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UNIVERSIDADE FEDERAL DO OESTE DO PARÁ UFOPA BACHARELADO EM ENGENHARIA CIVIL BRUNO HENRIQUE SIMÕES SOUSA LEYLANNY SILVA ARAÚJO MEMÓRIAL DE CÁLCULO: Projeto estrutural de lajes maciças ITAITUBA-PA 2023 2 BRUNO HENRIQUE SIMÕES SOUSA LEYLANNY SILVA ARAÚJO MEMÓRIAL DE CÁLCULO: Projeto estrutural de lajes maciças Trabalho contendo pesquisa bibliográfica na matéria de Estruturas de Concreto II, do curso de graduação de Engenharia Civil da Universidade Federal do Oeste do Pará. Orientadora Engª. Civ. Me. Enicleia Nunes de Sousa Barros ITAITUBA-PA 2023 3 Índice de Ilustrações Figura 1 - Cotação de valores da equação ............................................................ 8 Figura 2 - Analise de borda I .............................................................................. 16 Figura 3 - Analise de borda II ............................................................................. 16 Figura 4 - Taxa mínima de aço. .......................................................................... 40 4 Lista de Tabelas Tabela 1 - Tipos de vinculo ................................................................................ 16 Tabela 2 -Tipos de vínculos do projeto .............................................................. 16 Tabela 3 - Espessura calculada para as lajes....................................................... 20 Tabela 4 - Carga Atuante nas lajes ..................................................................... 23 Tabela 5 -Momentos positivos e negativos das lajes .......................................... 26 Tabela 6 - Tabela de Kc I.................................................................................... 34 Tabela 7 - Tabela de Kc II .................................................................................. 34 Tabela 8 - Tabela de Kc III ................................................................................. 35 Tabela 9 - Tabela de Kc IV ................................................................................. 35 Tabela 10 - Tabela de Kc V ................................................................................ 35 Tabela 11 - Tabela de Kc VI ............................................................................... 35 Tabela 12 - Tabela de Kc VII ............................................................................. 35 Tabela 13 - Detalhamento da área de aço I ......................................................... 37 Tabela 14 - Detalhamento da área de aço II ....................................................... 38 Tabela 15 - Detalhamento da área de aço III ...................................................... 38 Tabela 16 - Detalhamento da área de aço IV ...................................................... 38 Tabela 17 - Detalhamento da área de aço V ....................................................... 38 Tabela 18 - Detalhamento da área de aço VI ...................................................... 38 Tabela 19 - Detalhamento da área de aço VII .................................................... 39 5 Sumário 1. INTRODUÇÃO ............................................................................................ 6 2. DESENVOLVIMENTO .............................................................................. 7 2.1 PLANTA ARQUITETÔNICA ............................................................... 7 2.2 DADOS ................................................................................................... 7 2.3 VÃO EFETIVO DAS LAJES ................................................................. 8 2.3.1 Cálculos ............................................................................................. 8 2.4 TIPO DE ARMAÇÃO .......................................................................... 13 2.4.1 Cálculo ............................................................................................ 13 2.5 TIPOS DE VÍNCULOS DE LAJES ..................................................... 15 2.5.1 Cálculo ............................................................................................ 16 2.6 ESPESSURA DAS LAJES ................................................................... 18 2.6.1 Cálculo ............................................................................................ 18 2.7 CÁLCULO DE CARGAS ATUANTES NAS LAJES ........................ 20 2.7.1 Cálculo ............................................................................................ 20 2.8 MOMENTOS FLETORES ................................................................... 23 2.8.1 Cálculo ............................................................................................ 23 2.9 COMPATIBILIZAÇÃO DOS MOMENTOS FLETORES ................. 28 2.9.1 Cálculo ............................................................................................ 