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Prof. Libânio Pinheiro Prof. Winston Zumaeta Junho / 2022 www.wlcursos.com.br Módulo 1 – Esforços das lajes maciças Cálculo de esforços e dimensionamento de lajes maciças https://wlcursos.com.br/projetoedificios https://wlcursos.com.br/projetoedificios http://www.wlcursos.com.br/ https://wlcursos.com.br/projetoedificios https://wlcursos.com.br/projetoedificios https://wlcursos.com.br/projetoedificios https://wlcursos.com.br/projetoedificios https://wlcursos.com.br/projetoedificios https://wlcursos.com.br/projetoedificios https://wlcursos.com.br/projetoedificios https://wlcursos.com.br/projetoedificios https://wlcursos.com.br/projetoedificios https://wlcursos.com.br/projetoedificios https://wlcursos.com.br/projetoedificios https://wlcursos.com.br/projetoedificios https://wlcursos.com.br/projetoedificios https://wlcursos.com.br/projetoedificios https://wlcursos.com.br/projetoedificios https://wlcursos.com.br/projetoedificios https://wlcursos.com.br/projetoedificios https://wlcursos.com.br/projetoedificios https://wlcursos.com.br/projetoedificios https://wlcursos.com.br/projetoedificios https://wlcursos.com.br/projetoedificios https://wlcursos.com.br/projetoedificios https://wlcursos.com.br/projetoedificios https://wlcursos.com.br/projetoedificios https://wlcursos.com.br/projetoedificios https://wlcursos.com.br/projetoedificios https://wlcursos.com.br/projetoedificios https://wlcursos.com.br/projetoedificios https://wlcursos.com.br/projetoedificios https://wlcursos.com.br/projetoedificios https://wlcursos.com.br/projetoedificios https://wlcursos.com.br/projetoedificios https://wlcursos.com.br/projetoedificios Prof. Libânio Pinheiro Prof. Winston Zumaeta Projeto de Lajes Maciças www.wlcursos.com.br 2 Módulo 1 Aula 1 – Forma estrutural, desenho unifilar e critério para escolha dos vínculos A forma estrutural é obtida a partir do projeto de arquitetura, e as dimensões dos elementos são inicialmente determinadas por um pré-dimensionamento. Neste curso, será admitido que a forma estrutural já é conhecida, de acordo com a imagem a seguir. Como pode ser observado, a nomeação das lajes é feita da esquerda para a direita e de cima para baixo. O seu nome é posicionado próximo ao centro das lajes, junto de sua espessura. Para este curso, todas as lajes foram consideradas com altura igual a 10 cm. A nomeação das vigas é colocada sobre a extremidade esquerda delas. Para as vigas na direção vertical do desenho, o observador deve rotacionar a forma estrutural no sentido horário, de tal forma que a nomeação das vigas da vertical também obedeça ao 19 7 0 9 899 4 6 9 ,5 481 h = 10 h = 10 h = 10 h = 10 110,5 19 / 50 19 / 30 19 / 30 19 / 30 19 / 30 19 / 30 19 / 30 19 / 30 19 / 30 19 / 30 19 / 50 19 / 50 1 9 / 5 0 1 9 / 5 0 1 9 / 5 0 2 3 9 ,5 L1 V1 V 4 V 5 V 6 V2 V3 L2 L3 L4 P1 P2 P3 P5 P6 P7 P8 P9 P4 19 361 19 1 9 4 4 1 1 9 2 1 1 1 9 https://wlcursos.com.br/projetoedificios https://wlcursos.com.br/projetoedificios http://www.wlcursos.com.br/ https://wlcursos.com.br/projetoedificios https://wlcursos.com.br/projetoedificios Prof. Libânio Pinheiro Prof. Winston Zumaeta Projeto de Lajes Maciças www.wlcursos.com.br 3 Módulo 1 critério de nomeação das vigas horizontais. A nomeação dos pilares é feita de maneira semelhante, colocando a indicação dos pilares embaixo das vigas, quando possível. Para este curso, será necessário a utilização de um desenho unifilar, considerando os eixos das vigas, ou seja, as distâncias de eixo a eixo. O desenho unifilar, baseado nas distâncias informadas na forma estrutural, está representado a seguir: Será iniciado agora o projeto das lajes da forma estrutural proposta. Num projeto de lajes, a primeira etapa consiste em determinar os vãos livres (ℓ0), os vãos efetivos (ℓef ou, simplesmente, ℓ) e a relação entre os vãos efetivos. Vão livre é a distância livre entre as faces dos apoios, indicado na forma estrutural. No caso de balanços, é a distância da extremidade livre até a face do apoio. O vão efetivo (ℓef) é determinado, de acordo com o item 14.7.2.2 da ABNT NBR 6118:2014, pela expressão: L1 V1 V 4 V 5 V 6 V2 V3 L2 L3 L4 380 500 2 3 0 4 6 0 4 6 0 2 3 0 120 6 9 0 https://wlcursos.com.br/projetoedificios https://wlcursos.com.br/projetoedificios http://www.wlcursos.com.br/ https://wlcursos.com.br/projetoedificios https://wlcursos.com.br/projetoedificios Prof. Libânio Pinheiro Prof. Winston Zumaeta Projeto de Lajes Maciças www.wlcursos.com.br 4 Módulo 1 ℓef = ℓ0 + a1 + a2 Onde a1 e a2 são os menores valores entre t / 2 e 0,3 h, calculados para cada extremidade da laje; t é a dimensão do apoio e h é a espessura da laje. Estas dimensões estão indicadas na figura a seguir: Neste projeto, será adotado a1 = t1/2 e a2 = t2/2, uma vez que considerar 0,3h para cada lado leva a vãos menores, enquanto que a adoção de vãos de eixo a eixo é mais simples e a favor da segurança. A etapa seguinte do projeto das lajes consiste em identificar os tipos de vínculo de suas bordas. Existem, basicamente, três tipos de borda: livre, simplesmente apoiada e engastada, representadas a seguir: Borda livre Borda simplesmente apoiada Borda engastada A borda livre caracteriza-se pela ausência de