Torção em Vigas de Concreto Armado

Documentos relacionados
DIMENSIONAMENTO À TORÇÃO

AULA: TORÇÃO EM VIGAS DE CONCRETO ARMADO

DIMENSIONAMENTO DAS ARMADURAS LONGITUDINAIS DE VIGAS T

12 - AVALIAÇÕES. Fernando Musso Junior Estruturas de Concreto Armado 290

Lajes Nervuradas. Prof. Henrique Innecco Longo

CAPÍTULO 4: CISALHAMENTO

DIMENSIONAMENTO 7 DA ARMADURA TRANSVERSAL

Figura 1: Corte e planta da estrutura, seção transversal da viga e da laje da marquise

Ligações entre elementos prémoldados. Prof. Arthur Medeiros

ENG 2004 Estruturas de concreto armado I

3. Dimensionamento ao cisalhamento.

SOLICITAÇÕES TANGENCIAIS

Figura 1 - Distribuição de tensões tangenciais d cheias Pode-se notar que as tensões de torção nos eleme próximas às extremidade, com tensão igual a z

TORÇÃO EM VIGAS DE CONCRETO ARMADO

Dimensionamento de Lajes ao Puncionamento

DIMENSIONAMENTO DE VIGAS AO CISALHAMENTO

ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO Lista para a primeira prova. 2m 3m. Carga de serviço sobre todas as vigas: 15kN/m (uniformemente distribuída)

4 Exemplos de Validação e Análise de Resultados

SUMÁRio ,. PARTE - CONCEITOS BÁSICOS SOBRE CISALHAMENTO. CAPíTULO 1 TENSÕES DE CISAlHAMENTO NA FlEXÃO EM REGIME ELÁSTICO 12

ECC 1008 ESTRUTURAS DE CONCRETO. (Continuação) Prof. Gerson Moacyr Sisniegas Alva

SUMÁRIO PREFÁCIO INTRODUÇÃO UNIDADE 1 ASPECTOS BÁSICOS 1.1. Definições Elementos constituintes das pontes

Professor Assistente do Departamento de Engenharia de Estruturas e Geotécnica da Escola Politécnica da USP.

LAJES COGUMELO e LAJES LISAS

2 Treliça de Mörsch 2.1. Histórico

Estruturas Especiais de Concreto Armado I. Aula 2 Sapatas - Dimensionamento

ESCADAS USUAIS DOS EDIFÍCIOS

14 ESTADO LIMITE ÚLTIMO DE RESISTÊNCIA À TORÇÃO

CÁLCULOS DE VIGAS COM SEÇÃO T

FLEXÃO COMPOSTA RETA E OBLÍQUA

Introdução vigas mesas. comportamento laje maciça grelha.

Estruturas de concreto Armado II. Aula II Flexão Simples Seção Retangular

Com o uso das rotinas de verificação de equilíbrio da seção sujeita aos esforços, obtêm-se as áreas de aço necessárias.

d- (0,5 ponto) Estabelecer o arranjo da armadura na seção transversal, indicando o estribo e seu espaçamento longitudinal. N d =1050 kn , donde

10 - DISPOSIÇÃO DA ARMADURA

AULA J EXEMPLO VIGA-BALCÃO

Estruturas de concreto Armado II. Aula IV Flexão Simples Equações de Equilíbrio da Seção

4.14 Simbologia específica

Curso de Dimensionamento de Estruturas de Aço Ligações em Aço EAD - CBCA. Módulo

Programa Analítico de Disciplina CIV354 Concreto Armado I

Fundamentos de Estruturas

a) Flexão Pura: Quando não há esforço cortante atuando na seção, ou seja só atua o momento fletor. Como na região central do exemplo abaixo.

Universidade de São Paulo Escola Politécnica - Engenharia Civil PEF - Departamento de Engenharia de Estruturas e Fundações

ENGENHARIA DE FORTIFICAÇÃO E CONSTRUÇÃO CADERNO DE QUESTÕES 2015/2016

Ligações por meio de consolos de concreto

Técnico em Edificações Cálculo Estrutural Aula 04

CÁLCULO DE VIGAS. - alvenaria de tijolos cerâmicos furados: γ a = 13 kn/m 3 ; - alvenaria de tijolos cerâmicos maciços: γ a = 18 kn/m 3.

