Dimensionamento de Pilares - Passo a Passo
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Universi dade Estadual Estadual de Maringá Centro de Tecnologia Departamento Departamento d e Engenharia Civil
3 o l u t í p a C
Prof. Romel Dias Vanderlei Vanderlei Notas de Aulas
Pilares Curso: Engenharia Engenharia Civil
Disciplina: Estruturas em Concreto II 1.º Semestre de 2008 2008
i e l r e d n a V s a i D l e m o R . f o r P
Bibliografia:
ALVA, G. M. S.; EL DEBS, A. L. H. C.; GIONGO, J. S. Concreto armado: projeto de pilares segundo a NBR 6118:2003. Notas de de aula – USP – EESC – SET. Fevereir Fevereiroo de 2008 ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS: NBR 6118:2003. Projeto de estruturas de concreto . Rio de Janeiro, ABNT, 2003. CARVALHO, R.C.; FIGUEIREDO FILHO, J.R. Pilares de concreto armado. p.9-25. Notas de aula – Universidade Federal de São São Carlos, 2002. FUSCO, P. B. Estruturas de concreto: solicitações normais . Editora Guanabara Dois, Rio de Janeiro, 1981. FUSCO, P. B. Introdução ao projeto estrutural . McGraw-Hill McGraw-Hill do Brasil. Brasil. São Paulo, 1976. Hormigón armado. MONTOYA, P. J.; MESEGUER, A.G.; CABRÉ, F.M. Hormigón Editorial Gustavo Gili. 9a ed. Barcelona, Espana, 1978. PINHEIRO, L.M. Fundamentos do Concreto e Projeto de Edifícios. capítulo 16: Pilares. Notas de aula – EESC-USP, EESC-USP, 2007. 2007. PINHEIRO, L.M.; BARALDI; L.T.; POREM, M.E. Concreto armado : Ábacos para flexão oblíqua. São Carlos, EESC-USP, 1994. VENTURINI, W.S. Dimensionamento de peças retangulares de concreto armado armado solicitadas solicitadas à flexão reta reta . São Carlos, EESC-USP, 1987.
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i e l r e d n a V s a i D l e m o R . f o r P
i e l r e d n a V s a i D l e m o R . f o r P
Sumári Sumário o (2ª Parte) Parte) 3.113.11- Exempl Exemplos os 3.11.1-- Pilar 3.11.1 Pilar Inter Interno no – P5 3.11.23.11 .2- Pilar Pilar de de Extremi Extremidade dade – P4 3.11.3 3.1 1.3-- Pilar Pilar de de Canto Canto – P1
3.11 3.11-- Exem Exempl plos os
Projetar Projetar o s pi lares: P5 - pilar interno; interno; P4 - pilar de extremidade; P1 - pilar de canto.
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3.11 3.11-- Exem Exempl plos os Dados para os projetos dos pilares do exemplo de edifício:
Para a determinação determinação dos efeitos de de 2ª ordem, emprega-se: emprega-se: Para o pilar P5: método do pilar padrão com curvatura aproximada; Para o pilar P4: método do pilar padrão com curvatura aproximada; Para o pilar P1: método do pilar padrão com rigidez aproximada.
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3.11 3.11.1 .1-- Pila Pilarr Inte Intern rno o – P5 Dados Dados iniciais:
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i e l r e d n a V s a i D l e m o R . f o r P
i e l r e d n a V s a i D l e m o R . f o r P
3.11.1- Pilar Interno – P5 Dados iniciais:
3.11.1- Pilar Interno – P5 Dados iniciais: Nk = 2.720kN Nd = 1,4 x 2.720 = 3.808kN Mk = 0kN e Md = 0kN
1- Características Geométricas Comprimentos equivalentes: l 0 x
Na direção x: l 0 x l x l ex
560 62 h x
⎧l 0 + h l e ≤ ⎨ ⎩l
498cm
498 35
533cm
560cm 533cm
l 0 x
h x
l x
560cm
l ex
533cm
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3.11.1- Pilar Interno – P5 Na direção y:
l 0 y
560 52
l 0 y
h y
l y
560cm
l ey
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508cm 568cm
508 60
l 0 y
h y
568cm
l y
560cm
l ey
560cm
3.11.1- Pilar Interno – P5
Índices d e Esbeltez: Na direção x:
λ x
l ex
l ex
i x
12 h x
533
12
35
52,8
Na direção y:
λ y
l ey i y
l ey
12 h y
560 60
12
32,3
5
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3.11.1- Pilar Interno – P5 2- Excentricidades: Excentricidade Inicial ei ,topo =
M topo
ei ,meio =
N d
M meio
ei ,base =
N d
M base N d
Como os momentos nas seções de extremidades (topo e Base) e na intermediária são nulos, as excentricidades iniciais também são nulas. ei ,topo
i e l r e d n a V s a i D l e m o R . f o r P
0 3.808
0
ei ,meio
0 3.808
0
ei ,base
0 3.808
0
3.11.1- Pilar Interno – P5 2- Excentricidades: Excentricidades acidentais:
Sendo: θ 1x θ 1y
eax
θ 1 x
eay
θ 1 y
1
1
100 l ex
100 5,33
1
1
100 l ey
100 5,60
l ex 2 l ey 2
0,00433rad 0,00423rad
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3.11.1- Pilar Interno – P5 Excentricidades acidentais: Onde: 1
θ 1
Logo:
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θ 1,min
0,00333rad
300
θ 1x
0,00433rad θ 1,min
(OK)
θ 1y
0,00423rad θ 1, min
(OK)
eax
θ 1 x
eay
θ 1 y
l ex 2 l ey 2
0,00433 0,00423
533 2 560 2
1,15cm 1,18cm
3.11.1- Pilar Interno – P5 Excentricidades acidentais: Excentricidades mínimas:
M 1d ,min
Logo:
= N d ⋅ (0,015 + 0,03h ) = N d ⋅ ei ,min (e1, min ) x
0,015 0,03h x
(e1, min ) y
0,015 0,03h y
(e1,min ) x
0,015 0,03h x
0,015 0,03 0,35
2,55cm
(e1,min ) y
0,015 0,03h y
0,015 0,03 0,60
3,30cm
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3.11.1- Pilar Interno – P5 Excentrici dades de 1ª ordem totais: Seções de extremidades (topo e base)
e1 x e1 y
= eix,topo = 0cm < (e1, min ) x = 2,55cm = eiy ,topo = 0cm < (e1,min ) y = 3,30cm
e1 x
2,55cm
e1 y
3,30cm
Seção int ermediária:
= eix,meio + eax = 0 + 1,15 = 1,15cm < (e1, min ) x = 2,55cm e1 y = eiy , meio + eay = 0 + 1,18 = 1,18cm < (e1,min ) y = 3,30cm e1 x
i e l r e d n a V s a i D l e m o R . f o r P
e1 x
2,55cm
e1 y
3,30cm
3.11.1- Pilar Interno – P5 Necessidade de excentric idade de 2ª ordem: e Esbeltez Limite: 25 + 12,5 ⋅ 1 35 h λ 1 = e ≤ λ 1 ≤ 90
α b
25 + 12,5 ⋅
Na direção x: λ 1, x =
α b
ei , x h x
onde : ei , x
α b, x
λ 1, x =
α b, x
ei, x h x
25 + 12,5 ⋅
=
1,0
h x
= 35cm
α b , x = 1,0
como MA,d = 0 < M1d,mín 25 + 12,5 ⋅
=0
0 35
= 25
sendo que 35 ≤ λ 1
≤ 90
λ 1, x = 35
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3.11.1- Pilar Interno – P5 Necessidade de excentric idade de 2ª ordem: Esbeltez Limite:
25 + 12,5 ⋅
Na direção y: λ 1, y =
ei , y h y
onde : ei , y
α b, y
λ 1, y =
α b, y
ei , y h y
25 + 12,5 ⋅
=
1,0
h y
= 60cm
α b , y = 1,0
como MA,d = 0 < M1d,mín 25 + 12,5 ⋅
=0
0 60
= 25 sendo que 35 ≤ λ 1 ≤ 90
λ 1, y = 35
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3.11.1- Pilar Interno – P5
Necessidade de excentric idade de 2ª ordem:
λ x = 52,8 > λ 1, x
= 35
Pilar medianamente esbelto, é necessário c onsiderar o efeito d e 2ª ordem na direção x.