apoio, como em bordas sem vigas e lajes em balanço. Assim, o desenho unifilar proposto para este curso deve representar a laje L4, em balanço, com a seguinte identificação tracejada: https://wlcursos.com.br/projetoedificios https://wlcursos.com.br/projetoedificios http://www.wlcursos.com.br/ https://wlcursos.com.br/projetoedificios https://wlcursos.com.br/projetoedificios Prof. Libânio Pinheiro Prof. Winston Zumaeta Projeto de Lajes Maciças www.wlcursos.com.br 5 Módulo 1 A borda é considerada simplesmente apoiada quando não há continuidade, como ocorre geralmente em lajes na extremidade de um edifício. Já a borda engastada ocorre quando há continuidade entre lajes de mesmo porte. O vínculo de lajes contínuas de mesmo porte, portanto, pode ser considerado como engaste. Duas lajes adjacentes podem ser consideradas engastadas quando os valores de momentos negativos m′ forem próximos. Porém, os valores de m′ ainda não são conhecidos. Em uma próxima aula, será visto que os momentos fletores das lajes podem ser calculados por meio das tabelas para cálculo de momentos fletores nas duas direções, que fornecem os valores de momento fletor através da equação: m = μ ∙ p ℓx 2 100 Os momentos positivos são representados por m e os negativos por m′. O coeficiente μ é tabelado, adimensional e depende dos tipos de vinculação e da razão λ = ℓy/ℓx, já o L1 V1 V 4 V 5 V 6 V2 V3 L2 L3 L4 380 500 2 3 0 4 6 0 4 6 0 2 3 0 120 6 9 0 https://wlcursos.com.br/projetoedificios https://wlcursos.com.br/projetoedificios http://www.wlcursos.com.br/ https://wlcursos.com.br/projetoedificios https://wlcursos.com.br/projetoedificiosProf. Libânio Pinheiro Prof. Winston Zumaeta Projeto de Lajes Maciças www.wlcursos.com.br 6 Módulo 1 coeficiente que resulta em momentos negativos é representado por μ′. Será visto que os valores de μ′ possuem a mesma ordem de grandeza, ou seja, o maior valor de μ′ não supera o dobro do menor. O símbolo p representa o valor característico da carga total, que em geral varia pouco de uma laje para a outra, ℓx é o menor vão da laje e ℓy é o maior vão. Então, pode-se perceber pela equação mostrada que os momentos nas bordas das lajes são muito influenciados por ℓx 2. Assim, um critério satisfatório pra considerar duas lajes engastadas é avaliar se o ℓx 2 da laje com maior ℓx é menor ou igual a 2ℓx 2 da laje com menor ℓx. Se a regra proposta não for atendida, a laje com menor ℓx pode ser considerada engastada e a outra, apoiada. Caso as lajes tiverem o mesmo ℓx, a regra confirmará que as duas devem ser admitidas engastadas. Além do mostrado, outros critérios podem ser adotados, de acordo com o autor do projeto. https://wlcursos.com.br/projetoedificios https://wlcursos.com.br/projetoedificios http://www.wlcursos.com.br/ https://wlcursos.com.br/projetoedificios https://wlcursos.com.br/projetoedificios Prof. Libânio Pinheiro Prof. Winston Zumaeta Projeto de Lajes Maciças www.wlcursos.com.br 7 Módulo 1 Aula 2 – Análise e definição dos vínculos das lajes Esta aula complementará o que foi visto na aula anterior, mostrando em detalhes o critério proposto para definição dos vínculos das lajes. Inicialmente, será analisado o vínculo das lajes L1 e L2, onde a primeira é a laje com menor ℓx: Laje L2: Laje L1: ℓx = 460 cm = 4,60 m ℓx = 380 cm = 3,80 m ℓx² da laje com maior ℓx: 2 ℓx² da laje com menor ℓx: ℓx² = 4,60² ≅ 21,16 2 ℓx² = 2 ∙ 3,80² ≅ 28,88 21,16 < 28,88 ∴ Engastadas. Agora, de forma semelhante, faz-se a análise do vínculo das lajes L1 e L3: Laje L1: Laje L3: ℓx = 380 cm = 3,80 m ℓx = 230 cm = 2,30 m ℓx² da laje com maior ℓx: 2 ℓx² da laje com menor ℓx: ℓx = 3,80² ≅ 14,44 2 ℓx² = 2 ∙ 2,30² ≅ 10,58 14,44 < 10,58 ∴ Falso. Maior apoiada e menor engastada. Agora, faz-se a análise do vínculo das lajes L2 e L3: Laje L2: Laje L3: ℓx = 460 cm = 4,60 m ℓx = 230 cm = 2,30 m ℓx² da laje com maior ℓx: 2 ℓx² da laje com menor ℓx: ℓx² = 4,60² ≅ 21,16 2 ℓx² = 2 ∙ 2,30² ≅ 10,58 21,16 < 10,58 ∴ Falso. Maior apoiada e menor engastada. No vínculo entre as lajes L2 e L4, deve-se considerar a laje L2 apoiada e a laje L4 engastada, uma vez que a laje L4 é uma laje em balanço. Se a laje L4 não for engastada, ela será hipostática e não estará em equilíbrio. Além disso, se a laje L2 for considerada engastada, o balanço não terá condição de receber os momentos fletores provenientes da laje L2. https://wlcursos.com.br/projetoedificios https://wlcursos.com.br/projetoedificios http://www.wlcursos.com.br/ https://wlcursos.com.br/projetoedificios https://wlcursos.com.br/projetoedificios Prof. Libânio Pinheiro Prof. Winston Zumaeta Projeto de Lajes Maciças www.wlcursos.com.br 8 Módulo 1 Assim, balanços são sempre considerados engastados, enquanto que a outra laje é admitida como apoiada no vínculo junto ao balanço. Por esse motivo, a laje L2 será considerada apoiada e a laje L4, engastada. Igualmente, o vínculo entre as lajes L3 e L4 considera a laje L3 apoiada e a laje L4 engastada. Para o cálculo usando tabelas, toda a extensão da borda deve ser apoiada ou engastada. Isso não ocorre com a borda direita da laje L1, logo esta laje será considerada engastada em toda esta borda. Isso pode ser admitido com base no critério dos 2/3: para que uma laje possa ser considerada engastada