ESTRUTURAS DE BETÃO ARMADO I 13 DISPOSIÇÕES CONSTRUTIVAS RELATIVAS A PILARES E PAREDES

COMPARATIVO DE EFICIÊNCIA DE VIGAS DE ALTURA CONSTANTE COM VIGAS DE ALTURA VARIÁVEL

Estruturas de Aço e Madeira Aula 15 Peças de Madeira em Flexão

ESTRUTURAS DE FUNDAÇÕES RASAS

TÉCNICO EM EDIFICAÇÕES CÁLCULO ESTRUTURAL AULA 07

6.) Dimensionamento no ELU - Flexão

Posição da Marquise ao ser concretada. Armadura dobrada. Armadura de flexão com detalhe errado. Fissura. Escoramento. Zona morta Tração.

Barras prismáticas submetidas a momento fletor e força cortante

Diagramas tensão-deformação típicos de concretos, obtidos de corpos de prova cilíndricos em ensaios sob deformação

ANÁLISE COMPARATIVA ENTRE AS NORMAS FRANCESA E BRASILEIRA PARA O CÁLCULO DE VIGAS E LAJES EM CONCRETO ARMADO

Condições específicas para o dimensionamento de elementos mistos de aço e concreto

ENGENHARIA DE FORTIFICAÇÃO E CONSTRUÇÃO CADERNO DE QUESTÕES

Base de Aerogeradores: Comparativo de Dimensionamento Modelo MEF e Modelo Biela/Tirante André Puel 1

ESTRUTURAS DE CONCRETO I

TÉCNICO EM EDIFICAÇÕES CÁLCULO ESTRUTURAL AULA 10

TÍTULO: ANÁLISE DA VIABILIDADE TÉCNICA EM VIGA DE CONCRETO ARMADO CLASSE I E II

Ministério da Educação UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ Campus Pato Branco. Lista de Exercícios - Sapatas

PEF Aula 05 Peças submetidas à flexão simples: solicitações tangenciais.

para a = 110 cm, o momento torçor e a tensão no trecho A-B é dada por:

ESTRUTURAS METÁLICAS E DE MADEIRAS PROF.: VICTOR MACHADO

Lajes Lisas. Prof. Henrique Innecco Longo

Concreto Armado. Expressões para pré-dimensionamento. Francisco Paulo Graziano e Jose Antonio Lerosa Siqueira

Universidade de São Paulo Escola Politécnica - Engenharia Civil PEF - Departamento de Engenharia de Estruturas e Fundações PECE ES025

Resumo. Figura 1 Etapa do processo produtivo. Seção transversal. Palavras-chave

Viga Parede Notas de aula Parte 4

Professora: Engª Civil Silvia Romfim

ESTRUTURAS METÁLICAS VIGAS DE ALMA CHEIA. Prof. Alexandre Augusto Pescador Sardá

DIMENSIONAMENTO DE VIGAS DE CONCRETO ARMADO À TORÇÃO

ESTUDO DO ESFORÇO CORTANTE

4ª LISTA DE EXERCÍCIOS PROBLEMAS ENVOLVENDO ANÁLISE DE TENSÕES

TENSÕES DE FLEXÃO e de CISALHAMENTO EM VIGAS

PROGRAMA PARA O CONCURSO DE PROFESSOR ADJUNTO SETOR DE ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO E CONCRETO PROTENDIDO

ESTRUTURAS ESPECIAIS. Dimensionamento de Escadas

Problema resolvido 4.2

2. CONCRETO. 2.1 CIMENTO : Cimentos padron izados pela norma OIN Escolha dos cimentos Cimentos não padronizados

Faculdade Integrada Metropolitana de Campinas METROCAMP

Software Para Dimensionamento De Consolos Curtos De Concreto Armado Kim Filippi dos Santos¹, Prof. Msc. Daniel Venancio Vieira²

Sistemas Estruturais

5 Apresentação e Análise dos Resultados

Libânio M. Pinheiro, Cassiane D. Muzardo, Sandro P. Santos, Marcos V. N. Moreira, Thiago Catoia, Bruna Catoia

elementos estruturais

Figura 6.22 Perímetros de controlo para pilares interiores

Estruturas de Aço e Madeira Aula 07 Vigas de Alma Cheia (2)

Tensões associadas a esforços internos

ÍNDICE 1.- DESCRIÇÃO... 2

MEMORIAL DE CÁLCULO / 1-0. PLATAFORMA PARA ANDAIME SUSPENSO 0,60 m X 3,00 m MODELO RG PFM 3.1

Caderno de Estruturas em Alvenaria e Concreto Simples

ESTRUTURAS DE BETÃO 2. 9 de Julho de 2007 Época de Recurso Duração: 3h

TÉCNICO EM EDIFICAÇÕES CÁLCULO ESTRUTURAL AULA 03

ELS-W: Estado Limite de Serviço de abertura de f Fonte: Tabela 13.3 da NBR 6118:2003 No item são apresentados critérios para estágio atual do