λ y = 32,3 < λ 1, y
= 35
Pilar curto, não é necessário considerar o efeito de 2ª ordem na direção y.
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3.11.1- Pilar Interno – P5 Efeitos de 2ª ordem: Método do Pilar Padrão com curvatur a aproximada
Direção x: M d ,tot = α b ⋅ M 1d , A + N d ⋅
l e2, x 1
⋅ ≥ M 1d , A
10 r
Onde:
= 1,0 M 1d , A = 0 ≥ M 1d , mín = N d ⋅ (e1, mín ) x = 3.808 × 2,55 = 9.710,4kN .cm l e, x = 533cm α b
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3.11.1- Pilar Interno – P5 Efeitos de 2ª ordem: Método do Pilar Padrão com curvatur a aproximada:
1 r
0,005
=
ν =
1 r
h x (ν + 0,5) N sd Ac ⋅ f cd
=
≤
0,005 h
3.808
=
(35 ⋅ 60) ⋅
0,005 35(0,85 + 0,5)
3,0
= 0,85
1,4
= 10,58 ⋅10 −5 <
0,005 35
= 14,3 ⋅10 −5
(OK)
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3.11.1- Pilar Interno – P5 Efeitos de 2ª ordem: Método do Pilar Padrão com curvatur a aproximada
Direção x: M d ,tot = α b ⋅ M 1d , A + N d ⋅ M d ,tot = 1,0 ⋅ 9.710,4 + 3.808 ⋅
533 10
2
l e2, x 1
⋅ ≥ M 1d , A
10 r
⋅10,58 ⋅10 −5 > 9.710,4kN ⋅ cm
M d ,tot = 21.134,4kN ⋅ cm etot , x
i e l r e d n a V s a i D l e m o R . f o r P
=
M d ,tot N d
=
21.134,4 3.808
= 5,55cm
3.11.1- Pilar Interno – P5 3- Situações de Projeto e de Cálculo:
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3.11.1- Pilar Interno – P5 4- Dimensionamento das armaduras a) Situação mais desfavorável: Direção x: Seção Intermediária 3.808kN
N d
21.134,4kN cm
M d ,tot e x
M d ,tot
21.134,4
N d
3.808
5,55cm
Direção y: Seção Intermediária ou de Extremidades.
N d e y
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3.808kN e1 y
3,30cm
3.11.1- Pilar Interno – P5 4- Dimensionamento das armaduras b) Equações adimensionais: Direção x: ν d
μ dx
N d Ac f cd
ν
d
e x h x
3.808 35 60 0,85
3,0
0,85
1,4
5,55 35
0,13
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3.11.1- Pilar Interno – P5 4- Dimensionamento das armaduras b) Equações adimensionais: Direção y: ν d
μ dy
i e l r e d n a V s a i D l e m o R . f o r P
3.808
N d Ac f cd
ν
35 60
e y d
0,85
h y
3,0
0,85
1,4
3,30 60
0,05
3.11.1- Pilar Interno – P5 4- Dimensionamento das armaduras c) Taxa mecânica de armadura: Direção x:
d x
4,0
h x
35
ν d
0,85
μ dx
0,11
0,10
0,13
Escolha do Ábaco: - Flexão composta normal; - Armadura distribuída paralela ao eixo y; - Escolhe-se inicialmente o Ábaco A-2 [Venturini, 1987] - Taxa de armadura:
= 0,36
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3.11.1- Pilar Interno – P5 Ábaco A-2 [Venturini, 1987]
= 0,36
i e l r e d n a V s a i D l e m o R . f o r P
3.11.1- Pilar Interno – P5 Área das bar ras: A s
ω
Ac f cd f yd
(35 60) 3,0 0,36
50 1,15
1,4
37,26cm 2
Escolha das barras: - 12 20 - A s,efe = 37,68cm 2; - 6 barras de cada lado, distribu ída paralela ao eixo y;
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3.11.1- Pilar Interno – P5 4- Dimensionamento das armaduras c) Taxa mecânica de armadura: Direção y:
d y
4,0
h y
60
ν d
0,85
μ dy
0,07
0,05
Escolha do Ábaco: - Flexão composta normal; - Armadura distribuída conforme adotado na direção x; - Escolhe-se inicialmente o Ábaco A-17 [d’/h=0,05] e A-18 [d’/h=0,10] - Taxa de armadura:
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= 0,13
3.11.1- Pilar Interno – P5 4- Dimensionamento das armaduras c) Taxa mecânica de armadura: Direção y:
Como ωx = 0,36 > ωy = 0,13: - O arranjo para a direção “x” ( 12 20 ) atende as duas situações de cálculo da armadura;
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3.11.1- Pilar Interno – P5 5- Detalhamento Armadura Longitudinal a) Diâmetro das barras
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b
10mm
φ l
10mm
20mm
8 350 8
43,75mm
(OK)
3.11.1- Pilar Interno – P5 5- Detalhamento Armadura Long itudinal b) Taxas mínimas e máximas de armadura longit udinal ρ
A s
37,68
Ac
35 60
ρ mín
0,01794
A s , mín
0,15 N d
f cd
Ac
Ac f yd
f cd
1,79% 0,15
f cd f yd
ν
0,4%
3,0 ρ mín
ρ máx
0,15
1,4 50
8,0% 2
0,85
0,63%
0,4%
1,15
4,0%
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3.11.1- Pilar Interno – P5 5- Detalhamento Armadura Longitudinal c) Número mínimo de barras: Uma barra em cada canto ou vértice do po lígono d) Espaçamentos p ara armadura long itudi nal 20mm a
φ l
20mm
1,2 d máx , agre. a
1,2 1,9
23mm
2 b
amáx amáx
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2,28cm 2 35
23mm 70cm
40cm 40cm
3.11.1- Pilar Interno – P5 5- Detalhamento Armadur a Transv ersal a) Diâmetro
5mm
φ t
φ l
20
4
4
5mm
φ t
5mm
st
20cm
b) Espaçamentos para armadura t ransversal 20cm st
menor dimensão da seção 12 φ l
12 2,0
35cm
24cm
Ad otar 5 c/20
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3.11.1- Pilar Interno – P5 5- Detalhamento Armadur a Transversal c) Proteção contr a flambagem localizada das armaduras
20 φ t
20 0,5
10,0cm
Verific ação do espaçamentos da armadura longitu dinal
h − 2 ⋅ cnom − 2 ⋅ φ t − n ⋅ φ l
a=
n −1 60 − 2 ⋅ 2,5 − 2 ⋅ 0,5 − 6 ⋅ 2,0
a= amín
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= 8,4cm
6 −1 = 2,3cm < a = 8,4cm < amáx
= 40cm
(OK)
3.11.1- Pilar Interno – P5 5- Detalhamento Armadur a Transversal Como (a+ l ) =10,4cm 20 t = 10cm, é necessário proteção contr a flambagem apenas nas duas barras centrais (estribos sup lementares) d) Comprimento dos estribos
l t
2 h
2 cnom
2 b
2 cnom
2 l gt
Onde: gt = comprimento d o gancho para estribo, podendo ser • semicirculares ou em ângulo de 45 o (interno), com ponta reta de comprimento igual a 5 φ, porém não inferior a 5cm ; • em ângulo reto, com ponta reta de comprimento maior ou igual a 10φ, porém não inferior a 7cm (este tipo de gancho não deve ser utilizado para barras e fios lisos).
