04 - viga parede

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  • GLUCIA GLEICE MACIEL SANTOS

    ANLISE SISTEMTICA DE VIGAS-PAREDE BIAPOIADAS DE CONCRETO ARMADO

    Dissertao apresentada aoDepartamento de EngenhariaCivil da PUC-Rio como partedos requisitos para obteno

    do ttulo de Mestre em Cinciasde Engenharia Civil - Estruturas

    Orientadores:Prof. Khosrow GhavamiProf.a Marta de S. L. Velasco

    Departamento de Engenharia Civil

    Pontifcia Universidade Catlica do Rio de Janeiro

    Rio de Janeiro, 03 de Maro de 1999.

  • A Deus

    Aos meus pais

  • AGRADECIMENTOS

    Ao Prof. Khosrow Ghavami pela orientao e sugestes dadas;

    Profa. Marta Velasco pela orientao, conselhos e apoio dados;

    Ao meu amigo e colega de sala Zenon Jos Gusmn Nunes del Prado pelas longas conversas, a

    boa convivncia e a ajuda na utilizao do Grapher;

    Sylvia, pela convivncia nos ltimos meses, conselhos e ajuda na utilizao do Mathcad;

    ngela e Karina, pela amizade consolidada neste ltimo ano;

    A todos os amigos e colegas que, de alguma maneira, contriburam para a realizao deste

    trabalho.

  • ABSTRACT

    The major codes that contain recommendations and discussions concerning the designof deep beams, including the ACI Building Code 318-95, the Canadian Code CAN-A23.3-

    M84, the CEB-FIP Model Code and the CIRIA Guide 2, present design methods that do not

    cover adequately the dimensioning of this type of beams. Nevertheless, some other codes

    dont give any special recommendation. The Brazilian Code (NBR 6118), for instance, justexplains that this type of beams should be calculated as a plate in elastic range. Another

    example is the current British Code BS 8110, which explicitly states that for design of deep

    beams, reference should be made to specialist literature.

    Because of reasons as those mentioned above, obtaining a rational method not only

    based on a clear mechanism of failure but taking into account the main parameters that have

    influence on the ultimate strength of deep beams, has been the purpose of several researchers

    in the whole world in the last two decades.

    In this work, some methods for the design of simply supported reinforced concrete

    deep beams are presented, examined and commented upon. These methods are applied to a

    total of 37 beams tested in the Laboratory of Structures and Materials (L.E.M) of PUC-Rio,since 1979, and to some beams reported in the literature, in order to yield a method which can

    predict results of ultimate load closer to those ones obtained experimentally. The future aim is

    to achieve recommendations that could be proposed to the Brazilian Code.

    The tests of the 37 beams just referred are included in theoretical-experimentalresearch done by Guimares (1980), Vasconcelos (1982) and Velasco (1984), which took placein PUC-Rio, orientated by Professor Khosrow Ghavami. Several concluding remarks were

    obtained in each Master Thesis, apart from one another, but there wasnt any work that

    compared these results. The present work is also intended to provide some comparative

    information regarding the 37 deep beams mentioned above, with the support given by the

    current literature.

  • RESUMO

    As principais recomendaes para o dimensionamento de vigas-parede, como o ACI

    318-95, o CEB-FIP, a Norma Canadense CAN-A23.3-M84 e o Guia 2 da CIRIA, apresentam

    mtodos de clculo que no cobrem satisfatoriamente o projeto de tais vigas. Outras normas,ainda, no trazem nenhuma indicao especial de dimensionamento. A prpria Norma

    Brasileira, a NBR 6118, por exemplo, declara apenas que vigas desse tipo devem ser

    calculadas como chapas no regime elstico. O Cdigo Britnico corrente BS 8110

    explicitamente comenta que para o projeto de vigas-parede, referncia deve ser feita literatura especializada.

    Por razes como as citadas acima, a obteno de um mtodo racional, baseado em um

    claro mecanismo de ruptura e que leve em conta os principais parmetros que influenciam a

    resistncia ltima das vigas-parede tem sido o objetivo de vrios pesquisadores de todo omundo nas duas ltimas dcadas.

