1. aderÊncia entre concreto e armadura · aancoragem por aderência de uma barra da armadura...
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1. ADERÊNCIA ENTRE CONCRETO E ARMADURA
Fundamental para a existência do Concreto Armado (trabalho conjunto entre os dois materiais).
Fenômeno da aderência:
2
a) mecanismo de transferência de força da barra de aço para o concreto adjacente;
b) capacidade do concreto resistir a essa força.
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1. ADERÊNCIA ENTRE CONCRETO E ARMADURA
Transferência de força ocorre por ações químicas (adesão), por atrito e por ações mecânicas.
É função principalmente da textura da superfície da barra de aço e da qualidade do concreto.
3
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1.1 ADERÊNCIA POR ADESÃO
ConcretoRb1
4
Figura 1 – Aderência por adesão (FUSCO, 2000).
Aço
b1R
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1.2 ADERÊNCIA POR ATRITO
Figura 3 – Aderência por atrito
b
Pt
Rb2
tP
5
Figura 3 – Aderência por atrito (FUSCO, 2000).
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1.3 ADERÊNCIA MECÂNICA
R b3
Barras lisas
6
Figura 4 – Aderência mecânica (FUSCO, 2000).
b3RBarras nervuradas
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1.4 MECANISMOS DA ADERÊNCIA
7
Figura 5 – Tipos de corpos de prova utilizados em ensaio de arrancamento para determinação da resistência de aderência (Leonhardt e Mönnig, 1982).
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resis
tên
cia d
e
ade
rênci
a
estágio IV
estágio II
estágio III
8
Figura 6 – Diagrama esquemático de resistência de aderência x escorregamento do ensaio de arrancamento (FIB, 1999).
deslocamento relativo
estágio I
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a) Ruptura pelas fissuras de fendilhamento;
concretoF
sobre a barra
componentes de força
forças sobre
fissuras
9
b) Ruptura dos consolos por cisalhamento e consequente arrancamento da barra.
Figura 7 – Ação das saliências da barra de aço sobre o concreto e modos de ruptura (FUSCO, 2000).
força de confinamento
F saliência
componentes de forçasobre o concreto
barra com
plano de ruptura
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10
Figura 8 – Fissuras radiais de fendilhamento (FUSCO, 2000).
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2. ADERÊNCIA E FENDILHAMENTO
11Figura 9 – Trajetórias das tensões principais em região de ancoragem de barra reta e com placa de ancoragem (Leonhardt e Mönnig, 1982).
Rs Rs
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12
Figura 10 – Tensões atuantes na ancoragem por aderência de barra com saliências (FUSCO, 2000).
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13Figura 11 – Fissuras de fendilhamento na região de
ancoragem sem armadura transversal (Leonhardt e Mönnig, 1982).
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14
Figura 12 – Fendilhamento ao longo da barra ancorada.(Leonhardt e Mönnig, 1982).
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Como afirma FUSCO (2000), o importante na ancoragem debarras tracionadas é “garantir a manutenção da integridadedas bielas diagonais comprimidas e assegurar que os esfor-ços transversais de tração possam ser adequadamenteresistidos”.
15Figura 13 – Armadura para evitar fissuras de
fendilhamento na ancoragem reta (FUSCO, 2000).
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16
Figura 14 - Atuação favorável dos estribos para evitar fissuras por fendilhamento na região de ancoragem reta (FUSCO, 2000).
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3. SITUAÇÕES DE BOA E DE MÁ ADERÊNCIA
II h - 30cm
I
17Figura 15 – Regiões de boa (I) e de má (II) aderência.
I 45
45I
30cmh < 60cm
II
h - 30cm
30cm
h 60cm
45
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4. RESISTÊNCIA DE ADERÊNCIA
fbd = 1 . 2 . 3 . fctd
3 2m,ctinf,ctkf
3,0.7,0f7,0ff
18
3 2ck
cc
m,ct
c
inf,ctkctd f
3,0.7,0f7,0ff
1 – parâmetro que considera a rugosidade da barrade aço:1 = 1,0 para barras lisas;1 = 1,4 para barras entalhadas;1 = 2,25 para barras nervuradas.