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3.11.1- Pilar Interno – P5 5- Detalhamento Armadur a Transversal d) Comprimento dos estribos
l t = 2 ⋅ (h − 2 ⋅ cnom ) + 2 ⋅ (b − 2 ⋅ cnom ) + 2 ⋅ l gt l t = 2 ⋅ (60 − 2 ⋅ 2,5) + 2 ⋅ (35 − 2 ⋅ 2,5 ) + 2 ⋅ 5,0 = 180cm e) Comprimento do s estribo s supl ementares
l s l s
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= (b − 2 ⋅ cnom ) + 2 ⋅ l gt = (35 − 2 ⋅ 2,5) + 2 ⋅ 5,0 = 40cm
3.11.1- Pilar Interno – P5 5- Detalhamento Armadur a Transversal f) Número de estrib os N =
l o
+ hviga st
+1 =
560 20
+ 1 = 29
29φ 5 c / 20 (180)
180
e) Número de estr ibos suplementares
2
29φ 5 c / 20 40
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3.11.1- Pilar Interno – P5 5- Detalhamento Armadur a Transversal f) Desenho da seção transversal
i e l r e d n a V s a i D l e m o R . f o r P
3.11.1- Pilar Interno – P5 5- Detalhamento Comprimento das esperas 0,6 l b l oc
l b ,nec
l oc ,min
15φ 200mm
l b , nec
α 1 l b
0,3 l b
A s ,calc
l b , min
A s ,ef
10φ 100mm
0,3 l b l b , nec
1,0 l b 1,0
l b
10φ 100mm
20
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3.11.1- Pilar Interno – P5 5- Detalhamento Comprimento das esperas φ f yd l b = ⋅ 4 f bd f bd
η 1 η 2 η 3 f ctd 2
i e l r e d n a V s a i D l e m o R . f o r P
f bd
2,25 1,0 1,0
f bd
0,3375 f ck 3
0,21 f ck 3 γ c
2
3.11.1- Pilar Interno – P5 5- Detalhamento Comprimento das esperas
l oc
l b
⎧15φ = l b ≥ ⎨ ⎩200mm φ
f yd 2
4 0,3375 f ck 3
φ
f yd 2
1,35 f ck 3
21
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3.11.1- Pilar Interno – P5 5- Detalhamento Comprimento das esperas l b
l b
φ
f yd 2
1,35 f ck 3
2,0
500 1,15 1,35 30
2
3
66,71cm
70cm
Logo:
l oc
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= l b
⎧15φ = 15 × 2,0 = 30cm = 70cm ≥ ⎨ ⎩200mm
3.11.1- Pilar Interno – P5 5- Detalhamento Comprimento total das barras longi tudinais l = (l 0 l =
+ hviga ) + l oc + 70 = 630cm 560
22
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3.11.1- Pilar Interno – P5 5- Detalhamento Desenho d o Pilar P5:
0 3 6
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3.11.2- Pilar de Extremidade – P4 Dados iniciais:
23
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3.11.2- Pilar de Extremidade – P4 Dados iniciais:
0 6 4
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3.11.2- Pilar de Extremidade – P4 Dados iniciais: Nk = 1.670kN Nd = 1,4 x 1.670 = 2.338kN
Momentos Fletores Atuantes no Tramo do Pilar a) Característic as Geométricas ⎧l 0 + h Comprimentos equivalentes do Pilar: l e ≤ ⎨ ⎩l l 460 62 398cm 0 x
Na direção x:
l 0 x
h x
l x
460cm
l ex
398 25
l 0 x
h x
l x
460cm
423cm
423cm
l ex
423cm
24
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3.11.2- Pilar de Extremidade – P4
Comprimentos equivalentes do Pilar:
Na direção y:
l 0 y
460 52
l 0 y
h y
l y
460cm
l ey
i e l r e d n a V s a i D l e m o R . f o r P
408cm
408 70
l 0 y
h y
l y
460cm
478cm
478cm
l ey
460cm
3.11.2- Pilar de Extremidade – P4
Vão efetivo da Viga V2: l ef ,viga
l o ,viga
l 0,viga
600
a1
a2
25
35
2
2
570cm
A medida a 1 relativa ao pilar P4: a1 a1
h x , P 4
25
12,5cm 2 2 0,3 h2,V 2 0,3 62 18,6cm
a1
12,5cm
25
i e l r e d n a V s a i D l e m o R . f o r P
3.11.2- Pilar de Extremidade – P4
Vão efetivo da Viga V2:
A medida a 2 relativa ao pilar P5: a2 a2
h x , P 5
35
17,5cm 2 2 0,3 h2,V 2 0,3 62 18,6cm
a2
17,5cm
Vão efetivo da viga V2:
= l o,viga + a1 + a2 l 0 ,viga = 570 + 12,5 + 17,5 = 600cm l ef ,viga
i e l r e d n a V s a i D l e m o R . f o r P
3.11.2- Pilar de Extremidade – P4 b) Momento fletor no Pilar P4: Modelo Simplificado NBR 6118:2003:
26
i e l r e d n a V s a i D l e m o R . f o r P
3.11.2- Pilar de Extremidade – P4 b) Momento fletor no Pilar P4: Rigidez no tramo do pilar: r sup
=
3 ⋅ I pilar 1
2
⋅ l sup
=
70 ⋅ 253 3⋅ 12 1 ⋅ 423 2
= 1.293cm3
r inf = r sup = 1293cm3 Rigidez da viga: r viga
i e l r e d n a V s a i D l e m o R . f o r P
=
4 ⋅ I viga l viga
=
20 ⋅ 623 4⋅ 12 600
= 2.648cm3
3.11.2- Pilar de Extremidade – P4 b) Momento fletor no Pilar P4: Momento de engastamento perfeito na viga: M eng =
2 ( g + q ) ⋅ l viga
12
=
19 ⋅ 6,0 2 12
= 57 kNm = 5.700kN ⋅ cm
Momento fletor no tramo do pilar: M sup
⎛ ⎞ r sup 1.293 ⎞ = 1.408kN ⋅ cm ⎟ = 5.700 ⋅ ⎛ = M eng ⋅ ⎜⎜ ⎜ ⎟ ⎟ ⎝ 2.648 + 1.293 + 1.293 ⎠ ⎝ r viga + r sup + r inf ⎠
27
i e l r e d n a V s a i D l e m o R . f o r P
3.11.2- Pilar de Extremidade – P4 b) Momento fletor no Pilar P4: Como não há mudança de seção transversal entre os pavimentos tem-se:
Minf = Msup = 1.408kN.cm
i e l r e d n a V s a i D l e m o R . f o r P
3.11.2- Pilar de Extremidade – P4
Índices d e Esbeltez: Na direção x:
λ x =
l ex i x
=
l ex ⋅ 12 h x
=
423 ⋅ 12 25
= 58,6
Na direção y:
λ y =
l ey i y
=
l ey ⋅ 12 h y
=
460 ⋅ 12 70
= 22,8
28
i e l r e d n a V s a i D l e m o R . f o r P
3.11.2- Pilar de Extremidade – P4 2- Excentricidades: Excentricidade Inicial Na direção x: eix ,topo = eix ,base
=
M d , A N d
=
1,4 ⋅1.408 2.338
= 0,84cm
eix ,meio = 0,6 ⋅ eix ,max + 0,4 ⋅ eix ,min
≥ 0,4 ⋅ eix,max eix ,meio = 0,6 ⋅ 0,84 + 0,4 ⋅ ( −0,84) = 0,17cm ≥ 0,4 ⋅ 0,84 = 0,34cm eix ,meio = 0,34cm Na direção y: eiy ,topo = eiy ,base = eiy ,meio =
i e l r e d n a V s a i D l e m o R . f o r P
M dy , A N d
=
0,0 2.338
= 0,0cm
3.11.2- Pilar de Extremidade – P4 2- Excentricidades: Excentricidades acidentais:
Sendo: θ 1x
=
θ 1y
=
1 100 l ex 1 100 l ey
= =
eax
θ 1 x
eay
θ 1 y
1 100 4,23 1 100 4,60
l ex 2 l ey 2
= 0,00486 rad = 0,00466 rad
29