em um vínculo, esta deve ter pelo menos 2/3 da sua borda engastada. O comprimento engastado da laje L1 é 4,60 m e este valor é igual a 2/3 de 6,90 m, que é o comprimento total desta borda. Portanto, pelo critério dos 2/3, a laje L1 será considerada engastada ao longo de toda a sua borda da direita. Deve-se ter em mente que o uso de ℓx² na análise dos vínculos é uma aproximação aceitável. Uma análise com rigor deve comparar os momentos fletores nas bordas, que dependem dos valores de μ, p e ℓx². Como não se conhece o valor de μ, devem ser considerados os critérios apresentados para análise dos vínculos. Caso haja diferença entre as alturas das lajes, por exemplo, superior a 2 cm, pode ser o caso de considerar engastada a laje de altura menor e apoiada a de altura maior. Finalmente, representa-se a seguir os vínculos determinados nesta aula, que serão utilizados no cálculo dos momentos fletores das lajes: https://wlcursos.com.br/projetoedificios https://wlcursos.com.br/projetoedificios http://www.wlcursos.com.br/ https://wlcursos.com.br/projetoedificios https://wlcursos.com.br/projetoedificios Prof. Libânio Pinheiro Prof. Winston Zumaeta Projeto de Lajes Maciças www.wlcursos.com.br 9 Módulo 1 https://wlcursos.com.br/projetoedificios https://wlcursos.com.br/projetoedificios http://www.wlcursos.com.br/ https://wlcursos.com.br/projetoedificios https://wlcursos.com.br/projetoedificios Prof. Libânio Pinheiro Prof. Winston Zumaeta Projeto de Lajes Maciças www.wlcursos.com.br 10 Módulo 1 Aula 3 – Cargas das lajes L1, L2 e L3 Na tabela a seguir, são apresentados os tipos de lajes ou casos de vinculação mais comuns, com bordas simplesmente apoiadas e engastadas. Nota-se que o comprimento total das bordas engastadas cresce do caso 1 até o 6, exceto do caso 3 para o 4A (o caso 4A é menos engastado do que o 3). Outros tipos de vínculos, incluindo bordas livres, são indicados nas Tabelas de Lajes. A seguir, apresenta-se em forma de tabela as características das lajes do curso, e as respectivas ações em kN/m². O tipo de laje é determinado de acordo com a tabela anterior, e o desenho unifilar fornece os valores de ℓx (menor vão da laje) e ℓy (maior vão da laje): https://wlcursos.com.br/projetoedificios https://wlcursos.com.br/projetoedificios http://www.wlcursos.com.br/ https://wlcursos.com.br/projetoedificios https://wlcursos.com.br/projetoedificios Prof. Libânio Pinheiro Prof. Winston Zumaeta Projeto de Lajes Maciças www.wlcursos.com.br 11 Módulo 1 O valor de peso próprio será o resultado do produto entre a espessura da laje e o peso específico do concreto armado: pp = h (m) ∙ 25 (γconcr em kN/m³) = 0,10 ∙ 25 → pp = 2,50 kN/m² A ação de piso + revestimento é uma carga geralmente adotada entre 1,00 kN/m² e 1,50 kN/m², e para este curso foi adotada uma carga de 1 kN/m². As cargas de parede foram consideradas como provenientes da ação de paredes divisórias, cujo valor mínimo recomendado é de 1,00 kN/m², sendo adotado nas lajes L1, L2 e L3. Quando se conhece a arquitetura, o valor das cargas de parede deve ser calculado. O g é o valor total da carga permanente, que resultada soma das cargas referentes ao peso próprio da laje, piso + revestimento e paredes. Já q é valor da carga variável, dado pela ABNT NBR 6120:2019, que trata de Cargas para o Cálculo de Estruturas de Edificações e determina 3,00 kN/m² para laboratórios e salas de aula. Assim, p é a carga total, resultante da soma de g e q. Todos as cargas mencionadas nesta aula são valores característicos. https://wlcursos.com.br/projetoedificios https://wlcursos.com.br/projetoedificios http://www.wlcursos.com.br/ https://wlcursos.com.br/projetoedificios https://wlcursos.com.br/projetoedificios Prof. Libânio Pinheiro Prof. Winston Zumaeta Projeto de Lajes Maciças www.wlcursos.com.br 12 Módulo 1 Aula 4 – Cargas e esforços da laje L4 (Balanço) Na forma estrutural representada a seguir, vê-se que a laje L4 tem vínculos com as lajes L2 e L3: A laje L4 é uma laje em balanço, engastada na sua extremidade esquerda e com uma mureta na extremidade, conforme pode ser observado na figura a seguir. O seu esquema de cálculo pode ser observado à direita, onde g é a carga permanente e q é a carga variável (de acordo com a ABNT NBR 6120:2019), ambas nos seus valores característicos. A soma de g e q é a carga total p. 19 7 0 9 899 4 6 9 ,5 481 h = 10 h = 10 h = 10 h = 10 110,5 19 / 50 19 / 30 19 / 30 19 / 30 19 / 30 19 / 30 19 / 30 19 / 30 19 / 30 19 / 30 19 / 50 19 / 50 1 9 / 5 0 1 9 / 5 0 1 9 / 5 0 2 3 9 ,5 L1 V1 V 4 V 5 V 6 V2 V3 L2 L3 L4 P1 P2 P3 P5 P6 P7 P8 P9 P4 19 361 19 1 9 4 4 1 1 9 2 1 1 1 9 https://wlcursos.com.br/projetoedificios https://wlcursos.com.br/projetoedificios http://www.wlcursos.com.br/ https://wlcursos.com.br/projetoedificios https://wlcursos.com.br/projetoedificios Prof. Libânio Pinheiro Prof. Winston Zumaeta Projeto de Lajes Maciças www.wlcursos.com.br 13 Módulo 1 As cargas uniformemente distribuídas na laje L4 são oriundas da soma g + q, em que g é calculado por: g = gpp + gp+r = 2,50 + 1,00 = 3,50 kN/m² Sendo gpp a carga permanente do peso próprio e gp+r a carga permanente relativa ao piso e revestimento. A carga variável q foi admitida com o valor de 4,00 kN/m², de acordo com