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2 – parâmetro que considera a posição da barra:
2 = 1,0 para situações de boa aderência;
2 = 0,7 para situações de má aderência.
– parâmetro que considera o diâmetro da barra:
19
3 – parâmetro que considera o diâmetro da barra:
3 = 1,0 para < 32 mm;
3 = (132 - )/100 , para ≥ 32 mm;
com = diâmetro da barra em mm.
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5. ANCORAGEM DE ARMADURA PASSIVA POR ADERÊNCIA
NBR 6118 (item 9.4.1):
“Todas as barras das armaduras devem ser
20
“Todas as barras das armaduras devem serancoradas de forma que as forças a que estejamsubmetidas sejam integralmente transmitidas aoconcreto, seja por meio de aderência ou dedispositivos mecânicos ou por combinação deambos.”
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A ancoragem de uma barra de aço pode ser feita pelaaderência entre o concreto e a barra, por dispositivosmecânicos, ou pela combinação de ambos (NBR6118).
A ancoragem da barra por aderência pode ocorrer
21
A ancoragem da barra por aderência pode ocorrerpor um comprimento reto ou com grande raio decurvatura, seguido ou não de gancho.
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22
Figura 16 – Diagrama de tensões de aderência na ancoragem reta de barra de aço (Leonhardt e Mönnig, 1982).
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5.1 COMPRIMENTO DE ANCORAGEM
BÁSICO E NECESSÁRIO
Definição: “comprimento reto de uma barrade armadura passiva necessário para ancorara força-limite A f nessa barra, admitindo-se,
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a força-limite As fyd nessa barra, admitindo-se,ao longo desse comprimento, resistência deaderência uniforme e igual a fbd .”
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Figura 17 – Comprimento de ancoragem básico de uma barra reta.
fbd
b
bdØstR
24
Figura 17 – Comprimento de ancoragem básico de uma barra reta.
Rst = fbd . u .
As . fyd = fbd . u .
b
b
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com u = . e As = . 2/4 tem-se:
..f
f4
.
bd
yd
2
b
25
..fbd
bd
ydb
f
f
4
b = comprimento de ancoragem básico.
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Tabela A-1 COMPRIMENTO DE ANCORAGEM (cm) PARA As,ef = As,calc CA-50 nervurado
(mm)
Concreto
C15 C20 C25 C30 C35 C40 C45 C50
Sem Com Sem Com Sem Com Sem Com Sem Com Sem Com Sem Com Sem Com
6,3 48 33 39 28 34 24 30 21 27 19 25 17 23 16 21 15
33 23 28 19 24 17 21 15 19 13 17 12 16 11 15 10
8 61 42 50 35 43 30 38 27 34 24 31 22 29 20 27 19
42 30 35 24 30 21 27 19 24 17 22 15 20 14 19 13
10 76 53 62 44 54 38 48 33 43 30 39 28 36 25 34 24
53 37 44 31 38 26 33 23 30 21 28 19 25 18 24 17
12,5 95 66 78 55 67 47 60 42 54 38 49 34 45 32 42 30
26
12,5 95 66 78 55 67 47 60 42 54 38 49 34 45 32 42 30
66 46 55 38 47 33 42 29 38 26 34 24 32 22 30 21
16 121 85 100 70 86 60 76 53 69 48 63 44 58 41 54 38
85 59 70 49 60 42 53 37 48 34 44 31 41 29 38 27
20 151 106 125 87 108 75 95 67 86 60 79 55 73 51 68 47
106 74 87 61 75 53 67 47 60 42 55 39 51 36 47 33
Valores de acordo com a NBR 6118. No Superior: Má Aderência ; No Inferior: Boa Aderência Sem e Com indicam sem ou com gancho na extremidade da barra As,ef = área de armadura efetiva ; As,calc = área de armadura calculada
O comprimento de ancoragem deve ser maior do que o comprimento mínimo:
mm 100
10
3,0 b
mín,b
c = 1,4 ; s = 1,15
Ver tabela completa na apostila.