CÁLCULO E DETALHAMENTO DE LAJES E VIGAS EM CONCRETO ARMADO DO ANDAR TIPO DE UM EDIFÍCIO RESIDENCIAL

Detalhamento de Vigas Pré-tracionadas com Seção Composta Thiago Bindilatti Inforsato 1, Roberto Chust Carvalho 2, Marcelo de Araujo Ferreira 3

Estruturas de Betão Armado II. 11 Lajes Fungiformes - Punçoamento

ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO EXERCÍCIOS PARA A TERCEIRA PROVA PARCIAL

Transcrição:

Torção em Vigas de Concreto Armado Prof. Henrique Innecco Longo e-mail longohenrique@gmail.com T Sd Departamento de Estruturas Escola Politécnica da Universidade Federal do Rio de Janeiro 2017

Torção em Vigas de Concreto Armado prof. Henrique I. Longo 1 TORÇÃO EM VIGAS DE CONCRETO ARMADO Prof. Henrique Innecco Longo e-mail longohenrique@gmail.com 1. Vigas submetidas à torção A torção geralmente ocorre quando o carregamento na viga provoca uma rotação em seu eixo longitudinal. Nas figuras 1 a 3 estão mostrados alguns casos de vigas submetidas à torção. Pode-se notar nestes exemplos que as vigas devem estar sempre engastadas nos apoios para que possam resistir ao momento de torção Fig. 1 Viga submetida a um momento de torção constante Fig. 2 Viga curva submetida a uma torção

Torção em Vigas de Concreto Armado prof. Henrique I. Longo 2 Fig. 3 Viga submetida a uma torção proveniente de uma laje em balanço 2. Sistemas estruturais para resistir à torção Se uma viga estiver submetida à torção, os apoios devem ser engastados à torção ou então a viga deve estar ligada aos pilares para garantir a estabilidade desse elemento estrutural, impedindo a rotação da viga nos apoios. A figura 4 mostra uma viga biengastada e um pórtico submetidos a uma torção uniforme. m T m T Fig. 4 - Viga biengastada e pórtico submetido a uma torção uniforme

Torção em Vigas de Concreto Armado prof. Henrique I. Longo 3 Se a viga for pré-moldada, é possível projetar um pilar com apoio do tipo garfo (fig.5). A viga é encaixada no pilar e é impedida de rodar mas pode girar no sentido da flexão, formando um engaste apenas à torção. VIGA PILAR Fig. 5 Apoio de viga com engaste apenas à torção 3. Diagramas de torção Os diagramas de momentos de torção para uma torção uniforme e para um momento de torção aplicado em uma viga biengastada estão mostrados nas figuras 6 e 7, sendo l o vão da viga. m T T MAX = m T l / 2 l Fig. 6 - Diagrama de momento de torção para uma torção uniforme em uma viga biengastada T A = M T b / l M T T B = M T a / l a b Fig.7- Diagrama de momento de torção para uma torção aplicada em uma viga biengastada

Torção em Vigas de Concreto Armado prof. Henrique I. Longo 4 4. Tipos de torção A torção provoca o empenamento da seção transversal devido aos alongamentos diferenciados das fibras longitudinais. De acordo com LEONHARDT (1979), nas estruturas usuais é comum o impedimento ao empenamento, o que na maioria dos casos é levado em conta através de uma armadura construtiva. Torção pura é uma torção em que atua apenas o momento de torção T, sem atuação do esforço cortante V, do momento fletor M e do esforço normal N. É um caso que raramente acontece na prática, mas é considerado quando se leva em conta a torção acompanhada de outro esforço. Torção composta é o caso que acontece na prática. É uma torção com flexão e força cortante Torção de St. Venant é uma torção pura em que o empenamento não é impedido. No projeto das estruturas, podem aparecer dois tipos de torção: Torção de equilíbrio indispensável ao equilíbrio do sistema. É o caso de uma viga que suporta isoladamente uma marquise (fig.3) Torção de compatibilidade a viga e a laje se torcem para compatibilizar as deformações. É o caso de uma viga de bordo de um piso. Após a fissuração da viga, ocorre uma redistribuição das forças internas. 5. Tensões de torção no regime elástico A tensão máxima de torção τ T no regime elástico é dada pela seguinte tensão tangencial: τ T = T / W T T momento de torção W T módulo de resistência à torção Na figura 8 está mostrada distribuição das tensões de torção em uma seção circular. T τ TMAX Fig. 8 Distribuição de tensões de torção em uma seção circular

