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/.).
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
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)
Neste momento podemos introduzir algumas das fórmulas que vamos usar no dimensionamento:
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)
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.
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
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
## [1] "Área armadura total/secção = 107.92 cm2."
Escolha da armadura: \[4\phi32+16\phi 25 = 110.7cm^{2}\]
Pormenorização