, combinações normais (c = 1,4, s = 1,15).

    Solução:  A solução do problema consiste na aplicação da Equação 6.18 e Equação 6.21.  Observar que averificação de VRd2 deve ser feita para a maior força cortante solicitante de cálculo V Sd atuante na viga (210 kN).

    O cálculo da armadura deve ser feito para VSd igual a 140 kN que corresponde a maior força cortante de cálculoatuante no trecho II.

    a)  Dados  –  uniformização de unidades (kN e cm)

    2ck   cm/kN0,2MPa20f     

    4,1c    

    MPaemf 250

    f 1

    ck

    ck

    v2   

    92,0250

    201v2    

    c

    ckcd

    f f 

     

    2cd   cm/kN43,1

    4,1

    0,2f     

    MPaemf f 3,0f  ck3   2

    ckm,ct    

    23   2m,ct   cm/kN221,0MPa21,2203,0f     

    MPaemf f 21,0

    f  ckc

    3   2ck

    ctd

     

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    30/45

     

    6-172

    23   2

    ctd   cm/kN111,0MPa11,14,1

    2021,0f     

    MPa600f yk    

    15,1s    

    MPa500

    f minf   yk

    ywk  

    2ywk   cm/kN50MPa500

    MPa500

    MPa600minf   

     

    MPa435

    minf  s

    yk

    ywd  

    2ywd   cm/kN5,43MPa435

    MPa435

    MPa52215,1

    600

    minf   

     

    10

    bmm5   wt    

    10

    200mm5 t    

    mm20mm5t   

    OKmm3,6t    

    22

    ssw   cm623,04

    63,02 A2 A  

     

    cm20bw    

    cm45550d    

    ywk

    m,ctsw

    f 2,0  

    %09,050

    221,02,0sw    

    dbf 27,0V wcd2v2Rd    

    kN320452043,192,027,0V 2Rd    

    dbf 6,0V wctdc    

    kN604520111,06,0Vc    

    b)   Verificação de VRd2 

    2RdSd   VV    

    kN210VSd    (máxima força cortante de cálculo atuante na viga  –  face do pilar)

    kN320V 2Rd    

     

    OKVV

    kN320

    2Rd

    kN210

    Sd    

    c)   Verificação de VRd3 

    3RdSd   VV    

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    6-173

    kN140VSd

       (máxima força cortante de cálculo no trecho II)

    kN60Vc   

    ywdsw

    sw   f d9,0s

     AV

     

      

       

    s

    57,09715,43459,0

    s

    623,0Vsw  

     

     

     

       

    swcRd3   VVV    

    s

    57,097160VRd3    

    s

    57,097160140    

    cm13scm72,13s    

    d)   Verificação de s

    cm20

    d3,0minscm1067,0

    V

    V

    cm30

    d6,0minscm1067,0

    V

    V

    2Rd

    Sd

    2Rd

    Sd

     

    kN140VSd

       

    kN320V 2Rd    

    cm13s    

    44,0320

    140

    V

    V

    2Rd

    Sd  

    cm27cm30

    cm27456,0minscm1067,0

    V

    V

    2Rd

    Sd

       

    OKcm27cm13cm10    

    e)   Verificação de sw 

    %09,0sw    

    sb

     A

    w

    swsw    

    OK%09,0%24,01320

    623,0sw  

     

    ■ 

    6.9  CARGAS PRÓXIMAS AOS APOIOS

     A existência de cargas próximas aos apoios pode influenciar na determinação da armadura de cisalhamento emvigas de concreto armado. Da Figura 6.17 pode ser observado que:

      as cargas uniformemente distribuídas, à esquerda do plano , não interferem no nó B (onde existe Vsw),

    são direcionadas diretamente ao apoio (nó) A e, no equilíbrio vertical de forças, influenciam nadeterminação da força VRd2 (reação de apoio), relativa à ruína das diagonais comprimidas de concreto; e

      as cargas uniformemente distribuídas, compreendidas entre os planos   e , interferem no nó B e, no

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    32/45

     

    6-174

    equilíbrio vertical de forças, influenciam na determinação da força V sw,  resistida pela armaduratransversal Asw.