Torção em Vigas de Concreto Armado prof. Henrique I. Longo 5 Considerando a torção de St. Venant (torção pura com empenamento livre), a tensão τ T é igual à tensão principal (σ X = σ Y = 0): τ T = σ 1 = - σ 2 (fig.9), sendo a direção σ 1 igual a 45 o. T σ 2 T σ 1 Fig. 9 Tensões principais na torção pura em uma barra cilíndrica Para seções vazadas, a tensão de torção τ T é dada pela fórmula de BREDT : T τ T = -------------- 2. A e. e e - espessura da parede da seção vazada A e. área da linha média da seção vazada A figura 10 mostra o fluxo de tensões de torção em uma seção transversal vazada submetida a um momento de torção T. τ T linha média T e Fig. 10 Fluxo de tensões de torção na seção retangular vazada

Torção em Vigas de Concreto Armado prof. Henrique I. Longo 6 6. Modelo de treliça espacial para a torção Conforme mostrado por LEONHARDT (1979), ensaios realizados em vigas submetidas à torção revelaram que, após o aparecimento de fissuras de torção que se desenvolvem em forma de hélice com 135 o de inclinação, somente uma casca delgada de concreto junto à face externa colabora na resistência. Os resultados de ensaios comprovaram que as seções transversais cheias podem ser calculadas como se fossem vazadas. Dessa maneira, o modelo resistente de uma viga submetido à torção uniforme pode ser formado por uma treliça espacial. Essa treliça é definida a partir de um elemento estrutural de seção vazada equivalente. De acordo com a NBR-6118(2014), as diagonais de compressão dessa treliça, formada por elementos de concreto, têm inclinação que pode ser arbitrada no intervalo 30 o θ 45 º.. Na figura 11 está mostrado o modelo de treliça espacial submetida a um momento de torção solicitante de cálculo (T Sd ). Os tirantes longitudinais na treliça representam as armaduras longitudinais e os tirantes transversais são os estribos. As diagonais comprimidas estão indicadas por linha pontilhadas. T Sd Fig.11 - Modelo de treliça espacial para a torção 7. Resistência do elemento estrutural na torção pura De acordo com a NBR-6118 (2014), admite-se satisfeita a resistência do elemento estrutural, numa dada seção, submetida a um momento de torção solicitante de cálculo T Sd quando se verificarem simultaneamente as condições: T Sd T Rd,2 T Sd T Rd,3 T Sd T Rd,4 T Rd,2 T Rd,3 T Rd,4 limite dado pela resistência das diagonais comprimidas de concreto; limite definido pela parcela resistida pelos estribos normais ao eixo do elemento limite definido pela parcela resistida pelas barras longitudinais

Torção em Vigas de Concreto Armado prof. Henrique I. Longo 7 8. Geometria da seção resistente a) Seções poligonais convexas cheias De acordo com a NBR-6118 (2014), a seção vazada equivalente se define a partir da seção cheia com espessura da parede equivalente h e dada por: h e A/u h e 2 c 1 se A/u < 2 c 1 então h e = A/u b w - c 1 h e - espessura da parede equivalente A - área da seção cheia u - perímetro da seção cheia c 1 - distância entre o eixo da armadura longitudinal do canto e a face lateral do elemento estrutural. Na fig.12, está mostrada a seção vazada equivalente de uma seção retangular maciça. h e Fig. 12 - Seção vazada equivalente de uma seção retangular maciça b) Seção composta de retângulos Pela NBR-6118(2014), o momento de torção total deve ser distribuído entre os retângulos conforme sua rigidez elástica linear. Cada retângulo deve ser verificado isoladamente com a seção equivalente, como definida no item anterior. Deste modo, o momento de torção que cabe ao retângulo i (T Sdi ) é dado por: T Sdi = T Sd Σ 3 i b i 3 ai b i a c 1 T Sdi a i b i parcela de T Sd a ser resistida por cada retângulo constituinte da seção composta por retângulos lados menores dos retângulos lados maiores dos retângulos Na figura 13, pode-se observar a distribuição das parcelas dos momentos de torção em uma viga de seção em forma de T.