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Comprimento de ancoragem necessário (b,nec)
mm 100
10
3,0
A
Ab
mín,bef,s
calc,sbnec,b
27
= 1,0 - para barras sem gancho;
= 0,7 - para barras tracionadas com gancho, com cobrimento no plano normal ao do gancho 3 ;
= 0,7 - quando houver barras transversais soldadas conforme 9.4.2.2;
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= 0,5 - quando houver barras transversaissoldadas conforme 9.4.2.2 e gancho comcobrimento no plano normal ao do gancho 3;
b = comprimento de ancoragem básico;A = área da armadura calculada;
28
As,calc = área da armadura calculada;As,ef = área da armadura efetiva (escolhida).
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5.2 DISPOSIÇÕES CONSTRUTIVAS
5.2.1 PROLONGAMENTO RETILÍNEO DA BARRA OU
GRANDE RAIO DE CURVATURA
Barras tracionadas podem ser ancoradas comcomprimento retilíneo ou com grande raio decurvatura em sua extremidade, conforme:
29
curvatura em sua extremidade, conforme:a) obrigatoriamente com gancho para barras lisas;b) sem gancho nas que tenham alternância desolicitação, de tração e compressão;c) com ou sem gancho nos demais casos, nãosendo recomendado o gancho para barras de > 32 mm ou para feixes de barras.
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30
Figura 18 – O gancho na ancoragem de barra comprimida pode ocasionar o rompimento do cobrimento de concreto.
(Leonhardt e Mönnig, 1982).
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5.2.2 BARRAS TRANSVERSAIS SOLDADAS
b,nec b,nec
55
31
Figura 19 – Critérios para posicionamento de barras transversais soldadas à barra ancorada.
b,necb,nec
55
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5.2.3 GANCHOS DAS ARMADURAS DE
TRAÇÃO
8 Ø
4 Ø
Ø
F t
D
32Figura 20 – Características dos ganchos nasextremidades de barras tracionadas.
2 Ø
Ø
Ø
tF
tF
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Tabela 1 - Diâmetro dos pinos de dobramento (D).
Tipo de aço Bitola
(mm) CA-25 CA-50 CA-60
< 20 4 5 6
33
< 20 4 5 6
20 5 8 -
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5.2.4 Armadura Transversal naAncoragem
Para barras com < 32 mm: “Ao longodo comprimento de ancoragem deve ser
34
do comprimento de ancoragem deve serprevista armadura transversal capaz deresistir a 25 % da força longitudinal deuma das barras ancoradas. Se aancoragem envolver barras diferentes,prevalece, para esse efeito, a de maiordiâmetro.” (NBR 6118 (9.4.2.6.1)
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5.2.5 ANCORAGEM DE ESTRIBOS
D
t
5 5 cmt
t
t10 7 cm
D
35
Figura 21 – Tipos de ganchos para os estribos.
D
t
45°
5 5 cmt
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6. EMENDA DE BARRAS
Tipos de emendas:
a) Traspasse(ou transpasse);
36
b) luvas com preenchimento metálico, rosqueadas ou prensadas;
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6. EMENDA DE BARRAS
Tipos de emendas:
c) solda;
37
http://equipedeobra.pini.com.br/construcao-reforma/66/conheca-os-diferentes-tipos-de-emendas-em-vergalhoes-para-garantir-301534-1.aspx
d) outros dispositivos devidamente justificados.
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6.1 EMENDA POR TRASPASSE
Figura 22 – Aspecto da fissuração na emenda de duas barras (Leonhardt e Mönnig, 1982).
38Figura 24 – Espaçamento máximo entre duas
barras emendadas por transpasse.
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6.1.1 PROPORÇÃO DE BARRAS
EMENDADAS
> 01 02
39
Figura 26 – Emendas supostas na mesma seção transversal.
< 0,2 01 02a
- se a < 0,201 as emendas ocorrem na mesma seção;- se a > 0,201 as emendas ocorrem em seções diferentes.
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Tabela 3 – Proporção máxima de barras tracionadas emendadas.
