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Profa. MSc. Savina Laís Silva Nunes Fortaleza - CE Novembro / 2021 CURSO DE GRADUAÇÃO EM ARQUITETURA E URBANISMO PLANO DE ENSINO OBJETIVOS 1. Caracterizar de modo geral o concreto e o aço. 2. Analisar as possibilidades e a conveniência de seu uso; 3. Dimensionar os elementos estruturais; 4. Desenvolver projetos e cálculos utilizando o concreto armado. A Importância do Concreto Armado • Os primeiros materiais a serem empregados nas construções foram a pedra natural e a madeira, sendo o ferro e o aço empregados séculos depois. • O concreto armado só surgiu mais recentemente, por volta de 1850. • A pedra natural tem resistência à compressão e durabilidade muito elevadas, porém, tem baixa resistência à tração. • A madeira tem razoável resistência, mas tem durabilidade limitada. • O aço tem resistências elevadas, mas requer proteção contra a corrosão. A Importância do Concreto Armado • O concreto armado surgiu da necessidade de se aliar as qualidades da pedra (resistência à compressão e durabilidade) com as do aço (resistência à tração), com as vantagens de poder assumir qualquer forma, com rapidez e facilidade, e proporcionar a necessária proteção do aço contra a corrosão. Um bom material de construção: resistência e durabilidade Composição do Concreto • O concreto é um material composto, constituído por cimento, água, agregado miúdo (areia) e agregado graúdo (pedra ou brita). • Pode também conter adições (cinza volante, pozolanas, sílica ativa, etc.) e aditivos químicos com a finalidade de melhorar ou modificar suas propriedades básicas. Composição do Concreto • Esquematicamente pode-se indicar que a pasta é o cimento misturado com a água, a argamassa é a pasta misturada com a areia, e o concreto é a argamassa misturada com a pedra ou brita, também chamado concreto simples (concreto sem armaduras). Concreto Simples • A definição para o Concreto Simples, conforme a NBR 6118/14 é: Composição do Concreto Na sequência são apresentados os materiais componentes do concreto simples, com a definição e a descrição de suas características mais importantes. Cimento Portland • É o principal elemento do concreto; • Pó fino com propriedades aglomerantes, aglutinantes ou ligantes, que endurece sob ação da água; • Composição: clínquer (calcário e argila) e adições (gesso, escória, minerais, etc). Composição do Concreto Cimento •Dentre os diferentes tipos de cimento listados na Tabela, os de uso mais comuns nas construções são o CPII E-32, o CPII F32 e o CPIII-40. O cimento CPV- ARI é também muito utilizado em fábricas de estruturas pré-moldadas; •Os diferentes tipos de cimento têm uma nomenclatura própria e são fabricados segundo as resistências à compressão de 25, 32 ou 40 MPa. Composição do Concreto Agregados • São materiais granulosos e inertes que entram na composição das argamassas e concretos. • Cerca de 70 % da composição do concreto é constituída pelos agregados; • São os materiais de menor custo nos concretos; • Na classificação quanto às dimensões os agregados são chamados de miúdo, como as areias, e graúdo, como as pedras ou britas. • O agregado miúdo tem diâmetro de até 4,8 mm, e o agregado graúdo tem diâmetro superior a 4,8 mm. Composição do Concreto Agregados Os agregados graúdos (britas) têm a seguinte numeração e dimensões máximas: • brita 0: 4,8 a 9,5 mm; • brita 1: 9,5 a 19 mm; • brita 2: 19 a 38 mm; • brita 3: 38 a 76 mm; • pedra-de-mão: > 76 mm. Composição do Concreto Água • Necessária para possibilitar as reações químicas do cimento, chamadas reações de hidratação, que irão garantir as propriedades de resistência e durabilidade do concreto. • Tem também a função de lubrificar as demais partículas para proporcionar o manuseio do concreto (fluidez). • A água potável é a indicada para a confecção dos concretos. Concreto Armado CONCEITO DE CONCRETO ARMADO • Material que apresenta alta resistência às tensões de compressão, porém, apresenta baixa resistência à tração (cerca de 10 % da sua resistência à compressão). • Assim sendo, é imprescindível necessidade de juntar o concreto a um material com alta resistência à tração, disposto convenientemente para resistir às tensões de tração atuantes. Concreto Armado CONCEITO DE CONCRETO ARMADO • Com esse material composto (concreto e armadura– barras de aço), surge então o chamado “concreto armado”, onde as barras da armadura absorvem as tensões de tração e o concreto absorve as tensões de compressão. • Em resumo, pode-se definir o concreto armado como “a união do concreto simples e de um material resistente à tração de modo que ambos resistam solidariamente aos esforços solicitantes. Concreto