PROJETO DE PILARES: DISPOSIÇÕES CONSTRUTIVAS E DETALHAMENTO

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A motivação principal foi a continuação do trabalho produzido no semestre anterior sobre cálculo de excentricidades em pilares. Assim, alguns itens já desenvolvidos no trabalho anterior não serão comentados. Outros tópicos como características geométricas e cálculo dos esforços atuantes também não serão abordados.

Este seminário faz parte das atividades desenvolvidas na disciplina SET 5863 - Fundamentos do Concreto II ministrada no segundo semestre de 1999 pelo Prof. Libânio Miranda Pinheiro.

2 - GENERALIDADES

Em estruturas de concreto armado os pilares são elementos estruturais lineares, usualmente verticais, submetidos predominantemente a esforços de compressão. Os pilares têm a função de receber as ações atuantes nos diversos níveis e conduzí-las até a fundação.

As ações verticais atuantes nos pilares são as reações de apoio das vigas do pavimento, o seu peso próprio e a ação do pilar superior. As ações horizontais são provocadas pela ação do vento as quais são transferidas pelas lajes, funcionando como diafragmas no plano horizontal.

Nas estruturas dos edifícios, em conjunto com as vigas do pavimento, os pilares formam os pórticos planos ou espaciais os quais são responsáveis pela absorção das ações atuantes.

Em alguns casos o esforço predominante nos pilares é o momento fletor, provocando flexão composta normal ou oblíqua. Como exemplo temos barracões industriais em construções térreas, nos quais as forças verticais nos pilares são de pequena intensidade, predominando as forças horizontais devidas ao vento.

Os pilares constituem os principais elementos estruturais de uma construção, pois assim como os elementos de fundação, a ruína de um deles pode provocar danos globais à estrutura.

No projeto de pilares de concreto armado, devem ser analisadas as não-linearidades física e geométrica. Em pilares esbeltos a não-linearidade geométrica é decorrente da alteração nas solicitações em virtude dos deslocamentos transversais de seu eixo, o conhecido efeito de segunda ordem. A não-linearidade física é uma característica inerente ao material concreto armado.

Assim, a análise de um pilar esbelto de concreto armado caracteriza-se pela presença de duas não-linearidades distintas, que interagem para definir a resposta estrutural. Com o objetivo de simplificar o projeto de um pilar surgiram diversos processos de cálculo que tratam as duas não-linearidades de forma independente. A não-linearidade geométrica é considerada através da majoração dos momentos fletores de primeira ordem por excentricidades adicionais. A não-linearidade física fica reduzida a um simples dimensionamento à flexo-compressão da seção mais solicitada do pilar, e o efeito da fluência é considerado por meio de uma excentricidade suplementar.

3 - DIMENSIONAMENTO À COMPRESSÃO CENTRADA

O cálculo de pilares à compressão centrada era permitido em muitos casos pelas velhas normas, tanto para os pilares curtos como para os esbeltos, através do “processo ω”. Esta maneira de calcular, embora errada, era interessante para os projetistas, por conduzir a um dimensionamento imediato.

Com a introdução da excentricidade acidental, a compressão centrada seria hoje mera lembrança do passado. Entretanto, o Texto para Revisão da NB-1/78 (1999) ainda tolera esta situação de cálculo em alguns casos especiais, tanto para os pilares curtos como para os medianamente esbeltos.

No dimensionamento à compressão simples, pelos diagramas de tensão e deformação da Figura 1, tem-se a condição de segurança:

[pic 1][pic 2]

(3.1)[pic 3]

[pic 4]

Figura 1 - Diagramas de tensões e deformações de uma seção solicitada à compressão simples.

em que:

Nd - valor de cálculo da força normal atuante;

Rcc - resultante das tensões de compressão no concreto;

R’s - resultante das tensões de compressão na armadura;

fcd - resistência de cálculo à compressão do concreto;

Acc - área da seção de concreto comprimido;

σ’sd - valor de cálculo da tensão na armadura para uma deformação ε’sd = 0,2%;

A’s - área da seção transversal da armadura longitudinal comprimida.

A área da seção de concreto comprimido é dada pela expressão:

[pic 5]

em que:

Ac - área da seção transversal da peça.

Da condição de segurança acima indicada, tem-se a condição de dimensionamento:

[pic 6]

(3.2)[pic 7]

Definindo a taxa geométrica de armadura longitudinal pela expressão , obtém-se:[pic 8]

[pic 9]

(3.3)[pic 10][pic 11]

Para o dimensionamento prático das seções comprimidas, definindo-se a tensão ideal de compressão σid , obtém-se:

(3.4)[pic 12]

[pic 13][pic 14]

(3.5)[pic 15]

Para o dimensionamento à compressão simples inicialmente calcula-se a tensão ideal de compressão σid pela expressão (3.4). Determina-se, então a taxa geométrica de armadura longitudinal ρ pela equação (3.5), com a qual obtém-se a área de armadura A’s :

(3.6)[pic 16]

A tabela 3.1 abaixo apresenta os valores da tensão na armadura σ’sd para uma deformação ε’sd = 2o/oo para alguns tipos de aço.

Tabela 3.1 - Valores da tensão na armadura σ’sd para uma deformação ε’sd = 2o/oo.

AÇO

σ’sd ( ε’sd = 2o/oo)

(MPa)