i e l r e d n a V s a i D l e m o R . f o r P
3.11.2- Pilar de Extremidade – P4 Excentricidades acidentais: Onde: 1
θ 1
θ 1,min
300
0,00333rad
= 0,00486 rad > θ 1,min θ 1y = 0,00466 rad > θ 1,min θ 1x
Logo:
i e l r e d n a V s a i D l e m o R . f o r P
l ex
eax
= θ 1 x ⋅
eay
= θ 1 y ⋅
2 l ey 2
(OK) (OK)
= 0,00486 ⋅
423
= 0,00466 ⋅
460
2 2
= 1,03cm = 1,07cm
3.11.2- Pilar de Extremidade – P4 Excentricidades acidentais: Excentricidades mínimas:
M 1d ,min
Logo:
= N d ⋅ (0,015 + 0,03h ) = N d ⋅ ei ,min (e1, min ) x
0,015 0,03h x
(e1, min ) y
0,015 0,03h y
= 0,015 + 0,03h x = 0,015 + 0,03 ⋅ 0,25 = 2,25cm (e1,min ) y = 0,015 + 0,03h y = 0,015 + 0,03 ⋅ 0,70 = 3,60cm (e1,min ) x
30
i e l r e d n a V s a i D l e m o R . f o r P
3.11.2- Pilar de Extremidade – P4 Excentricidades acidentais: Momentos mínimos:
= N d ⋅ (ei ,min ) x = 2.338 × 2,25 = 5.260,5kNcm M 1dy ,min = N d ⋅ (ei ,min ) y = 2.338 × 3,60 = 8.416,8kNcm M 1dx ,min
i e l r e d n a V s a i D l e m o R . f o r P
3.11.2- Pilar de Extremidade – P4 Excentrici dades de 1ª ordem totais: Seções de extremidades (topo e base)
= eix ,topo = 0,84cm < (e1,min ) x = 2,25cm e1 y = eiy ,topo = 0cm < (e1,min ) y = 3,60cm e1 x
e1 x e1 y
= 2,25cm = 3,60cm
Seção int ermediária:
= eix ,meio + eax = 0,34 + 1,03 = 1,37cm < (e1,min ) x = 2,25cm e1 y = eiy ,meio + eay = 0 + 1,07 = 1,07cm < (e1,min ) y = 3,60cm e1 x
= 2,25cm e1 y = 3,60cm e1 x
31
i e l r e d n a V s a i D l e m o R . f o r P
3.11.2- Pilar de Extremidade – P4 Necessidade de excentric idade de 2ª ordem: e Esbeltez Limite: 25 12,5 i
h
λ 1
α b
25 + 12,5 ⋅
Na direção x: λ 1, x =
e
35
α b
λ 1
90
h x
= 25cm
ei , x h x
onde : ei , x
α b, x
= 0,84
α b, x = 1,0
como MA,d = 1.971,2kNcm < M1dx,mín = 5.260,5kNcm 25 + 12,5 ⋅ λ 1, x =
ei , x h x
α b , x
=
25 + 12,5 ⋅
0,84 25
1,0
= 25,4 sendo que 35 ≤ λ 1 ≤ 90
λ 1, x = 35
i e l r e d n a V s a i D l e m o R . f o r P
3.11.2- Pilar de Extremidade – P4 Necessidade de excentric idade de 2ª ordem: Esbeltez Limite: ei , y 25 + 12 , 5 ⋅ Na direção y: h y λ 1, y = onde : ei , y = 0 h y = 70cm
α b , y
α b , y = 1,0
como MA,d = 0 < M1d,mín
25 + 12,5 ⋅ λ 1, y =
α b , y
ei , y h y
=
25 + 12,5 ⋅ 1,0
0 70
= 25
sendo que
35 ≤ λ 1 ≤ 90
λ 1, y = 35
32
i e l r e d n a V s a i D l e m o R . f o r P
i e l r e d n a V s a i D l e m o R . f o r P
3.11.2- Pilar de Extremidade – P4
Necessidade de excentric idade de 2ª ordem:
λ x = 58,6 > λ 1, x
= 35
Pilar medianamente esbelto, é necessário c onsiderar o efeito d e 2ª ordem na direção x.
λ y = 22,8 < λ 1, y
= 35
Pilar curto, não é necessário considerar o efeito de 2ª ordem na direção y.
3.11.2- Pilar de Extremidade – P4 Efeitos de 2ª ordem: Método do Pilar Padrão com curvatur a aproximada
Direção x: M d ,tot = α b ⋅ M 1d , A + N d ⋅
l e2, x 1
⋅ ≥ M 1d , A
10 r
Onde:
= 1,0 M 1d , A = 1.971,2kN ⋅ cm ≥ M 1d ,mín = N d ⋅ (e1, mín ) x = 2.338 × 2,25 = 5.260,5kN .cm l e , x = 423cm α b
33
i e l r e d n a V s a i D l e m o R . f o r P
3.11.2- Pilar de Extremidade – P4 Efeitos de 2ª ordem: Método do Pilar Padrão com curvatur a aproximada:
1 r
=
ν =
1 r
i e l r e d n a V s a i D l e m o R . f o r P
0,005 h x (ν + 0,5) N sd
Ac ⋅ f cd
=
≤
0,005 h
2.338
=
( 25 ⋅ 70) ⋅
0,005 25(0,62 + 0,5)
3,0
= 0,62
1,4
0,005
= 1,79 ⋅10− 4 <
25
= 2,0 ⋅10−4
(OK)
3.11.2- Pilar de Extremidade – P4 Efeitos de 2ª ordem: Método do Pilar Padrão com curvatur a aproximada
Direção x: M d ,tot = α b ⋅ M 1d , A + N d ⋅ M d ,tot = 1,0 ⋅ 5.260,5 + 2.338 ⋅
4232 10
l e2, x 1
⋅ ≥ M 1d , A
10 r
⋅1,79 ⋅10 − 4 > 5.260,5kN ⋅ cm
M d ,tot = 12.748,7 kN ⋅ cm etot , x
=
M d ,tot N d
=
12.748,7 2.338
= 5,45cm
34
i e l r e d n a V s a i D l e m o R . f o r P
i e l r e d n a V s a i D l e m o R . f o r P
3.11.2- Pilar de Extremidade – P4 3- Situações de Projeto e de Cálculo:
3.11.2- Pilar de Extremidade – P4 4- Dimensionamento das armaduras a) Situação mais desfavorável: Direção x: Seção Intermediária – Flexão normal composta
= 2.338kN M d ,tot = 12.748,7kN ⋅ cm N d
e x
=
M d ,tot N d
=
12.748,7 2.338
= 5,45cm
Direção y: Seção Extremidade – Flexão oblíqua
= 2.338kN = eix,topo = 0,84cm = e1 y = 3,60cm
N d e x e y
35
i e l r e d n a V s a i D l e m o R . f o r P
3.11.2- Pilar de Extremidade – P4 4- Dimensionamento das armaduras b) Equações adimensionais: Direção x: ν d
=
μ dx
i e l r e d n a V s a i D l e m o R . f o r P
N d Ac ⋅ f cd
=
ν
d ⋅
e x h x
2.338
=
25 × 70 ×
= 0,62 ×
3,0
= 0,62
1,4
5,45 25
= 0,14
3.11.2- Pilar de Extremidade – P4 4- Dimensionamento das armaduras b) Equações adimensionais: Direção y: ν d
N d Ac f cd e x
μ dx
ν
μ dy
ν
d
d
h x e y h y
2.338 25 70 0,62 0,62
3,0
0,62
1,4
0,84 25 3,60 70
0,021
0,02
0,032
0,03
36
i e l r e d n a V s a i D l e m o R . f o r P
3.11.2- Pilar de Extremidade – P4 4- Dimensionamento das armaduras c) Taxa mecânica de armadura: Direção x:
d x′ h x
=
4,0 25
= 0,16 ≅ 0,15
= 0,62 μ dx = 0,14
ν d
Escolha do Ábaco: - Flexão composta normal; - Armadura distribuída paralela ao eixo y; - Escolhe-se inicialmente o Ábaco A-3 [Venturini, 1987] - Taxa de armadura:
i e l r e d n a V s a i D l e m o R . f o r P
= 0,25
3.11.2- Pilar de Extremidade – P4 Ábaco A-3 [Venturini, 1987]
= 0,25
37
i e l r e d n a V s a i D l e m o R . f o r P
3.11.2- Pilar de Extremidade – P4 Área das bar ras: A s
= ω ⋅
Ac ⋅ f cd f yd
= 0,25 ×
( 25 × 70) × 3,0 50
1,4
= 21,52cm 2
1,15
Escolha das barras: - 12 16 - A s,efe = 24,12cm 2; - 6 barras de cada lado, distribu ída paralela ao eixo y;