Armado CONCEITO DE CONCRETO ARMADO • A armadura do concreto armado é chamada “armadura passiva”, o que significa que as tensões e deformações nela aplicadas devem- se exclusivamente aos carregamentos aplicados nas peças onde está inserida. Curiosidade! Em certas pesquisas e na prática em algumas situações , a armadura não é necessariamente de aço, pode ser de outro tipo de material, como fibra de carbono, fibra de vidro, bambu, etc. Concreto Armado SEMALHANÇAS/AJUSTES ENTRE CONCRETO E AÇO • Coeficientes de dilatação térmica praticamente iguais. • O concreto protege o aço da oxidação (corrosão), garantindo a durabilidade do conjunto. • Essa proteção da armadura só é garantida com a existência de uma espessura de concreto entre a barra de aço e a superfície externa da peça (denominado cobrimento), entre outros fatores também importantes relativos à durabilidade, como a qualidade do concreto, por exemplo. Concreto Armado APLICAÇÃO! • Utilizado em elementos estruturais como vigas, pilares, lajes, fundações etc.; • O trabalho conjunto (solidário) entre concreto-armadura fica bem caracterizado na análise de uma viga de concreto simples (sem armadura), que rompe bruscamente tão logo surge a primeira fissura, após a tensão de tração atuante alcançar e superar a resistência do concreto à tração. • Entretanto, quando colocando-se uma armadura convenientemente posicionada na região das tensões de tração, eleva-se significativamente a capacidade resistente da viga. Concreto Armado CONCEITO DE CONCRETO ARMADO A Importância do Concreto Armado • A característica mais importante que se pode ressaltar em relação ao concreto armado é que ele se constitui na combinação de um material que resiste muito bem à compressão, o concreto, com um material que resiste muito bem à tração, o aço. Esforços Mecânicos Compressão: esforço aplicado na mesma direção e sentido contrário que leva a um “encurtamento” do objeto na direção em que está aplicado. Esforços Mecânicos Tração: esforço aplicado na mesma direção e sentido contrário que leva o objeto a sofrer um alongamento na direção em que o esforço é aplicado. Esforços Mecânicos Flexão: esforço que provoca uma deformação perpendicular ao qual é aplicado. na direção Esforços Mecânicos Torção: esforço aplicado no sentido da rotação do material. Esforços Mecânicos Cisalhamento: esforço que provoca a ruptura por cisalhamento. Concreto Armado Principal norma para o projeto de estruturas de concreto é a NBR 6118/2014 - Projeto de estruturas de concreto – Procedimento. ▪ A norma se aplica a estruturas de concretos normais, com massa específica seca maior que 2.000 kg/m3 , não excedendo 2.800 kg/m3 . O concreto segue normas técnicas rígidas; Entre as normas técnicas que definem a sua fabricação e utilização destacam-se as da ABNT e ASTM. Normas Técnicas As Principais Normas Técnicas da ABNT relacionadas ao concreto são: • NBR 5732 – Cimento Portland Comum – Especificação; • NBR 5733 – Cimento Portland de Alta Resistência Inicial – Especificação; • NBR 5735 – Cimento Portland de Alto Forno – Especificação; • NBR 5736 – Cimento Portland Pozolânico – Especificação; • NBR 5738 – Confecção e Cura de Corpos de prova deConcreto Cilíndricos ou Prismáticos – Método de ensaio; • NBR 5739 – Ensaio de Compressão de Corpos de prova Cilíndricos de Concreto – Método de ensaio; Normas Técnicas As Principais Normas Técnicas da ABNT relacionadas ao concreto são: • NBR 6118 – Projeto de estruturas de concreto – Procedimento; • NBR 7211 – Agregados para Concreto – Especificação; • NBR 7480 – Barras e Fios de Aço Destinados à Armadura de Concreto Armado – Especificação; • NBR 7680 – Extração, Preparo, Ensaio e Análise de Testemunhos de Estruturas de Concreto – Procedimento; • NBR 8953 – Concreto para Fins Estruturais – Classificação por Grupos de Resistência – Classificação; Normas Técnicas As Principais Normas Técnicas da ABNT relacionadas ao concreto são: • NBR 11578 – Cimento Portland Composto – Especificação; • NBR 11768 – Aditivos para Concreto de Cimento Portland; • NBR 12142 – Concreto – Determinação da Resistência à Tração na Flexão em Corpos de prova Prismáticos – Método de Ensaio. Normas Técnicas As Principais Normas Técnicas da ASTM relacionadas ao concreto são: • ASTM C 42 – Standard Test Method for Obtaining and Testing Drilled Cores and Sawed Beams of Concrete; (Método de Teste Padrão para Obtenção e Teste de Núcleos Perfurados e Vigas Serradas de Concreto) • ASTM C 309 – Liquid Membrane – Forming Compounds for Curing Concrete. (Membrana Líquida - Formando Compostos para Cura de Concreto) Vantagens e Desvantagens do Concreto Armado Vantagens: • Adaptabilidade: favorece à