o valor da Tabela 10 da ABNT NBR 6120:2019, referente a cargas de Balcões, sacadas, varandas e terraços com acesso público (hotéis, hospitais, escolas, teatros etc.). A carga total será: p = g + q = 3,50 + 4,00 = 7,50 kN/m² A mureta sobre a laje L4 foi considerada como feita de blocos cerâmicos vazados. Baseando-se na Tabela 2 da NBR 6120:2019, para blocos cerâmicos de 14 cm mais 2 cm de revestimento por face, deve-se considerar uma carga de 1,9 kN/m² (alvenaria de vedação). Pela mesma norma, no item 6.3, a altura da mureta deve ser de, no mínimo, 1,10 m. A norma ainda sugere que seja considerada uma força horizontal Fh = 1,0 kN/m atuante sobre a extremidade superior da mureta, conforme pode ser visto na Tabela 12 da NBR 6120, para área com acesso ao público. O peso próprio da mureta, g1, vale: g1 = 1,9 ∙ 1,10 = 2,09 kN/m https://wlcursos.com.br/projetoedificios https://wlcursos.com.br/projetoedificios http://www.wlcursos.com.br/ https://wlcursos.com.br/projetoedificios https://wlcursos.com.br/projetoedificios Prof. Libânio Pinheiro Prof. Winston Zumaeta Projeto de Lajes Maciças www.wlcursos.com.br 14 Módulo 1 Para bordas de sacadas com guarda-corpo, a Tabela 10, item j da norma também especifica uma carga variável q1 = 2,00 kN/m. Essa carga é considerada supondo que há pessoas sentadas sobre a mureta. A carga total da mureta será: p1 = g1 + q1 = 2,09 + 2,00 = 4,09 kN/m A reação de apoio da laje L4 na viga V6 será dada por: r = p ∙ ℓx + p1 r = 7,50 ∙ 1,20 + 4,09 r = 9,00 + 4,09 r = 13,09 kN/m Agora, será calculado o momento fletor da laje L4, nos vínculos com as lajes L2 e L3. De acordo com a figura a seguir, temos: x = 1,2 m p 1 p M = 1,1 x Fh h https://wlcursos.com.br/projetoedificios https://wlcursos.com.br/projetoedificios http://www.wlcursos.com.br/ https://wlcursos.com.br/projetoedificios https://wlcursos.com.br/projetoedificios Prof. Libânio Pinheiro Prof. Winston Zumaeta Projeto de Lajes Maciças www.wlcursos.com.br 15 Módulo 1 m = p ∙ ℓx 2 2 + p1 ∙ ℓx + Mh m = 7,50 ∙ 1,2² 2 + 4,09 ∙ 1,20 + 1,0 ∙ 1,10 m = 5,40 + 4,908 + 1,10 m ≅ 11,41 kN. m/m Este é o valor do momento fletor que será utilizado para o cálculo da armadura sobre a viga V6. x = 1,2 m p 1 p M = 1,1 x Fh h https://wlcursos.com.br/projetoedificios https://wlcursos.com.br/projetoedificios http://www.wlcursos.com.br/ https://wlcursos.com.br/projetoedificios https://wlcursos.com.br/projetoedificios Prof. Libânio Pinheiro Prof. Winston Zumaeta Projeto de Lajes Maciças www.wlcursos.com.br 16 Módulo 1 Aula 5 – Reações de apoio das lajes L1, L2 e L3 As reações de apoio serão calculadas com base nas tabelas 2.2a, 2.2b e 2.2c, sobre reações de apoio em lajes com carga uniforme (Baixe as tabelas neste link). Tais tabelas, baseadas no processo das Áreas (ABNT NBR 6118:2014, item 14.7.6.1), fornecem coeficientes adimensionais (νx, νx ′ νy e νy ′ ), a partir das condições de apoio e da relação λ = ℓy/ℓx, com os quais se calculam as reações, dadas por: vx = νx(pℓx) 10 vy = νy(pℓx) 10 vx ′ = νx ′ (pℓx) 10 vy ′ = νy ′ (pℓx) 10 Nas equações anteriores, p é o valor característico da carga total uniformemente distribuída na laje. É possível notar que o ℓx, que é o menor vão da laje, está presente em todos os fatores de multiplicação pℓx/10 e é o mesmo para todas as equações de cálculo de reação de apoio. O símbolo das reações de apoio, v, é indicado com letra minúscula pois indica força por unidade de largura (kN/m), conforme indicação normativa. No caso de vinculação 1 (Tabela 2.2a), a reação de apoio correspondente ao coeficiente νx atua na borda perpendicular à direção do vão ℓx, enquanto que a reação de apoio correspondente a νy atua na borda perpendicular à direção do vão ℓy. No caso de vinculação 2A, há a inclusão do coeficiente νy ′ , usado no cálculo da reação de apoio da borda engastada perpendicular ao vão ℓy. No caso de vinculação 2B, não há νy ′ , mas há νx ′ , usado no cálculo da reação de apoio da borda engastada perpendicular ao vão ℓx. Nas colunas laterais das tabelas, encontra-se os diferentes valores de λ = ℓy/ℓx, que é a razão entre o vão maior e o vão menor, variando os seus valores de 1 até 2. Para as lajes armadas em uma direção, as reações de apoio são calculadas a partir dos coeficientes adimensionais correspondentes à condição λ = ℓy/ℓx > 2, presentes na última linha das tabelas. https://wlcursos.com.br/projetoedificios https://wlcursos.com.br/projetoedificios http://www.wlcursos.com.br/ https://wlcursos.com.br/projetoedificios https://wlcursos.com.br/projetoedificios https://drive.google.com/file/d/17tdHgIWYIEXmF-WMLeTpcvN1xSW80zTv/viewProf. Libânio Pinheiro Prof. Winston Zumaeta Projeto de Lajes Maciças www.wlcursos.com.br 17 Módulo 1 No rodapé da tabela, é possível observar a seguinte nota: “(*) Alívios considerados pela metade, prevendo a possibilidade de engastes parciais.” Essa informação pode ser explicada analisando a laje do tipo 2B. Na direção horizontal desse tipo de laje, à direita, há um momento fletor aplicado. Esse momento fletor provoca um alívio na borda da esquerda e um acréscimo de carga na borda da direita. Porém, por algum motivo, esse momento fletor pode não atuar no seu valor integral, o que provocará um alívio menor na borda da