Responda às seguintes questões:
Quais são as principais hipóteses adotadas no cálculo de seções de concreto armado à flexão simples? Por que razão se deve evitar o dimensionamento de seções no domínio 4? [Cap. 3]

Passo 1

O problema pede que listemos as principais hipóteses adotadas no cálculo de seções de concreto armado sujeitas à flexão simples e que expliquemos por que não se deve dimensionar seções no chamado domínio 4 de estribuição de deformações. Vamos usar os conceitos de compatibilidade de deformações, equilíbrio de esforços e as leis de comportamento do concreto e do aço conforme o Capítulo 3 da NBR 6118.

Passo 2

As hipóteses fundamentais no cálculo de uma seção bi‐material (concreto + aço) à flexão simples são:
1. “Seções planas permanecem planas”: a deformação longitudinal varia linearmente ao longo da altura da seção.
2. Compatibilidade de deformações concreto–aço (“aderência perfeita”): não há escorregamento entre o aço e o concreto.
3. Concreto tracionado não resiste (fissuração completa): despreza‐se a resistência à tração do concreto.
4. Lei tensão–deformação do concreto em compressão: adota‐se um bloco equivalente (geralmente retangular, de tensão 0,85,fck até profundidade alpha,x).
5. Lei tensão–deformação do aço: idealizado como elasto‐plástico, com módulo de elasticidade Es até escoamento varepsilonyd e platô de tensão fyd após.
6. Equilíbrio estático: a soma das forças de compressão do concreto se iguala à soma das forças de tração do aço.
Dessa compatibilidade de deformações e do equilíbrio de forças surgem as equações usuais para obter a profundidade neutra x e o momento resistente MRd. Em particular, a distribuição de deformações no instante último define a posição do eixo neutro e as deformações extremas no concreto ( varepsilonc) e no aço ( varepsilons).

Passo 3

A NBR 6118 classifica a seção em quatro domínios de acordo com os valores de varepsilonc e varepsilons no colapso:
– Domínio 1: varepsilons<varepsilonyd (aço não rendeu) – frágil.
– Domínio 2: varepsilons=varepsilonyd e varepsilonc<varepsiloncu – início de ductilidade.
– Domínio 3: varepsilons>varepsilonyd e varepsilonc<=varepsiloncu – falha dúctil desejável.
– Domínio 4: varepsilons>varepsilonyd e varepsilonc>varepsiloncu – deformações de concreto acima do limite último.

Passo 4

Dimensionamentos situados em domínio 4 devem ser evitados porque:
  • Extrapolam a lei‐bloco retangular para concreto, tornando inválidas as hipóteses de tensão constante 0,85,fck.
  • O concreto comprimido atinge deformações varepsilonc>varepsiloncu, onde a resistência decresce rapidamente e o modelo de cálculo perde precisão.
  • A seção apresenta deformações muito elevadas antes do colapso, com grande fissuração e deslocamentos, sem advertência segura de falha.

Resposta

Hipóteses principais
1. Seções planas permanecem planas.
2. Aderência perfeita aço–concreto (compatibilidade de deformações).
3. Desprezo da resistência à tração do concreto.
4. Lei‐bloco para a tensão de compressão do concreto ( 0,85,fck).
5. Lei elasto‐plástica para o aço (módulo Es até varepsilonyd, platô em fyd).
6. Equilíbrio estático entre esforços de tração no aço e compressão no concreto.
Por que evitar o domínio 4
Porque nele a deformação do concreto no extremo comprimido excede o valor último varepsiloncu, invalidando o modelo de bloco de tensão, reduzindo a resistência efetiva e provocando falha com deformações excessivas e pouco aviso prévio.

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