arquitetura pela sua fácil modelagem; • Rapidez de construção: a execução e o recobrimento são relativamente rápidos; • Segurança contra o fogo: desde que a armadura seja protegida por um cobrimento mínimo adequado de concreto; • Impermeabilidade: desde que dosado e executado de forma correta. Vantagens e Desvantagens do Concreto Armado Desvantagens: • Peso próprio elevado, relativamente à resistência: peso específico γconc = 25 kN/m3 = 2,5 tf/m3 = 2.500 kgf/m3; • Reformas e adaptações podem ser de difícil execução; • Fissuração (existe, ocorre e deve ser controlada); • Transmite calor e som. Principais elementos estruturais LAJES • Elementos planos que se destinam a receber a maior parte das ações aplicadas numa construção (pessoas, móveis, pisos, paredes, e os mais variados tipos de carga que podem existir em função da finalidade arquitetônica do espaço físico que a laje faz parte) • Definição estrutural: Segundo a ABNT, as lajes ou placas são “elementos de superfície plana sujeitos principalmente a ações normais a seu plano.”. LAJES • Espessuras que normalmente variam de 7cm a 15cm. • Uma laje é o elemento estrutural de uma edificação responsável por transmitir as ações que nela chegam para as vigas que a sustentam. Principais elementos estruturais • Definição estrutural: “são elementos lineares em que a flexão é preponderante”. • Destinadas a receber ações das lajes, de outras vigas, de paredes de alvenaria, e eventualmente de pilares, etc. • A função das vigas é basicamente vencer vãos e transmitir as ações nelas atuantes para os apoios, geralmente os pilares. VIGAS Principais elementos estruturais Uso Adequado do Material PRINCIPAIS ELEMENTOS ESTRUTURAIS VIGAS PILARES • Elementos que transmitem as cargas verticais para os elementos de fundação. • Definição estrutural: “elementos lineares de eixo reto, usualmente dispostos na vertical, em que as forças normais de compressão são preponderantes” (NBR 6118). • Destinados a transmitir as ações às fundações, embora possam também transmitir para outros elementos de apoio. • As ações são provenientes geralmente das vigas. Principais elementos estruturais Principais elementos estruturais De maneira geral, e simplificada, pode-se dizer que a estrutura de sustentação de uma edificação segue a seguinte ordem: Laje ⇒Viga ⇒Pilar ⇒Fundação ⇒ Solo Cargas Cargas Verticais • Para o devido dimensionamento de lajes, pilares e vigas, é necessário utilizar, como base, a carga vertical em KN/m² definida para cada tipo de edificação segundo a NBR 6120; • Sendo assim, tempos, por exemplo: • escritórios e banheiros / 2KN/m²; • sala com estantes de livro (biblioteca) / 6KN/m²; • plateia com assentos fixos (cinema) / 3KN/m²; • edifícios residenciais (sala, copa, cozinha…) / 2KN/m² Resistência característica do concreto 15 Uma das mais importantes características do concreto é sua resistência à compressão. Normalmente o concreto costuma ter as seguintes resistências à compressão (classes (fck) do concreto): • 100 kgf/cm2 (10 MPa) muito usada no passado; •150 kgf/cm2 (15 MPa) mínima resistência aceitável para um concreto estrutural, e hoje só pode ser usada em obras provisórias; •200 kgf/cm2 (20 MPa) resistência mínima estrutural do concreto a partir da atualização da norma de concreto NBR 6118 em 2014; • 500 kgf/cm2 (50 Mpa) concretos especiais, concreto de alto desempenho. Resistência do concreto à compressão Resistência do concreto à compressão SLUMP TEST • Neste ensaio, coloca-se uma massa de concreto em uma forma cônica, em três camadas adensadas igualmente, com 25 golpes para cada uma; • Após o teste, o molde é retirado, havendo a comparação entre a diferença da altura do molde e a altura da massa de concreto depois de assentada. Resistência do concreto à compressão SLUMP TEST Resistência do concreto à compressão SLUMP TEST – ENSAIO DEABATIMENTO Resistência do concreto à compressão SLUMP TEST – ENSAIO DEABATIMENTO Resistência do concreto à compressão 21 • Cada resistência do concreto exige uma determinada mistura dos componentes e depende das características dos componentes. Para se alcançar a resistência desejada há que se descobrir a mistura (dosagem) correta. • Uma dosagem muito usada é a relação volumétrica: C : A : P (ex.: 1 : 2 : 2,5) • ou seja, para um volume de cimento misturam-se dois volumes de areia (agregado miúdo) e dois e meio volumes de pedra (agregado graúdo). • A fórmula para as diferentes misturas é denominada traço; Resistência do concreto à compressão 24 Resistência do concreto à compressão 25 Resistência do concreto à compressão 26 QUALIDADE DA ESTRUTURA DE CONCRETO AGRESSIVIDADE DO AMBIENTE Tabela 6.1 (NBR 6118/2014) QUALIDADE DA