    Neste trabalho so apresentados, comentados e analisados vrios mtodos de

    dimensionamento de vigas-parede biapoiadas de concreto armado. Os mtodos de clculo so

    aplicados ao total de trinta e sete vigas ensaiadas no Laboratrio de Estruturas e Materiais

    (L.E.M) da PUC-Rio, desde 1979, e a algumas vigas descritas na literatura, visando aobteno de um mtodo que gere resultados de carga ltima os mais prximos possveis dos

    obtidos experimentalmente, e tendo como objetivo futuro a obteno de recomendaes quepossam ser propostas para a Norma Brasileira.

    Os ensaios das trinta e sete vigas, no total, referenciadas acima, fazem parte de

    pesquisas terico-experimentais realizadas na PUC-Rio por Guimares (1980), Vasconcelos(1982) e Velasco (1984), sob a orientao do Prof. K. Ghavami. Vrias concluses foramobtidas em cada uma dessas dissertaes de mestrado, separadamente, mas nenhum estudo

    havia sido feito no sentido de comparar os resultados encontrados. O presente trabalho

    tambm tem como objetivo obter informaes comparativas relacionadas s 37 vigas citadas,com o respaldo da literatura atualizada.

  • III

    SUMRIO

    LISTA DE FIGURAS ..................................................................................................... VIII

    LISTA DE TABELAS ...................................................................................................... XII

    LISTA DE SMBOLOS .................................................................................................. XIV

    TABELA DE CONVERSO DE UNIDADES ................................................................ XXI

    CAPTULO I - INTRODUO ....................................................................................... 01

    1.1 - Consideraes gerais ....................................................................................... 01

    1.2 - Objetivos e relevncia da pesquisa ................................................................... 03

    CAPTULO II - REVISO BIBLIOGRFICA .............................................................. 05

    2.1 - Introduo ....................................................................................................... 05

    2.2 - Consideraes gerais ....................................................................................... 06

    2.3 - Consideraes sobre a relao "/h .................................................................... 09

    2.4 - Mecanismos de ruptura .................................................................................... 10

    2.5 - Resistncia flexo ......................................................................................... 17

    2.6 - Resistncia ao cisalhamento ............................................................................. 18

  • IV

    2.6.1 - Parmetros considerados ................................................................... 20

    2.6.1.1 - a/h x max cf ' ..................................................................... 20

    2.6.1.2 - wl x max cf ' ...................................................................... 20

    2.6.1.3 - wt x max cf ' ...................................................................... 21

    2.7 - Influncia da armadura de alma ........................................................................ 22

    2.8 - Influncia da espessura de alma ........................................................................ 24

    2.9 - Influncia da rigidez dos apoios ....................................................................... 28

    2.10 - Influncia da posio do carregamento ........................................................... 31

    2.11 - Influncia de abertura na alma ........................................................................ 36

    2.12 - Modelos de bielas e tirantes ........................................................................... 39

    2.13 - Mtodos de dimensionamento de vigas-parede ............................................... 46

    2.13.1 - Mtodo apresentado no Boletim no 150 do CEB .............................. 47

    2.13.2 - Mtodo da Analogia da Trelia ........................................................ 48

    2.13.3 - Frmula de Kong ............................................................................ 48

    2.13.4 - Mtodo apresentado no Guia 2 da CIRIA ........................................ 48

    2.13.5 - Recomendaes do CEB-FIP (1978) .............................................. 51

    2.13.6 - Mtodo apresentado pelo Cdigo Canadense CAN3-A23.3-M84 .... 52

    2.13.6.1 - Proposta e idia ................................................................ 52

    2.13.6.2 - Condies apresentadas pelo cdigo ................................ 52

    2.13.7 - Recomendaes do ACI 318-95 ...................................................... 55

    2.13.8 - Mtodo do Caminho da Fora Compressiva .................................... 57

    2.13.8.1 - Proposta e idia ................................................................ 57

    2.13.8.2 - Modelagem da viga-parede ............................................... 58

  • V2.13.8.3 - Mtodo de projeto ............................................................ 59

    2.13.9 - Mtodo de Anlise para Vigas-parede Biapoiadas segundo Subedi ... 60

    2.13.9.1 - Proposta e idia ............................................................... 60

    2.13.9.2 - Descrio .......................................................................... 61

    2.13.10 - Mtodo do Modelo de Trelia