Dimensionamento de Pilares de Betão Armado

::Fórmulas:Dimensionamento:Betão Armado

Luis Moura

2016-12-13

Introdução

Segunda parte de uma série dedicada ao dimensionamento de pilares em betão armado, de acordo com o Eurocódigo 2 (Comité Europeu de Normalização 2004Comité Europeu de Normalização. 2004. Eurocódigo 2 - Projeto de Estruturas de Betão. Caparica, Portugal: Instituto Português de Qualidade.).

Cálculo estrutural de um pilar em betão armado, que de forma exemplificava, servirá para demonstrar o processo de cálculo perante as normas do Eurocódigo. Todo o cálculo é feito recorrendo a linguagem informática, sendo utilizado Python (Rossum e Drake 2001Rossum, G. Van, e F.L. Drake. 2001. «Python Reference Manual». Virginia, USA: PythonLabs. http://www.python.org.) e R (R Core Team 2015R Core Team. 2015. R: A Language and Environment for Statistical Computing. Vienna, Austria: R Foundation for Statistical Computing. http://www.R-project.org/.). Este trabalho é baseado nas notas do Professor Veludo (J.Veludo 2014J.Veludo. 2014. «Apontamentos Teóricos». Leiria, Portugal: Escola Superior de Tecnologia e Gestão. http://www.ipleiria.pt/estg/.).

Problema Nr.2

Dimensionar a armadura longitudinal de um pilar com uma secção rectangular de dimensões 80×60 \(cm^{2}\), sujeita aos esforços indicados na figura.

Secção do Pilar

Secção do Pilar

Dados para a análise:

Introdução dos dados no sistema

Mrdx=525         #Momento fletor resistente em x (kN.m)
Mrdy=1516        #Momento fletor resistente em y (kN.m)
N=3000           #Esforço Axial (kN)
bx=0.8           #Largura (m), em x
hx=0.6           #Altura (m), em x
by=0.6           #Largura (m), em y
hy=0.8           #Altura (m), em y
fcd=20*10**3     #tensão rotura betão à compressão (mPa)
fyd=435*10**3    #tensão de cedência à tração no aço (mPa)

Introdução das fórmulas

Neste momento podemos introduzir algumas das fórmulas que vamos usar no dimensionamento:

  1. Momento Reduzido
  2. Esforço Axial Reduzido

Momento Reduzido, μ:
\[ \mu=\frac{M_{Ed}}{b \times h^{2} \times f_{cd}}\]
Esforço axial reduzido:
\[n=\frac{N_{ed}}{A_{c}\times f_{cd}}\]

Introdução das fórmulas para o Momento Reduzido e Esforço axial reduzido no sistema.

ux=Mrdx/(bx*hx**2*fcd)  #Momento reduzido (kN.m)
uy=Mrdy/(by*hy**2*fcd)  #Momento reduzido (kN.m)
v=N/(bx*hx*fcd)         #Esforço axial reduzido (kN)

Resultados para \(\mu_{x}\), \(\mu_{y}\) e \(v\)

Para o Momento Reduzido em X, o resultado é de 0.0911458, para o Momento Reduzido em y, o resultado é de 0.1973958, e para o Esforço Axial Reduzido, o resultado é 0.3125.

Obter área de armadura das tabelas

Com recurso ao ábaco da flexão desviada (H.Barros e J.Figueiras 2012H.Barros, e J.Figueiras. 2012. Tabelas e Ábacos de Dimensionamento de Secções de Betão Solicitadas à Flexão e a Esforços Axiais Segundo o Eurocódigo 2. Porto, Portugal: Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto.) , é possível obter o valor da taxa mecânica de armadura, \(\omega\). Na obtenção dos resultados, foram admitidas as seguintes hipóteses:

Ábaco para Secções Retangulares com flexão desviada e armadura igualmente distribuida

Ábaco para Secções Retangulares com flexão desviada e armadura igualmente distribuida

  1. Armadura igual nas 4 faces
  2. \(\mu_{1}\) é o maior valor entre \(\mu_{x}\) e \(\mu_{y}\)
  3. \(\mu_{2}\) é o menor valor entre \(\mu_{x}\) e \(\mu_{y}\)
  4. A relação recobrimento/comprimento é igual nas 4 faces e toma o valor de 0.10

Taxa mecânica de Armadura ω:
\[\omega=\frac{A_{s}\times f_{yd}}{A_{c}\times f_{cd}}\]
Área de Armadura, As
\[A_{s}=\omega \times b \times h \times \frac{f_{cd}}{f_{yd}}\]

O valor obtido do ábaco para a taxa mecânica de armadura, \(\omega\) é de 0.489.

w=0.489                     #Taxa Mecânica de Armadura
As=w*bx*hx*(fcd/fyd)*10**4  # Area Aço convertida para cm2

Área de Armadura

## [1] "Área armadura total/secção = 107.92 cm2."

Escolha da armadura: \[4\phi32+16\phi 25 = 110.7cm^{2}\]

Pormenorização

Pormenorização

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