ESTRUTURA DE CONCRETO QUALIDADE DO CONCRETO DE COBRIMENTO (NBR 6118/2014) QUALIDADE DA ESTRUTURA DE CONCRETO ESPESSURA DO COBRIMENTO DAARMADURA Para determinar a espessura do cobrimento é necessário antes definira classe de agressividade ambiental a qual a estrutura está inserida. QUALIDADE DA ESTRUTURA DE CONCRETO ESPESSURA DO COBRIMENTO DAARMADURA Tabela 7.2 (NBR 6118/2014) Resistência na Ruptura 5 Aço no Concreto Armado. • As barras de aço são classificadas de acordo com sua resistência a tração como CA 25, CA 40, CA 50 e CA 60. • Os aços são ligas contendo ferro, carbono, manganês, silício, alumínio, enxofre, fósforo e cromo. Resistência na Ruptura Existem, no mercado brasileiro de aço, aços dos tipos: 26 Resistência na Ruptura NBR 7480 – Aço destinado as armaduras para estruturas de concreto armado - Especificações 27 Resistência na Ruptura - barra de diâmetro 5 mm só é usada para estribos e só existe na categoria CA60. - Para aço de armadura principal de lajes, vigas e pilares, o diâmetro mínimo da norma é de 6,3 mm. 33 Aço no Concreto Armado. - As bitolas comerciais mais comuns das barras de aço em milímetros e sua correspondência em polegadas são: Resistência na Ruptura Aço no Concreto Armado. - Os aços CA50 e CA60 têm superfície rugosa ver item 8.3.2 da NBR 6118. - O aço CA-60 é utilizado concomitante com o CA-50 nos projetos de armação. 35 Resistência na Ruptura 40 Tabela-Mãe Métrica Pelo seu uso intenso, chamamos a tabela a seguir de Tabela-Mãe. Ela indica os diâmetros das barras de aço em milímetros e mostra a antiga correspondência com a expressão da bitola em medidas americanascom o uso da expressão em polegadas. Resistência na Ruptura Tabela-Mãe Métrica 41 Resistência na Ruptura Tabela-Mãe Métrica 42 Resistência na Ruptura Aço no Concreto Armado. 44 Contato: savinalaissilva@gmail.com Profa. MSc. Savina Laís Silva Nunes Fortaleza - CE Novembro / 2021 CURSO DE GRADUAÇÃO EM ARQUITETURA E URBANISMO Armaduras de tração nos elementosestruturais A Armadura na Seção do Concreto • O aço é utilizado em estruturas principalmente para suprir a baixa resistência à tração apresentada pelo concreto. No entanto, como o aço resiste bem tanto a tração como a compressão, poderá absorver esforços também em regiões comprimidas do concreto. Os aços para concreto armado são fornecidos sob a forma de barras e fios de seção circular, com propriedades e dimensões padronizadas pela norma NBR 7480 daABNT. 3 Armaduras de tração nos elementosestruturais Armaduras Negativas ePositivas • O concreto armado é dimensionado para tirar o máximo proveito das características do concreto e do aço; • O concreto resiste bem aos esforços de compressão e não resiste bem aos esforços de tração, por outro lado o aço resiste bem aos esforços de tração. Por isso, o aço é posicionado, dentro das peças estruturais, onde os esforços de tração são predominantes. Armaduras de tração nos elementosestruturais Armaduras Negativas e Positivas Momento Fletor Positivo Momento FletorNegativo Armaduras de tração nos elementosestruturais Armaduras Negativas e Positivas • A armadura positiva é aquela posicionada para vencer esforços de tração devido ao momento fletor positivo. Armaduras de tração nos elementosestruturais Armaduras Negativas e Positivas • Por outro lado, o aço posicionado para vencer esforços de tração devido ao momento fletor negativo é denominado armadura negativa. Armaduras de tração nos elementosestruturais Armaduras Negativas e Positivas • A armadura está posicionada nos elementos estruturais de concreto armado para absorver os esforços provenientes do momento fletor positivo ou negativo; • É a armadura responsável por controlar a fissuração exagerada dos elementos estruturais que estão na proximidade dos apoios, na área superior das peças estruturais. Armaduras de tração nos elementosestruturais Armadura de Pele • A armadura de pele são barras posicionadas nas laterais das vigas de concreto armado e a função é combater a abertura de fissuras; Barras de alta aderência em CA-50 ou CA-60; • Cada face lateral da viga: armadura com área igual ou superior a 0,10% da área da seção do concreto e igual ou inferior a 5 cm²/m por face; • Espaçamento entre as barras não deve ser superior a 20 cm ou um terço da altura útil da viga (d/3); • Para vigas com altura inferior a 60 cm, a armadura de pele pode ser dispensada. No entanto, recomenda-se que aplicação em vigas com altura a partir de 50 cm, para evitar o aparecimento de fissuras superficiais nas faces laterais verticais. Armaduras de tração nos elementosestruturais Armação Transversal de Estribos na Absorção do Cisalhamento • As vigas são submetidas a momento fletor e a