Torção em Vigas de Concreto Armado prof. Henrique I. Longo 8 T Sd1 T Sd2 c) Seções vazadas Fig. 13 Distribuição dos momentos de torção em uma seção em forma de T Nas seções vazadas, a NBR-6118 (2014), recomenda que deve ser considerada a menor espessura de parede entre os seguintes valores: a espessura real da parede a espessura equivalente calculada supondo a seção cheia de mesmo contorno externo da seção vazada. 9. Verificação da compressão diagonal do concreto A resistência decorrente das diagonais comprimidas de concreto é dada na NBR-6118 (2014): T Rd2 = 0,50 α v2 f cd A e h e sen 2θ α v2 = 1- f ck / 250 (f ck em MPa) θ A e h e ângulo de inclinação das diagonais de concreto, arbitrado no intervalo 30 o θ 45 o área limitada pela linha média da parede da seção vazada, real ou equivalente, incluindo a parte vazada espessura equivalente da parede da seção vazada, real ou equivalente, no ponto considerado. Desafio a) Verifique se a seção transversal de uma viga com seção retangular 30cm x 60cm resiste a um momento de torção igual a 50 knm c 1 = 4cm concreto C30 b) O que deve ser feito se o momento de torção de cálculo for maior do que a parcela da torção T Rd2 resistida pelo concreto?

Torção em Vigas de Concreto Armado prof. Henrique I. Longo 9 10. Solicitações combinadas a) Flexão e torção Pela NBR-6118 (2014), nos elementos estruturais submetidos a torção e a flexão simples ou composta, as verificações podem ser efetuadas separadamente para a torção e para as solicitações normais, devendo ser atendidas complementarmente as prescrições seguintes: Armadura longitudinal Na zona tracionada pela flexão, a armadura de torção deve ser acrescentada à armadura necessária para solicitações normais, considerando-se em cada seção os esforços que agem concomitantemente. No banzo comprimido pela flexão, a armadura longitudinal de torção pode ser reduzida em função dos esforços de compressão que atuam na espessura efetiva h e no trecho de comprimento u correspondente à barra ou feixe de barras consideradas. Verificação do concreto Nas seções em que a torção atua simultaneamente com solicitações normais intensas, que reduzem excessivamente a profundidade da linha neutra, particularmente em vigas de seção celular, o valor de cálculo da tensão principal de compressão não deve superar os valores das resistências de cálculo das bielas fcd 1, fcd 2 e fcd 3 da NBR-6118(2014), item 22.3.2. Esta tensão principal deve ser calculada como em um estado plano de tensões, a partir da tensão normal média que age no banzo comprimido de flexão e da tensão tangencial de torção calculada por: T Sd τ Td = ------------ 2 A e. h e b) Torção e força cortante Armadura transversal - A armadura transversal pode ser calculada pela soma das armaduras calculadas separadamente para V Sd e T Sd Verificação do concreto - De acordo com a NBR-6118 (2014), na combinação de torção com força cortante, o projeto deve prever ângulos de inclinação das bielas de concreto θ coincidentes para os dois esforços. Quando for utilizado o modelo I para a força cortante, esse deve ser o valor considerado também para a torção. Esse modelo I admite diagonais de compressão inclinadas de θ = 45 em relação ao eixo longitudinal do elemento. A resistência à compressão diagonal do concreto deve ser satisfeita atendendo à expressão: T Sd V Sd ----------- + ------------ 1 T Rd2 V Rd2 M sd V sd T sd V Sd e T Sd - esforços de cálculo que agem concomitantemente na seção. V Rd2 = 0,27 α v2 f cd b w d T Rd2 = 0,50 α v2 f cd A e h e sen 2θ

Torção em Vigas de Concreto Armado prof. Henrique I. Longo 10 11. Armadura de torção De acordo com LEONHARDT (1979), como os esforços de tração se desenvolvem em forma de hélices inclinadas de 45 o, a armadura mais favorável seria constituída de barras em hélice, inclinadas de 45 o em relação ao eixo da barra. No entanto, como essa armadura é de difícil execução, adota-se em vigas de seção cheia uma malha ortogonal composta de barras longitudinais e estribos verticais. A armadura em hélice seria possível em seções circulares com torção em um só sentido de rotação, tomando cuidado em colocar a armadura na direção correta da tração. Assim sendo, a armadura destinada a resistir aos esforços de tração oriundos da torção deve ser constituída por estribos verticais normais ao eixo do elemento estrutural e barras longitudinais distribuídas ao longo do perímetro da seção resistente. O dimensionamento da armadura de torção é feito considerando-se que o concreto não absorve a tração e o aço vai absorver os esforços de tração. A figura 14 mostra um corte transversal no modelo da treliça espacial de uma viga retangular submetida a um momento de torção de cálculo T sd. Nesta figura 14 podemos destacar as seguintes forças: C d F d força de cálculo nas bielas comprimidas força de cálculo nas armaduras longitudinais b 1 a 1 F d θ C d Tsd a 1. cotgθ Fig. 14 Forças nas bielas e nos tirantes da treliça espacial Tensão de torção no Estado Limite Último A tensão de torção no Estado Limite Último, pode ser escrita em função do momento de torção solicitante de cálculo pela fórmula de Bredt: T Sd τ Td = -------------- (1) 2. A e. h e

