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FUNDAMENTOS DO PROJETO ESTRUTURAL W BA 07 43 _v 1. 0 22 Thiago Drozdowski Priosta Londrina Editora e Distribuidora Educacional S.A. 2019 Fundamentos do projeto estrutural 1ª edição 33 3 2019 Editora e Distribuidora Educacional S.A. Avenida Paris, 675 – Parque Residencial João Piza CEP: 86041-100 — Londrina — PR e-mail: editora.educacional@kroton.com.br Homepage: http://www.kroton.com.br/ Presidente Rodrigo Galindo Vice-Presidente de Pós-Graduação e Educação Continuada Paulo de Tarso Pires de Moraes Conselho Acadêmico Carlos Roberto Pagani Junior Camila Braga de Oliveira Higa Carolina Yaly Giani Vendramel de Oliveira Juliana Caramigo Gennarini Nirse Ruscheinsky Breternitz Priscila Pereira Silva Tayra Carolina Nascimento Aleixo Coordenador Nirse Ruscheinsky Breternitz Revisor Hudson Goto Editorial Alessandra Cristina Fahl Beatriz Meloni Montefusco Daniella Fernandes Haruze Manta Hâmila Samai Franco dos Santos Mariana de Campos Barroso Paola Andressa Machado Leal Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP) Priosta, Thiago Drozdowski P958f Fundamentos do projeto estrutural / Thiago Drozdowski Priosta. – Londrina : Editora e Distribuidora Educacional S.A., 2019. 164 p. ISBN 978-85-522-1556-1 1. Projeto estrutural. 2. Cálculo estrutural. 3. Dimensionamento. I. Priosta, Thiago Drozdowski. II. Título. CDD 620 Thamiris Mantovani CRB: 8/9491 © 2019 por Editora e Distribuidora Educacional S.A. Todos os direitos reservados. Nenhuma parte desta publicação poderá ser reproduzida ou transmitida de qualquer modo ou por qualquer outro meio, eletrônico ou mecânico, incluindo fotocópia, gravação ou qualquer outro tipo de sistema de armazenamento e transmissão de informação, sem prévia autorização, por escrito, da Editora e Distribuidora Educacional S.A. mailto:editora.educacional%40kroton.com.br%20?subject= http://www.kroton.com.br/ 44 SUMÁRIO Apresentação da disciplina 5 Análise da NBR 6.120 e a determinação dos carregamentos permanentes e acidentais 7 Ações dos pilares nas fundações 27 Leitura do projeto arquitetônico e lançamento de estruturas 46 A estrutura do primeiro tipo e a organização das vagas de garagem 70 Dimensionamento de lajes 90 Dimensionamento de vigas 119 Dimensionamento de pilares 147 FUNDAMENTOS DO PROJETO ESTRUTURAL 55 5 Apresentação da disciplina O projeto de estruturas de uma edificação requer altíssimo nível de conhecimento, pois a segurança daqueles que nela habitam depende da integridade dessa estrutura. Neste segmento, os itens técnicos das normas que regem o cálculo, projeto, dimensionamento e detalhamento das estruturas devem ser bem conhecidos e sua utilização não pode ser negligenciada. Esse conhecimento deve se iniciar com o estudo das cargas que atuam nas edificações, pois elas são os motivos para as estruturas existirem, isso é, as estruturas existem para suportar as diversas cargas atuantes, sejam essas cargas oriundas de pessoas, carros, móveis, estoques, eletrodomésticos, vento, água, solo, etc. Todas essas cargas em conjunto são absorvidas pelos elementos estruturais que as transferem para as fundações para garantir que a edificação descarregue todas essas cargas para o solo. A arte de projetar estruturas também requer que o profissional responsável pelo projeto tenha conhecimento suficiente para interpretar corretamente os desafios arquitetônicos impostos pelas geometrias das edificações e assim conceber uma estrutura que seja não apenas segura e estável, mas também que consiga absorver as formas e propostas que o projeto de arquitetura sugere. Por esse motivo, nesta disciplina, há um tema específico para tratar da interpretação do projeto de arquitetura e quais os itens que podem gerar problemas na concepção de uma estrutura a partir da arquitetura. Essa tarefa de concepção estrutural supracitada tem seu início facilitado nas edificações de grande porte a partir da estruturação do pavimento tipo. Após essa etapa, são observadas as interferências que podem ocorrer em outros pavimentos, como, por exemplo, nas garagens, onde a organização das disposições das vagas é de extrema importância para o sucesso de um empreendimento, haja vista que esse pavimento tem Cesar Teixeira Highlight 66 recebido cada vez mais atenção por parte dos projetistas da arquitetura, que precisam viabilizar a funcionalidade das cidades por meio da necessidade de se estacionarem os veículos. Na sequência da disposição dos elementos estruturais por meio da concepção estrutural, há necessidade de se dimensionarem esses elementos, que é o processo de verificação da quantidade de material que um elemento necessita para suportar os esforços atuantes (seja concreto e aço nas estruturas de concreto armado ou apenas aço nas estruturas metálicas). Além da quantidade de material, outro ponto importante avaliado no dimensionamento é o formato dos elementos, pois é conhecido o fato de que diferentes formatos possuem diferentes modos de resistir aos esforços solicitantes. De fato, portanto, o projeto de estruturas possui muitos detalhes que devem ser estudados e conhecidos não apenas nos livros, mas também nas diversas normas existentes que indicam prerrogativas importantes tanto para o cálculo, para o projeto e para o detalhamento de toda uma estrutura. 77 7 Análise da NBR 6.120 e a determinação dos carregamentos permanentes e acidentais Autor: Thiago Drozdowski Priosta Objetivos • Conceituar o uso da NBR 6.120 no âmbito do cálculo de estruturas. • Conhecer as cargas que atuarão nas diversas estruturas. • Diferenciar os carregamentos atuantes nas estruturas. • Determinar os valores das cargas a serem consideradas nos projetos de estruturas de edificações. 88 1. Introdução A estrutura de uma edificação pode ser definida como sendo o conjunto de elementos inter-relacionados entre si, com a função de resistir às ações atuantes, de modo seguro, funcional e durável. As estruturas devem absorver essas ações e transmiti-las até o solo por meio das fundações, mantendo sua estabilidade e segurança. As ações atuantes são as causas que geram esforços e deformações nas estruturas. É comum definir as deformações como ações indiretas e as cargas (forças) como ações diretas. A norma brasileira que trata das ações diretas, isso é, as cargas que atuam nas estruturas, é a NBR 6.120: cargas para o cálculo de estruturas de edificações, cuja versão de 1980 foi corrigida em 2000 (ABNT, 2000). O cálculo das diversas estruturas existentes passa sempre pelo processo de definição dessas cargas (forças) que irão atuar durante a vida útil da construção. Com o passar dos anos, o surgimento da informática aplicada à engenharia e o desenvolvimento da metodologia de cálculo dos estados limites, inúmeros casos de carregamentos são adotados durante a fase de projeto de uma estrutura. PARA SABER MAIS Sáles, Munaiar Neto e Malite (2015, p. 70) definem que o método dos estados limites “consiste em estabelecer limites acima dos quais a estrutura (ou parte dela) não respeita as condições especificadas para o uso normal da construção ou que impliquem comprometimento da durabilidade, caracterizando limites de serviço, ou acima dos quais a estrutura (ou parte dela) será considerada insegura, caracterizando limites últimos”. 99 9 A definição exata de quais carregamentos atuarão é tarefa do profissional que a está calculando e não pode ser negligenciada ou então delegada a um software que eventualmente pode ser utilizado como auxiliador para os cálculos do dimensionamento e das verificações necessárias. O uso de ferramentas computacionais é uma prática recorrente na atualidade, em virtude da grande rapidez de processamento de estruturas grandes e complexas, porém, a definição exata das cargas passa pela interpretação que o engenheiro deve fazer da arquitetura e da proposta de utilização que a edificação possui,sendo, por vezes, necessário estimar alguma mudança de utilização no futuro, por exemplo. Diante desse panorama, fica a cargo do Engenheiro Estrutural a difícil tarefa de não “se perder” diante de tantos carregamentos gerados automaticamente por um sistema computacional. A compreensão dos conceitos básicos que envolvem o assunto torna-se então fundamental para que se possam verificar os resultados emitidos de maneira segura e eficaz. (KIMURA, 2018, p. 43). A utilização correta e eficaz da NBR 6.120 (ABNT, 2000) é, portanto, uma necessidade real para que a estrutura possa desempenhar seu papel como “esqueleto” da edificação, proporcionando capacidade resistente e segurança a todos os que habitarão na edificação. Com os estudos e o uso recorrente da norma, você, estudante, irá se habituar com os termos e proposições normativas, facilitando a compreensão ao longo do tempo. Observe na Figura 1 alguns exemplos de carregamentos comuns nas edificações. 1010 Figura 1 – Cargas sobre uma estrutura Fonte: Peter_visual/iStock.com. Perceba que, na Figura 1, a estrutura do mezanino deve suportar algumas cargas específicas, onde, detalhando cada uma delas, teremos como elencar as seguintes: peso próprio da estrutura metálica do mezanino, fechamento do piso (comumente adotado em placa cimentícia), revestimento do piso, móveis sobre o piso (poltronas, elementos de decoração, estantes de livros, tapete, entre outros) e as pessoas que circularão nesse ambiente. Todas essas cargas são previstas nos códigos normativos, neste caso, exatamente na NBR 6.120 (ABNT, 2000). 2. Classificação das cargas e ações As ações adotadas nos cálculos das estruturas podem ser classificadas de acordo com sua natureza, sendo elas permanentes ou variáveis. As ações permanentes, por meio da NBR 8.681: ações e segurança nas estruturas – procedimento, cuja versão de 2003 foi corrigida em 2004 (ABNT, 2004) são definidas em seu item 3.5 como “ações que ocorrem com valores constantes ou de pequena variação em torno de sua média, durante praticamente toda a vida da construção”. 