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Facear Concreto Estrutural I

Aula 7 Aderncia e Ancoragens

Prof. Kirke Andrew Wrubel Moreira

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1. ASSUNTOS DA AULA

Aderncia e Ancoragens

2. DEFINIES

Aderncia (bond, em ingls) a propriedade que impede que haja escorregamento de uma barra em relao ao concreto que a envolve. , portanto, responsvel pela solidariedade entre o ao e o concreto, fazendo com que esses dois materiais trabalhem em conjunto.

A transferncia de esforos entre ao e concreto e a compatibilidade de deformaes entre eles so fundamentais para a existncia do concreto armado. Isto s possvel por causa da aderncia.

Ancoragem a fixao da barra no concreto, para que ela possa ser interrompida. Na ancoragem por aderncia, deve ser previsto um comprimento suficiente para que o esforo da barra (de trao ou de compresso) seja transferido para o concreto. Ele denominado comprimento de ancoragem.

Alm disso, em peas nas quais, por disposies construtivas ou pelo seu comprimento, necessita-se fazer emendas nas barras, tambm se deve garantir um comprimento suficiente para que os esforos sejam transferidos de uma barra para outra, na regio da emenda. Isto tambm possvel graas aderncia entre o ao e o concreto.

2.1 TIPOS DE ADERNCIA

Esquematicamente, a aderncia pode ser decomposta em trs parcelas: adeso, atrito e aderncia mecnica. Essas parcelas decorrem de diferentes fenmenos que intervm na ligao dos dois materiais.

a) Aderncia por adeso: A aderncia por adeso caracteriza-se por uma resistncia separao dos dois materiais. Ocorre em funo de ligaes fsico-qumicas, na interface das barras com a pasta, geradas durante as reaes de pega do cimento. Para pequenos deslocamentos relativos entre a barra e a massa de concreto que a envolve, essa ligao destruda. A Figura Abaixo mostra um cubo de concreto moldado sobre uma placa de ao. A ligao entre os dois materiais se d por adeso. Para separ-los, h necessidade de se aplicar uma ao representada pela fora Fb1. Se a fora fosse aplicada na horizontal, no se conseguiria dissociar a adeso do comportamento relativo ao atrito. No entanto, a adeso existe independente da direo da fora aplicada.




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b) Aderncia por atrito

Por meio do arrancamento de uma barra em um bloco concreto (Figura Abaixo), verifica-se que a fora de arrancamento Fb2 maior do que a fora Fb1 mobilizada pela adeso. Esse acrscimo devido ao atrito entre a barra e o concreto.

c) Aderncia Mecnica

A aderncia mecnica devida conformao superficial das barras. Nas barras de alta aderncia (Figura Abaixo), as salincias mobilizam foras localizadas, aumentando significativamente a aderncia.

2.2 TENSO DE ADERNCIA

Para uma barra de ao imersa em uma pea de concreto, como a indicada na Figura Abaixo, a tenso mdia de aderncia dada por:




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lbRsb

..

Rs a fora atuante na barra;

o dimetro da barra;

lb o comprimento de ancoragem.

A tenso de aderncia depende de diversos fatores, entre os quais:

Rugosidade da barra;

Posio da barra durante a concretagem;

Dimetro da barra;

Resistncia do concreto;

Retrao;

Adensamento;

Porosidade do concreto etc.

2.3 RESISTNCIA DE ADERNCIA

A resistncia de aderncia de clculo entre armadura e concreto dada pela expresso (NBR 6118, 2003, item 9.3.2.1):

fctdfbd ... 321

Sendo 3/221,0 fckc

fctd




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2.4 COMPRIMENTO DE ANCORAGEM

Todas as barras das armaduras devem ser ancoradas de forma que seus esforos sejam integralmente transmitidos para o concreto, por meio de aderncia, de dispositivos mecnicos, ou por combinao de ambos.

Na ancoragem por aderncia, os esforos so ancorados por meio de um comprimento reto ou com grande raio de curvatura, seguido ou no de gancho.

Com exceo das regies situadas sobre apoios diretos, as ancoragens por aderncia devem ser confinadas por armaduras transversais ou pelo prprio concreto, considerando-se este caso quando o cobrimento da barra ancorada for maior ou igual a 3 e a distncia entre as barras ancoradas tambm for maior ou igual a 3.