    Figura 6.17: Cargas próximas aos apoios.

    Da Figura 6.17 pose-se concluir que:

      as cargas uniformemente distribuídas, à esquerda do plano , não interferem na determinação de Asw;  as cargas uniformemente distribuídas, à direita do plano , interferem na verificação de VRd2.

    Figura 6.18: Diagramas V Sd para cálculo da armadura de cisalhamento.

     ABNT NBR 6118, item 17.4.1.2.1:

    “ Para o cálculo da armadura transversal, no caso de apoio direto (se a carga e a reação forem aplicadas em faces

    opostas do elemento estrutural, comprimindo-a), valem as seguintes prescrições:

    a) 

    a força cortante oriunda de carga distribuída pode ser considerada, no trecho entre o apoio e a seção

    situada à distância d/2 da face do apoio, constante e igual à desta seção;b)

     

    a força cortante devida a uma carga concentrada aplicada a uma distância a  2d do eixo teórico do apoio pode, neste trecho de comprimento a, ser reduzida multiplicando-a por a/(2d).

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    33/45

     

    6-175

     As reduções indicadas nesta seção não se aplicam à verificação da resistência à compressão diagonal do concreto.

    No caso de apoios indiretos , essas reduções também não são permitidas.“ 

     A Figura 6.18 mostra os diagramas de força cortante para o cálculo da armadura transversal de vigas de concretoarmado, segundo o item 17.4.1.2.1 da ABNT NBR 6118.

    EXEMPLO 6.7Determinar a armadura de cisalhamento os trechos I, II e III da viga abaixo indicada.

    Considerar:

      aço: CA-60;  concreto: C20;  estribos verticais de dois ramos;  flexão simples, Modelo I;  estado limite último, combinações normais, edificação tipo 2 (g = 1,4, q = 1,4, c = 1,4 e s = 1,15).

    Solução: A solução do problema consiste na aplicação da Equação 6.18 e Equação 6.20, bem como das reduçõesde carga apresentadas na Figura 6.18. 

    a)  Diagramas de força cortante

    carga uniformemente distribuída:

    kN28,1615

    42724,1V  Aeixo,Sd,  

     

      

     

     

    kN16,1462

    30,0724,128,161V

    2

     Aface,Sd,

    pil

     

      

     

     

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    6-176

    kN92,1152

    60,0

    2

    30,0724,128,161V

    2

    d

    2

     Ad/2,Sd,

    pil

     

      

     

     

      

     

     

    kN32,405

    12724,1VV B,face,SdBeixo,Sd,  

      

      

     

    carga concentrada:

    kN32,405

    11444,1VV  A,face,Sd Aeixo,Sd,  

     

      

       

    kN28,1615

    41444,1VV B,face,SdBeixo,Sd,  

     

      

       

    kN40,134602

    10028,161V

    d2

    a

    B,d2/a,Sd    

      

     

     

    b)  Dados  –  uniformização de unidades (kN e cm)

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    6-177

    2

    ck   cm/kN0,2MPa20f     

    4,1c    

    MPaemf 250

    f 1

    ck

    ck

    v2   

    92,0250

    201v2    

    c

    ck

    cd

    f f 

     

    2cd   cm/kN43,1

    4,1

    0,2f     

    MPaemf f 3,0f  ck3   2

    ckm,ct    

    23   2

    m,ct   cm/kN221,0MPa21,2203,0f     

    MPaemf f 21,0

    f  ck

    c

    3   2ck

    ctd

     

    23   2

    ctd   cm/kN111,0MPa11,14,1

    2021,0f     

    MPa600f yk    

    15,1s    

    MPa500

    f minf   yk

    ywk  

    2ywk   cm/kN50MPa500

    MPa500

    MPa600minf   

     

    MPa435

    minf  s

    yk

    ywd  

    2ywd   cm/kN5,43MPa435

    MPa435

    MPa52215,1

    600

    minf   

     