1111 11 As ações variáveis são definidas pela NBR 8.681 (ABNT, 2004) em seu item 3.6 como “ações que ocorrem com valores que apresentam variações significativas em torno de sua média, durante a vida da construção”. Conforme já observado anteriormente, as ações são divididas em diretas e indiretas. No contexto das cargas adotadas para o cálculo de estruturas, estas são definidas como ações diretas, pois vão atuar “diretamente sobre a estrutura”, gerando esforços, deformações, deslocamentos, etc. Dessa forma, para a definição das cargas que atuam nas estruturas, existem dois tipos de cargas: cargas permanentes diretas e cargas variáveis diretas. 2.1 Cargas permanentes diretas As cargas permanentes diretas são as cargas que atuarão na estrutura com valor constante ou praticamente constantes. A NBR 6.120 (ABNT, 2000) define essas cargas permanentes como o tipo de carga que é constituído pelo peso próprio da estrutura e pelo peso de todos os elementos construtivos fixos e instalações permanentes, assim como o peso de equipamentos fixos que possam ficar situados sobre a estrutura. A exemplo desse tipo de carregamento, o mais representativo deles é o peso próprio que a estrutura vai ter. Esse carregamento depende diretamente do material do qual a estrutura é constituída, por exemplo, em uma estrutura de concreto, deve-se considerar o peso específico do material concreto, se a estrutura estiver constituída de material metálico, deve-se considerar o peso específico do aço e assim por diante. ASSIMILE É comum ouvir ou ler no meio técnico que as estruturas metálicas são mais leves que as estruturas de concreto armado. Isso ocorre porque, mesmo sendo de peso Cesar Teixeira Highlight Cesar Teixeira Highlight 1212 específico maior que o concreto, a estrutura de aço é projetada e executada de modo muito mais esbelta, com seções menores, resultando em elementos de menor peso quando comparadas com as peças em concreto armado. Os pesos específicos dos materiais a serem adotados nas construções das edificações são definidas na NBR 6.120 (ABNT, 2000) e devem obrigatoriamente serem observados quando da fase de projeto da estrutura. Na Tabela 1, os pesos específicos dos materiais são apresentados. Tabela 1 – Peso específico dos materiais de construção da NBR 6.120 (2000) Materiais Peso específico aparente (kN/m³) Rochas Arenito 26 Basalto 30 Gneisse 30 Granito 28 Mármore e cálcario 28 Blocos artificiais Blocos de argamassa 22 Cimento amianto 20 Lajotas cerâmicas 18 Tijolos furados 13 Tijolos maciços 18 Tijolos sílico-calcários 20 Revestimentos e concretos Argamassa de cal, cimentos e areia 19 Argamassa de cimento e areia 21 Argamassa de gesso 12,5 Concreto simples 24 Concreto armado 25 Madeiras Pinho, cedro 5 Louro, imbuia, pau-óleo 6,5 Guajuvirá, guatambu, grápia 8 Angico, cabriuva, ipê-róseo 10 1313 13 Metais Aço 78,5 Alumínio e ligas 28 Bronze 85 Chumbo 114 Cobre 89 Ferro fundido 72,5 Estanho 74 Latão 85 Zinco 72 Materiais diversos Alcatrão 12 Asfalto 13 Borracha 17 Papel 15 Plástico em folhas 21 Vidro plano 26 Fonte: adaptado da NBR 6.120 (ABNT, 2000). Esses pesos específicos são adotados na composição das cargas permanentes e são calculados de acordo com a utilização e também de acordo com o tipo de elemento estrutural ou elemento construtivo adotado. Por exemplo, para a composição da carga de peso próprio de uma viga em concreto armado, deve-se conhecer a seção que essa viga possui e utilizar o peso específico do material, que no caso é de 25 kN/m³. 2.2 Cargas variáveis diretas da NBR 6.120 As cargas variáveis diretas são as cargas acidentais decorrentes do uso da edificação. Essas cargas acidentais são as cargas que acidentalmente atuarão na estrutura, devido à utilização da mesma como edificação (por esse motivo, são consideradas variáveis, pois podem acidentalmente atuar ou não). A NBR 6.120 (ABNT, 2000) define carga acidental em seu item 2.2: “É toda aquela que pode atuar sobre a estrutura de edificações em função do seu uso (pessoas, móveis, materiais diversos, veículos, etc)”. 1414 As cargas acidentais que atuam nas estruturas são consideradas como atuando de maneira uniformemente distribuída, isso é, considera-se que a carga está distribuída de maneira uniforme, constante, por toda a área de atuação da mesma. Essas cargas acidentais que atuam verticalmente na estrutura possuem valores mínimos que devem ser considerados nos cálculos dos projetos estruturais e estão apresentadas na Tabela 2. Tabela 2 – Valores mínimos das cargas verticais da NBR 6.120 (2000) Local Carga (kN/m²) 1 Arquibancadas 4 2 Balcões Mesma carga da peça com a qual se comunicam e as previstas em 2.2.1.5 - 3 Bancos Escritórios e banheiros 2 Salas de diretoria e de gerência 1,5 4 Bibliotecas Sala de leitura 2,5 Sala de depósito de livros 4 Sala com estantes de livros a ser determinada em cada caso ou 2,5 kN/m² por metro de altura observado, porém o valor mínimo de 6 5 Casa de máquinas (Incluindo o peso das máquinas) a ser determinada em cada caso, porém com o valor mínimo de 7,5 6 Cinemas Plateia com assentos fixos 3 Estúdio e plateia com assentos móveis 4 Banheiro 2 7 Clubes Sala de refeições e de assembleia com assentos fixos 3 Sala de assembleia com assentos móveis 4 Salão de danças e salão de esportes 5 Sala de bilhar e banheiro 2 8 Corredores Com acesso ao público 3 Sem acesso ao público 2 9 Cozinhas não residenciais A ser determinada em cada caso, porém com o mínimo de 3 10 Depósitos A ser determinada em cada caso e, na falta de valores experimentais, conforme o indicado em 2.2.1.3 - 11 Edifícios residenciais Dormitórios, sala, copa, cozinha e banheiro 1,5 Despensa, área de serviço e lavanderia 2 1515 15 12 Escadas Com acesso ao público 3 Sem acesso ao público 2,5 13 Escolas Anfiteatro com assentos fixos Corredor e sala de aula 3 Outrassalas 2 14 Escritórios Salas de uso geral e banheiro 2 15 Forros Sem acesso a pessoas 0,5 16 Galerias de arte A ser determinada em cada caso, porém com o mínimo 3 17 Galerias de lojas A ser determinada em cada caso, porém com o mínimo 3 18 Garagens e estacionamentos Para veículos de passageiros ou semelhantes com carga máxima de 25 kN por veículo. Valores de φ indicados em 2.2.1.6 3 19 Ginásios de esportes 5 20 Hospitais Dormitórios, enfermarias, sala de recuperação, sala de cirurgia, sala de raio X e banheiro 2 Corredor 3 21 Laboratórios Incluindo equipamentos, a ser determinado em cada, porém com o mínimo 3 22 Lavanderias Incluindo equipamentos 3 23 Lojas 4 24 Restaurantes 3 25 Teatros Palco 5 Demais dependências: cargas iguais às especificadas para cinemas - 26 Terraços Sem acesso ao público 2 Com acesso ao público 3 Inacessível a pessoas 0,5 Destinados a heliportos elevados: as cargas deverão ser fornecidas pelo órgão competente do Ministério da Aeronáutica - 27 Vestíbulo Sem acesso ao público 1,5 Com acesso ao público 3 Fonte: adaptado da NBR 6.120 (ABNT, 2000). Conforme o item 2.2.1.5 da NBR 6.120 (ABNT, 2000), é definida a carga referente ao item 2 – Balcões da Tabela 2 como: “Ao longo dos parapeitos e balcões devem ser consideradas aplicadas uma carga horizontal de 0,8 kN/m na altura do corrimão e uma carga vertical mínima de 2 kN/m”. 1616 Ainda de acordo com o que apresenta a NBR 6.120 (ABNT, 2000), com relação às cargas de cobertura, no seu item 2.2.1.4 informa: “Todo elemento isolado de coberturas (ripas, terças e barras de banzo superior de treliças) deve ser projetado para receber, na posição mais desfavorável, uma carga vertical de 1 kN, além da carga permanente”. Para as cargas de escadas constituídas por degraus isolados (em balanço), a NBR 6.120 (ABNT, 2000) define em seu item 2.2.1.7 que: “Quando uma escada for constituída por degraus isolados, estes devem ser calculados para suportarem uma carga concentrada de 2,5 kN, aplicada na posição mais desfavorável”. A Figura 2 ilustra uma escada desse tipo, com degraus isolados. Quando a norma se refere à posição mais desfavorável, o ponto em que deve ser aplicada a carga vertical é na ponta do degrau em balanço, conforme indicação por seta vermelha em alguns dos degraus da mesma Figura 2. Figura 2 – Escada com degraus isolados (em balanço) Fonte: adaptado de Bulgac/iStock.com. Para as escadas, conforme item 12 da Tabela 2, a carga é dividida entre cargas com acesso ao público e cargas sem acesso ao público. Essa diferenciação ocorre para situações em que se define o termo “sem 1717 17 acesso ao público” para as escadas destinadas a uso residencial e as escadas “com acesso ao público” para as escadas de uso comercial ou em edifícios públicos. Para o caso dos pilares e das fundações, a NBR 6.120 (ABNT, 2000) possui um importante item (2.2.1.8) referente à possibilidade de redução das cargas acidentais de edifícios para escritórios, residências e casas comerciais não destinados a depósitos. Essa possibilidade se justifica na baixa probabilidade de ocorrência de que todos os pavimentos estejam carregados (habitados) simultaneamente com seus valores máximos. Por essa razão, essa redução é permitida conforme apresentado na Tabela 3. Tabela 3 –Redução percentual das cargas acidentais da NBR 6.120 (ABNT, 2000) Número de pisos que atuam sobre o elemento Redução percentual das cargas acidentais (%) 1, 2 e 3 0 4 20 5 40 6 ou mais 60 Nota: para efeito de aplicação desses valores, o forro deve ser considerado como piso Fonte: adaptado da NBR 6.120 (ABNT, 2000). Você pode perceber que, de acordo com a quantidade de pilares que estiver atuando sobre o elemento, essa redução vai tendo o seu percentual aumentado. Também é importante salientar que, para o caso de edificações residenciais, tipo sobrado, onde, no geral, o número de pavimentos é igual a 2, não há permissão para essa redução. 