esquerda. Dessa forma, se for considerado o alívio integral no cálculo, o projeto estará contra a segurança. Para não correr esse risco, na elaboração da tabela, foi considerado apenas metade do alívio na borda apoiada, enquanto que o acréscimo na borda engastada foi considerado com valor integral. A tabela a seguir traz o processo de cálculo das reações de apoio das lajes de acordo com as tabelas 2.2a, 2.2b e 2.2c: https://wlcursos.com.br/projetoedificios https://wlcursos.com.br/projetoedificios http://www.wlcursos.com.br/ https://wlcursos.com.br/projetoedificios https://wlcursos.com.br/projetoedificios Prof. Libânio Pinheiro Prof. Winston Zumaeta Projeto de Lajes Maciças www.wlcursos.com.br 18 Módulo 1 As dimensões dos vãos foram retiradas do desenho unifilar. A carga p = 7,50 kN/m² foi definida na Aula 3. Já os valores intermediários de νx, νx ′ e νy, foram retirados das tabelas 2.2a, 2.2b e 2.2c. Os valores não encontrados nas tabelas foram interpolados. A interpolação de νx pode ser feita da seguinte forma: νx − 3,45 1,82 − 1,80 = 3,47 − 3,45 1,85 − 1,80 → νx − 3,45 0,02 = 0,02 0,05 → νx = 3,45 + 0,02 ∙ 0,02 0,05 → 𝛎𝐱 = 𝟑, 𝟒𝟓𝟖 Uma outra solução seria adotar o valor maior, νx = 3,47 (0,35% maior), a favor da segurança. Também poderia ser calculada a média entre 3,45 e 3,47, porque o valor de λ = 1,82 está próximo à metade do intervalo de 1,80 a 1,85. Se fosse calculada a média, o valor encontrado para νx seria 3,46, que é muito próximo do valor interpolado 3,458. Portanto, há maneiras mais fáceis de se obter o νx sem recorrer à interpolação. Notar que, na tabela de cálculo da página anterior, optou-se pelo valor de νx obtido por interpolação. Para se obter o valor de νx ′ , pode-se realizar o mesmo procedimento de interpolação: νx ′ − 5,05 1,82 − 1,80 = 5,09 − 5,05 1,85 − 1,80 → νx ′ − 5,05 0,02 = 0,04 0,05 → νx ′ = 5,05 + 0,02 ∙ 0,04 0,05 → 𝛎𝐱 ′ = 𝟓, 𝟎𝟔𝟔 Também poderia ser adotado o valor maior: νx ′ = 5,09 (0,47% maior) ou a média, νx ′ = 5,07. Agora, para se obter o valor de νy, não é necessário realizar interpolação, uma vez que os valores de νy são iguais a 1,83 tanto para λ = 1,80 quanto para λ = 1,85. Por esse motivo, simplesmente adota-se νy = 1,83. Para a laje tipo 2B, não existe νy ′ . Portanto, não há nada a calcular neste caso. Assim, as reações de apoio da laje L1 podem ser obtidas multiplicando cada valor de ν obtido por pℓx/10: vx = νx(pℓx) 10 = 3,458 (7,50 ∙ 3,80) 10 → vx = 9,86 kN/m vx ′ = νx ′ (pℓx) 10 = 5,066 (7,50 ∙ 3,80) 10 → vx ′ = 14,44 kN/m vy = νy(pℓx) 10 = 1,830 (7,50 ∙ 3,80) 10 → vy = 5,22 kN/m https://wlcursos.com.br/projetoedificios https://wlcursos.com.br/projetoedificios http://www.wlcursos.com.br/ https://wlcursos.com.br/projetoedificios https://wlcursos.com.br/projetoedificios Prof. Libânio Pinheiro Prof. Winston Zumaeta Projeto de Lajes Maciças www.wlcursos.com.br 19 Módulo 1 É importante notar que uma laje do tipo 2B não tem reação de apoio vy ′ . Seguindo o procedimento mostrado de determinação de coeficientes νx, νx ′ νy e νy ′ , pode-se determinar as reações das demais lajes, cujos valores já estão representados na tabela mostrada anteriormente nesta aula. As reações calculadas (inclusive a reação da L4, determinada na aula anterior) encontram-se identificadas no desenho unifilar a seguir, dentro de semicírculos, nas duas direções. Deve-se lembrar que a direção x é a do menor vão da laje, e direção y, a do maior. Além disso, bordas opostas que tenham o mesmo vínculo terão reações iguais: - Na L1, vy = 5,22 kN/m na V1 e na V3 Bordas opostas com vínculos diferentes terão reações diferentes: - Na L1, vx = 9,86 kN/m na V4 e v′x = 14,44 kN/m na V5 Notar que a reação na borda engastada é maior que na borda oposta apoiada. Essa informação é útil quando se quer verificar se o cálculo das reações de apoio está sendo feito de maneira correta. Um procedimento semelhante é adotado para as demais lajes, devendo haver cuidado para não trocar direções. 5,22 7,56 6,87 6,875,22 10,78 9 ,8 0 1 4 ,3 4 1 4 ,4 4 9 ,8 6 5 ,4 7 3 ,7 4 1 3 ,0 9 L1 V1 V 4 V 5 V 6 V2 V3 L2 L3 L4 https://wlcursos.com.br/projetoedificios https://wlcursos.com.br/projetoedificios http://www.wlcursos.com.br/ https://wlcursos.com.br/projetoedificios https://wlcursos.com.br/projetoedificios Prof. Libânio Pinheiro Prof. Winston Zumaeta Projeto de Lajes Maciças www.wlcursos.com.br 20 Módulo 1 Aula 6 – Momentos fletores das lajes L1, L2 e L3 calculadas como isoladas O cálculo dos momentos fletores de lajes é feito com base nas tabelas 2.3a, 2.3b e 2.3c (baixe as tabelas neste link), de momentos fletores em lajes com carga uniforme, que são baseadas nas tabelas de Bares, obtidas por diferenças finitas, que é um processo de cálculo elástico. O valor do coeficiente de Poisson usado na elaboração das tabelas foi ν = 0,15, que é um valor aproximado em relação ao coeficiente de Poisson do concreto, que é ν = 0,20. Adaptações foram feitas nas tabelas, de forma a tornar o seu uso mais prático. De forma semelhante ao apresentado para na aula anterior, as tabelas apresentam coeficientes adimensionais, μx, μ′x, μy e μ′y, que dependem das condições de apoio e da relação λ = ℓy/ℓx. Os momentos fletores por unidade de largura são dados pelas