ABERTURAS EM ELEMENTOS ESTRUTURAIS DE CONCRETO

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1 Pntifícia Universidade Católica d Ri Grande d Sul Faculdade de Engenharia Curs de Engenharia Civil CONCRETO ARMADO III ABERTURAS EM ELEMENTOS ESTRUTURAIS DE CONCRETO COMENTÁRIOS GERAIS 1/9

2 ABERTURAS EM ELEMENTOS ESTRUTURAIS DE CONCRETO A Nrma Brasileira de Cncret NBR 6118/2003 dispõe sbre este assunt ns itens 21.3, e , abrdand s aspects inerentes a furs, aberturas e canalizações em elements de cncret armad. Qualquer estrutura que apresenta, em suas exigências de prjet, a necessidade de furs u aberturas, deverá ser prjetada e detalhada para absrverem as alterações d flux de tensões que crrem n entrn destes lcais, prevend-se armaduras especiais para estes cass, além daquelas necessárias para a estabilidade d element em funçã das slicitações atuantes. Pr uma questã de definiçã, chamam-se de furs s espaçs de pequenas dimensões e, pr utr lad, aberturas, aqueles espaçs de dimensões maires. Um cnjunt de furs muit próxims deverá ser avaliad cm uma abertura. N cas de vigas de cncret armad, devem ser bservadas limitações cnstrutivas mínimas para a existência de aberturas paralelas à sua altura (NBR 6118/2003, item ): Nã devem apresentar diâmetr superir a 1/3 da largura da viga; A distância mínima d fur à face da viga deve ser de 5 cm u duas vezes cbriment da armadura especificad; N cas de váris furs, estes devem estar espaçads de, n mínim, 5 cm u valr d diâmetr d fur, devend manter pel mens um estrib nesta regiã. Figura 1: Aberturas em Vigas dispsições mínimas (fnte: NBR 6118/2003) Tant para cas de vigas cm de lajes, a seçã remanescente de cncret, descntada a área d fur u da abertura, deverá ser verificada quant a sua capacidade de resistência a cisalhament e à flexã, a partir das slicitações previstas pel cálcul. Nem sempre s elements estruturais devem ser reavaliads devid à existência de furs u aberturas, cas sejam bservadas as seguintes características (NBR 6122/2003, itens e 2): 2/9

3 1.Vigas Dispensa de refrç de armadura, cas sejam bservadas as seguintes cndições: Furs psicinads na zna de traçã d element e a uma distância mínima d api equivalente à duas vezes a altura da viga (2h); Dimensões máximas d fur de 12 cm u h/3; Distância entre s furs, em mesm vã, de n mínim 2h. 2. Lajes Dispensa de refrç de armadura, send as lajes armadas em duas direções, e bservadas as seguintes cndições: As dimensões da abertura devem crrespnder a, n máxim, 1/10 d vã menr da laje ver Figura 2; A distância mínima entre brd da laje e a face da abertura deve ser, n mínim, de ¼ d vã na direçã cnsiderada ver Figura 2; A distância entre as faces de aberturas adjacentes deve ser mair que ½ d menr vã da laje. Figura 2: dimensões limites para aberturas em lajes para dispensa de verificaçã (fnte: NBR 6118/2003) Canalizações Para cas de canalizações embutidas (NBR 6118/2003, item ), psicinadas a lng d eix lngitudinal d element de superfície, para cas de Lajes, u n interir de um element linear, para cas de Vigas e Pilares, fica pribida sua crrência ns seguintes cass: Canalizações sem islament quand destinadas à passagem de fluids cm variaçã de temperatura superir à 15ºC em relaçã a ambiente, desde que nã isladas u verificadas para esta finalidade; Canalizações destinadas a suprtar pressões internas superires a 0,3 MPa; 3/9