2.3 Exemplo de aplicação Para ilustrar melhor a utilização da NBR 6.120 (ABNT, 2000), o exemplo a seguir visa calcular as cargas de uma laje para um pavimento destinado a uso residencial. A Figura 3 apresenta um trecho de uma planta residencial, com destaque ao dormitório dessa residência, onde serão calculadas as cargas da laje dessa estrutura. 1818 Será considerado para composição dos carregamentos: • laje maciça em concreto armado com espessura de 11 cm; • contrapiso sobre a laje realizado em argamassa de cimento e areia com espessura de 5 cm; • sobre o contrapiso será assentado piso do tipo granito. A espessura da pedra granito usada como revestimento será de 2,5 cm; • alvenaria sobre a laje realizada em bloco cerâmico tipo tijolo furado, com espessura de 14 cm e pé-direito de 2,60 m; • uso do ambiente: dormitório residencial. Figura 3 – Dormitório para cálculo das cargas da laje Fonte: elaborado pelo autor. As cargas nas lajes são calculadas como sendo cargas verticais uniformemente distribuídas por metro quadrado, por esse motivo, as unidades dessas cargas serão adotadas em unidade de força (em kN) por unidade de área (em m²). 1919 19 A laje do exemplo é uma laje quadrada (quadrado quadriculado azul), com dimensões de 3,905 m por 3,905 m. Essa dimensão é obtida por meio do eixo dos apoios da laje, isso é, 3,73 m + 0,10 m (metade da parede de 20 cm) + 0,075 m (metade da parede de 15 cm). Dessa forma, a área da laje é de 15,249 m². 2.4 Cargas permanentes As cargas permanentes usualmente recebem a simbologia “g”. Para o exemplo da Figura 3, as cargas permanentes atuantes são aquelas descritas pelo peso próprio da estrutura (no caso, da laje), pelo peso dos elementos que irão compor o pavimento, por exemplo o contrapiso e o revestimento, e também um trecho de alvenaria (círculo vermelho da Figura 3) apoiado diretamente sobre a laje maciça de concreto armado. Essa carga de alvenaria sobre a laje deverá, neste exemplo, ser transformada em uma carga por área, para que seja possível realizar a somatória de carregamentos atuantes na laje. Em outras ocasiões, cada caso deve ser analisado de maneira individual. Nas lajes maciças, as alvenarias posicionadas sobres elas devem ter suas cargas que são lineares em cargas distribuídas por área. 2.4.1 Cargas permanentes de peso próprio Esta é uma carga que sempre deve ser considerada, pois toda estrutura possui peso próprio, independentemente do tipo de material que a compõe. Seu cálculo depende diretamente da seção transversal do elemento, por exemplo, das lajes, vigas e dos pilares. A carga permanente de peso próprio da laje da estrutura é calculada por meio da multiplicação da espessura da laje pelo peso específico do material que compõe a estrutura, que, neste caso, é concreto armado. Retirando esse valor da Tabela 1, o peso específico do concreto armado é tomado como 25 kN/m³ e a espessura da laje definida no exemplo é de 11 cm. 2020 Desse modo, temos a Eq. 1 para o cálculo da carga permanente de peso próprio da laje. Eq. 1 2.4.2 Cargas permanentes de contrapiso A carga permanente de contrapiso da laje da estrutura é calculada por meio da multiplicação da espessura do contrapiso pelo peso específico do material que compõe esse contrapiso, que, neste caso, é argamassa de cimento e areia. Retirando esse valor da Tabela 1, o peso específico da argamassa de cimento e areia é tomado como 21 kN/m³ e a espessura do contrapiso definido no exemplo é de 5 cm. Desse modo, temos a Eq. 2 para o cálculo da carga permanente de contrapiso da laje. Eq. 2 2.4.3 Cargas permanentes de revestimento A carga permanente de revestimento da laje da estrutura é calculada por meio da multiplicação da espessura do revestimento pelo peso específico do material que compõe o revestimento, que, neste caso, é do tipo pedra de granito. Retirando esse valor da Tabela 1, o peso específico da pedra de granito é tomado como 28 kN/m³ e a espessura da pedra granito usada como revestimento definidono exemplo é de 2,5 cm. Desse modo, temos a Eq. 3 para o cálculo da carga permanente de revestimento da laje. Eq. 3 2.4.4 Cargas permanentes de alvenaria Como neste caso há um trecho de alvenaria apoiado diretamente sobre a laje maciça de concreto armado (círculo vermelho da Figura 3), essa carga deve ser considerada no cálculo das cargas da laje. Para este 2121 21 exemplo, foi adotada a alvenaria de bloco cerâmico tipo tijolo furado. Retirando esse valor da Tabela 1, o peso específico do tijolo furado é tomado como 13 kN/m³. Pelos dados do exemplo, a espessura do bloco é de 14 cm, a altura da alvenaria é de 2,60 m e o comprimento dessa alvenaria é obtido por meio da Figura 3, sendo 1,15 m. Desse modo, a Eq. 4 apresenta o modo de cálculo da carga permanente de alvenaria sobre a laje. Eq. 4 Na Eq. 4, o bwalv representa a largura do bloco, halv representa a altura da alvenaria e lalv representa o comprimento da alvenaria sobre a laje. Entretanto, de acordo com o item 2.1.2 da NBR 6.120 (ABNT, 2000), quando for considerado o uso de paredes divisórias, o valor mínimo deve ser adotado como sendo 1 kN/m². Neste caso, a favor da segurança, será então descartado o valor de 0,357 kN/m² e adotado o valor de 1 kN/m². A somatória de cargas permanentes atuantes sobre esta laje será adotada conforme a Eq. 5. Eq. 5 A carga permanente que atua sobre a laje é de 5,50 kN/m². Perceba que, conforme observado anteriormente, se trata de uma carga distribuída por área, ou seja, é a carga que cada 1 m² da laje possui distribuída verticalmente sobre ela. 2.4.5 Cargas acidentais As cargas acidentais usualmente recebem a simbologia “q”. Para o exemplo da Figura 3, as cargas acidentais atuantes são as provenientes do uso da edificação, que, no caso desta laje, é para um dormitório residencial. Na Tabela 2, item 11, a carga definida para dormitório é de 1,5 kN/m². Neste caso, portanto, a carga acidental q é igual a 1,5 kN/m². 2222 2.4.6 Cargas total na laje Para se obter a carga atuante total “ptotal” na laje do dormitório, deve- se somar as cargas permanentes “g” e as cargas acidentais “q”. A Eq. 6 apresenta o valor da carga ptotal dessa laje usada como dormitório residencial. Eq. 6 Neste caso, por se tratar de cálculo de lajes, não há consideração para redução das cargas atuantes. Essa possibilidade existe apenas para o cálculo de pilares e fundações. 3. Considerações finais • O uso correto dos carregamentos durante o cálculo de uma estrutu- ra é uma tarefa de extrema importância, uma vez que a segurança de toda a edificação passa por essa consideração. Um erro nessa fase do projeto pode gerar resultados catastróficos e, nesse caso, portanto, requer que o profissional esteja habituado com o uso da NBR 6.120 (ABNT, 2000) como material de consulta e utilização diária. • O uso de softwares atualmente auxilia no processo de composi- ção das cargas, entretanto, a definição de qual carga atua em cada ambiente ou edificação é de responsabilidade do engenheiro que está calculando o projeto, nesse caso, estude a norma NBR 6.120 (ABNT, 2000) e a composição dos carregamentos possíveis para as mais diversas estruturas existentes, a fim de se familiarizar com os valores e detalhes normativos. TEORIA EM PRÁTICA Para uma determinada estrutura, um cliente o contratou para que você calcule as cargas que atuarão em dois elementos estruturais, sendo eles: uma laje e uma viga. 2323 23 Sabendo que a laje é para uso comercial do tipo escritório, com divisórias em dry-wall, executada em concreto armado maciço de espessura de 13,0 cm, acabamento em contrapiso de cimento e areia com espessura de 3,0 cm e com revestimento em porcelanato com carga de 0,55 kN/ m², calcule a carga da laje. Para a viga, esta possui seção de 19x50 cm, em concreto armado. Sobre esta viga ainda há uma alvenaria de tijolo maciço com a largura do bloco de 19 cm e altura de 3,10 m. Também sobre a viga se apoia uma laje com carga distribuída linearmente de 9,73 kN/m. VERIFICAÇÃO DE LEITURA 1. O ponto mais desfavorável que a norma NBR 6.120 (ABNT, 2000) define para aplicação da carga concentrada de 2,5 kN em escadas compostas por degraus isolados é: a. Na vertical, no meio do degrau. b. Na vertical, na face mais próxima ao apoio. c. Na vertical, na ponta do degrau em balanço. d. Na horizontal, na ponta do degrau em balanço. e. Na horizontal, no meio do degrau. 2. Em relação aos carregamentos que atuam sobre as estruturas, considere as afirmações a seguir e assinale com V para verdadeiro e com F para falso. ( ) As cargas permanentes são as cargas que atuam por pouco tempo nas estruturas, porém se repetem sempre. 2424 ( ) As cargas acidentais de uso da edificação são consideradas cargas variáveis. ( ) As cargas acidentais verticais utilizadas no cálculo das estruturas são as apresentadas nas tabelas da NBR 6.120 (ABNT, 2000) e possuem seus valores máximos definidos nessas tabelas. ( ) Sempre deve ser considerada uma carga permanente de utilização da estrutura. Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta. a. V – V – F – F. b. F – V – F – F. c. V – F – F – V. d. F – V – F – V. e. F – V – V – F. 3. De acordo com a NBR 6.120 (ABNT, 2000), a redução das cargas verticais pode ser realizada em quais elementos estruturais das edificações para escritórios, residências e casas comerciais não destinados a depósitos? a. Pilares e vigas. b. Lajes e fundações. c. Vigas e lajes. d. Pilares e lajes. e. Pilares e fundações. 2525 25 Referências bibliográficas ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6.120: cargas para o cálculo de estruturas de edificações. Rio de Janeiro, 1980 versão corrigida: 2000. 6 p. . NBR 8.681: ações e segurança nas estruturas - procedimento. Rio de Janeiro, 2003 versão corrigida: 2004. 18 p. KIMURA, A. Informática aplicada em estruturas de concreto armado. 2. ed São Paulo: Oficina de Textos, 2018. SÁLES, J. J. de; MUNAIAR NETO, J.; MALITE, M. Segurança nas estruturas. 