expressões: mx = μx ∙ p ∙ ℓx 2 100 mx ′ = μx ′ ∙ p ∙ ℓx 2 100 my = μy ∙ p ∙ ℓx 2 100 my ′ = μy ′ ∙ p ∙ ℓx 2 100 Nas equações anteriores, p é o valor característico da carga total uniformemente distribuída na laje. Os momentos fletores mx e mx ′ são os momentos na direção do menor vão (ℓx), ou seja, cujos planos de flexão estão na direção do vão ℓx. Assim, são esses momentos que resultarão na armadura na direção do vão ℓx. Já os momentos fletores my e my ′ são os momentos na direção do maior vão (ℓy), ou seja, cujos planos de flexão estão na direção do vão ℓy. Dessa forma, esses momentos resultarão nas armaduras na direção do vão ℓy. O mx e o my são os momentos fletores positivos na região central da laje e aparecem em todos os casos de vinculação. Por conseguinte, mx ′ e my ′ são os momentos fletores negativos nas bordas da laje, que só aparecem nos casos de vinculação em que há engaste nas respectivas direções. https://wlcursos.com.br/projetoedificios https://wlcursos.com.br/projetoedificios http://www.wlcursos.com.br/ https://wlcursos.com.br/projetoedificios https://wlcursos.com.br/projetoedificios https://drive.google.com/file/d/1zulzIAx3i7f-10iX9R75d7OX4mAqm3v0/viewProf. Libânio Pinheiro Prof. Winston Zumaeta Projeto de Lajes Maciças www.wlcursos.com.br 21 Módulo 1 Vale notar que o fator de multiplicação p ∙ ℓx 2/100 depende de ℓx para todos os casos. Além disso, para as lajes armadas em uma direção, a condição admitida será λ = ℓy/ℓx > 2. Ainda, o m é escrito com letra minúscula, pois indica momento por unidade de largura (kN. m/m). A tabela a seguir traz o processo de cálculo dos momentos fletores das lajes isoladas, de acordo com as tabelas 2.3a, 2.3b e 2.3c: As dimensões dos vãos, ℓx e ℓy, foram retiradas do desenho unifilar. A carga p = 7,50 kN/m² foi definida na aula 3. Já os valores de μx, μx ′ , μy e μy ′ , foram obtidos nas tabelas 2.3a, 2.3b e 2.3c, para cada caso de vinculação. Os valores não encontrados foram interpolados. Alternativamente à interpolação, poderiam ser adotados os valores de μx, μx ′ , μy e μy ′ imediatamente superiores, referentes aos intervalos de λ definidos para cada laje. Os momentos fletores da laje L1 podem ser calculados da seguinte forma: https://wlcursos.com.br/projetoedificios https://wlcursos.com.br/projetoedificios http://www.wlcursos.com.br/ https://wlcursos.com.br/projetoedificios https://wlcursos.com.br/projetoedificios Prof. Libânio Pinheiro Prof. Winston Zumaeta Projeto de Lajes Maciças www.wlcursos.com.br 22 Módulo 1 mx = μx ∙ p ∙ ℓx 2 100 = 5,77 (7,50 ∙ 3,802) 100 → mx = 6,25 kN ∙ m/m mx ′ = μx ′ ∙ p ∙ ℓx 2 100 = 11,88 (7,50 ∙ 3,802) 100 → mx ′ = 12,87 kN ∙ m/m my = μy ∙ p ∙ ℓx 2 100 = 1,68 (7,50 ∙ 3,802) 100 → my = 1,82 kN ∙ m/m É importante notar que uma laje do tipo 2B não possui momentos fletores my ′ . Seguindo o procedimento mostrado, pode-se determinar os momentos fletores das demais lajes, cujos valores já estão representados na tabela mostrada anteriormente nesta aula. Com base na tabela de cálculo dos momentos fletores, mostrada anteriormente nesta aula, e nos momentos fletores calculados para a laje L4, mostrados na Aula 4, é possível identificar os momentos fletores no desenho unifilar, na direção de seus planos de flexão: Deve-se atentar que a direção x é a do menor vão da laje (não é a do vetor momento). É a direção em que será colocada a armadura que resistirá o momento mx. A direção y, por L2L1 6,25 1 ,8 2 6,25 1 ,8 2 5,90 5 ,6 2 14,4412,87 3,2512,87 11,410 11,410 0 4 ,9 6 0,63 2 ,7 9 L3 L4 https://wlcursos.com.br/projetoedificios https://wlcursos.com.br/projetoedificios http://www.wlcursos.com.br/ https://wlcursos.com.br/projetoedificios https://wlcursos.com.br/projetoedificios Prof. Libânio Pinheiro Prof. Winston Zumaeta Projeto de Lajes Maciças www.wlcursos.com.br 23 Módulo 1 sua vez, é a direção do maior vão da laje, na qual será colocada a armadura que resistirá o momento my. Por convenção, os momentos fletores nos vãos são considerados positivos e nos apoios, são considerados negativos. Porém, nos cálculos, serão considerados apenas os seus valores absolutos. Os momentos positivos ocorrem na região central das lajes. Já os negativos ocorrem junto às vigas de apoio, em casos de bordas engastadas. Usando como exemplo a laje L2, pode-se perceber que: • Direção x é vertical: mx = 5,62 kN ∙ m/m (centro da L2); não há mx ′ (não há engastamento) • Direção y é horizontal: my = 5,90 kN ∙ m/m (centro da L2) e my ′ = 14,44 kN ∙ m/m (laje engastada junto à V5) Faz-se um procedimento semelhante para as demais lajes, com cuidado para não trocar direções. https://wlcursos.com.br/projetoedificios https://wlcursos.com.br/projetoedificios http://www.wlcursos.com.br/ https://wlcursos.com.br/projetoedificios https://wlcursos.com.br/projetoedificios Prof. Libânio Pinheiro Prof. Winston Zumaeta Projeto de Lajes Maciças www.wlcursos.com.br 24 Módulo 1 Aula 7 – Compatibilização dos momentos fletores na direção dos cortes L1-L2 e L1-L2-L4 Os momentos fletores foram calculados considerando que o engastamento é perfeito, o que na realidade não ocorre. Existem momentos negativos diferentes de cada lado dos apoios, sendo necessário, portanto, que haja compatibilização dos momentos