força cortante; • As vigas recebem armaduras com barras longitudinais tracionadas e com estribos, para resistir aos esforços de flexão e de cisalhamento, respectivamente; • Em pilares, os estribos auxiliam também na resistência à instabilidade lateral, conhecida como flambagem. Armaduras de tração nos elementosestruturais Ancoragem nos Apoios • Define a NBR 6118 que, todas as barras da armadura devem ser ancoradas de modo que os esforços sejam integralmente transmitidos ao concreto: • Comprimento de ancoragem básico: { • Comprimento de ancoragem necessário: 18 O diâmetro das barras Øt que constituem os estribos deve ser igual ou superior a Ø5,0 mm, não podendo ultrapassar um décimo do valor da largura da alma viga (bw), conforme o item 18.3.3.2 da NBR 6118:2014. Armaduras de tração nos elementosestruturais Armaduras de tração nos elementosestruturais Emendas por Traspasse de Armadura Tracionada • Quando o comprimento da armadura não é suficiente para vencer o vão de projeto dos elementos estruturais, faz-se necessária a execução de emendas por traspasse; • O comprimento da emenda deve ser suficiente para que os esforços consigam ser transferidos de uma barra a outra, sem sobrecarregar a região, ou ainda, transferir indevidamente esforços de tração para o concreto; • A transferência da força de uma barra para outra numa emenda por traspasse ocorre por meio de bielas inclinadas de compressão. Armaduras de tração nos elementosestruturais Emendas por Traspasse de Armadura Tracionada Armaduras de tração nos elementosestruturais Emendas por Traspasse de Armadura Tracionada As barras a serem emendadas devem ficar próximas entre si, numa distância não superior a 4 Փ (Figura). Barras com saliências podem ficar em contato direto, dado que as saliências mobilizam o concreto para a transferência da força. Armaduras de tração nos elementosestruturais Armadura das vigas Armaduras de tração nos elementosestruturais Armadura das vigas Armaduras de tração nos elementosestruturais Armadura das vigas Armaduras de tração nos elementosestruturais Armadura das vigas • Qual o comprimento da armadura longitudinal positiva? • Quantas barras de armadura de pele essa viga precisa? • Quais as dimensões da seção transversal? • Qual o valor do cobrimento dessa viga? • Qual o comprimento total da viga? • Quantos estribos essa viga precisa? • Essa viga está apoiada aonde? • Qual o comprimento de ancoragem da armadura longitudinal negativa? • Existe necessidade de traspasse nessa viga? Armaduras de tração nos elementosestruturais Armadura das vigas • Qual o comprimento da armadura longitudinal positiva? 6,35 m • Quantas barras de armadura de pele essa viga precisa? 6 barras • Quais as dimensões da seção transversal? 15 x 70 cm • Qual o valor do cobrimento dessa viga? 2,5 cm • Qual o comprimento total da viga? 535 cm + 2,5 cm + 2,5 cm = 540 cm = 5,40 m Armaduras de tração nos elementosestruturais Armadura das vigas • Quantos estribos essa viga precisa? 23 estribos • Essa viga está apoiada aonde? Nos pilares PT96 e PT97 • Qual o comprimento de ancoragem da armadura longitudinal negativa? 50cm • Existe necessidade de traspasse nessa viga? Não, já que as barras de aço são fornecidas em comprimentos de 12 m. Armaduras de tração nos elementosestruturais Armadura dos Pilares REPRESENTAÇÃO GRÁFICA DE PROJETO Pilares 30 REPRESENTAÇÃO GRÁFICA DE PROJETO Pilares 31 REPRESENTAÇÃO GRÁFICA DE PROJETO Pilares 32 Armaduras de tração nos elementosestruturais Armadura dos Pilares Ao contrário do que se imagina, a função do estribo nas armaduras não é apenas de facilitar a montagem e sim de evitar a flambagem do concreto, fenômeno que ocorre quando colunas submetidas a um esforço de compressão flexionam verticalmente, o que pode afetar a estabilidade da construção. Armaduras de tração nos elementosestruturais Armadura dos Pilares O diâmetro das barras Øt que constituem os estribos deve ser igual ou superior a Ø5,0 mm, não podendo ultrapassar um décimo do valor da largura da alma viga (bw), conforme o item 18.3.3.2 da NBR 6118:2014. Armaduras de tração nos elementosestruturais Armadura dos Pilares • Os estribos poligonais (principais) realizarão o travamento de até duas barras longitudinais, sem contar a barra de canto, desde que estas estejam a uma distância menor que 20Φt da face do estribo. • Caso o pilar possua barras além desta distância, ou mais de duas barras nesta distância, será necessário prever estribos suplementares que assegurarão o travamento dessas barras adicionais. As figuras a seguir representam os casos onde o estribo suplementar deve, ou não, ser aplicado: Armaduras de tração nos elementosestruturais Armadura dos