2. ed. Rio de Janeiro: Elsevier Editora, 2015. Gabarito Questão 1 – Resposta C O ponto mais desfavorável para a aplicação da carga concentrada vertical de 2,5 kN em escadas de degraus isolados é na ponta do balanço, pois nesse ponto é onde essa carga gera o maior momento fletor ao longo do degrau, em direção ao apoio, uma vez que é o ponto mais distante do apoio. Quanto maior a distância, maior o momento fletor. Questão 2 – Resposta B A primeira afirmação é falsa, pois as cargas permanentes são aquelas que atuam com valores constantes ou praticamente constantes ao longo da vida da construção. A segunda afirmação é verdadeira, pois as cargas acidentais de uso da edificação são sim cargas variáveis. A terceira afirmação é falsa, pois os valores definidos nas tabelas da norma NBR 6.120 (ABNT, 2000) são os valores mínimos a serem considerados e não máximos. A quarta afirmação é falsa, pois as cargas de utilização da estrutura são as cargas acidentais e, portanto, cargas variáveis. 2626 Questão 3 – Resposta E Segundo a NBR 6.120 (ABNT, 2000) a redução de cargas em edifícios para escritórios, residências e casas comerciais não destinados a depósitos só pode ser considerada no cálculo de pilares e fundações. Essa redução ainda ocorre em função do número de pisos que atuam sobre o elemento considerado. 2727 27 Ações dos pilares nas fundações Autor: Thiago Drozdowski Priosta Objetivos • Conhecer a distribuição das cargas em uma edificação. • Listar as diversas ações dos pilares. • Compreender as ações que ocorrem nos pilares e que geram influência nas fundações. 2828 1. Introdução Diversas ações atuam nas estruturas e, consequentemente, em seus elementos estruturais. Por meio da NBR 6.120: cargas para o cálculo de estruturas de edificações, cuja versão de 1980 foi corrigida em 2000 (ABNT, 2000), e da NBR 8.681: ações e segurança nas estruturas – procedimento, cuja versão de 2003 foi corrigida em 2004(ABNT, 2004), essas ações podem ser definidas, classificadas e obtidas. O conceito de ação apresentado pela NBR 8.681 (ABNT, 2004) em seu item 3.4 é o de que ações são “causas que provocam esforços ou deformações nas estruturas”. Em se tratando dos esforços que atuam nos pilares, esse conceito não é diferente, uma vez que as ações transmitem esforços e deformações aos pilares. Estes, por sua vez, também transmitem as ações às fundações, sendo esforços ou deformações. Os esforços e deformações absorvidos pelas fundações são então transmitidos ao terreno/solo que as deve suportar de modo estável e seguro. 2. Superestrutura x infraestrutura A região de transição entre os pilares e as fundações recebe comumente o nome de região de transição entre a superestrutura e a infraestrutura. A infraestrutura pode ser considerada como um subsistema que está inserido em outro sistema, chamado de sistema geotécnico. Em outras palavras, os elementos posicionados acima do solo (ou acima das fundações) são elementos que compõem a superestrutura, neste caso, são listados os pilares, as vigas, lajes, escadas, entre outros. Os elementos que estão posicionados em contato com o solo (que são responsáveis por transferir os carregamentos ao solo) são os elementos que compõem a infraestrutura, como, por exemplo, as estacas, os tubulões, sapatas, radier, entre outros. 2929 29 Conforme já mencionado, a infraestrutura é o sistema responsável por absorver todas as ações da superestrutura e repassar essas ações ao solo. O solo, por sua vez, deve ter capacidade portante de resistir às ações impostas pela estrutura da edificação. Caso o solo não apresente condições de suporte, problemas estruturais graves podem ocorrer, como, por exemplo, o deslocamento vertical dos apoios, mais conhecidos como recalques diferenciais das fundações1. A garantia de estabilidade por parte do sistema geotécnico ocorre a partir da análise das cargas que atuam no solo, da composição e da capacidade portante desse solo. Essas atividades estão diretamente relacionadas à área da engenharia que visa estudar o comportamento do solo perante as ações solicitantes. Essa área da engenharia recebe o nome de engenharia geotécnica. A união conjunta desses dois sistemas, superestrutura e infraestrutura, atuando de modo a oferecer equilibrio à edificação, pode ser considerada como um sistema único. Nesse contexto, Cintra, Aoki e Albiero (2011) afirmam que esses dois sistemas compõem um sistema único, sujeito a um conjunto de forças ativas externas, que são chamadas ações (normalmente divididas em permanentes, variáveis e excepcionais). A atuação das forças externas provoca o aparecimento de forças internas de reação, transmitindo tensões em cada parte da estrutura, que podemos definir como esforços solicitantes ou apenas solicitações. Essas solicitações são a força normal, força cortante, momento fletor e torsor, por exemplo. 3. Cargas e esforços nas estruturas Nas edificações, as cargas são ações que atuam gerando esforços nos elementos estruturais. O conjunto de elementos que formam a estrutura serve também de caminho para que as cargas possam, nesses elementos, transitar até chegar às fundações e, finalmente, ao solo. 1 Quando as fundações sofrem deslocamentos diferentes nos apoios, ou seja, uma parte da estrutura se des- loca mais que a outra. cesar Highlight 3030 Esse caminho natural tende a ser vertical, uma vez que estão sob ação das forças gravitacionais. Por vezes, há necessidade de oferecer caminhos alternativos às cargas, desviando-as de sua tendência natural. A cada mudança de direção, um esforço adicional é gerado ao elemento (REBELLO, 2010). Quando se tem a existência de diversos caminhos (vários elementos estruturais), há propensão de que estes sejam mais esbeltos, por exemplo, em uma edificação com vários pilares, o tamanho desses elementos pode ser menor do que em uma obra onde haja poucos pilares, que precisam ter dimensões maiores para que as mesmas cargas sejam transportadas satisfatoriamente. Observe na Figura 4 diversas formas de se apoiar uma carga pontual aplicada. Figura 4 – Diferentes formas de distribuição para uma carga Fonte: elaborado pelo autor. Na primeira forma de distribuição da carga, apresentada na Figura 4, até o apoio, essa atividade é realizada por meio de uma barra vertical direta ligada ao apoio, onde a carga transferida gera esforço normal na barra vertical. Na segunda forma, a distribuição é realizada por meio de duas barras diagonais ligadas entre si no ponto onde recebem a carga e ligadas em dois apoios separados e diferentes, à esquerda e à direita. Essas barras diagonais são as responsáveis por transferir a carga pontual aplicada e estão sujeitas a esforços normais, cortantes e momentos fletores. 3131 31 Na terceira forma de distribuição, a mesma carga é transferida por meio de três barras, sendo uma na horizontal e duas na vertical (uma em cada extremidade da barra horizontal). Nessa terceira forma, a carga gera flexão e cisalhamento na barra horizontal e esforços normais nas barras verticais. É importante salientar que, na possível existência de forças horizontais (como vento, por exemplo), esforços de cisalhamento também ocorrerão nas barras verticais da terceira forma apresentada nessa Figura 4. Apesar de ser possível a adoção de diversos modelos estruturais para se resolver um problema de carregamento, a escolha da melhor opção deve obedecer a diversos aspectos e apenas uma opção correta não existe, cabendo ao engenheiro responsável pelo cálculo da estrutura escolher entre alguns fatores a serem considerados, como aspecto técnico, econômico, executivo e estético, por exemplo. Perceba que o conceito de segurança, ligado ao aspecto técnico, é o primeiro item que deve ser obedecido. Rebello (2010) afirma que, na realidade, a melhor estrutura não existe, mas sim aquela que resolve a maior quantidade de requisitos previamente estabelecidos, seja pelo cliente ou pelo responsável da obra. Primeiramente deve ser segura; na sequência, observar quais requisitos mais devem ser observados para determinada edificação, como, por exemplo: disponibilidade de materiais na localidade da obra, tempo e facilidade de execução, harmonia estética x estrutura, entre outros. 3.1 Distribuição das ações nas estruturas As ações que atuam nas estruturas devem, conforme observado no item anterior, caminhar pelos elementos estruturais até chegar às fundações. Nesse processo, é importante o conceito de direção e sentido. Para tanto, é necessário sempre que haja um referencial, por exemplo, uma bola que é jogada para cima a partir de um impulso, ou seja, se movimenta na direção vertical; já o sentido pode ser definido como para cima ou para baixo. Enquanto a bola sobe após o impulso, ela possui direção vertical e sentido para cima, e quando ela desce, possui direção vertical e sentido para baixo. 3232 A distribuição das ações em uma estrutura pode ser explicada quanto às cargas que estão aplicadas nos pavimentos. De modo geral, essas cargas, sejam elas permanentes ou variáveis, são absorvidas pelas lajes, que as transferem para as vigas e, por fim, as vigas distribuem essas cargas aos pilares. Nos pilares, as cargas vão se acumulando, andar a andar, até chegarem às fundações. PARA SABER MAIS As lajes lisas são lajes que se apoiam diretamente sobre os pilares e as lajes cogumelos são lajes que se apoiam sobre os pilares, porém com o auxílio dos capitéis (engrossamento das lajes). Portanto, quando da ocorrência de lajes lisas ou lajes cogumelo, não há a transferência da carga das lajes para as vigas, mas sim diretamente para os pilares. Dessa forma, pode se dizer que as cargas dos pilares são amplificadas a cada andar da edificação, pois vão sendo acumuladas à medida que, em cada andar, esses elementos vão recebendo mais cargas. Essa situação explica a necessidade de que muitas obras precisam ter seus pilares aumentados(reforçados) nos pavimentos inferiores, justamente por estarem mais carregados do que nos pavimentos mais altos da edificação. 