i e l r e d n a V s a i D l e m o R . f o r P
3.11.2- Pilar de Extremidade – P4 4- Dimensionamento das armaduras c) Taxa mecânica de armadura: Direção y:
d y
4,0
h y
70
d x
4,0
h x
25
ν d
0,62
μ dx
ν d
μ dy
ν d
0,06
0,05
0,16
0,15
e x h x e y h y
0,62 0,62
0,84 25 3,60 70
0,021
0,02
0,032
0,03
38
i e l r e d n a V s a i D l e m o R . f o r P
3.11.2- Pilar de Extremidade – P4 4- Dimensionamento das armaduras c) Taxa mecânica de armadura:
Escolha do Ábaco: - Flexão oblíqua; - Armadura distribuída conforme adotado na direção x; - Como não há arranjo para 12 φ, escolhe-se os ábaco A-16 [20φ] e A-17 [8φ] de Pinheiro (1994) - Taxa de armadura:
i e l r e d n a V s a i D l e m o R . f o r P
= 0,0
3.11.2- Pilar de Extremidade – P4 Ábaco A-16 [Pi nheiro, 1994]
= 0,0
39
i e l r e d n a V s a i D l e m o R . f o r P
3.11.2- Pilar de Extremidade – P4 4- Dimensionamento das armaduras c) Taxa mecânica de armadura:
Como ωx = 0,25 > ωy = 0,0: - O arranjo para a direção “x” ( 12 16 ) atende as duas situações de cálculo da armadura;
i e l r e d n a V s a i D l e m o R . f o r P
3.11.2- Pilar de Extremidade – P4 5- Detalhamento Armadura Longitudinal a) Diâmetro das barras 10mm ≤ φ l ≤
b 8
10mm < 16mm <
250 8
= 31,25mm
(OK)
40
i e l r e d n a V s a i D l e m o R . f o r P
3.11.2- Pilar de Extremidade – P4 5- Detalhamento Armadura Longitudinal b) Taxas mínimas e máximas de armadura longit udinal ρ = ρ mín
A s Ac
=
=
24,12 25 × 70
A s , mín Ac
=
= 0,0138 = 1,38%
0,15 ⋅ N d Ac ⋅ f yd
⎛ f ⎞ f ⋅ ⎜⎜ cd ⎟⎟ = 0,15 ⋅ cd ⋅ν ≥ 0,4% f yd ⎝ f cd ⎠
3,0 ρ mín
= 0,15 ⋅
ρ máx
i e l r e d n a V s a i D l e m o R . f o r P
1,4 50
8,0% 2
⋅ 0,62 = 0,46% > 0,4%
1,15
4,0%
3.11.2- Pilar de Extremidade – P4 5- Detalhamento Armadura Longitudinal c) Número mínimo de barras: Uma barra em cada canto ou vértice do po lígono d) Espaçamentos p ara armadura long itudi nal
⎧20mm ⎪ a ≥ ⎨φ l = 16mm ⎪1,2 ⋅ d máx, agre. = 1,2 × 1,9 = 2,28cm ≈ 23mm ⎩ a ≥ 23mm
amáx amáx
⎧2 ⋅ b = 2 × 25 = 50cm ≤⎨ ⎩40cm ≤ 40cm
41
i e l r e d n a V s a i D l e m o R . f o r P
3.11.2- Pilar de Extremidade – P4 5- Detalhamento Armadur a Transversal a) Diâmetro
⎧5mm ⎪ φ t ≥ ⎨φ l 16 ⎪⎩ 4 = 4 = 4mm
⇒
φ t
= 5mm
b) Espaçamentos para armadura t ransversal
⎧20cm ⎪ st ≤ ⎨menor dimensão da seção = 25cm ⎪12 ⋅ φ = 12 ×1,6 = 19,2cm l ⎩ Ad otar 5 c/19
i e l r e d n a V s a i D l e m o R . f o r P
⇒
st
= 19cm
3.11.2- Pilar de Extremidade – P4 5- Detalhamento Armadur a Transversal c) Proteção contr a flambagem localizada das armaduras
20 φ t
20 0,5
10,0cm
Verific ação do espaçamentos da armadura longitu dinal
− 2 ⋅ φ t − n ⋅ φ l n −1 70 − 2 ⋅ 2,5 − 2 ⋅ 0,5 − 6 ⋅1,6 = 10,9cm a= 6 −1 amín = 2,3cm < a = 10,9cm < a máx = 40cm a=
h − 2 ⋅ cnom
(OK)
42
i e l r e d n a V s a i D l e m o R . f o r P
3.11.2- Pilar de Extremidade – P4 5- Detalhamento Armadur a Transversal Como (a+ l ) =12,5cm > 20 t = 10cm, é necessário proteção contra flambagem em todas as barras centrais (estribos suplementares) d) Comprimento dos estribos
l t
2 h
2 cnom
2 b
2 cnom
2 l gt
Onde: gt = comprimento d o gancho para estribo, podendo ser • semicirculares ou em ângulo de 45 o (interno), com ponta reta de comprimento igual a 5 φ, porém não inferior a 5cm ; • em ângulo reto, com ponta reta de comprimento maior ou igual a 10φ, porém não inferior a 7cm (este tipo de gancho não deve ser utilizado para barras e fios lisos).
i e l r e d n a V s a i D l e m o R . f o r P
3.11.2- Pilar de Extremidade – P4 5- Detalhamento Armadur a Transversal d) Comprimento dos estribos
l t = 2 ⋅ (h − 2 ⋅ cnom ) + 2 ⋅ (b − 2 ⋅ cnom ) + 2 ⋅ l gt l t = 2 ⋅ (70 − 2 ⋅ 2,5) + 2 ⋅ (25 − 2 ⋅ 2,5 ) + 2 ⋅ 5,0 = 180cm e) Comprimento do s estribo s supl ementares
= (b − 2 ⋅ cnom ) + 2 ⋅ l gt l s = (25 − 2 ⋅ 2,5) + 2 ⋅ 5,0 = 30cm l s
43
i e l r e d n a V s a i D l e m o R . f o r P
3.11.2- Pilar de Extremidade – P4 5- Detalhamento Armadur a Transversal f) Número de estrib os N =
l o
+ hviga st
+1 =
460 19
+ 1 = 25
25φ 5 c / 19 (180)
e) Número de estr ibos suplementares
4
C/19
180
25φ 5 c / 19 30
C/19
i e l r e d n a V s a i D l e m o R . f o r P
3.11.2- Pilar de Extremidade – P4 5- Detalhamento Armadur a Transversal f) Desenho da seção transversal
44
i e l r e d n a V s a i D l e m o R . f o r P
3.11.2- Pilar de Extremidade – P4 5- Detalhamento Comprimento das esperas l b
l b
= φ ⋅
f yd 2
1,35 ⋅ f ck 3
= 1,6 ⋅
500 1,15 1,35 ⋅ 30
2
= 53,37cm ≈ 55cm
3
Logo:
⎧15φ = 15 × 1,6 = 24cm l oc = l b = 55cm ≥ ⎨ ⎩200mm
i e l r e d n a V s a i D l e m o R . f o r P
3.11.2- Pilar de Extremidade – P4 5- Detalhamento Comprimento total das barras longi tudinais l = (l 0 l =
+ hviga ) + l oc + 55 = 515cm 460
45
i e l r e d n a V s a i D l e m o R . f o r P
3.11.2- Pilar de Extremidade – P4 5- Detalhamento Desenho d o Pilar P4:
5 1 5 9 1 / C
C/19
180
C/19
i e l r e d n a V s a i D l e m o R . f o r P
3.11.3- Pilar de Canto – P1 Dados iniciais:
46
i e l r e d n a V s a i D l e m o R . f o r P
i e l r e d n a V s a i D l e m o R . f o r P
3.11.3- Pilar de Canto – P1 Dados iniciais:
3.11.3- Pilar de Canto – P1 Dados iniciais: Nk = 1.230kN Nd = 1,4 x 1.230 = 1.722kN
Momentos Fletores Atuantes no Tramo do Pilar a) Característic as Geométricas ⎧l 0 + h Comprimentos equivalentes do Pilar: l e ≤ ⎨ ⎩l l 460 62 398cm 0 x
Na direção x:
l 0 x
h x
l x
460cm
l ex
398 25
l 0 x
h x
l x
460cm
423cm
423cm
l ex
423cm
47
i e l r e d n a V s a i D l e m o R . f o r P
3.11.3- Pilar de Canto – P1
Comprimentos equivalentes do Pilar:
Na direção y:
l 0 y
460 52
l 0 y
h y
l y
460cm
l ey
i e l r e d n a V s a i D l e m o R . f o r P
408cm 468cm
408 60
l 0 y
h y
468cm
l y
460cm
l ey
460cm
3.11.3- Pilar de Canto – P1 Vão efetivo das Vigas V1 e V4: a) Viga V1:
l ef ,V 1
l o ,V 1
l 0,V 1
600
a1
a2
25
60
2
2
557,5cm
A medida a 1 relativa ao pilar P1: a1 a1
h x , P 1
25
12,5cm 2 2 0,3 hV 1 0,3 62 18,6cm
a1
12,5cm
48
i e l r e d n a V s a i D l e m o R . f o r P
3.11 3.11.3 .3-- Pila Pilarr de de Can Canto to – P1 a) Viga V1: A medida a 2 relativa ao pilar P2:
h x , P 2
a2
60
30,0cm 2 2 0,3 hV 1 0,3 62 18,6cm
a2
a2
18,6cm
Vão efetivo da viga V1:
i e l r e d n a V s a i D l e m o R . f o r P
l ef ,V 1
l o ,V 1
a1
a2
l ef ,V 1
557,5 12,5 18,6
588,6cm
3.11 3.11.3 .3-- Pila Pilarr de de Can Canto to – P1 b) Viga Vig a V4: V4: l ef ,V 4
l o,V 4
l 0,V 4
400
a1 20 2
a2 60
70 2
315,0cm
A medida a 1 relativa ao pilar P1: a1 a1
h y , P 1
60
30,0cm 2 2 0,3 hV 4 0,3 52 15,6cm
a1
15,6cm
49
i e l r e d n a V s a i D l e m o R . f o r P
3.11 3.11.3 .3-- Pila Pilarr de de Can Canto to – P1 b) Viga Vig a V4: V4: A medida a 2 relativa ao pilar P4:
a2 a2
h y , P 4
70
35,0cm 2 2 0,3 hV 4 0,3 52 15,6cm
a2
15,6cm
Vão efetivo da viga V4:
i e l r e d n a V s a i D l e m o R . f o r P
l ef ,V 4
l o ,V 4
a1
a2
l ef ,V 4
315,0 15,6 15,6
346,2cm
3.11 3.11.3 .3-- Pila Pilarr de de Can Canto to – P1 Momento Momento fletor relativo relativo a viga V1: V1: Eixo “x”: Modelo Simplificado Simplificado NBR 6118:2003
50
i e l r e d n a V s a i D l e m o R . f o r P
3.11 3.11.3 .3-- Pila Pilarr de de Can Canto to – P1 Momento Momento fletor relativo relativo a viga V1: V1: Rigidez no tramo do pilar: r sup
3 I pilar 1
2
3
l sup
60 253 12 1 423 2
1.108cm 3
r inf = r sup = 1.108cm3 Rigidez da viga: r viga
i e l r e d n a V s a i D l e m o R . f o r P
4
4 I viga l viga
20 623 12 588,6
2.699cm3
3.11 3.11.3 .3-- Pila Pilarr de de Can Canto to – P1 Momento Momento fletor relativo relativo a viga V1: V1: Momento de engastamento perfeito na viga: M eng
2 ( g q) l viga
20 5,886 2
12
12
57,74kNm
5.774kN cm
Momento fletor fletor no tramo do pilar: pilar:
M sup
M inf
M eng
r sup r viga
r sup
r inf
5.774
1.108 2.699 1.108 1.108
1.302kN cm
51
i e l r e d n a V s a i D l e m o R . f o r P
3.11.3- Pilar de Canto – P1 Momento fletor relativo a viga V4: Eixo “y”: Modelo Simplificado NBR 6118:2003
i e l r e d n a V s a i D l e m o R . f o r P
3.11.3- Pilar de Canto – P1 Momento fletor relativo a viga V4: Rigidez no tramo do pilar: r sup
3 I pilar 1
2
l sup
3
25 603 12 1 460 2
5.870cm3
r inf = r sup = 5.870cm3 Rigidez da viga: r viga
4 I viga l viga
4
12 523 12 346,2
1.625cm3
52
i e l r e d n a V s a i D l e m o R . f o r P
3.11.3- Pilar de Canto – P1 Momento fletor relativo a viga V4: Momento de engastamento perfeito na viga: M eng
2 ( g q ) l viga
16 3,4622
12
12
15,98kNm
1.598kN cm
Momento fletor no tramo do pilar:
M sup
i e l r e d n a V s a i D l e m o R . f o r P
M inf
M eng
r sup r viga
r sup
r inf
1.598
5.870 1.625 5.870 5.870
702 kN cm
3.11.3- Pilar de Canto – P1 Momentos Fletores Atuantes no Tramo do Pilar P1
53
i e l r e d n a V s a i D l e m o R . f o r P
3.11.3- Pilar de Canto – P1
Índices d e Esbeltez: Na direção x:
l ex
λ x
12
l ex
i x
423
12
25
h x
58,6
Na direção y:
l ey
λ y
i e l r e d n a V s a i D l e m o R . f o r P
l ey
i y
12 h y
460
12
60
26,6
3.11.3- Pilar de Canto – P1 2- Excentricidades: Excentricidade Inicial Na direção x: eix ,topo eix ,base
M d , A
1,4 1.302
N d
1.722
eix ,meio 0,6 eix ,max
0,4 eix ,min
eix ,meio 0,6 1,06 0,4 ( 1,06)
1,06cm
0,4 eix ,max 0,21cm
0,4 1,06
0,42cm
eix ,meio 0,42cm
54
i e l r e d n a V s a i D l e m o R . f o r P
3.11.3- Pilar de Canto – P1 2- Excentricidades: Excentricidade Inicial Na direção y: eiy ,topo eiy ,base
M d , A
1,4 702
N d
1.722
0,57cm
eiy ,meio 0,6 eiy ,max
0,4 eiy ,min
0,4 eiy ,max
eiy ,meio 0,6 0,57
0,4 ( 0,57)
0,11cm
0,4 0,57
0,23cm
eiy ,meio 0,23cm
i e l r e d n a V s a i D l e m o R . f o r P
3.11.3- Pilar de Canto – P1 2- Excentricidades: Excentricidades acidentais:
Sendo: θ 1x
=
θ 1y
=
1 100 l ex 1 100 l ey
= =
eax
θ 1 x
eay
θ 1 y
1 100 4,23 1 100 4,60
l ex 2 l ey 2
= 0,00486 rad = 0,00466 rad
55
i e l r e d n a V s a i D l e m o R . f o r P
3.11.3- Pilar de Canto – P1 Excentricidades acidentais: Onde: 1
θ 1
θ 1,min
300
0,00333rad
= 0,00486 rad > θ 1,min θ 1y = 0,00466 rad > θ 1,min θ 1x
Logo:
i e l r e d n a V s a i D l e m o R . f o r P
l ex
eax
= θ 1 x ⋅
eay
= θ 1 y ⋅
2 l ey 2
(OK) (OK)
= 0,00486 ⋅
423
= 0,00466 ⋅
460
2 2
= 1,03cm = 1,07cm
3.11.3- Pilar de Canto – P1 Excentricidades acidentais: Excentricidades mínimas:
M 1d ,min
Logo:
= N d ⋅ (0,015 + 0,03h ) = N d ⋅ ei ,min (e1, min ) x
0,015 0,03h x
(e1, min ) y
0,015 0,03h y
(e1,min ) x
0,015 0,03h x
0,015 0,03 0,25
2,25cm
(e1,min ) y
0,015 0,03h y
0,015 0,03 0,60
3,30cm
56
i e l r e d n a V s a i D l e m o R . f o r P
i e l r e d n a V s a i D l e m o R . f o r P
3.11.3- Pilar de Canto – P1 Excentricidades acidentais: Momentos mínimos:
M 1dx ,min
N d (ei ,min ) x
1.722 2,25
3.874,5kNcm
M 1dy ,min
N d (ei , min ) y
1.722 3,30
5.682,6kNcm
3.11.3- Pilar de Canto – P1 Excentrici dades de 1ª ordem totais: Seções de extremidades (topo e base) e1 x = eix,topo = 1,06cm < (e1, min ) x = 2,25cm e1 x = 2,25cm e1 y = eiy ,topo = 0,57cm < (e1, min ) y = 3,30cm e1 y = 3,30cm
Seção int ermediária: e1 x = eix ,meio + eax = 0,42 + 1,03 = 1,45cm < (e1,min ) x = 2,25cm e1 y = eiy ,meio + eay = 0,23 + 1,07 = 1,30cm < (e1,min ) y = 3,30cm e1 x e1 y