Pilares Figura (a): neste caso, as duas barras localizadasno centro da seção do pilar estão a uma distância menor de 20Φt do canto do estribo poligonal. Desta maneira, ela se encontra assegurada contra a flambagem. Armaduras de tração nos elementosestruturais Armadura dos Pilares Figura (b): perceba que neste caso, todas as barras encontram- se a uma distância menor do que 20Φt do canto do estribo poligonal. Todavia, perceba que nesta distância há mais de duas barras, sendo que a terceira barra na seção deverá ser travada por um estribo suplementar. Armaduras de tração nos elementosestruturais Armadura dos Pilares Figura (c): neste caso, as barras no centro da seção estão a uma distância maior do que 20Φt , sendo necessário prever o estribo suplementar. Armaduras de tração nos elementosestruturais Armadura dos Pilares • Qual a bitola das armadura longitudinais? • Por que as armaduras longitudinais têm comprimentos diferentes? • Quais as dimensões da seção transversal? • Qual o comprimento total do pilar? • Quantos estribos esse pilar precisa? • Qual o comprimento de traspasse da armadura longitudinal N4? Armaduras de tração nos elementosestruturais Armadura dos Pilares • Qual a bitola das armadura longitudinais? 12,5 mm • Por que as armaduras longitudinais têm comprimentos diferentes? O aumento no comprimento de algumas das armaduras é devido as traspasse. • Quais as dimensões da seção transversal? 15 x 40 cm Armaduras de tração nos elementosestruturais Armadura dos Pilares • Qual o comprimento total do pilar? 2,8 m • Quantos estribos esse pilar precisa? 19 estribos principais e 19 estribos suplementares. • Qual o comprimento de traspasse da armadura longitudinal N4? 42 cm Armaduras de tração nos elementosestruturais Armadura dos Pilares Armaduras de tração nos elementosestruturais Relação de área de aço e quantidade de armaduras: • Ac = área da seção bruta de concreto; • As = área total de armadura na seção; Á 𝑟 𝑒 𝑎 𝑑 𝑎 𝐴 𝑟 𝑚 𝑎 𝑑 𝑢 𝑟 𝑎 Você sabe dividir essa área em barras? Armaduras de tração nos elementosestruturais Exercício Para uma área de seção de aço As = 7cm², qual dever ser a quantidade de barras com 12, 5 mm necessárias ? Armaduras de tração nos elementosestruturais Exercício Para uma área de seção de aço As = 7cm², qual dever ser a quantidade de barras com 12, 5 mm necessárias ? 1 barra ------- 1,22 cm² x ------- 7, 0 cm² x = 5,74 Logo, serão necessárias 6 barras de 12,5 mm. As = PARA EXERCITAR • Qual a diferença entre armaduras positivas e negativas? • Em todas as lajes em concreto armado devemos colocar armaduras positivas e negativas? Explique. • Como são denominadas as armaduras transversais? • Qual a função dos estribos? • O que são armaduras de pele? Em qual situação devemos utiliza-las e qual a sua função? • O que é comprimento de ancoragem? • Qual a diferença entre ancoragem por aderência e ancoragem por barra dobrada? Laje em Concreto Armado Lajes Maciças Introdução • As lajes são elementos planos, horizontais, com duas dimensões maiores que a terceira, sendo esta a sua espessura; • A principal função das lajes é receber os carregamentos atuantes no pavimento, provenientes das ações das pessoas, dos equipamentos e dos móveis sobre a construção (cargas de utilização), e transferi-los para os apoios; • Nos edifícios convencionais, as lajes maciças têm grande contribuição no consumo de concreto, sendo este de aproximadamente 50%. Laje em Concreto Armado Lajes Maciças • Quanto à armação das lajes, a armação metálica é classificada em Positiva e Negativa onde a primeira fica embaixo e a segunda fica na parte de cima da laje; Laje em Concreto Armado Lajes Maciças • Isto ocorre, pois o momento fletor pode ser positivo ou negativo e por armação metálica é para combater estes isso a posicionada esforços; • Por exemplo, momento fletor usualmente o negativo está localizado nas regiões sobre as vigas. Laje em Concreto Armado Lajes Maciças • Laje maciça é aquela onde toda a espessura é composta por concreto, contendo armaduras longitudinais de flexão e eventualmente armaduras transversais, e apoiada em vigas ou paredes ao longo das bordas. • As lajes maciças de concreto, com espessuras que normalmente variam de 7 cm a 15 cm, são projetadas para os mais variados tipos de construção, como edifícios de múltiplos pavimentos. Laje em Concreto Armado CLASSIFICAÇÃO DAS LAJES • As lajes maciças podem ser classificadas em convencionais e protendidas; • As Lajes Maciças Convencionais são construídas com fôrmas, no local da obra, com vergalhões metálicos em seu interior (geralmente aço CA 50 e CA 60); • São as lajes mais comuns em obras convencionais (em sua maioria, residenciais e comerciais), e