3.1.1 Pilares A definição de pilares, independentemente do material utilizado em sua composição, pode ser realizada como sendo elementos lineares, de eixo reto, com sua disposição, no geral, sendo vertical e que estão majoritariamente suscetíveis a esforços de compressão. Esforços de flexão também são usuais, mas ainda assim a compressão é preponderante. 3333 33 A função desses elementos é conduzir as cargas atuantes na estrutura para as fundações. No geral, apoiam as vigas e, em alguns casos, as próprias lajes. Os pilares possuem início (saída) nos elementos de fundação e neles precisam estar devidamente ancorados para que possam transmitir todos os esforços satisfatoriamente. 3.1.2 Fundações As fundações são tratadas como elementos de volume com função de transmitir ao terreno as cargas de fundação. Podem ser classificadas de acordo com a forma que transmitem as cargas ao solo, sendo então diretas ou indiretas. As fundações diretas transmitem as cargas de forma direta ao solo, ou seja, as tensões são distribuídas por meio da base do elemento que está em contato direto com o solo, como, por exemplo, ocorre nas sapatas e nos radiers. As fundações indiretas transferem as cargas indiretamente ao solo, como, por exemplo, nas estacas ou tubulões. ASSIMILE Para o item 3.7 da NBR 6.122 (ABNT, 2010), fundação profunda (ou indireta) é o elemento de fundação que transmite a carga ao terreno ou pela base (resistência de ponta) ou por sua superfície lateral (resistência de fuste) ou por combinação das duas. Esses elementos recebem as cargas da superestrutura que chegam pelos pilares e, no geral, estão situados abaixo do nível do terreno, não sendo visíveis após a finalização da obra. Para Fusco e Onishi (2017, p. 49), as fundações “são formadas por peças estruturais que se ligam ao meio externo e impedem certos movimentos dos pontos ligados à superestrutura”. Esse impedimento cria vínculos de ligação entre a estrutura e a sua base de suporte. 3434 4. Ações dos pilares nas fundações A ações que atuam nas estruturas devem caminhar pela estrutura da edificação até serem distribuídas ao terreno por meio das fundações. Antes de chegarem às fundações, essas cargas passam pelos pilares, que frequentemente são os últimos elementos antes das próprias fundações. Por esse motivo, os elementos da superestrutura responsáveis pela transferência das cargas da edificação para a infraestrutura são exatamente os pilares e as ações que esses elementos transferem vão desde cargas verticais, horizontais ou momentos fletores. Deformações e deslocamentos também podem ser transferidos, mas em menor magnitude, ficando a análise restrita comumente ao caso dos esforços. A transferência das ações ocorre em função das vinculações existentes, onde são geradas as reações de apoio. Em um projeto estrutural, quando da sua execução, devem ser respeitadas as condições (ou hipóteses) de cálculo consideradas na fase de projeto, para que a estrutura se comporte satisfatoriamente às questões de estabilidade. Nesse sentido, Fusco e Onishi (2017, p. 49) afirmam: A vinculação das estruturas às suas fundações deve ser feita com o emprego de apoios que respeitem as hipóteses admitidas na análise estrutural. Esse é um dos requisitos básicos de um bom projeto estrutural. Com isso, uma vez construídas as estruturas, elas poderão ter comportamentos razoavelmente próximos aos que foram admitidos em seu projeto. Dessa forma, uma condição importante à segurança é garantir que as condições de equilíbrio calculadas durante o projeto sejam seguidas, para que não surjam esforços que não foram previstos. Em outras palavras, se os pilares foram considerados engastados nas fundações, transferindo esforços verticais, horizontais e momentos fletores, quando da execução do projeto de fundações e da própria execução das fundações, essa mesma condição deve ser respeitada. 3535 35 Em estruturas metálicas, essa condição é relativamente importante, uma vez que, muitas vezes, um determinado projetista estrutural “a” pode calcular a estrutura para que ela própria suporte a maioria dos esforços de momentos fletores, por exemplo, gerando uma estrutura metálica mais robusta, enquanto que outro projetista estrutural “b” pode calcular sua estrutura transferindo todos esses esforços aos elementos de fundação, gerando, assim, uma estrutura metálica mais leve. Essa situação tende a gerar, no caso do projetista estrutural “a”, uma fundação menos robusta, enquanto que no caso da fundação do projetista “b”, a fundação será mais pesada e robusta. 4.1 Esforços Os esforços que atuam nas fundações e são transferidos pelos pilares originam-se das cargas verticais, cargas horizontais, esforços de momentos fletores, entre outros. 4.1.1 Cargas verticais As cargas verticais que atuam nas edificações são transferidas basicamente pelas lajes, vigas e pilares que compõem as estruturas. A cada andar, os pilares vão recebendo essas cargas das lajes e vigas e que vão se acumulando até chegar à fundação. Essas cargas são oriundas de pesos dos elementos estruturais (como, por exemplo, o peso do concreto armado, da estrutura metálica, etc.), pesos dos elementos construtivos (paredes, divisórias, revestimentos, etc.), das cargas acidentais que atuam nos pavimentos (utilização como residência, comércio, escritórios, entre outros) e de outros carregamentos verticais que possam atuar na estrutura de modo a ser verificado particularmente em cada caso. 4.1.2 Cargas horizontais As ações horizontais atuantes na superestrutura são transmitidas até as fundações, que devem suportar tais carregamentos. As cargas horizontais (também chamadas de esforços laterais) podem ser geradas 3636 por ações como terremotos, forças devidas ao vento ou até mesmo por pressões laterais oriundas do solo, como no caso de muros de arrimo. Estruturas que estão localizadas dentro ou em contato com o mar também podem receber esforços horizontais devido às ondas. Edificações mais baixas não são tão suscetíveis a cargas horizontais, porém, edifícios altos ou os casos citados acima (estruturas de arrimo ou em contato com o mar) estão mais expostas a situações do tipo. Estruturas de torres de transmissão de energia, por serem bastante leves, também possuem elevadas cargas horizontais, oriundas do próprio peso dos cabos elétricos e/ou os esforços de tração e compressão que ocorrem nesses cabos em virtude de variações térmicas do material. Efeitos de aceleração e frenagem que ocorrem nas estruturas de pontes e viadutos, assim como em edifícios garagem, também podem gerar esforços horizontais nas estruturas. Os efeitos de temperatura e/ou de retração (este mais comum em estruturas de concreto) também podem ser observados, porém dependem muito do material que constitui a estrutura. 4.1.3 Momentos fletores Os momentos fletores que atuam nas estruturas e que são absorvidos pelos pilares da estrutura são transferidos à fundação, de modo que estas devem suportam seus efeitos satisfatoriamente para a estabilidade do conjunto. No geral, os esforços de momento que ocorrem nas estruturas são resultantes das cargas de vento e também de desaprumo de uma estrutura. Com relação à forma de suporte desses esforços por parte da fundação, deve-se observar, no caso de fundação profunda tipo blocos sobre estacas, quais as estacas mais carregadas devido ao acréscimo de carga gerado pelo momento, ou então, no caso de fundação rasa tipo sapata, os momentos de tombamento. 3737 37 Esses dois exemplos são apenas dois casos importantes que os esforços de momentos fletores podem gerar nas fundações e que devem ser observados quando do projeto desses elementos. 5. Planta de cargas e locação dos pilares A forma mais didática e direta de se apresentar as ações que os pilares distribuem às fundações épor meio da planta de cargas. Esse desenho, juntamente com a planta de locação dos pilares, compõe o conjunto dos primeiros desenhos de um projeto estrutural. Na planta de locação dos pilares, são apresentadas as posições (locações) dos pilares dispostos nas estruturas, geralmente em relação aos eixos de referência do terreno, assim como a seção dos pilares. Esses eixos de referência são os mesmos adotados na obra e marcados no gabarito, para a correta execução e alinhamento dos pilares e da fundação. É por meio da planta de locação dos pilares que se dá início à execução da estrutura na obra, pois por meio dela é que os pilares e os elementos de fundação são posicionados e conferidos (SANTOS, 2017). PARA SABER MAIS Gabarito de uma obra é a estrutura de madeira construída em torno do terreno ou do local onde será executada a obra. Deve ser uma estrutura firme e nivelada, com a finalidade de servir de referência para os alinhamentos dos elementos estruturais (fundações, pilares e vigas) e dos elementos construtivos (alvenarias). O gabarito deve ser marcado por um topógrafo, que irá posicionar corretamente todas as extremidades e os eixos da edificação. 3838 Na planta de cargas, os pilares são tabelados, nomeados e descritos de acordo com os carregamentos que serão então informados na tabela constante no arquivo. Nessa tabela, cada pilar possui apresentados todos os esforços que serão aplicados na fundação. É comum que a tabela da planta de cargas separe essas cargas não apenas por pilares, mas também por caso de carregamento, ou seja, os carregamentos máximos e mínimos de cada caso são apresentados separadamente. Momentos mínimos, momentos máximos, forças verticais máximas, forças verticais mínimas, forças horizontais máximas e forças horizontais mínimas são exemplos de casos de carregamentos apresentados nas tabelas de cargas. Para cada caso, um conjunto de cargas é apresentado. Esses valores são passados e utilizados pelo projetista de fundações para que os elementos de infraestrutura sejam devidamente calculados, dimensionados e desenhados. As cargas verticais apresentadas na tabela da planta de cargas são as reações verticais oriundas da somatória das ações verticais de toda a estrutura em cada pilar. Por meio dessas cargas é que os elementos de fundação são dimensionados. O mesmo ocorre com os esforços horizontais e momentos fletores que atuam na estrutura. Para a correta interpretação dos esforços que são demonstrados nas plantas de cargas, também é importante conhecer os eixos aos quais as estruturas foram calculadas. Na Tabela 4, por exemplo, são apresentados os valores das forças horizontais Fx e Fy em unidade de toneladas (tf). A força vertical Fz é expressa também em toneladas (tf). Os momentos Mx e My, em torno do eixo x e em torno do eixo y respectivamente, são apresentados em toneladas vezes metro (tf*m). 