EN 1998
Na concepção usual para cargas estáticas, o dimensionamento das ligações em pórticos de concreto armado geralmente não é crítico e, portanto, geralmente não é necessário. No entanto, as ações sísmicas geram tensões muito altas no volume limitado do nó, de modo que as ligações viga-pilar são de grande importância para a segurança sísmica de pórticos de concreto armado.
Mecanismo de falha
A ilustração a) da figura a seguir mostra as forças atuantes devido à ação sísmica em um nó de ligação viga-pilar interno.
As ilustrações b) e c) mostram para a área do nó o mecanismo de transferência de carga de cisalhamento. Este pode ser dividido em dois componentes.
No primeiro mecanismo b), o mecanismo de esteira comprimida, a força de cisalhamento da junta se concentra em uma esteira compressiva diagonal de concreto. A armadura transversal proporciona um confinamento do concreto, permitindo uma maior deformabilidade da esteira, mas apenas até atingir o limite de escoamento do aço.
No segundo mecanismo c), o mecanismo de treliça, a parte da força de cisalhamento que é devida à
adesão ao longo da armadura longitudinal dentro da área do nó está em equilíbrio com um mecanismo de treliça, que é dado por esteiras compressivas de concreto e armadura transversal e vertical na área do nó.
A capacidade de carga de cisalhamento é derivada da soma dos componentes da força de cisalhamento de acordo com esses dois mecanismos.
Nós internos e externos de ligação viga-pilar
Como o comportamento sísmico das ligações viga-pilar é significativamente influenciado por sua posição na estrutura espacial (tridimensional) de concreto armado, é necessário distinguir entre os nós internos e externos.
A imagem a seguir ilustra os tipos de nós sísmicos.
Determinação da força cortante horizontal Vjdh no núcleo de concreto do nó
Determinação necessária para DCH
Dentro da ligação viga-pilar, há uma mudança abrupta no diagrama de momentos dos pilares. O núcleo de concreto da
ligação está, portanto, sujeito a tensões de cisalhamento muito altas. Este comportamento é mostrado na imagem a seguir.
Para a determinação da força cortante horizontal que atua no núcleo da ligação entre vigas e pilares primários, devem ser assumidas as condições mais desfavoráveis sob a ação sísmica. Isto significa, por exemplo, que as capacidades das vigas da ligação com os menores valores de forças cortantes em outros elementos da estrutura devem ser combinadas.
A força cortante horizontal atuante Vjdh pode ser determinada de acordo com EC8, 5.5.2.3 (1) a (3) usando as seguintes fórmulas de cálculo.
- Para nós internos de acordo com (5.22)
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As1 |
Superfície da armadura longitudinal da viga 1 |
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As2 |
Superfície da armadura longitudinal da viga 2 |
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VC |
Esforço transversal do pilar acima do nó j na situação de dimensionamento sísmico |
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yRd |
Coeficiente de consideração da sobrerresistência; não deve ser inferior a 1,2 |
- Para nós externos de acordo com (5.23)
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As1 |
Área da armadura longitudinal de viga |
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VC |
Força de corte de apoio acima do nó j na situação de dimensionamento sísmico |
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yRd |
Coeficiente de sobrerresistência; não deve ser inferior a 1,2 |
Durante a determinação da força cortante horizontal Vjdh, todas as direções relevantes devem ser verificadas. Assim, a força cortante, por exemplo, na direção y do pilar é determinada tanto para a força cortante horizontal positiva quanto para a negativa, considerando os componentes de armadura correspondentes. O equilíbrio das forças na direção positiva e negativa da força cortante horizontal no nó é mostrado na figura a seguir (onde a força cortante do pilar não está representada).
Dimensionamento
Uma verificação da ligação é exigida de acordo com EC 8 para a classe de ductilidade DCH. Para isso, é necessária a verificação da seção transversal para a transferência da compressão diagonal e da tração diagonal.
Regras de construção devem ser seguidas tanto para a classe de alta ductilidade (DCH) quanto para a classe de ductilidade média (DCM).
Verificação da compressão diagonal
Verificação necessária para DCH
Deve-se garantir que a compressão diagonal gerada no nó não exceda a resistência à compressão do concreto dadas as tensões de tração transversais presentes. A compressão diagonal é derivada do mecanismo de esteira compressiva do nó.
A verificação pode ser realizada usando as equações resumidas a seguir. (EN 1998-1, 2013, Seção 5.5.3.3, (5.33))
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bj |
Largura efetiva de apoio |
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Vjdh |
Força de corte horizontal no núcleo de betão dos nós |
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Fator de redução devido à tensão de tração na direção transversal |
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Valor relacionado da força longitudinal na situação de dimensionamento de sismos |
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hjc |
Espaçamento entre os respetivos apoios exteriores da armadura de pilares |
Largura do nó envolvido bj
A largura do nó envolvido bj pode ser calculada usando a equação descrita a seguir. (EN 1998-1, 2013, Seção 5.5.3.3, (5.34a) e (5.34b))
A determinação das larguras dos nós envolvidos em ambas as direções (y e z) do pilar, verificando possivelmente ambos os lados da viga (+y e -y e +z e -z) do nó, é necessária.
Verificação da tração diagonal
Verificação necessária para DCH
Regras de construção
A considerar para DCM e DCH
Armadura de confinamento horizontal
A armadura de confinamento horizontal nos nós de vigas e pilares primários sujeitos a ações sísmicas não deve ser inferior à armadura de estribo nas áreas críticas dos pilares, ou seja, o estribo deve atravessar o nó.
Armadura longitudinal
Pelo menos uma barra intermediária vertical deve ser prevista em cada lado.