Torção em Vigas de Concreto Armado prof. Henrique I. Longo 11 Componentes da força de compressão nas bielas A força de compressão C d nas bielas (por metro) pode ser decomposta em uma força vertical F wd e uma força horizontal F d, conforme mostrado na figura 15. Estas componentes devem ser absorvidas pelas armaduras longitudinais e pelos estribos da viga. b 1 a 1 C d T sd F wd = τ Td h e C d θ F d = τ Td. h e cotg θ θ a 1 cotg θ Fig. 15 Componentes da força de compressão nas bielas Estribos verticais A força F wd no ramo vertical dos estribos deve ser igual à soma das componentes verticais das forças nas bielas ao longo do comprimento a 1 deste ramo vertical (fig.15): F wd n = τ Td. h e. a 1 (2) n = a 1 cotg θ / s número de estribos no trecho a 1 cotg θ (fig.14) s - espaçamento dos estribos Substituindo o valor de n e de τ Td : F wd Tsd ------ = ------------ tg θ s 2. A e A área das armaduras para um ramo do estribo e fazendo θ=45 0 será: A 90 Tsd ------- = ------------ s 2 A e. f ywd (3) sendo f ywd 435 MPa a tensão de escoamento do aço da armadura longitudinal

Torção em Vigas de Concreto Armado prof. Henrique I. Longo 12 Armadura longitudinal A força longitudinal F d nas armaduras longitudinais deve ser igual à soma das componentes horizontais das forças nas bielas ao longo do perímetro u e da parede equivalente de concreto (fig.15): F d = (τ Td h e cotg θ) u e u e perímetro da linha média de área A e Substituindo o valor da tensão τ Td da equação (1): Tsd F d = ------------ cotg θ. u e 2. A e Considerando a inclinação da biela θ=45 o, a soma das áreas das barras longitudinais A Sl será então: Tsd A Sl = -------------- u e 2. A e. f yd (4) sendo f yd 435 MPa a tensão de escoamento do aço da armadura longitudinal 12. Taxa de armadura mínima na torção uniforme De acordo com a NBR-6118(2014), a taxa geométrica mínima na torção vale: A sl ctm ρ sl = 0, 2 heue fyk Asw f ρsw =. 0,2 b s f w f ctm ywk sendo ctm 2 3 ck f = 0, 3 f / (MPa) Desafio Determine as armaduras longitudinais e os estribos e as respectivas armaduras mínimas para a seção transversal da viga (30cmx60cm) do desafio anterior.

Torção em Vigas de Concreto Armado prof. Henrique I. Longo 13 13. Detalhamento das armaduras de torção Pela NBR-6118 (2014), a armadura destinada a resistir aos esforços de tração provocados por torção deve ser constituída por estribos normais ao eixo da viga, combinados com barras longitudinais paralelas ao mesmo eixo. Consideram-se efetivos na resistência os ramos dos estribos e as armaduras longitudinais contidos no interior da parede fictícia da seção vazada equivalente. a) Estribos Os estribos para torção devem ser fechados em todo o seu contorno, envolvendo as barras das armaduras longitudinais de tração, e com as extremidades adequadamente ancoradas por meio de ganchos em ângulo de 45º (fig.16). Fig. 16 Estribos fechados traspassados com ganchos em ângulos de 45º para torção Devem ser consideradas as mesmas recomendações da NBR-6118 (2014) dadas para os estribos para resistir ao esforço cortante Diâmetro do estribo φ t 5 mm φ t 1/10 da largura da alma da viga φ t 12 mm se a barra for lisa φ t 4,2 mm no caso de estribos formados por telas soldadas (desde que sejam tomadas precauções contra a corrosão dessa armadura) Espaçamento entre estribos O espaçamento mínimo entre estribos, medido segundo o eixo longitudinal do elemento estrutural, deve ser suficiente para permitir a passagem do vibrador, garantindo um bom adensamento da massa. O espaçamento máximo deve atender às seguintes condições: se V d 0,67 V Rd2 se V d > 0,67 V Rd2 então s máx = 0,6 d 30 cm então s máx = 0,3 d 20 cm O espaçamento transversal entre ramos sucessivos da armadura constituída por estribos não deve exceder os seguintes valores: se V d 0,20 V Rd2 se V d > 0,20 V Rd2 então s t,máx = d 80 cm então s t,máx = 0,6d 35 cm