3939 39 Tabela 4 – Tabela de cargas de uma edificação com 6 pilares Elem FX Máx FY Máx FZ Máx MX Máx MY Máx FX Mín FY Mín FZ Mín MX Mín MX Mín P1 0 0 17 2 0 0 0 16 1 0 P2 0 1 32 2 0 0 -1 30 -1 0 P3 0 0 12 0 0 0 0 10 0 0 P4 0 0 29 1 3 -1 0 26 0 1 P5 1 1 50 1 1 -1 -1 46 -2 -2 P6 1 0 19 -1 0 0 0 17 -1 -2 Fonte: elabordo pelo autor. Na Tabela 4, você pode perceber que o pilar com maior carga é o pilar P5, pois sua carga Fz máx é de 50 tf e, na sequência, o pilar P2, com 32 tf de carga. Os carregamentos Fx e Fy são as forças horizontais, enquanto que o carregamento Fz é a carga vertical. Os momentos Mx e My são os momentos nas devidas direções x e y, respectivamente. Mas a interpretação da tabela, por si só, não é suficiente, sendo necessário entender as direções e os sentidos de cada esforço apresentado. Dessa forma, aliada à apresentação da tabela de cargas, é usual a apresentação de uma legenda que indique como se dão as considerações dos esforços e, principalmente, em que sentido se está adotando. Por exemplo, com relação à força horizontal Fx máx demonstrada na Tabela 4 para o pilar P5, tem-se o valor de 1 tf, porém, a direção e o sentido representado nessa tabela não são possíveis de se averiguar, uma vez que mais informações são necessárias. Igualmente ocorre também com os demais itens da mesma tabela de cargas. Para se evitarem equívocos, a legenda apresentada juntamente com a planta de cargas minimiza esse problema. A Figura 5 demonstra uma legenda que pode ser enviada junto com uma tabela de cargas. 4040 Figura 5 – Legenda de consideração dos esforços em planta de carga Fonte: elaborado pelo autor. Por padrão, os eixos são representados seguindo-se as características do plano cartesiano, onde, na horizontal, temos o eixo nomeado x e, na vertical, o eixo nomeado y. Os momentos Mx e My são tomados como em torno do eixo x e em torno do eixo y, respectivamente. Essa legenda é utilizada para a interpretação dos valores dos esforços e da planta de locação dos pilares. A planta de locação dos pilares apresentados na tabela de carga da Tabela 4 pode ser visualizada na Figura 6. Figura 6 – Planta de locação dos pilares Fonte: elaborado pelo autor. 4141 41 Os pilares recebem nomes para sua identificação, sendo usual a letra “P” para essa nomenclatura. Abaixo dos nomes dos pilares estão apresentadas as seções desses elementos, sendo normalmente utilizada a separação por “/”. No caso do pilar P1, a informação 30/30, significa que esse pilar é quadrado, com lados de 30 cm. Nesta planta de locação dos pilares da Figura 6, é possível observar que os pilares que apresentaram as maiores cargas na Tabela 4 são os pilares centrais, localizados no alinhamento do eixo B. Perceba que cada elemento (cada pilar) está cotado em relação a algum eixo da obra. Os eixos verticais receberam como nomes as letras A, B e C, enquanto que os eixos horizontais foram nomeados pelos numerais 1 e 2. O maior momento fletor encontrado para esta obra é o do pilar P4 em torno da direção y, ou seja, neste caso, temos 3 tf*m no sentido horário, pois é positivo, em torno da direção y (em torno do eixo A). 6. Considerações finais • O cálculo de estruturas não é completo se o engenheiro respon- sável por essa etapa não conseguir repassar os dados calculados corretamente. Por esse motivo, cálculo, detalhamento e desenho andam sempre juntos numa importante atividade da fase de pro- jeto de estruturas. • Os esforços atuantes nos pilares e que são levados até as funda- ções para que sejam transferidos para o solo são representados nas tabelas de cargas e estes são representados na planta de lo- cação de pilares. Interpretar corretamente os desenhos que apre- sentam essas informações é de vital importância para que ao se produzir uma tabela de cargas e uma planta de locação de estacas, o engenheiro possa transmitir todas as informações necessárias para que a obra execute todas as etapas corretamente. 4242 TEORIA EM PRÁTICA Para um projeto de estrutura, seu superior em um escritório de projetos estruturais solicitou que você realizasse a separação dos esforços que vão atuar nos elementos de fundação de uma determinada edificação. Ele também pediu que os esforços de vento fossem apresentados separados dos demais casos de carregamentos. Desse modo, quais são as opções possíveis para uma boa e correta apresentação das plantas de carga dessa edificação? Quantos casos de carregamentos serão apresentados nessa planta de cargas para que todas as possibilidades de ações que atuam nos pilares sejam corretamente abordadas? VERIFICAÇÃO DE LEITURA 1. A estrutura posicionada acima do nível do terreno, aquela que é responsável por suportar todas as cargas externas e levá-las com eficácia e segurança à fundação, é chamada de: a. Estrutura externa. b. Infraestrutura. c. Superestrutura. d. Estrutura de contraventamento. e. Estrutura contraventada. 4343 43 2. Em relação às ações dos pilares nas fundações e demais componentes referentes a esta aula, considere asafirmações a seguir e assinale com V para verdadeiro e com F para falso. ( ) Os pilares descarregam apenas os esforços verticais nas fundações. ( ) Os elementos de fundação absorvem apenas os esforços horizontais das estruturas. ( ) As fundações absorvem todos os esforços que os pilares vão acumulando andar a andar e os descarregam no terreno. ( ) As vigas e os pilares possuem a mesma função no transporte das cargas da edificação até o solo. Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta. a. F – V – F – F. b. F – V – V – F. c. V – F – F – V. d. F – V – F – V. e. F – F – V – F. 3. Os elementos construídos em madeira, que devem ser firmes e nivelados para que haja a correta marcação dos eixos da obra e assim os elementos possam ser demarcados e conferidos ao longo da execução da edificação recebem o nome de: 4444 a. Gastalho. b. Gabarito. c. Quadro de marcação. d. Esquadro de marcação. e. Planta de formas. Referências bibliográficas ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6.120: cargas para o cálculo de estruturas de edificações. Rio de Janeiro, 1980 versão corrigida: 2000. 6 p. . NBR 6.122: projeto e execução de fundações. Rio de Janeiro, 2010. 91 p. . NBR 8.681: ações e segurança nas estruturas – procedimento. Rio de Janeiro, 2003 versão corrigida: 2004. 18 p. CINTRA, J. C. A.; AOKI, N.; ALBIERO, J. H. Fundações diretas. São Paulo: Oficina de Textos, 2011. FUSCO, P. B.; ONISHI, M. Introdução à engenharia de estruturas de concreto. São Paulo: Cengage, 2017. REBELLO, Y. C. P. A concepção estrutural e a arquitetura. 6. ed. São Paulo: Zigurate Editora, 2010. SANTOS, J. S. dos. Desconstruindo o projeto estrutural de edifícios: concreto armado e protendido. São Paulo: Oficina de Textos, 2017. Gabarito Questão 1 – Resposta C A estrutura externa acima do nível do terreno que recebe as cargas e as leva para a fundação é chamada de superestrutura. Infraestrutura é o nome dado aos elementos de fundação que transmitem as cargas ao solo. 4545 45 Estruturas de contraventamento são estruturas de ligação entre os elementos principais com a finalidade de aumentar a rigidez da construção perante esforços horizontais. Estrutura contraventada é a estrutura prevista para suportar esforços horizontais em uma edificação. Estrutura externa não faz parte do contexto do assunto. Questão 2 – Resposta E A primeira afirmação é falsa, pois os pilares transferem todos os esforços para as fundações, sejam eles cargas verticais, horizontais ou momentos fletores. A segunda afirmação é falsa, pois os elementos de fundação absorvem todos os esforços que a superestrutura transferem a eles. A terceira afirmação é verdadeira, pois as fundações absorvem todos os esforços que os pilares vão acumulando andar a andar e os descarregam no terreno. A quarta afirmação é falsa, pois os pilares são os responsáveis por transmitir as cargas para os elementos de fundação. As vigas, no geral, recebem as cargas das lajes e os transferem para os pilares. Questão 3 – Resposta B Os gabaritos são os elementos em madeira, montados no entorno da edificação a ser construída para a finalidade de marcação do eixo da obra e dos elementos estruturais e construtivos como paredes. O gastalho é uma peça de madeira que serve como base ou suporte para a fixação da fôrma do pilar e, portanto, é uma opção errada para a questão. Quadro de marcação, planta de formas ou esquadro de marcação não fazem parte do escopo do assunto da questão e, portanto, são opções erradas para a questão. 464646 Leitura do projeto arquitetônico e lançamento de estruturas Autor: Thiago Drozdowski Priosta Objetivos • Avaliar os detalhes arquitetônicos que influenciam na estrutura. • Compreender as melhores opções para o lançamento da estrutura. • Realizar o lançamento dos elementos estruturais de acordo com a disponibilidades e possibilidades arquitetônicas. 