fletores, que deve ser feita de forma independente para cada direção. O critério para compatibilização de momentos negativos, considerando que se tenha momentos diferentes de cada lado do vínculo, é adotar o maior valor entre a média e 0,8 do maior momento fletor. Se o momento for igual a zero em um lado do vínculo, utiliza-se o momento calculado para o outro lado desse vínculo. A seguir, esses critérios são usados para analisar os momentos fletores em cada vínculo do projeto proposto: • Vínculo L1 – L2 (kN. m/m): 12,87 e 14,44 média 13,66 0,8 ∙ 14,44 = 11,56 Adota-se o maior: 𝟏𝟑, 𝟔𝟔. • Vínculo L1 – L3 (kN. m/m): 12,87 e 3,25 média 8,06 0,8 ∙ 12,87 = 10,29 Adota-se o maior: 𝟏𝟎, 𝟐𝟗. • Vínculo L3 – L2 (kN. m/m): 4,96 e 0 Adota-se: 𝟒, 𝟗𝟔. • Vínculos L2 – L4 e L3 – L4 (kN. m/m): 0 e 11,41 Adota-se: 𝟏𝟏, 𝟒𝟏. https://wlcursos.com.br/projetoedificios https://wlcursos.com.br/projetoedificios http://www.wlcursos.com.br/ https://wlcursos.com.br/projetoedificios https://wlcursos.com.br/projetoedificios Prof. Libânio Pinheiro Prof. Winston Zumaeta Projeto de Lajes Maciças www.wlcursos.com.br 25 Módulo 1 Em decorrência da compatibilização dos momentos negativos, os momentos positivos na mesma direção podem ter uma variação no seu valor para mais ou para menos, devendo ser analisada. Se essa correção tende a diminuir o valor do momento positivo, ignora-se a redução (a favor da segurança). Caso contrário, se houver acréscimo no valor do momento positivo, deverá ser feita uma correção, somando-se ao valor deste momento fletor a metade das variações ocorridas nos momentos fletores negativos sobre os respectivos apoios. Pode acontecer de a compatibilização acarretar diminuição do momento positivo, de um lado, e acréscimo, do outro. Neste caso, ignora-se a diminuição e considera-se somente o acréscimo. Considerando os critérios apresentados, a imagem a seguir mostra o processo de compatibilização dos momentos fletores na direção de um corte L1 – L2. O primeiro diagrama mostra os momentos fletores antes de qualquer compatibilização. O segundo https://wlcursos.com.br/projetoedificios https://wlcursos.com.br/projetoedificios http://www.wlcursos.com.br/ https://wlcursos.com.br/projetoedificios https://wlcursos.com.br/projetoedificios Prof. Libânio Pinheiro Prof. Winston Zumaeta Projeto de Lajes Maciças www.wlcursos.com.br 26 Módulo 1 diagrama mostra a compatibilização do momento positivo da laje L1, realizada após a compatibilização dos momentos negativos. Notar que o momento fletor positivo da laje L1 não foi alterado porque o seu valor tende a diminuir com a compatibilização dos momentos negativos.Se essa diminuição fosse considerada, estaria contra a segurança. Por fim, o terceiro diagrama mostra a compatibilização do momento positivo da laje L2. Δm = 14, ,44 − 13,66 = 0,78 mcor = 5,90 + Δm 2 = 5,90 + 0,39 = 6,29 Agora, mostra-se o processo de compatibilização dos momentos fletores na direção de um corte L1 – L2 – L4. O primeiro diagrama mostra os momentos fletores negativos do vínculo L2 – L4 antes da compatibilização e o segundo diagrama mostra a compatibilização do momento positivo da laje L2. Notar que o momento fletor positivo da laje L2 não foi corrigido porque o seu valor tende a diminuir. Se essa diminuição fosse considerada, estaria contra a segurança. https://wlcursos.com.br/projetoedificios https://wlcursos.com.br/projetoedificios http://www.wlcursos.com.br/ https://wlcursos.com.br/projetoedificios https://wlcursos.com.br/projetoedificios Prof. Libânio Pinheiro Prof. Winston Zumaeta Projeto de Lajes Maciças www.wlcursos.com.br 27 Módulo 1 As compatibilizações mostradas resultam no seguinte diagrama unifilar: https://wlcursos.com.br/projetoedificios https://wlcursos.com.br/projetoedificios http://www.wlcursos.com.br/ https://wlcursos.com.br/projetoedificios https://wlcursos.com.br/projetoedificios Prof. Libânio Pinheiro Prof. Winston Zumaeta Projeto de Lajes Maciças www.wlcursos.com.br 28 Módulo 1 Aula 8 – Compatibilização dos momentos fletores na direção dos cortes L1-L3-L4 e L3-L2 Para esta aula, serão usados os mesmos critérios de compatibilização vistos na aula anterior. As compatibilizações serão feitas com base no seguinte diagrama unifilar: A imagem a seguir representa o processo de compatibilização dos momentos fletores da laje L1 na direção de um corte L1 – L3 – L4. O primeiro diagrama mostra os momentos fletores antes da compatibilização, o segundo diagrama mostra o processo de compatibilização dos momentos negativos e positivos e o terceiro mostra o diagrama compatibilizado: https://wlcursos.com.br/projetoedificios https://wlcursos.com.br/projetoedificios http://www.wlcursos.com.br/ https://wlcursos.com.br/projetoedificios https://wlcursos.com.br/projetoedificios Prof. Libânio Pinheiro Prof. Winston Zumaeta Projeto de Lajes Maciças www.wlcursos.com.br 29 Módulo 1 Agora, partindo da compatibilização feita anteriormente, faz-se a compatibilização dos momentos fletores da laje L3. No diagrama a seguir, notar que o momento fletor positivo da laje L3 não foi corrigido, já que o valor corrigido desse momento seria menor e estaria, portanto, contra a segurança: https://wlcursos.com.br/projetoedificios https://wlcursos.com.br/projetoedificios