são apoiadas em vigas. Laje em Concreto Armado CLASSIFICAÇÃO QUANTO A DIREÇÃO Existem dois casos: laje armada em uma direção ou laje armada em duas direções. a) Laje armada em uma direção As lajes armadas em uma direção tem relação entre o lado maior e o lado menor superior a dois, isto é: (Lambda (Λ ou λ) Laje em Concreto Armado CLASSIFICAÇÃO QUANTO A DIREÇÃO a) Laje armada em uma direção Os esforços solicitantes de maior magnitude ocorrem segundo a direção do menor vão, chamada direção principal. Na outra direção, chamada secundária, os esforços solicitantes são bem menores e, por isso, são comumente desprezados nos cálculos. Os esforços solicitantes e as flechas são calculados supondo-se a laje como uma viga com largura de 1 m, segundo a direção principal da laje. Laje em Concreto Armado CLASSIFICAÇÃO QUANTO A DIREÇÃO b) Laje armada em duas direções (ou em cruz) Nas lajes armadas em duas direções os esforços solicitantes são importantes segundo as duas direções principais da laje. A relação entre os lados é menor que dois, tal que: (Lambda (Λ ou λ) Laje em Concreto Armado CLASSIFICAÇÃO QUANTO ADIREÇÃO • Nas lajes armadas em duas direções, as duas armaduras são calculadas para resistir os momentos fletores nessas direções. • As denominações lajes armadas em uma direção, na realidade, também têm armaduras nas duas direções. A armadura principal, na direção do menor vão, é calculada para resistir o momento fletor nessa direção, obtido ignorando-se a existência da outra direção. Portanto, a laje é calculada como se fosse um conjunto de vigas-faixa na direção do menor vão. Laje em Concreto Armado CLASSIFICAÇÃO QUANTO A DIREÇÃO • Na direção do maior vão, coloca-se armadura de distribuição, com seção transversal mínima dada pela NBR 6118. Como a armadura principal é calculada para resistir à totalidade dos esforços, a armadura de distribuição tem o objetivo de solidarizar as faixas de laje da direção principal, prevendo-se, por exemplo, uma eventual concentração de esforços. Laje em Concreto Armado VÃOS EFETIVOS • A primeira etapa no projeto de lajes consiste em determinar os h ℓ0 ℓ0 2 ℓ ℓ0 vãos livres (ℓ0) e os vãos teóricos (ℓ) • O vão livre ( ℓ0 ) é a distância existente livre entre as faces dos apoios da laje • O vão teórico ( ℓ ) é a distância entre os centros dos apoios Laje em Concreto Armado VINCULAÇÃO NAS BORDAS • De modo geral são três os tipos de apoio das lajes: paredes de alvenaria ou de concreto, vigas ou pilares de concreto. Dentre eles, as vigas nas bordas são o tipo de apoio mais comuns nas construções. • Para o cálculo dos esforços solicitantes e das deformações nas lajes torna-se necessário estabelecer os vínculos da laje com os apoios, sejam eles pontuais como os pilares, ou lineares como as vigas de borda. Laje em Concreto Armado VINCULAÇÃO NAS BORDAS • A etapa seguinte do projeto das lajes consiste em identificar os tipos de vínculo de suas bordas. • Existem, basicamente, três tipos: borda livre, borda simplismente apoiada e borda engastada (Tabela 1). Laje em Concreto Armado VINCULAÇÃO NAS BORDAS CONDIÇÕES DE APOIO ➢ engaste:Quando duas lajes contínuas têm espessuras muito diferentes, como mostrado na Figura, pode ser mais adequado considerar a laje de menor espessura (L2) engastada na de maior espessura (L1), mas a laje com maior espessura pode ser considerada apenas apoiada na borda comum as duas lajes. 21 CONDIÇÕES DE APOIO ➢ No caso onde as lajes não têm continuidade ao longo de toda a borda comum, o critério simplificado para se considerar a vinculação é o seguinte (Figura): 22 Laje em Concreto Armado VINCULAÇÃO NAS BORDAS Em função das várias combinações possíveis de vínculos nas quatro bordas das lajes retangulares, as lajes recebem números que diferenciam as combinações de vínculos nas bordas, como indicados na Figura a seguir. Laje em Concreto Armado VINCULAÇÃO NAS BORDAS Laje em Concreto Armado VINCULAÇÃO NAS BORDAS Laje em Concreto Armado VINCULAÇÃO NAS BORDAS • Em lajes em balaço, o engaste pode ser classificado como perfeito; • Este tipo de engaste é normalmente utilizado em varandas, marquises e outros; • Uma diferença significativa entre as espessuras de duas lajes adjacentes pode limitar a consideração de borda engastada somente para a laje com menor espessura, admitindo- se simplesmente apoiada a laje com maior espessura. É claro que cuidados devem ser tomados na consideração dessas vinculações, devendo-se ainda analisar a diferença entre os momentos atuantes nas bordas das lajes, quando consideradas engastadas. • Uma diferença significativa entre os momentos negativos de duas lajes adjacentes poderia levar à consideração de borda engastada