Torção em Vigas de Concreto Armado prof. Henrique I. Longo 14 No caso de torção elevada, LEONHARDT (1979) recomenda que espaçamento entre estribos deve ser pequeno ou então é preciso colocar barras de canto grossas e rígidas para evitar que o canto da seção se rompa prematuramente devido à força provocada pela mudança de direção das bielas comprimidas. Em vigas com seção transversal em forma de T, L ou I, os estribos devem envolver todo o perímetro e proteger os vértices de ângulos reentrantes. Quando uma laje estiver engastada em uma viga e estiver transmitindo torção para esta viga (fig.17), os estribos devem ser prolongadas na laje. 1 2 1 2 Fig. 17 Estribos em uma viga com uma laje transmitindo torção b) Armadura Longitudinal Pela NBR-6118 (2014), as barras longitudinais da armadura de torção podem ter arranjo distribuído ou concentrado ao longo do perímetro interno dos estribos, espaçadas no máximo de 35 cm (fig.18). No entanto, LEONHARDT (1979) sugere que a armadura longitudinal de torção deve ser distribuída no perímetro da seção transversal com um pequeno espaçamento das barras (10 a 20 cm) para evitar abertura de fissuras. Portanto, podemos adotar: e = 10 a 20 cm Na figura18, podemos observar as barras longitudinais de torção distribuídas ao longo do contorno e as barras de flexão (no caso com tração nas fibras inferiores) distribuídas na parte de baixo da viga. e Armadura de Torção Armadura de Flexão Fig. 18 Armadura de torção distribuída no contorno e de flexão na parte inferior da viga

Torção em Vigas de Concreto Armado prof. Henrique I. Longo 15 Para evitar o rompimento dos cantos, a norma NBR-6118 (2014) recomenda que em cada vértice dos estribos de torção nas seções poligonais deve ser colocada pelo menos uma barra longitudinal. Na região em que o momento de torção é transmitido à viga, as barras longitudinais devem ser bem ancoradas, conforme sugerido por LEONHARDT (2003) e, quando houver impedimento ao empenamento, devem ser reforçadas com barras adicionais (comprimento cerca de 2h) para interceptar todas as bielas de compressão. Na figura 19, estão mostradas as armaduras de torção ancoradas no pilar. Quando não houver espaço para a ancoragem, as barras devem ser ancoradas horizontalmente, conforme figura 20. l b Fig.19 Armaduras de torção ancoradas no pilar A A 1 Corte AA 1 1 Fig.20 Armaduras de torção ancoradas horizontalmente no pilar

Torção em Vigas de Concreto Armado prof. Henrique I. Longo 16 14. Exemplo numérico A viga (30x60) da figura está submetida a um carregamento distribuído e a um momento de torção uniforme e está engastada apenas à torção. Verifique o concreto e calcule as armaduras desta viga Aço CA-50 e concreto f ck = 25 MPa. 40 kn/m m T = 16 knm/m 5 m Fig. 21 Viga engastada apenas à torção Esforços máximos na viga - Momento fletor máximo na viga, supondo com apoios simples Mmax(+) = 40 x 5 2 / 8 = 125 knm - Esforço cortante máximo na viga, supondo com apoios simples Vmax = 40 x 5 / 2 = 100 kn - Momento de torção máximo na viga, supondo engaste à torção (fig. 22) Tmax = 16 x 5 /2 = 40 knm T = 40 knm m T Fig. 22 Diagrama de torção da viga engastada apenas à torção Verificação do esmagamento do concreto devido à força cortante - Força cortante resistente de cálculo V Rd2 = 0,27 α v2 f cd b w d α v2 = (1 - f ck / 250) = 1 25 / 250 = 0,9 V Rd2 = 0,27. 0,9. (25.000/1,4) 0,3.0,55 = 716 kn