    10

    bmm5

      w

    t    

    10150mm5 t    

    mm15mm5t   

    cm15bw   

    cm60d  

    ywk

    m,ctsw

    f 2,0  

    %09,050

    221,02,0sw    

    %09,0sb

     Aw

    swsw    

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    6-178

    m

    cm35,1

    cm

    cm0135,015

    100

    09,0

    s

     A   22

    b

    sw

    w

     

    dbf 27,0V wcd2v2Rd    

    kN320601543,192,027,0V 2Rd    

    dbf 6,0V wctdc    

    kN606015111,06,0Vc    

    c)   Verificação de VRd2 

    2RdSd  VV    

    conc, A,face,Sddist, A,face,Sd A,face,Sd   VVV    

    kN48,18632,4016,146V  A,face,Sd    

    conc,B,face,Sddist,B,face,SdB,face,Sd   VVV    

    kN60,20128,16132,40V B,face,Sd    

    kN60,201V max,face,Sd    (valor absoluto)

    kN320V 2Rd    

    OKVV

    kN320

    2Rd

    kN60,201

    max,face,Sd  

     

    d)  Trecho I

    3RdSd   VV    

    kN24,15632,4092,115VV max,SdSd    

    kN60Vc  

     

    ywdsw

    sw   f d9,0s

     AV

     

      

       

    s

     A23495,43609,0

    s

     AV

      swswsw  

     

      

       

    swcRd3   VVV    

    s A234960V   swRd3    

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    6-179

    s

     A234960156,24   sw  

    OKm

    cm35,1

    m

    cm10,4

    cm

    cm0410,0

    s

     A   222sw  

    t(mm)

     Asw (cm2)

    s(cm)

     Asw/s(cm2/m)

    5 0,393 9 4,376,3 0,623 15 4,15

    8 1,005 24 4,19

    cm20

    d3,0minscm1067,0

    V

    V

    cm30

    d6,0minscm1067,0

    V

    V

    2Rd

    Sd

    2Rd

    Sd

     

    kN320V 2Rd    

     

    cm30

    cm36606,0minscm1049,0

    320

    24,156

    V

    V

    2Rd

    Sd  2

    2

    cm10,4cm100

    cm623,0cms

     

    cm30scm10    

    Será adotado para o trecho I, estribos de 6,3 mm, dois ramos, espaçados de 15 cm (4,15 cm2/m). A adoçãode barras de 5 mm implicaria em espaçamento inferior a 10 cm, o que, deve ser evitado. A adoção debarras de 8 mm implicaria em um excesso de armadura para o trecho II.

    e)  Trecho II

    3RdSd   VV    

    kN032,4032,40VV max,SdSd    

    kN60Vc    

     

    mínimaarmaduraVV

    kN60

    c

    kN0

    Sd   

    m

    cm35,1

    s

     A  2

    sw  

    cm20

    d3,0minscm1067,0

    V

    V

    cm30

    d6,0minscm1067,0

    V

    V

    2Rd

    Sd

    2Rd

    Sd

     

    t(mm)

     Asw (cm2)

    s(cm)

     Asw/s(cm2/m)

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    6-180

    5 0,393 29 1,36

    6,3 0,623 30 2,08

    8 1,005 30 3,35

    kN320V2Rd  

     

     

    cm30

    cm36606,0minscm1000,0

    320

    0

    V

    V

    2Rd

    Sd  2

    2

    cm35,1cm100

    cm623,0cms

     

    cm30scm10    

    Será adotado para o trecho II, estribos de 6,3 mm, dois ramos, espaçados de 30 cm (2,08 cm 2/m) que é omáximo permitido por Norma. A adoção de barras de 6,3 mm é devida a manutenção de um mesmo tipode estribo em todo o vão da viga.

    f)  Trecho III

    3RdSd   VV    

    kN72,17440,13432,40VVmax,SdSd

       

    kN60Vc    

    ywdsw

    sw   f d9,0s

     AV

     

      

       

    s

     A23495,43609,0

    s

     AV   swswsw  

     

      

       

    swcRd3   VVV    

    s

     A234960V   swRd3    

    s

     A234960174,72   sw  

    OKm

    cm35,1

    m

    cm88,4

    cm

    cm0488,0

    s

     A   222sw  

    cm20

    d3,0minscm1067,0

    V

    V

    cm30

    d6,0minscm1067,0

    V

    V

    2Rd

    Sd

    2Rd

    Sd

     

    t(mm)