4747 47 1. Introdução A atividade de conceber a estrutura é uma das tarefas mais importantes durante a fase de projeto. Para tanto, são necessários muita prática e também muito conhecimento das interações que uma estrutura possui com a arquitetura e outras disciplinas, como hidráulica e elétrica, por exemplo. Santos (2017) avalia que, para cada concepção arquitetônica, inúmeras possibilidades de sistemas estruturais existem, cada qual com suas soluções bastante diversas. Desse modo, o papel do engenheiro calculista de estrutura nessa etapa é praticamente fundamental para o êxito do projeto no final dos serviços. Uma escolha errada nessa etapa pode inviabilizar economicamente uma obra ou então em questão de prazos possíveis. Santos (2017, p. 15) afirma: [...] é nessa fase que os grandes profissionais se sobressaem. É a fase da concepção, em que a criatividade e o conhecimento sobre o comportamento dos materiais vão resultar em uma estrutura mais adequada às restrições impostas pela arquitetura, pelos métodos construtivos e pelos custos envolvidos para executá-la. O exercício exaustivo da prática de leitura dos projetos arquitetônicos, imaginando como uma estrutura pode se encaixar naquela arquitetura, é o que vai permitir que você construa sua identidade como engenheiro calculista de estruturas. É nessa etapa que o profissional demonstra suas habilidades em resolver os mais diversos percalços que a arquitetura pode lhe oferecer, sem se esquecer das limitações dos materiais envolvidos na construção. 2. A arquitetura como parte da engenharia estrutural É consenso no meio da engenharia civil que as edificações nascem a partir do projeto de arquitetura e, de fato, essa é a prática mais usual. As mais diversas soluções de arquitetura, ao final da fase de concepção arquitetônica necessitam ser colocadas em condições de execução. 4848 Pode-se dizer que a arquitetura é o corpo e a estrutura seria o esqueleto da edificação. Isso ocorre porque não há sentido em projetar uma arquitetura que não possa ser executada ou que não ofereça condições de viabilidade técnica ou custo-benefício em sua execução. Rebello (2010) afirma que toda forma precisa de uma estrutura e toda estrutura possui uma forma. Essa é uma afirmação que comprova a necessidade de interação entre a arquitetura e a estrutura. É certo que arquiteturas mais arrojadas, com maiores vãos, maior esbeltez e formas mais variadas necessitam de um estudo mais minucioso. Há materiais construtivos adotados nas estruturas que facilitam a criação arquitetônica mais arrojada, porém, para determinados casos, o custo mais elevado de materiais específicos por vezes não justificam sua adoção. Como exemplo, pode-se tomar o caso de residências utilizadas como moradia popular, onde, nesse caso, é usual a utilização de arquiteturas mais simples, visando a economia de material ou da redução no custo da técnica construtiva adotada. Em outros casos, é comum observar o prazo de execução reduzido. Pode ser que a solução estrutural adotada para a arquitetura definida não seja a mais econômica, mas talvez seja a de processo executivo mais rápido. Outro aspecto que pode ser observado é a questão logística, que pode inviabilizar o uso de estruturas em determinadas localidades. Por exemplo, a arquitetura, sabendo que não há produção de estruturas metálicas próximo ao local da edificação, provavelmente não irá projetar pensando nesse modelo executivo, uma vez que, para se utilizar esse material, seria necessário o transporte de uma localidade mais afastada, aumentando consideravelmente os custos para execução da obra. O mesmo fato ocorre em obras de alvenaria estrutural. Antes de se projetar a arquitetura da edificação, deve-se verificar se há a fabricação de blocos a serem utilizados na obra que viabilizem sua construção. 4949 49 Dessa forma, é possível observar que a arquitetura, como etapa fundamental do processo construtivo, deve compor, juntamente com a engenharia estrutural, o sistema que suportará os esforços atuantes na edificação.A concepção de uma arquitetura implica a concepção de uma estrutura e, por consequência, dos materiais e dos processos construtivos para materializá-la. A estrutura e a arquitetura são um só objeto e, portanto, conceber uma implica conceber a outra e vice-versa (REBELLO, 2010). 3. Leitura do projeto arquitetônico Analisar previamente a arquitetura antes de se realizar o lançamento da estrutura é uma necessidade que nem sempre recebe a devida importância por parte dos profissionais de engenharia, mas que certamente os pouparia de grande trabalho na sequência das atividades. Essa análise dos projetos arquitetônicos se faz a partir da leitura e interpretação da arquitetura. Ao se realizar essa tarefa, o responsável pela estrutura poderá absorver quais as intenções do projeto arquitetônico, ou seja, pode-se compreender qual o objetivo que o profissional de arquitetura quis incorporar à edificação. Objetivo de utilização, objetivo de inserção dessa edificação como elemento componente do seu entorno, quais os objetivos estéticos, harmônicos, funcionais, entre outros. Uma das principais informações obtidas no projeto de arquitetura é a utilização dos ambientes que deverão ser estruturados. Na própria NBR 6.120 (ABNT, 2000) há a diferenciação das cargas por ambiente dentro da mesma utilização. Por exemplo, em uma residência, esse mesmo código normativo apresenta valores diferentes em função do ambiente, como no caso de dormitórios, sala, copa, cozinha e banheiro, que possuem como carregamento variável acidental de 1,5 kN/m², enquanto que despensas, áreas de serviço e lavanderias possuem como valor da carga variável acidental 2,0 kN/m². 5050 Outras condições que são observadas na arquitetura e que influenciam na concepção da estrutura são os vãos dos ambientes, das portas e janelas, pois haverá necessidade de que os elementos estruturais sejam lançados levando-se essas informações em consideração; ora, não é possível adotar um pilar, por exemplo, na mesma posição em que se encontra uma janela. Observe na Figura 1 uma planta arquitetônica com algumas dimensões demarcadas, assim como os ambientes. Figura 7 – Planta arquitetônica de uma residência Fonte: elaborado pelo autor. Nesta Figura 7, é possível observar que se trata de uma arquitetura residencial, em função dos ambientes demarcados, além das outras informações disponíveis, como as cotas (dimensões dos ambientes) e do pé-direito (P.D.) também informado, que, neste caso, é de 2,50 m. 5151 51 PARA SABER MAIS A informação pé-direito, geralmente apresentada nos projetos de arquitetura, é a distância entre o piso do pavimento considerado até o fundo do teto do pavimento logo acima, ou seja, é a distância livre que existe em um ambiente (em edificações residenciais, é normal adotar-se uma altura de pé-direito entre 2,50 m a 3,10 m). Já o termo “pé-direito duplo” ocorre quando essa distância é em torno do dobro da distância média usada para o pé-direito comum (neste caso, é usual o pé-direito duplo ter entre 5,00 e 6,50 m). A altura de um pavimento a outro (que é influenciado pelo pé-direito) interfere diretamente no comprimento dos pilares. Distâncias maiores para esse comprimento tendem a gerar pilares com maiores seções. Na Figura 7, verifica-se também a existência de uma abertura no ambiente entre a cozinha e o dormitório 2, que é utilizada para as passagens das tubulações de banheiro e da área de serviço que está ao lado. Essa informação deve ser considerada pelo projetista de estrutura, para que não se esqueça de deixar uma abertura na laje do pavimento e viabilizar as passagens dos elementos de hidráulica. Nas plantas arquitetônicas também são observadas as espessuras das alvenarias pretendidas pelo(a) arquiteto(a). Essa informação influencia nas cargas das alvenarias, pois alvenarias mais largas pesam mais que as mais finas. No projeto arquitetônico, deve-se ainda observar os cortes para verificação de ambientes que possam estar com alturas menores, assim como os detalhes das portas e janelas. Caso haja alguma porta com altura maior que o normal (comum em projetos de estilos mais modernos), 5252 ocorre a dificuldade de se passar alguma viga nessa região. Em alguns casos, portas de correr podem igualmente inviabilizar o posicionamento de algum elemento estrutural em virtude de seu modo de abertura. Outras informações importantes de serem verificadas são os níveis dos pisos e dos acabamentos, pois alguns ambientes podem ter necessidade de que a laje seja rebaixada para absorver os desníveis impostos pela arquitetura (essa situação era mais comum antigamente, na região dos banheiros, mas atualmente ainda ocorrem em regiões de sacadas e terraços, para se evitar que a água externa entre no ambiente interno). O projeto arquitetônico oferece ainda a possibilidade de se verificar o posicionamento prévio de pontos de elétrica e hidráulica, que posteriormente devem ser confirmados quando da compatibilização de todos os projetos da edificação. Ao se observarem esses pontos prévios de elétrica e hidráulica, procura-se minimizar as interferências entre a estrutura e outras disciplinas, como a colocação de elementos estruturais que impossibilitem a passagem das tubulações hidráulicas na região dos banheiros. A inserção de um pilar exatamente atrás de um vaso sanitário pode gerar a necessidade de se deslocar esse elemento de modo a proporcionar a melhor solução para essa interferência. A existência de pavimentos específicos para garagem influencia consideravelmente nas posições dos pilares, que devem estar locados de modo a proporcionar o melhor aproveitamento de vagas, assim como viabilizar as manobras necessárias dentro do pavimento. É a leitura do projeto arquitetônico que possibilita o início do lançamento da estrutura, pois ao se realizar essa atividade, o profissional da estrutura já começa a compor em sua mente qual o melhor arranjo estrutural para aquela forma. Ao se verificar se o telhado é embutido à edificação ou se possui beiral, diferentes possibilidades podem ser adotadas para finalizar os pilares no topo da edificação, assim como a existência ou não de escada, para se verificarem as possibilidades que a arquitetura oferece para o apoio da mesma. 