4 Canalizações embutidas em pilares de cncret, tant imersas n material u em espaçs vazis interns d element, sem a existência de aberturas para drenagem. Aberturas em Vigas Preferencialmente, quand pssível, deve-se prjetar aberturas em vigas permitind a permanência das bielas de cmpressã devid à existência das frças crtantes, cnfrme ilustra a Figura 3. Figura 3: Psiçã preferencial de pequenas aberturas em vigas (fnte: NBR 6118/2003) Sempre que cmpriment da abertura, n sentid d eix lngitudinal da viga fr superir a 0,60 h, recmenda-se que este fat seja cnsiderad n dimensinament d element e avaliada a pssibilidade de clcaçã de armaduras de refrç, cm indicad a seguir. Nesta regiã, n trech da viga nde está psicinada a abertura, a viga passa a funcinar cm mdel de pórtic, frmand um quadr rígid, semelhante a uma viga d tip Vierendeel. Em que pese a viga cm abertura pder suprtar a mesma carga que de uma viga de alma cheia, desde que crretamente dimensinada sua armadura de refrç, cabe ressaltar que sua rigidez diminui, que pderá ser um incnveniente para utrs fatres, cm pr exempl, a verificaçã das defrmações d element. Cnsiderand-se as seguintes cnvenções (ver Figura 5): h d b L L1 a h c h t à altura da viga à altura útil da viga à largura da viga à vã da viga à cmpriment da abertura à altura da abertura à altura d banz cmprimid à altura d banz tracinad recmenda-se a adçã das seguintes etapas para dimensinament de vigas cm aberturas, de acrd cm Lenhardt: 4/9

5 ETAPAS PARA O DIMENSIONAMENTO DE ARMADURAS DE REFORÇO EM ABERTURAS DE VIGAS 1. Definiçã ds diagramas de slicitações de M e V da viga, para as cargas atuantes; 2. Dimensinament da viga à flexã e a cisalhament cnsiderand a seçã cheia. (M à A s flexã ; V à A sw ); 3. Definiçã da seçã s nde será psicinad centr da abertura, btend-se as slicitações M s e V s, nde : M s à mment fletr na seçã s V s à esfrç crtante na seçã s 4. Psicinament da abertura na direçã da altura da viga, pririzand-se preferencialmente a cupaçã da zna tracinada da alma e s critéris indicads na Figura 1; 5. Determinaçã das frças nrmais ns banzs: N c = N t = M s / z nde : N c à frça de cmpressã, n banz cmprimid N t à frça de traçã, n banz tracinad z à distância na vertical entre s eixs ds banzs 6. Determinaçã das frças crtantes ns banzs, a partir d V s da seçã, cnsiderand-se que um mair % de V s seja absrvid pel banz cmprimid, pis banz tracinad é admitid fissurad (Estádi II): V c = 0,80 a 0,90 Vs à crtante n banz cmprimid (adtad:0,80) V t = 0,20 a 0,10 Vs à crtante n banz tracinad (adtad:0,20) 7. Determinaçã ds mments fletres ns banzs: M c = V c. L1/2 à mment fletr n banz cmprimid M t = V t. L1/2 à mment fletr n banz tracinad 8. Dimensinament ds banzs à flexã cmpsta: Banz cmprimid: M c, N c, V c à A sc e A swc Banz tracinad: M t e N t, V t à A st e A swt send A sc e A st à as armaduras lngitudinais ns banzs, calculadas de acrd cm as rientações da NBR 6118/2003 para flexã-cmpsta, devidamente ancradas de um cmpriment L b na regiã de alma cheia da viga, e A swc e A swt à as armaduras transversais nestes mesms banzs, calculadas de acrd cm as rientações da NBR 6118/ Determinar armadura de suspensã (A sws ) nas extremidades da abertura para um esfrç crtante equivalente a 0,80 V s, distribuída em uma largura de h/4, em ambs s lads; 5/9