Tipo de carregamento Tipo de barra Situação
Estático Dinâmico
Em uma camada 100 % 100 % Alta aderência
Em mais de uma 50 % 50 %
40
Em mais de uma camada
50 % 50 %
< 16 mm 50 % 25 % Lisa
16 mm 25 % 25 %
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6.1.2 COMPRIMENTO DE TRASPASSE DE
BARRAS ISOLADAS TRACIONADAS
mm200
15
3,0 bt0
mín,t0nec,bt0t0
41
mm200
Tabela 4 – Valores do coeficiente 0t .
Barras emendadas
na mesma seção (%) 20 25 33 50 > 50
Valores de 0t 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0
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6.1.3 COMPRIMENTO DE TRASPASSE DE
BARRAS ISOLADAS COMPRIMIDAS
15
6,0 b
mín,c0nec,bc0
42
mm200
mín,c0nec,bc0
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6.1.4 ARMADURA TRANSVERSAL NAS EMENDAS
POR TRASPASSE DE BARRAS ISOLADAS
Com o objetivo de combater as tensõestransversais de tração, que podem originar fissurasna região da emenda, a NBR 6118 recomenda a
43
na região da emenda, a NBR 6118 recomenda aadoção de armadura transversal à emenda, emfunção da emenda ser de barras tracionadas,comprimidas ou fazer parte de armadura
secundária.
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6.1.4.1 ARMADURA PRINCIPAL
TRACIONADAQuando < 16 mm ou a proporção de barras
emendadas na mesma seção for menor que 25 %, a área daarmadura transversal deve resistir a 25 % da forçalongitudinal atuante na barra.
Nos casos em que 16 mm ou quando a proporçãode barras emendadas na mesma seção for maior ou igual a
44
de barras emendadas na mesma seção for maior ou igual a25 %, a armadura transversal deve:a) ser capaz de resistir a uma força igual à de uma barraemendada, considerando os ramos paralelos ao plano daemenda;b) ser constituída por barras fechadas se a distância entre asduas barras mais próximas de duas emendas na mesmaseção for < 10 ( = diâmetro da barra emendada);c) concentrar-se nos terços extremos da emenda.
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150 mm
A / 2st A / 2st
45
Figura 27 – Disposição da armadura transversal nas emendas de barras tracionadas.
1/3 1/30 0
0
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6.1.4.2 ARMADURA PRINCIPAL
COMPRIMIDA
150 mm
A / 2 A / 2st st
46Figura 28 – Disposição da armadura transversal nas
emendas de barras comprimidas.
4
1/3 1/3 4
0
00
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7. ANCORAGEM DA ARMADURA LONGITUDINAL DE FLEXÃO EM VIGAS
Neste item será visto como deve ser feito odetalhamento da armadura longitudinal de tração
47
detalhamento da armadura longitudinal de traçãodas vigas, ou seja, até que posição do vão as barrasdevem se estender, e também a ancoragem dasbarras que chegarem até os apoios intermediários eextremos.
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7.1 Decalagem do Diagrama deForças no Banzo Tracionado
A decalagem (a - deslocamento) do diagrama deforças RSd (MSd / z) deve ser feito para secompatibilizar o valor da força atuante naarmadura tracionada, determinada no banzo
48
armadura tracionada, determinada no banzotracionado da treliça de Ritter-Mörsch, com ovalor da força determinada segundo o diagrama demomentos fletores de cálculo.A decalagem (a) pode ser substituída, aproxima-damente, pela correspondente decalagem dodiagrama de momentos fletores de cálculo (MSd).
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7.1.1 Modelo de Cálculo I
dgcot)gcot1()VV(2
Vda
cmáx,Sd
máx,Sd
sendo: a = d para cmáx,Sd VV
49
a 0,5 d - no caso geral;
a 0,2 d - para estribos inclinados a 45.
Para estribo vertical ( = 90):
d)VV(
V
2
da
cmáx,Sd
máx,Sd
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7.1.2 Modelo de Cálculo II
sendo: a 0,5 d - no caso geral;
)gcotg(cotd5,0a
50
a 0,2 d - para estribos inclinados a 45 .
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7.2 Ponto de Início de Ancoragem EmEm queque pontoponto aoao longolongo dodo vãovão dada vigaviga podepode--sese retirarretirar dedeserviçoserviço umauma barrabarra dada armaduraarmadura longitudinallongitudinal tracionadatracionada dedeflexão,flexão, aa fimfim dede gerargerar economiaeconomia dede aço?aço?