5353 53 Ao se verificar o projeto arquitetônico, o projetista estrutural estará ciente das interações que os elementos estruturais terão com a arquitetura e isso o direcionará em grande parte das decisões que serão tomadas. ASSIMILE Acompatibilização de projetos na construção civil tem por finalidade verificar as possíveis interferências entre os projetos arquitetônicos, estruturais, hidrossanitários, elétricos, entre outros. Com a realização da compatibilização, diminuem-se consideravelmente as interferências e é possível prever soluções prévias para cada caso, evitando retrabalhos em obras, que geram gastos e perda de tempo. 4. Requisitos para o lançamento da estrutura O lançamento da estrutura é a materialização da etapa de concepção estrutural. Nessa etapa se definem as posições dos elementos na edificação, assim como as dimensões prévias (por meio do pré- dimensionamento) destes elementos. Conforme dito, devem ser consideradas todas as interferências que a estrutura pode gerar com os demais elementos da edificação. No geral, a estrutura é lançada sobre uma arquitetura-base e alguns aspectos específicos devem ser observados para tal tarefa, como a estabilidade da estrutura e resistência aos esforços atuantes, a estética da edificação, a economia que a estrutura pode gerar, a funcionalidade da estrutura perante as condições do ambiente e da arquitetura, entre outros. 5454 Quanto ao aspecto estrutural, o lançamento dos elementos precisa proporcionar rigidez suficiente para suporte das condições às quais a edificação estará suscetível. No quesito estético, a estrutura deve tentar viabilizar todas as condições arquitetônicas previstas no projeto específico da arquitetura,sabendo que se houver necessidade de interferência, a solução deve ocorrer em conjunto, para que seja possível atender a todos os lados da situação (estrutura x arquitetura). Com relação a economia e funcionalidade, a estrutura deve sempre observar a existência dos materiais que serão adotados na estrutura, a fim de se evitarem custos logísticos adicionais, assim como a simplicidade do modelo construtivo perante a mão de obra disponível na localidade. Não adianta optar por alguma técnica construtiva específica se não há equipamentos ou profissionais treinados para sua aplicação, como, por exemplo, adotar lajes protendidas em regiões onde não há disponibilidade de empresa com equipamentos e trabalhadores específicos para a atividade. 4.1 Elementos estruturais Os elementos básicos de uma estrutura são lajes, vigas, pilares e fundações. No geral, as lajes recebem as cargas da edificação e as transmitem para as vigas, que recebem essas cargas e também as cargas de alvenaria e as levam para os pilares. Os pilares acumulam essas cargas ao longo dos pavimentos e as distribuem para as fundações, que devem transmitir esses esforços para o solo, que fará o suporte de todo o conjunto. Esses elementos em conjunto formam os sistemas estruturais. Para Alva (2007), os sistemas estruturais consistem na reunião de elementos estruturais de concreto, aço, mistos e outros, de maneira que estes trabalhem de forma conjunta para resistir às ações atuantes no edifício e garantir sua estabilidade. Vigas e pilares formam também os pórticos, que resistem aos esforços horizontais. Em alguns casos, as lajes também podem contribuir para essa resistência lateral. A disposição desse conjunto de elementos é cesar Highlight 5555 55 que vai aumentar ou diminuir a capacidade resistente das estruturas nesse quesito. Quanto mais direta for a transmissão das cargas em uma estrutura, melhores condições de suporte essa estrutura possuirá, assim como mais econômica esta se apresentará. Para tanto, evita-se a utilização de apoios indiretos na estrutura, como, por exemplo, vigas apoiando em vigas ou pilares que apoiam em vigas (vigas de transição). Outros elementos estruturais complementares são adotados nas estruturas, como escadas, rampas, arrimos, reservatórios, vigas-parede, entre outros. PARA SABER MAIS Vigas de transição são as vigas que recebem pilares apoiados sobre elas. Servem para desviar um pilar de uma determinada posição, como, por exemplo, quando este não pode ter o mesmo alinhamento (prumada) do pavimento superior. Geralmente são vigas de grandes dimensões, pois os pilares sobre elas apoiados descarregam elevadas cargas concentradas. 4.2 Concepção estrutural e o lançamento da estrutura Um equívoco muito comum que algumas pessoas comentem é achar que um software de cálculo estrutural será capaz de realizar todo o projeto de estrutura. Isso é um grave engano, pois jamais tal prática pode ser tomada por um profissional. Botelho (2016, p. 177) diz: Uma coisa é certa: os programas de computador não fazem o lançamento da estrutura. Programas de computador não sentem o projeto arquitetônico. Isso é missão do profissional de estruturas em diálogo com o arquiteto. 5656 Dessa forma, pode-se dizer que criatividade e visão do espaço a se estruturar são qualidades que um projetista de estrutura deve possuir, pois o uso dessas qualidades permite uma concepção com maiores chances de sucesso na solução da arquitetura. Entretanto, a criatividade não é fator único nessa ocasião, pois a concepção estrutural também depende muito do material que irá compor a estrutura. Para os diferentes tipos de materiais, o comportamento de cada um em particular deve ser levado em consideração no momento da escolha de onde se devem posicionar os pilares, as vigas e os demais elementos. Essa situação ocorre pois cada material possui seu modo de ruptura, modo de trabalho, capacidade resistente, facilidade de montagem e outros diversos componentes que podem influenciar na concepção estrutural. As vigas metálicas, por exemplo, conseguem vencer maiores vãos com menores seções do que se comparadas às vigas de concreto armado. Independentemente do material adotado, a arquitetura será a base para o lançamento estrutural. No caso de uma estrutura constituída por uma edificação térrea, tomam-se as formas dos pavimentos da arquitetura como referência e então se dispõe na planta a posição dos elementos estruturais. Em um edifício com múltiplos andares, a tarefa passa a ser mais complexa, uma vez que há necessidade de que o elemento estrutural de um pavimento também seja “aproveitável” em outro. Para auxílio dessa situação mais complexa, Rebello (2010, p. 193) afirma que: […] o lançamento da estrutura pode ser iniciado por qualquer nível da arquitetura. Entretanto, a experiência tem mostrado que começando pelo pavimento intermediário tem-se melhor domínio dos reflexos sobre os pavimentos imediatamente abaixo e imediatamente acima. Você vai perceber durante o exercício das suas atividades de lançamento estrutural que diversas opções são possíveis. Inclusive o ponto da arquitetura por onde você iniciará o lançamento da estrutura será 5757 57 um critério seu, a depender da sua facilidade e familiarização com a atividade. De qualquer forma, algumas regras básicas para o lançamento estrutural são aplicáveis, com a finalidade de facilitar o resultado final e que independem do material utilizado como estrutura: • posicionar os pilares preferencialmente nos cantos e nos encontros das alvenarias e vigas, de modo a não interferir na proposta arquitetônica; • preferencialmente, posicionar os pilares de modo que fiquem embutidos nas alvenarias, para que fiquem escondidos; • os pilares devem ser posicionados de forma que as vigas que apoiem sobre esses pilares possuam a mesma ordem de grandeza para suas alturas; • evitar a descontinuidade dos pilares, isso é, manter o pilar em uma mesma prumada (direção/alinhamento vertical), para que não ocorram cargas excêntricas nos pilares e, assim, esforços que oneram a estrutura; • procurar manter os pilares alinhados uns com os outros; • evitar o posicionamento de pilares nas regiões onde normalmente passam tubulações hidráulicas, como nas regiões atrás dos chuveiros e vasos sanitários; • as vigas devem procurar ficar no alinhamento das paredes, pois assim as alvenarias estarão descarregando suas cargas exatamente sobre as vigas; • as vigas devem ainda ser posicionadas de modo a gerar panos de lajes com tamanhos uniformes, iss é, com a mesma ordem de grandeza; • evitar o uso de vigas em regiões onde estas podem ficar aparentes, a não ser que seja inevitável do ponto de vista estrutural (essas vigas, geralmente, implicam ambientes menos “limpos” esteticamente e/ou formam as descontinuidades em forros, por exemplo, quando da sua utilização); 5858 • nas regiões de escadas e/ou rampas, é viável posicionar alguns pilares e vigas no entorno para que haja condições de apoio para esses elementos. Após o lançamento da estrutura, que é a decisão das posições dos elementos estruturais na edificação, ocorre o pré-dimensionamento desses elementos. Por muitas vezes, essas duas estapas atuam em conjunto, sendo uma determinante à outra. Você perceberá que, em alguns casos, a concepção estrutural e o pré-dimensionamento ocorrem naturalmente em conjunto. Para essa etapa, diferentes formulações, gráficos ou ábacos são utilizados, de acordo com o material da estrutura. 5. Pré-dimensionamento de estruturas É o pré-dimensionamento das estruturas que proporciona uma ideia mais precisa das seções que serão adotadas. É nesta etapa que a estrutura começa a ter volume, isso é, os tamanhos dos elementos são estimados e se pode começar a ter uma previsão de consumo de material estrutural para a obra. No pré-dimensionamento, as exigências normativas, o comportamento estrutural das peças e todo o arranjo estrutural pensado na
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