para uma das lajes e simplesmente apoiada para a outra, em vez de engastada para ambas. Laje em Concreto Armado VINCULAÇÃO NAS BORDAS Laje em Concreto Armado ESPESSURA MÍNIMA A NBR 6118 (item 13.2.4.1) estabelece que a espessura mínima para as lajes maciças deve respeitar: a) 7 cm para lajes de cobertura não em balanço; b) 8 cm para lajes de piso não em balanço; c) 10 cm para lajes em balanço; d) 10 cm para lajes que suportem veículos de peso total menor ou igual a 30 kN; e) 12 cm para lajes que suportem veículos de peso total maior que 30 kN; f) 15 cm para lajes com protensão apoiada em vigas, com o mínimo de ℓ /42 para lajes de piso biapoiadas e ℓ /50 para lajes de piso contínuas; g) 16 cm para lajes lisas e 14 cm para lajes cogumelo fora do capitel. Laje em Concreto Armado COBRIMENTOS MÍNIMOS A NBR 6118 (item 7.4.7.2) estabelece os valores a serem prescritos para o cobrimento nominal das armaduras das lajes. Laje em Concreto Armado COBRIMENTOS MÍNIMOS A NBR 6118 (item 7.4.7.2) estabelece os valores a serem prescritos para o cobrimento nominal das armaduras das lajes. PRÉ-DIMENSIONAMENTO DE LAJESMACIÇAS 1º passo: Definir os valores dos vãos teóricos Laje em Concreto Armado 1º passo: Definir os valores dos vãos teóricos Onde, ℓ0 é a distância existente livre entre as faces dos apoios da laje 𝑡1 é a largura do apoio 1 (no caso das lajes, as vigas) 𝑡2 é a largura do apoio 2 (no caso das lajes, as vigas) Não importando se o apoio 1 é o da direita e o apoio 2 o da esquerda, ou vice-versa. Ou seja, em ambos os casos, para a laje L8, devemos adotar 𝑡1 = 𝑡2 = 20 𝑐 𝑚 . Ou seja, temos um vão livre horizontal de 480 cm Laje em Concreto Armado 1º passo: Definir os valores dos vãos teóricos Com isso, o vão teórico será: Laje em Concreto Armado 1º passo: Definir os valores dos vãos teóricos Laje em Concreto Armado 2º passo: Definir se a laje é unidirecional ou bidirecional → bidirecional → unidirecional λ= 500 300 = 1,67 < 2 (Lambda (Λ ou λ) Laje em Concreto Armado 3º passo: Identificar os tipos de vínculos de cada borda da laje Laje em Concreto Armado 3º passo: Identificar os tipos de vínculos de cada borda da laje Laje em Concreto Armado 3º passo: Identificar os tipos de vínculos de cada borda da laje n = número de bordas engastadas Laje em Concreto Armado 3º passo: Identificar os tipos de vínculos de cada borda da laje (γ GAMA) Laje em Concreto Armado 4º passo: Calcular a altura útil da laje A altura útil, identificada na figura abaixo pela letra d, é a distância entre o centro de gravidade da armadura longitudinal tracionada até a fibra mais comprimida de concreto. Laje em Concreto Armado 4º passo: Calcular a altura útil da laje No nosso caso, temos: 𝑙 𝑥 = 300 𝑐 𝑚 e 0,7 × 𝑙 𝑦 = 0,7 × 500 𝑐 𝑚 = 350 𝑐 𝑚 Lembrando que o valor de 𝒍∗ deve estar em cm! Laje em Concreto Armado 4º passo: Calcular a altura útil da laje No nosso caso, temos: Dos dois valores que encontramos, vemos que 𝑙 𝑥 = 300 𝑐 𝑚 é o menor deles. Aplicando os valores na equação acima: Laje em Concreto Armado 5º passo: Calcular a altura total da laje A altura total da laje, ou a espessura total, é calculada somando-se a altura útil com a metade do diâmetro da armadura tracionada e com o cobrimento da laje. Colocando em forma de equação: 𝒉 = 𝒅 + ∅ /𝟐 + 𝒄 Como não sabemos ainda o diâmetro da armadura (∅) e nem o cobrimento da laje (𝑐 ) , devemos supor esses dois valores. Para o diâmetro da armadura, supomos um valor de bitola frequentemente utilizado em lajes maciças de concreto, como 5 mm ou 8 mm. E para o valor do cobrimento também supomos um valor usado comumente, como 2 cm ou 2,5 cm. Laje em Concreto Armado 5º passo: Calcular a altura total da laje Laje em Concreto Armado 5º passo: Calcular a altura total da laje Para o nosso caso, podemos usar os maiores valores para sermos mais conservadores. Com isso: Laje em Concreto Armado 5º passo: Calcular a altura total da laje A tabela a seguir fornece a estimativa das espessuras das lajes. Tabela – Estimativa de h Laje em Concreto Armado Para lajes em balanço, o pré-dimensionamento é diferente Laje em Concreto Armado Para lajes em balanço, o pré-dimensionamento é diferente • Coeficientes Laje em Concreto Armado Para lajes em balanço, o pré- dimensionamento é diferente • Coeficientes L -> maior vão(ly) l -> menor vão(lx) Laje em Concreto Armado Para lajes em balanço, o pré-dimensionamento é diferente • Coeficientes Laje em Concreto Armado Para a laje em balanço L1 λ= 600 170 = 3,52 > 2 → unidirecional Laje em Concreto Armado Para a laje em balanço L1 d= 170 0,5 𝑥 25 = 13,6 A altura útil d será igual a: Contato: savinalaissilva@gmail.com
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