A ancoragem por aderência de uma barra da armaduralongitudinal de tração tem início na seção teórica ondesua tensão começa a diminuir, ou seja, o esforço da
51
sua tensão s começa a diminuir, ou seja, o esforço daarmadura começa a ser transferido para o concreto. Ocomprimento da ancoragem deve prolongar-se pelomenos 10 além do ponto teórico de tensão s nula.Considerando o diagrama de forças RSd = MSd / z ,decalado do comprimento a , o início do comprimentode ancoragem da barra corresponde ao ponto A, devendoprolongar-se no mínimo 10 além do ponto B.
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Barra 1
Barra 2
Barra 3
Barra 4
Barra 2
A
B
a a
a 10 Ø
b,nec
52
Barra 3
Barra 4
Barra 2
Barra 1
Barra 3
a a
a
A
a
B
10 Ø
10 Ø
b,nec
b,nec
Figura 29 – Cobertura do diagrama de forças de tração solicitantes pelo diagrama de forças resistentes.
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2N4
2N2 2N3
2N1
0 t2t1
h
1
1
Exemplo para armadura positiva
53
2N2 2N3
2N1
CORTE 1
2N12N5
2N4
2N3
2N2
b
a
b
a
Figura 30 – Viga biapoiada para análise do cobrimento dodiagrama de momentos fletores positivos.
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Mmáx
ef
--
+
p
54
Mmáx+
MSd
1
1
1
1
1 2
2
2
2
2
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
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2N5 (alternat.2) 2N12N1
2N2
N1
2N1 (alternat.1)
N1
BN2
10ØN1
BN1
AN1
b,nec
BN2
10ØN1
BN1
AN1
MSd
b,nec
55
2N4
2N3
2N4
2N3
N3 N4
a
b
N3N4
a
b
10ØN4 10ØN3
= AN3BN4
= AN2BN3
AN410ØN410ØN3
= AN3BN4
= AN2BN3
b,necb,necb,necb,nec
AN4
Figura 31 – Cobrimento do diagrama de momentos fletorespositivos em uma viga biapoiada simétrica.
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Exemplo para armadura negativa
P3P2P1
p p
tramo 1 tramo 2
2N3
2N12N2
56
Mmáx
Mmáx
ef,2ef,1
tramo 1 tramo 2
-
+
--
+
-
+
Figura 32 – Viga para análise do cobrimento do diagrama de momentos fletores negativos no apoio P2.
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2N1
2N2
2N3
2N2
N3
N2
N3
2N3
N2b,nec
b,nec
= AB
10ØN3AN3
a
b,nec
b,nec
= AB
10ØN3AN3
a
1 2
2N3
57Figura 33 – Cobrimento do diagrama de momentos fletoresnegativos no apoio intermediário P2.
2N1 N1N1
10ØN1
10ØN2
b,nec
= AN2BN3
= AN1BN2
BN1
10ØN1
10ØN2
b,nec
P2
= AN2BN3
= AN1BN2
BN1
a1 a2
2N2
2N1
a1 a2
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7.3 Armadura Tracionada nas Seções deApoio
7.3.1 Apoio com Momento Fletor Positivo
Neste caso a armadura deve ser dimensionada
58
Neste caso a armadura deve ser dimensionadapara o esforço nessa seção. A ancoragem daarmadura no apoio deve atender aos critériosapresentados na Figura 29 (item 7.1).
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7.3.2 Armadura Positiva em Apoios Extremos de Vigas Simples ou Contínuas
Apoio extremo
59
Apoio extremo Apoio extremoApoio interno
Figura 30 – Definição de apoios extremos e internos de vigas.
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Nos apoios extremos,devido ao deslocamentodo diagrama de momen-tos fletores (a), surgeuma força de tração RSda
VSd
SdF
60
uma força de tração RSd
na seção de apoio, cor-respondente ao momentofletor, dado por:
Md,apoio = VSd . a
a
MSd
diagrama deslocado
SdV
Md,apoio
Figura 35 – Momento fletor no apoio devido ao deslocamento
a do diagrama.