Torção em Vigas de Concreto Armado prof. Henrique I. Longo 17 - Força cortante de cálculo V Sd = 1,4 x 100 = 140 kn Como V Rd2 > V Sd não haverá esmagamento do concreto devido à força cortante Verificação da compressão na diagonal do concreto devido à torção - Espessura da parede equivalente será (c 1 = 4cm): h e A/u = 30.60 / 2 (30+60) = 10 cm h e 2 c 1 = 2 x 4 = 8cm h e (adotada)= 8cm - Resistência das diagonais comprimidas de concreto T Rd2 = 0,50 α v2 f cd A e h e sen 2θ α v2 = 1- f ck / 250 = 1 25 / 250 = 0,9 A área e o perímetro da linha média dessa seção vazada equivalente valem: A e = 22. 52 = 1144 cm 2 u e = 2 (22 +52) = 148 cm Considerando a diagonal comprimida com um ângulo θ = 45 o : T Rd2 = 0,50. 0,9. (25.000/1,4). 0,1144. 0,08 T Rd2 = 74 knm Momento de torção solicitante de cálculo correspondente vale: T Sd = 1,4. 40 = 56 knm < T Rd2 Como T Rd2 > T Sd não haverá ruptura do concreto por torção. Verificação do momento de torção combinado com a força cortante T Sd V Sd ----------- + ------------ = T Rd2 V Rd2 56 140 ---------- + ------------- = 0,76 + 0,19 = 0,95 < 1 relação satisfeita 74 716 O que deve ser feito se esta relação não for satisfeita?

Torção em Vigas de Concreto Armado prof. Henrique I. Longo 18 Armadura longitudinal total para o momento de fletor máximo Considerando o Mmax(+) = 125 knm k md = 0,108 donde k z = 0,93 A s = 7,9 cm 2 (4 Ф16) Armadura longitudinal total para o momento de torção máximo Tsd A sl = -----------. u e 2. A e. f yd Considerando θ = 45 o, temos: 56 A sl = ----------------------. 1,48 = 8,3 cm 2 (12 φ 10) 2. 0,1144. 50/1,15 A figura 23 mostra a armadura longitudinal da viga, considerada constante ao longo de todo o seu comprimento. A B A B CORTE AA CORTE BB Armadura de Torção Armadura de Flexão Fig. 23 Detalhe das armaduras da viga

Torção em Vigas de Concreto Armado prof. Henrique I. Longo 19 Estribos para o cortante máximo - Resistência à tração do concreto f ctd = 0,15 f ck 2/3 = 0,15. 25 2/3 = 1,282 MPa - Parcela do esforço cortante resistido pelo concreto V c = 0,6 f ctd b w d = 0,6. 1.282. 0,3. 0,55 = 127 kn Considerando o Vmax = 100 kn V Sd - V c 1,4. 100-127 A sw /s = ----------------------- = --------------------------- 0,9 d f ywd 0,9. 0,55. 50/1,15 A sw /s = 0,6 cm 2 /m - Armadura mínima para os estribos ρ wmiin = 0,2 f f ctm ywk ρ wmin = 0,2 x 2,565 /500 = 0,10 % A swmin = b w s ρ wmin = 30 x 100 x 0,10 % = 3,0 cm 2 /m 1 ramo de estribo = 3,0 / 2 = 1,5 cm 2 /m Área de um estribo devido à torção A 90 Tsd ----------- = ------------. tg θ s 2. A e. f ywd 56 A 90 = ----------------------. 1,0 = 4,5 cm 2 /m 2. 0,1444. 50/1,15 Área de um estribo total devido ao cortante à torção (A sw / s) / 2 + A 90 = 1,5 + 4,5 (A sw /s) / 2 + A 90 = 6,0 cm 2 /m Estribos φ 10 c 12,5

Torção em Vigas de Concreto Armado prof. Henrique I. Longo 20 Projeto de um abrigo de ônibus Projete o abrigo de ônibus, considerando a viga ligada aos pilares P1 e P2 formando um pórtico. a) Calcule as armaduras da laje b) Verifique o concreto e calcule as armaduras longitudinais e os estribos deste pórtico. c) Desenhe um detalhe das armaduras da laje e do pórtico viga V1 (40x60) sobrecarga na laje = 1,0 kn/m 2 Concreto C30 aço CA-50 laje = 10cm altura dos pilares = 4m P1 CORTE AA L1 V1 6 m V1 L1 A A P2 3 m Fig.24 Estrutura de um abrigo para parada de ônibus Referencias bibliográficas ABNT - NBR 6118 Projeto de Estruturas de Concreto Procedimento, 2014. IBRACON - Comentários Técnicos e Exemplos de Aplicação da NB1, 2006 LEONHARDT F. e MÖNNIG E., Construções de Concreto, vols. 1 e 3, 1979, Ed. Interciência SÜSSEKIND, J.C. Curso de Concreto, vol.2, Ed. Globo, 1984.