= 2,25cm = 3,30cm
57
i e l r e d n a V s a i D l e m o R . f o r P
3.11.3- Pilar de Canto – P1 Necessidade de excentric idade de 2ª ordem: e Esbeltez Limite: 25 + 12,5 ⋅ 1 35 h λ 1 = e ≤ λ 1 ≤ 90
α b
25 + 12,5 ⋅
Na direção x: λ 1, x =
α b
ei , x h x
onde : ei , x
α b, x
= 1,06
h x
α b, x = 1,0
como MA,d = 1.822,8kNcm < M1dx,mín = 3.874,5kNcm 25 + 12,5 ⋅ λ 1, x =
ei , x h x
α b , x
1,06
25 + 12,5 ⋅
=
= 25cm
25
1,0
= 25,5 sendo que 35 ≤ λ 1 ≤ 90
λ 1, x = 35
i e l r e d n a V s a i D l e m o R . f o r P
3.11.3- Pilar de Canto – P1 Necessidade de excentric idade de 2ª ordem: Esbeltez Limite:
25 + 12,5 ⋅
Na direção y: λ 1, y =
ei , y h y
onde : ei , y
α b, y
como MA,d = 982,8 < M1dy,mín = 5.682,6kNcm
25 + 12,5 ⋅ λ 1, y =
α b, y
ei , y h y
25 + 12,5 ⋅
=
1,0
= 0,57
h y
= 60cm
α b , y = 1,0
057 60
= 25,1
sendo que 35 ≤ λ 1
≤ 90
λ 1, y = 35
58
i e l r e d n a V s a i D l e m o R . f o r P
3.11.3- Pilar de Canto – P1
Necessidade de excentric idade de 2ª ordem:
λ x = 58,6 > λ 1, x
= 35
λ y = 26,6 < λ 1, y
= 35
Pilar medianamente esbelto, é necessário c onsiderar o efeito d e 2ª ordem na direção x. Pilar curto, não é necessário considerar o efeito de 2ª ordem na direção y.
Para pilares sob flexão oblíqua, se em pelo menos uma direção for n ecessário co nsiderar o efeito de 2ª ordem, deve-se consi derar o efeito de 2ª ordem nas duas direções principais.
i e l r e d n a V s a i D l e m o R . f o r P
3.11.3- Pilar de Canto – P1 Efeitos de 2ª ordem: Método do Pilar Padrão com ri gidez aprox imada α b ⋅ M 1d , A ⎧ ⎛ M d ,tot ⎞ ⎪ M 1d , A ⎫⎪ ⎜⎜1 + 5 ⎟⎟ ⋅ν ≥ M d ,tot = 32 = ⋅ κ ⎨ ⎬ ⋅ ⎪⎩ M 1d ,min ⎪⎭ h N λ 2 d ⎠ ⎝ 1−
120 ⋅
κ
ν
Solução única:
M d ,tot =
a =1 b = 0,2 ⋅ h ⋅ N d −
λ 2 ⋅ h ⋅ N d
19200 c = −0,2 ⋅ α b ⋅ h ⋅ N d ⋅ M 1d , A
−b+
b2 − 4 ⋅ a ⋅ c 2⋅a
− α b ⋅ M 1d , A
59
i e l r e d n a V s a i D l e m o R . f o r P
3.11.3- Pilar de Canto – P1 Efeitos de 2ª ordem: Método do Pilar Padrão com ri gidez aprox imada
Direção x:
i e l r e d n a V s a i D l e m o R . f o r P
= 1,0 λ x = 58,6 h x = 25cm = 0,25m N d = 1.722kN M 1dx , A = 1.823,0kN ⋅ cm = 18,23kN ⋅ m M 1dx , mín = 3.875,0kN .cm = 38,75 Kn ⋅ m α bx
3.11.3- Pilar de Canto – P1 Efeitos de 2ª ordem: Método do Pilar Padrão com ri gidez aprox imada
Direção x:
a =1 b = 0,2 ⋅ h x ⋅ N d −
λ x2 ⋅ h x ⋅ N d 19200
b = 0,2 ⋅ 0,25 ⋅1.722 −
− α bx ⋅ M 1dx, A
58,6 2 ⋅ 0,25 ⋅1.722 19200
− 1,0 ⋅18,23 = −9,126
c = −0,2 ⋅ α bx ⋅ h x ⋅ N d ⋅ M 1dx, A c = −0,2 ⋅1,0 ⋅ 0,25 ⋅1.722 ⋅18,23 = −1.569,6
60
i e l r e d n a V s a i D l e m o R . f o r P
3.11.3- Pilar de Canto – P1 Efeitos de 2ª ordem: Método do Pilar Padrão com ri gidez aprox imada
Direção x: M dx,tot =
−b+
b2
− 4⋅a⋅c
2⋅a
− (− 9,126) + (− 9,126)2 − 4 ⋅1,0 ⋅ (− 1.569,6) M dx,tot = 2 ⋅1,0 ⎧⎪ M 1dx, A = 1.823kN ⋅ m M dx,tot = 44,443kN ⋅ m = 4.444,3kN ⋅ cm > ⎨ ⎪⎩ M 1dx,min = 3.875kN ⋅ m etot , x
i e l r e d n a V s a i D l e m o R . f o r P
=
M dx ,tot N d
=
4.444,3 1.722
= 2,58cm
3.11.3- Pilar de Canto – P1 Efeitos de 2ª ordem: Método do Pilar Padrão com ri gidez aprox imada
Direção y:
= 1,0 λ y = 26,6 h y = 60cm = 0,60m N d = 1.722kN M d 1 y , A = 983kN ⋅ cm = 9,83kN ⋅ m M d 1 y , mín = 5.683kN .cm = 56,83 Kn ⋅ m α bx
61
i e l r e d n a V s a i D l e m o R . f o r P
3.11.3- Pilar de Canto – P1 Efeitos de 2ª ordem: Método do Pilar Padrão com ri gidez aprox imada
Direção y:
a =1 2
b = 0,2 ⋅ h y ⋅ N d −
λ y ⋅ h y ⋅ N d 19200
− α by ⋅ M 1dy, A
26,6 2 ⋅ 0,60 ⋅1.722
b = 0,2 ⋅ 0,60 ⋅1.722 −
19200
− 1,0 ⋅ 9,83 = 158,73
c = −0,2 ⋅ α bx ⋅ h x ⋅ N d ⋅ M 1dx , A c = −0,2 ⋅1,0 ⋅ 0,60 ⋅1.722 ⋅ 9,83 = −2.031,3
i e l r e d n a V s a i D l e m o R . f o r P
3.11.3- Pilar de Canto – P1 Efeitos de 2ª ordem: Método do Pilar Padrão com ri gidez aprox imada
Direção y: M dy,tot = M dy,tot =
−b+
b2
− 4⋅a ⋅c
2⋅a
− 158,73 +
158,73 2
− 4 ⋅1,0 ⋅ (− 2.031,3)
2 ⋅1,0
⎧⎪ M 1dx, A = 983kN ⋅ cm M dy,tot = 11,904kN ⋅ m = 1.190,4kN ⋅ cm ≥ ⎨ ⎪⎩ M 1dx, min = 5.683kN ⋅ cm M dy,tot = 5.683kN ⋅ cm
etot , y
=
M dy ,tot N d
=
5.683 1.722
= 3,30cm
62
i e l r e d n a V s a i D l e m o R . f o r P
3.11.3- Pilar de Canto – P1 4- Dimensionamento das armaduras a) Situação de cálculo: Seção Intermediária – Flexão obíqua
= 1.722kN Situação mais desfavor ável e x = 2,58cm e y = 3,30cm
N d
Seção Extremidade – Flexão oblíqua Direção x: Direção y: N d = 1.722kN N d
= 1.722kN e x = 1,06cm e y = 3,30cm
= 2,25cm e y = 0,57cm e x
i e l r e d n a V s a i D l e m o R . f o r P
3.11.3- Pilar de Canto – P1 4- Dimensionamento das armaduras b) Equações adimensionais: ν d
=
N d Ac ⋅ f cd
μ dx
= νd ⋅
μ dy
= νd ⋅
e x h x e y h y
=
1.722 25 × 60 ×
3,0
= 0,54
1,4
= 0,54 ×
2,58
= 0,54 ×
3,30
25 60
= 0,06 = 0,03
63
i e l r e d n a V s a i D l e m o R . f o r P
3.11.3- Pilar de Canto – P1 4- Dimensionamento das armaduras c) Taxa mecânica de armadura: d y′ h y d x′ h x
= =
4,0 60 4,0 25
ν d
= 0,07 ≅ 0,05 = 0,16 ≅ 0,15
= 0,54
μ dx
= ν d ⋅
μ dy
= ν d ⋅
Escolha do Ábaco:
e x h x e y h y
= 0,54 ⋅
2,58
= 0,54 ⋅
3,30
25 60
= 0,06 = 0,03
- Flexão oblíqua; - Armadura distribuída paralela ao eixo y; - Escolhe-se inicialmente o Ábaco A-17 [Pimheiro, 1994] - Taxa de armadura:
i e l r e d n a V s a i D l e m o R . f o r P
= 0,0
3.11.3- Pilar de Canto – P1 Ábaco A-16 [Pi nheiro, 1994]
= 0,0
64
i e l r e d n a V s a i D l e m o R . f o r P
3.11.3- Pilar de Canto – P1 Área das bar ras:
= ω ⋅
A s
Ac ⋅ f cd f yd
= 0,0cm 2
A seção prec isa ser arm ada com armadura m íni ma.