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Sendo:
Md,apoio = FSd . z
e z d, fica:
61
e z d, fica:
SdSd Vd
aF
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Para proporcionar resistência à força de tração no apoio (FSd) é necessário colocar uma armadura, a ancorar no apoio(As,anc):
SdSd
ydyd
Sdanc,s NV
d
a
f
1
f
FA
62yd
Sdanc,s
f
V
d
aA
Se a força normal for nula (NSd = 0):
ydyd dff
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A armadura positiva a ancorar no apoio deve ser compostapor no mínimo duas barras da armadura longitudinal, e deveatender:
2
MM valor de e negativo M se A
4
1
2
MM valor de negativoou 0M se A
3
1
Avão
apoioapoiovão,s
vãoapoioapoiovão,s
anc,s
63M
vãoapoio
+vão
M < 0,5 M
A3
1vão,s
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vãoM > 0,5 Mapoio
A4
1vão,s
64
vãoM+
Figura 36 – Armadura mínima a ancorar no apoio extremo de vigas.
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s,ancA
b
VIGA DE APOIO
s,ancA
b
b
c b,ef
65
b
Figura 38 – Ancoragem reta da armadura longitudinal calculada segundo o comprimento de ancoragem básico nos apoios extremos.
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b,corr VIGA DE APOIO
b
As,ef
ef,s
anc,sbcorr,b
A
A
cm 6
rmín,bcorr,b
66
c b,efb,corr
As,ef
b
s,ef
Figura 39 – Correção do comprimento de ancoragem básico para comprimento de ancoragem corrigido em função de diferenças
entre a armadura calculada e a armadura efetiva.
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8 Ø ØD
ef,s
anc,sbgancho,b
A
A7,0
cm 6
r7,0 corr,bgancho,b ou
67
8 Ø
b
Ø
s,efA
b,ef
D
c
Figura 40 – Ancoragem com gancho quando o comprimento de ancoragem efetivo do apoio é menor que o comprimento de ancoragem reto.
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D
s,corrA
Ø8 Ø
anc,sef,b
bcorr,s A
7,0A
68
s,corrA
c b,ef
b
Figura 41 – Acréscimo de armadura longitudinal ancorada no apoio para As,corr quando o comprimento de ancoragem efetivo do apoio é menor que o
comprimento de ancoragem com gancho.
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8 Ø Ø
Grampos
100 Øgrc
D
ef,scorr,sgr,s AAA
69
b
8 Ø
b,ef s,efA
Ø
Figura 42 – Ancoragem em apoio extremo com a utilização de grampos e armadura longitudinal efetiva com gancho.
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7.3.3 APOIO INTERMEDIÁRIO DE VIGAS
CONTÍNUAS
2
MM valor de e negativo M se A
4
1
2
MM valor de negativoou 0M se A
3
1
Avão
apoioapoiovão,s
vãoapoioapoiovão,s
anc,s
70
A
10 Ø
BARRA 1
BARRA 1
DIAGR. DESLO
C.
Figura 44 - Ancoragem da armadura longitudinal em apoios intermediários com o ponto A fora do apoio.
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7.3.4 Ancoragem de Armadura Negativaem Apoios Extremos
vigaMMvigaViga
a) b)
71
Mp,sup
vigaMMviga
p,infM
Figura 45 – Momentos fletores em nó extremo de pórtico.(Leonhardt e Mönnig, 1982).
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a)
Compressão Tração Tração
b)
72
CompressãoTração Compressão
Figura 46 – Direção das tensões de compressão e tração em nó extremo de pórtico (Leonhardt e Mönnig, 1982).
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2b +
h
est
rs
1
0 c
m
h
A = 0,5 As s-
-sA
D
73
b
Figura 47 – Detalhamento indicado por LEONHARDT e MÖNNIG (1982)para a armadura negativa da viga em nós de pórtico.
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D
A s-
74
Ø
35 Ø
Figura 48 – Comprimento do gancho da armadura negativa dentro do pilar, conforme LEONHARDT e MÖNNIG (1982).