Nas regies situadas sobre apoios diretos, a armadura de confinamento no necessria devido ao aumento da aderncia por atrito com a presso do concreto sobre a barra.

a) Comprimento de Ancoragem Bsico:

Define-se comprimento de ancoragem bsico lb (Figura Abaixo) como o comprimento reto necessrio para ancorar a fora limite Rs = As fyd, admitindo, ao longo desse comprimento, resistncia de aderncia uniforme e igual a fbd, obtida conforme o item 2.3.

O comprimento de ancoragem bsico lb obtido igualando-se a fora ltima de aderncia lb fbd com o esforo na barra Rs = As fyd (ver Figura Abaixo):




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fbdfydlb

.4

.

b) Comprimento de Ancoragem Necessrio:

Nos casos em que a rea efetiva da armadura s,ef maior que a rea calculada As,calc, a tenso nas barras diminui e, portanto, o comprimento de ancoragem pode ser reduzido na mesma proporo. A presena de gancho na extremidade da barra tambm permite a reduo do comprimento de ancoragem, que pode ser calculado pela expresso:

min,,

,.., 1 lbefAscalcAslbneclb

lb calculado conforme o item 2.4 (a);

lb,min o maior valor entre 0,3 lb , 10 e 100 mm.

2.5 ANCORAGENS DE VARRAS COMPRIDAS

Nas estruturas usuais de concreto armado, pode ser necessrio ancorar barras compridas, nos seguintes casos:

em vigas - quando h barras longitudinais compridas (armadura dupla);

nos pilares - nas regies de emendas por traspasse, no nvel dos andares ou da fundao.

As barras exclusivamente compridas ou que tenham alternncia de solicitaes (trao e compresso) devem ser ancoradas em trecho reto, sem gancho (Figura Abaixo). A presena do gancho gera concentrao de tenses, que pode levar ao fendilhamento do concreto ou flambagem das barras.




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2.6 ANCORAGEM NOS APOIOS

De acordo com a NBR 6118 (2003), item 18.3.2.4, a armadura longitudinal de trao junto aos apoios deve ser calculada para satisfazer a mais severa das seguintes condies:

a) no caso de ocorrncia de momentos positivos, a armadura obtida atravs do dimensionamento da seo;

b) em apoios extremos, para garantir ancoragem da diagonal de compresso, armadura capaz de resistir a uma fora de trao Rs dada por:

onde Vd a fora cortante no apoio e Nd a fora de trao eventualmente existente. A rea de ao nesse caso calculada pela equao:

2.7 COMPRIMENTO MNIMO DE ANCORAGEM EM APOIOS EXTREMOS

Em apoios extremos, para os casos (b) e (c) anteriores, a NBR 6118 (2003) prescreve que as barras devem ser ancoradas a partir da face do apoio, com comprimento mnimo dado por:




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Desta forma, pode-se determinar o comprimento mnimo necessrio do apoio:

2.8 ESFORO A ANCORAR E ARMADURA CALCULADA

Na flexo simples, o esforo a ancorar dado por:

fydRsAs

faceVddalRs

,)(

2.9 ARMADURA NECESSRIA EM APOIOS EXTREMOS

necAsneclbdisplb

lbAs ,.),(,

.1

A rea das barras ancoradas no apoio no pode ser inferior a As, nec.

2.10 GANCHOS DE ARMADURAS NA TRAO

Os ganchos das extremidades das barras da armadura longitudinal de trao podem ser (item 9.4.2.3 da NBR 6118, 2003):

semicirculares, com ponta reta de comprimento no inferior a 2 (Figura a);

em ngulo de 45 (interno), com ponta reta de comprimento no inferior a 4(Figura b);

em ngulo reto, com ponta reta de comprimento no inferior as 8 (Figura c).




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Para barras lisas, os ganchos devem ser semicirculares. Vale ressaltar que, segundo as recomendaes da NBR 6118 (2003), as barras lisas devero ser sempre ancoradas com ganchos.

O dimetro interno da curvatura dos estribos deve ser, no mnimo, igual ao valor dado na Tabela Abaixo:

2.11 GANCHOS DOS ESTRIBOS

A NBR 6118 (2003), item 9.4.6, estabelece que a ancoragem dos estribos deve necessariamente ser garantida por meio de ganchos ou barras longitudinais soldadas. Os ganchos dos estribos podem ser:

semicirculares ou em ngulo de 45o (interno), com ponta reta de comprimento igual a 5, porm no inferior a 5cm;

em ngulo reto, com ponta reta de comprimento maior ou igual a 10, porm no inferior a 7cm (este tipo de gancho no deve ser utilizado para barras e fios lisos).

O dimetro interno da curvatura dos estribos deve ser, no mnimo, igual ao valor dado na Tabela Abaixo:




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