i e l r e d n a V s a i D l e m o R . f o r P
3.11.3- Pilar de Canto – P1 5- Detalhamento Armadura Longitudinal a) Taxas mínimas e máximas de armadura long itudinal A s , mín
= 0,15 ⋅
A s
N d f yd
= 0,15 ⋅
1.722 50 1,15
= 5,94cm 2 ≥ 0,4% Ac = 0,004 × 25 × 60 = 6,00cm 2
= 6,0cm 2
Escolha das barras: - 6 12,5 - A s,efe = 7,36cm 2; - 3 barras de cada lado, distribu ída paralela ao eixo y; ρ =
A s Ac
=
7,36 25 × 60
= 0,5% < ρ máx =
8,0% 2
= 4,0%
65
i e l r e d n a V s a i D l e m o R . f o r P
3.11.3- Pilar de Canto – P1 5- Detalhamento Armadura Longitudinal b) Diâmetro das barras 10mm ≤ φ l ≤
b 8
10mm < 12,5mm <
i e l r e d n a V s a i D l e m o R . f o r P
250 8
= 31,25mm (OK)
3.11.3- Pilar de Canto – P1 5- Detalhamento Armadura Longitudinal c) Número mínimo de barras: Uma barra em cada canto ou vértice do po lígono d) Espaçamentos p ara armadura long itudi nal
⎧20mm ⎪ a ≥ ⎨φ l = 12,5mm ⎪1,2 ⋅ d máx, agre. = 1,2 × 1,9 = 2,28cm ≈ 23mm ⎩ a ≥ 23mm
amáx amáx
⎧2 ⋅ b = 2 × 25 = 50cm ≤⎨ ⎩40cm ≤ 40cm
66
i e l r e d n a V s a i D l e m o R . f o r P
3.11.3- Pilar de Canto – P1 5- Detalhamento Armadur a Transversal a) Diâmetro
⎧5mm ⎪ φ t ≥ ⎨φ l 12,5 ⎪⎩ 4 = 4 = 3,1mm
⇒
φ t
= 5mm
b) Espaçamentos para armadura t ransversal 20cm st
menor dimensão da seção 12 φ l
25cm
st
15cm
12 1,25 15cm
Ad otar 5 c/15
i e l r e d n a V s a i D l e m o R . f o r P
3.11.3- Pilar de Canto – P1 5- Detalhamento Armadur a Transversal c) Proteção contr a flambagem localizada das armaduras
20 φ t
20 0,5
10,0cm
Verific ação do espaçamentos da armadura longitu dinal
− 2 ⋅ φ t − n ⋅ φ l n −1 60 − 2 ⋅ 2,5 − 2 ⋅ 0,5 − 3 ⋅1,25 = 25,13cm a= 3 −1 a mín = 2,3cm < a = 25,13cm < a máx = 40cm a=
h − 2 ⋅ cnom
(OK)
67
i e l r e d n a V s a i D l e m o R . f o r P
3.11.3- Pilar de Canto – P1 5- Detalhamento Armadur a Transversal Como (a+ l ) =26,4cm > 20 t = 10cm, é necessário proteção contra flambagem na barra central (estribo suplementar) d) Comprimento dos estribos
l t
2 h
2 cnom
2 b
2 cnom
2 l gt
Onde: gt = comprimento d o gancho para estribo, podendo ser • semicirculares ou em ângulo de 45 o (interno), com ponta reta de comprimento igual a 5 φ, porém não inferior a 5cm ; • em ângulo reto, com ponta reta de comprimento maior ou igual a 10φ, porém não inferior a 7cm (este tipo de gancho não deve ser utilizado para barras e fios lisos).
i e l r e d n a V s a i D l e m o R . f o r P
3.11.3- Pilar de Canto – P1 5- Detalhamento Armadur a Transversal d) Comprimento dos estribos
l t = 2 ⋅ (h − 2 ⋅ cnom ) + 2 ⋅ (b − 2 ⋅ cnom ) + 2 ⋅ l gt l t = 2 ⋅ (60 − 2 ⋅ 2,5) + 2 ⋅ (25 − 2 ⋅ 2,5 ) + 2 ⋅ 5,0 = 160cm e) Comprimento do s estribo s supl ementares
= (b − 2 ⋅ cnom ) + 2 ⋅ l gt l s = (25 − 2 ⋅ 2,5) + 2 ⋅ 5,0 = 30cm l s
68
i e l r e d n a V s a i D l e m o R . f o r P
3.11.3- Pilar de Canto – P1 5- Detalhamento Armadur a Transversal f) Número de estrib os N =
l o
+ hviga st
+1 =
32φ 5 c / 15 (160)
460 15
5 5
+ 1 = 32
N2 - 32 5,0 c/15 C = 160
e) Número de estr ibos suplementares
32φ 5 c / 15 (30)
N3 - 32 5,0 c/15 C = 30
i e l r e d n a V s a i D l e m o R . f o r P
3.11.3- Pilar de Canto – P1 5- Detalhamento Armadur a Transversal
6 φ 12,5 mm
f) Desenho da seção transversal
26,4 cm
69
i e l r e d n a V s a i D l e m o R . f o r P
3.11.3- Pilar de Canto – P1 5- Detalhamento Comprimento das esperas l b
= φ ⋅
f yd 2
1,35 ⋅ f ck 3 500
l b
Logo:
= 1,25 ⋅
1,15
1,35 ⋅ 30
2
= 41,70cm ≈ 45cm
3
⎧15φ = 15 ×1,25 = 18,75cm 45 l oc = l b = cm ≥ ⎨ ⎩200mm
i e l r e d n a V s a i D l e m o R . f o r P
3.11.3- Pilar de Canto – P1 5- Detalhamento Comprimento total das barras longi tudinais l = (l 0 l =
+ hviga ) + l oc 460 + 45 = 505cm
70
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