6 A Figura 5 ilustra estas etapas a serem seguidas cm vistas a dimensinament das armaduras de refrç n entrn de aberturas em vigas de cncret. N cas de aberturas circulares muit próximas, de acrd cm Lenhardt, deverá ser garantida uma distância mínima de 5 cm entre s furs, send cnveniente adicinar armaduras de cisalhament inclinadas, cnfrme indicad na Figura 4. Figura 4: Armaduras inclinadas para vigas cm furs circulares (fnte: LEONHARDT, Vlume 3) Observaçã 1: Nestes prcediments, prcuru-se nã se caracterizar banz superir cm cmprimid e banz inferir cm tracinad, que seria nrmal em vigas bi-apiadas, sujeitas assim à traçã em sua face inferir. Fat cntrári, quand da crrência de aberturas próximas as apis interns de vigas cntínuas, esta situaçã inverte-se, send prtand tracinada a face superir da viga nesta regiã. Observaçã 2: Para dimensinament ds banzs à flexã cmpsta sugere-se a utilizaçã ds Diagramas de Iteraçã, cnfrme indicad na Figura 6 (Fusc), btend-se para cada banz: ν d = N d / (Ac.f cd ) e µ d = M d / (A c.h.f cd ) = ν d.e/h à ábac ω à A s = ω.a c.f cd / f yd nde: N d = 1,4. N e = M / N send que devems ter em cada face d banz uma armadura equivalente à A s / 2. 6/9

7 Observaçã 3: Para dimensinament das armaduras de cisalhament ds banzs, deve-se cnsiderar, além das características d tip de cncret e aç (fck e fyk), s seguintes prcediments, de acrd cm a Nrma NBR 6118/2003, cnsiderand V esfrç crtante aplicad na seçã: Banz Cmprimid Seçã: b, h c, d c = h c cb t Slicitaçã: V = V c = 0,80.V A swc A sw min Banz Tracinad Seçã: b, h t, dt = h t cb t Slicitaçã: V = V t = 0,20.V A swt A sw min Cálcul da Armadura A sw A sw = 100.b.ζd / f yd A sw min A sw min = [ρ w min ].100.b = [0,2.(f ctm / f yk )].100.b = [0,2.(0,3.f ck 2/3 / f yk )].100.b u, de frma simplificada: A sw min = (f ck 2/3 / f yk ).6.b (cm 2 /m) cm b em cm nde: f cd = f ck /1,4 e f yd = f yk /1,15 ζ d = 1,11.( ζ wd ζ c ) 0 ζ wd = 1,4.V d / (b.d) 1 nde V d = 1,4.V ζ c = 0,09.fcd 2/3 à flex-traçã 2 ζ wu = 0,27.αv. f cd = 0,27. (1 - f ck / 250). f cd adtand espaçaments s limites dad pr: s max 0.6d 30 cm quand ζ wd 0,67.ζ wu s max 0.3d 20 cm quand ζ wd > 0,67.ζ wu 1 b e d referem-se às dimensões da seçã a ser dimensinada 2 adtad também, pr simplificaçã, para a flex-cmpressã (ζ cc = 0,09.fcd 2/3. M /M sd,max!!!) Referências EL DEBS, Munir Khalil. Cncret Pré-Mldad: Fundaments e Aplicações. Editra EESC-USP Sã Carls, SP FUSCO, P.B. Estruturas de Cncret Slicitações Nrmais, Ed. Guanabara Dis, LEONHARDT, F. e E. Mnnig. Cnstruções de Cncret. Ri de Janeir. Ed. Interciência Ltda, Vl.3, MANUAL Técnic de Pré-Frabricads em Cncret. Ass. Bras. da Cnstruçã Industrializada. MONTOYA, P. Jiménez et alli. Hrmigón Armad. Barcelna. Ed. Gustav Gili S.A., 2001, 14ª ed. SÜSSEKIND, Jsé Carls. Curs de Cncret Armad. Ri de Janeir, Ed. Glb S.A., 1979, 4ª ed; 1984, v. II, 2ª ed. Assciaçã Brasileira de Nrmas Técnicas ABNT NBR Prjet e Execuçã de Obras em Cncret Armad. 7/9

8 Figura 5: Viga bi-apiada cm abertura de dimensões L1 x a1 8/9

9 Curs de Engenharia Civil, PUCRS Figura 6: Diagramas de Iteraçã (FUSCO) - Flexã Cmpsta 9/9

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