     Asw (cm2)

    s(cm)

     Asw/s(cm2/m)

    5 0,393 8 4,91

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    6-181

    6,3 0,623 12 5,19

    8 1,005 20 5,03

    kN320V2Rd  

     

     

    cm30

    cm36606,0minscm1055,0

    320

    72,174

    V

    V

    2Rd

    Sd  2

    2

    cm88,4cm100

    cm623,0cms

     

    cm30scm10    

    Será adotado para o trecho III, estribos de 6,3 mm, dois ramos, espaçados de 12 cm (5,19 cm2/m). Aadoção de barras de 6,3 mm é devida à manutenção de um mesmo tipo de estribo em todo o vão da viga.

    g)  Posicionamento dos estribos

    ■ 

    6.10 DECALAGEM DO DIAGRAMA DE FORÇA NO BANZO TRACIONADO

    Seja a viga da Figura 6.19 submetida a um carregamento qualquer onde, internamente, está representada atreliça de Morsh.

    Figura 6.19: Viga com representação da treliça de Morsh.

    Seja agora um trecho isolado da viga onde somente forças horizontais, definidas por momentos fletores, sãoconsideradas (Figura 6.20). Conforme mostrado na Figura 6.19, os banzos superiores e inferiores da treliça sãoadmitidos paralelos. Desta forma, pode-se, também, admitir-se, na Figura 6.20,  a igualdade dos braços dealavanca z, distância entre as forças Rcd  e Rsd. Existindo no trecho x da Figura 6.20 variação dos momentosfletores (MRd2 > MRd1), sendo z constante e MRd  dado pelo produto Rsd  z, conclui-se que a força atuante naarmadura tracionada Rsd não é constante neste trecho (Rsd2 > Rsd1 da mesma forma que MRd2 > MRd1).

    Seja agora o mesmo trecho x isolado da treliça da Figura 6.19, onde está mostrado as forças internas de traçãoRsd  atuantes no banzo inferior da treliça de Morsh. Por se tratar de um trecho de treliça, obrigatoriamentedeve-se ter na Figura 6.21 forças Rsd iguais entre dois nós consecutivos (nós A e B que definem o trecho x). Istovale dizer que a força atuante na armadura tracionada (armadura horizontal inferior) é constante no trecho x.

    Do exposto, fica caracterizado uma discrepância quanto ao comportamento da força Rsd, pois para o mesmo trechox ora ela é variável (Figura 6.20) ora ela é constante (Figura 6.21). Isto se explica pela completa independência

  • 8/18/2019 Capitulo 6 - CA1 - Flexão Simples - Armadura Transversal de Viga

    40/45

     

    6-182

    existente na determinação da armadura horizontal (armadura de momento fletor) com a determinação daarmadura vertical (armadura de força cortante). Determina-se a armadura horizontal sem se levar em conta aforça cortante, ao mesmo tempo em que se determina a armadura vertical sem se levar em conta o momentofletor. Um critério de cálculo (momento fletor) considera a viga como um todo, o outro (força cortante) admite ocomportamento de uma treliça interna.

    Figura 6.20: Forças horizontais em um trecho de viga.

    Figura 6.21: Forças horizontais no banzo inferior da treliça.

    Figura 6.22: Diagrama Rsd deslocado.

  • 8/18/2019 Capitulo 6 - CA1 - Flexão Simples - Armadura Transversal de Viga

    41/45

     

    6-183

    Para levar em conta a discrepância existente no comportamento da armadura horizontal tracionada, e agora jápodemos considerá-la tanto na face inferior da viga (momento positivo) com na face superior (momento negativo),deve o dimensionamento desta armadura ser feito para o maior valor absoluto da força Rsd atuante no trecho x(ponto B da Figura 6.20 e da Figura 6.21). Isto vale dizer que o diagrama de forças R sd deve ser deslocado nadireção da menor destas forças (na direção de Rsd1 da Figura 6.20, ou de B para A) de tal modo que no trecho x aforça horizontal tracionada fique constante com seu maior valor absoluto. A Figura 6.22 mostra um exemplo dediagrama de forças Rsd deslocado.