http://www.wlcursos.com.br/ https://wlcursos.com.br/projetoedificios https://wlcursos.com.br/projetoedificios Prof. Libânio Pinheiro Prof. Winston Zumaeta Projeto de Lajes Maciças www.wlcursos.com.br 30 Módulo 1 O último diagrama a ser compatibilizado é aquele referente à direção do corte L2 – L3. Na figura a seguir, o primeiro diagrama mostra os momentos fletores antes da compatibilização e o segundo diagrama mostra a compatibilização dos momentos negativos e positivos da laje L2: Finalmente, o diagrama unifilar a seguir resume os momentos fletores compatibilizados, que serão utilizados no dimensionamento das armaduras. https://wlcursos.com.br/projetoedificios https://wlcursos.com.br/projetoedificios http://www.wlcursos.com.br/ https://wlcursos.com.br/projetoedificios https://wlcursos.com.br/projetoedificios Prof. Libânio Pinheiro Prof. Winston Zumaeta Projeto de Lajes Maciças www.wlcursos.com.br 31 Módulo 1 https://wlcursos.com.br/projetoedificios https://wlcursos.com.br/projetoedificios http://www.wlcursos.com.br/ https://wlcursos.com.br/projetoedificios https://wlcursos.com.br/projetoedificios www.wlcursos.com.br Autores Prof. Libânio Pinheiro 1. Engenheiro Civil pela Escola de Engenharia de São Carlos da Universidade de São Paulo, EESC- USP, em 1972. 2. Engenheiro Projetista de Estruturas de Concreto Armado, de 1974 a 1984. 3. Professor de Estruturas de Concreto na Pontifícia Universidade Católica de Campinas, PUCCamp, SP, de 1976 a 1984. 4. Mestre em Engenharia de Estruturas pela EESC-USP, em 1981. 5. Professor de Estruturas de Concreto na Faculdade de Engenharia Civil de São José do Rio Preto, SP, em 1981. 6. Professor do Departamento de Engenharia de Estruturas da EESC-USP, de 1981 a 2018, em Dedicação Exclusiva desde 1985, onde ministrou aulas na pós-graduação desde 1987, para alunos de Mestrado e de Doutorado. 7. Doutor de Engenharia de Estruturas pela EESC-USP, em 1988. 8. Pesquisador Associado da Universidade Estadual da Pennsylvania, PENN STATE, em State College, EUA, onde desenvolveu programa de Pós-Doutorado, de setembro de 1989 a agosto de 1990. 9. Coordenador de Pesquisa do Departamento de Engenharia de Estruturas da EESC-USP, de 1990 a 1993, onde também foi Coordenador de Graduação, de 1998 a 2003, e Coordenador da Disciplina Estágio em Estruturas, de 1999 a 2005. 10. Pesquisador do CNPq, de 1994 a 2005, e Coordenador de Grupo de Pesquisa do CNPq, sobre Estruturas de Concreto, até 2010. 11. Membro do Comitê Técnico 301 do IBRACON, de 2004 a 2010. 12. Membro do Conselho de Coeditores da Revista IBRACON de Estruturas (IBRACON Structural Journal), de 2004 a 2006, e do Comitê Científico do Congresso Brasileiro do Concreto, em 2004, 2005, 2013 e 2014. 13. No Departamento de Engenharia de Estruturas da EESC-USP, foi pioneiro em pesquisas sobre: teoria das charneiras plásticas aplicada a projetos de lajes de edifícios, alvenaria estrutural, concreto de alta resistência, pavimentos de concreto (pavimentação), elementos estruturais de polímeros reciclados, lajes alveolares e concreto com poliestireno expandido, EPS. 14. Nesse Departamento, desenvolveu também pesquisas sobre: concreto armado, estruturas de edifícios e lajes e paredes de concreto pré-moldado. 15. Sobre os temas relacionados nos dois itens anteriores, orientou dezenas de alunos de Iniciação Científica, Mestrado e Doutorado, de 1986 a 2017. 16. Ao longo da carreira como pesquisador, publicou mais de uma centena de trabalhos, no Brasil e no Exterior, a maioria junto com seus alunos de Iniciação Científica, Mestrado e Doutorado. 17. Atualmente trabalha com cursos on-line sobre Estruturas de Concreto. Prof. Winston Zumaeta 1. Engenheiro Civil pela Universidade Federal do Amazonas, UFAM, em 2008. 2. Licenciado em Matemática pela mesma Instituição, no mesmo ano. 3. Especialista em Projeto de Estruturas de Concreto para edifícios pela Faculdade de Engenharia São Paulo, FESP, em 2011. 4. Especialista em Didática de Ensino Superior pela Universidade Nilton Lins, UNINILTON LINS,em 2013. 5. Mestre em Engenharia de Estruturas pela USP, em 2011. 6. Doutor em Engenharia de Estruturas pela USP, em 2017. 7. Desde fevereiro de 2008, vem trabalhando com projetos de estruturas de concreto para edifícios utilizando o software TQS. 8. Representante da empresa TQS Informática desde o dia 23 de março de 2011. 9. Foi coordenador de projetos na SECOPE Engenharia até fevereiro de 2015, onde teve a oportunidade de participar de diversos projetos estruturais de edificações, entre eles: Edifício da Fametro, Edifício Terezina 275, Condomínio Privilege, Edifício Green View, Edifício The Office, Edifício Smart, Bumbódromo, Condomínio Family, Hospital (HUGV), residências, etc. 10. Atualmente é instrutor de cursos do software TQS e cursos sobre estabilidade global de edifícios na cidade de Manaus, e é professor no curso de Engenharia Civil da Universidade Federal do Amazonas, UFAM, atuando na área de Estruturas, Mecânica das Estruturas e Estruturas de Concreto. http://www.wlcursos.com.br/ https://wlcursos.com.br/projetoedificios https://wlcursos.com.br/projetoedificios https://profzumaeta.com.br/ https://profzumaeta.com.br/
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