     ABNT NBR 6118, item 17.4.2.2-c  –  Modelo de cálculo I:

    “Quando a armadura longitudinal de tração for determinada através do equilíbrio de esforços na seção normal ao

    eixo do elemento estrutural, os efeitos provocados pela fissuração obliqua podem ser substituídos no cálculo pela

    decalagem do diagrama de força no banzo tracionado, dada pela expressão:

      gcotgcot1

    VV2

    Vda

    cmax,Sd

    max,Sd

     

    onde:

    a     0,5 d, no caso geral;

    a     0,2 d, para estribos inclinados a 45°.

    Essa decalagem pode ser substituída, aproximadamente, pela correspondente decalagem de momentos fletores.

     A decalagem do digrama de força no banzo tracionado pode ser também obtida simplesmente aumentando a força

    de tração, em cada seção, pela expressão:

    2

    1gcotgcotV

    z

    MR Sd

    Sdcor ,Sd     ” 

     ABNT NBR 6118, item 17.4.2.3-c  –  Modelo de cálculo II:

    “Se forem mantidas as condições estabelecidas 17.4.2.2-c, o deslocamento do diagrama de momentos fletores,

    aplicando o processo descrito nessa seção, deve ser:

      gcotgcotd5,0a

     

    onde:

    a     0,5 d, no caso geral;

    a     0,2 d, para estribos inclinados a 45°.

     Permanece válida para o modelo II a alternativa dada em 17.4.2.2-c.” 

     As seguintes observações devem ser feitas a respeito dos itens 17.4.2.2-c e 17.4.2.3-c da ABNT NBR 6118:

      Contrariando toda a bibliografia nacional e internacional, a ABNT NBR 6118 não estabelece um limitesuperior para valores de a. Esta limitação deveria ser:

    a  d

      Para valores negativos de a, este deveria ser considerado como:a = d

    Desta forma, os valores de a deveriam ser calculados como se segue:  Modelo I

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    6-184

    para  VSd,max

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    6-185

      concreto: C20;  estribos verticais de dois ramos;  preso próprio desprezível;  flexão simples, Modelo I; e  estado limite último, combinações normais, edificação tipo 2 (g = 1,4, q = 1,4, c = 1,4 e s = 1,15).

    Solução: A solução do problema consiste na aplicação da Equação 6.3 para a verificação de VRd2 e na Equação

    6.23 para a determinação de a.

    a)  Diagramas MSd e VSd 

    b)  Dados  –  uniformização de unidades (kN e cm)

    2ck   cm/kN0,2MPa20f     

    4,1c    

    MPaemf 250

    f 1 ck

    ckv2    

    92,0250

    20

    1v2    

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    6-186

    c

    ck

    cd

    f f 

     

    2cd   cm/kN43,1

    4,1

    0,2f     

    MPaemf f 21,0

    f  ckc

    3   2ck

    ctd

     

    23   2

    ctd   cm/kN111,0MPa11,14,1

    2021,0f     

    cm18bw  

     

    cm50d  

    dbf 27,0V wcd2v2Rd    

    kN320501843,192,027,0V 2Rd    

    dbf 6,0V wctdc    

    kN605018111,06,0Vc    

    c)   Verificação de VRd2 

    2RdSd  VV    

    kN224V max,face,Sd    (valor absoluto)

    kN320V2Rd   

    OKVV

    kN320

    2Rd

    kN224

    max,face,Sd    

    d)   Valor de a para o trecho I

     

      

      

    dd5,0

    VVV

    2da

    cmax,Sd

    max,Sd

     

    kN56V max,Sd    (valor absoluto)

    kN60Vc    

    daVV

    kN60

    c

    kN56

    max,Sd    

    cm50a  

     

    e)   Valor de a para o trecho II

    kN224V max,Sd    (valor absoluto)

    kN60Vc   

      cm34

    60224

    224

    2

    50a  

     

      

     

     

    cm50d

    cm25505,0d5,0a

     

    cm34a  

     

    f)  Diagrama deslocado

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