29 2.10 TAXA DE ÁREA DE AÇO .............................................................. 31 2.10.1 Cálculo de Kc ................................................................................. 32 2.10.2 Cálculo da taxa de aço ................................................................... 36 2.10.3 Armadura mínima ......................................................................... 39 2.10.4 Cálculo da taxa mínima de aço ..................................................... 40 2.10.5 Espaçamento e quantidade de barras de aço .............................. 40 2.10.6 Cálculo do espaçamento e quantidade de barras de aço ............ 41 2.10.7 Comprimento das barras dos momentos positivos ..................... 42 2.10.8 Detalhamento da armadura positiva das lajes ............................ 43 2.10.9 Comprimento das barras dos momentos negativos .................... 43 2.10.10 Detalhamento das barras dos momentos negativos ................ 44 4. CONCLUSÃO ............................................................................................ 45 5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRAFICAS ..................................................... 46 6 1. INTRODUÇÃO As lajes são elementos de superfície, planos e bidimensionais, ou seja, aquelas onde as dimensões comprimento e largura são da mesma ordem de grandeza e maiores que a espessura. As lajes maciças são definidas por ARAÚJO (2014) como placas com espessuras uniformes, apoiadas ao longo do seu perímetro e para os apoios, podem ser utilizadas vigas ou alvenarias. Dessa forma, elas são destinadas a receber cargas provenientes de pessoas, móveis, equipamentos, paredes, veículos e qualquer carga que possa existir no espaço que ela está fazendo parte. Logo esse trabalho tem por objetivo o dimensionamento de lajes maciças referente a um pavimento tipo de um prédio residencial. 7 2. DESENVOLVIMENTO 2.1 PLANTA ARQUITETÔNICA A planta baixa arquitetônica apresenta os seguintes cômodos: 1 Sala de estar; 1 Cozinha; 1 Banheiro Social; 2 Quartos. 2.2 DADOS Para o dimensionamento dos planos de lajes maciças, será usado alguns dados de entrada, gerais, são eles: • fck=25 MPa • Aço CA-50 • Coeficiente do concreto = 25 kN/m³ • Coeficiente do contrapiso = 21 kN/m³ • Coeficiente do revestimento = 19 kN/m³ • Peso Próprio do Tijolo = 13 kN/m³ • Sobrecarga segundo a NBR 6120/20, para cargas residenciais, adotou-se 1,5 kN/m³ 8 2.3 VÃO EFETIVO DAS LAJES Chama-se vãos efetivos das lajes, a metragem de comprimento no eixo x e eixo y dos planos das mesmas. Segundo o item 14.7.2.2 da NBR 6118/ 2014, se os apoios das lajes são considerados suficientemente rígidos quanto ao esforço de traçãovertical, o vão efetivo deve ser calculado pela equação (1). lef = l0 + a1 + a2 (1) Para os valores de a1 e a2 a norma para projetos de estruturas de concretos define as seguintes equações para encontrar as incógnitas: • a1 = t1 2 (2) • a2 = t2 2 (3) Figura 1 - Cotação de valores da equação Fonte: NBR 6118/2014 2.3.1 Cálculos Para os cálculos de vão efetivos, foram usadas as seguintes nomenclaturas e medidas para as estruturas de concretos: Os pilares são classificados da esquerda para a direita e de cima para baixo, seguindo de P1 à P15. Quanto as suas medidas, foram adotando 24 cm x 15 cm, totalizando 360 cm² definido como medidas mínimas na NBR 6118/2014; As vigas são classificadas da esquerda para a direita e de cima para baixo, seguindo de V1 à V20. Quanto as suas medidas, foram adotados 15cm x 20 cm, logo, dentro do mínimo de largura da NBR 6118/2014, que define a mesma com 14 cm; As lajes são classificadas da esquerda para a direita e de cima para baixo, seguindo de L1 à L7. Quanto as suas dimensões, serão calculadas seguindo a equação (1). 9 • Lajes L1 Vão 1: lef = 280 + a1 + a2 lef = 280 + 15 2 + 15 2 lef = 295 cm Vão2: lef = 240 + a1 + a2 lef = 240 + 15 2 + 15 2 lef = 255 cm 10 • Lajes L2 Vão 1: lef = 245 + a1 + a2 lef = 245 + 15 2 + 15 2 lef = 260 cm Vão2: lef = 240 + a1 + a2 lef = 240 + 15 2 + 15 2 lef = 255 cm • Lajes L3 Vão 1: lef = 280 + a1 + a2 lef = 280 + 15 2 + 15 2 lef = 295 cm Vão 2: lef = 220 + a1 + a2 lef = 220 + 15 2 + 15 2 lef = 235 cm 11 • Lajes L4 Vão 1: lef = 245 + a1 + a2 lef = 245 + 15 2 + 15 2 lef = 260 cm Vão 2: lef = 220 + a1 + a2 lef = 220 + 15 2 + 15 2 lef = 235 cm • Lajes L5 Vão 1: lef = 280 + a1 + a2 lef = 280 + 15 2 + 15 2 lef = 295 cm Vão 2: lef = 250 + a1 + a2 lef = 250 + 15 2 + 15 2 lef = 265 cm 12 • Lajes L6 Vão 1: lef = 250 + a1 + a2 lef = 250 + 15 2 + 15 2 lef = 265 cm Vão 2: lef = 245 + a1 + a2 lef = 245 + 15 2 + 15 2 lef = 260 cm • Lajes L7 Vão 1: lef = 350 + a1 + a2 lef = 350 + 15 2 + 15 2 lef = 365 cm Vão 2: lef = 250 + a1 + a2 lef = 250 + 15 2 + 15 2 lef = 265 cm 13 2.4 TIPO DE ARMAÇÃO Após cálculos dos vãos efetivos, sendo lx (menor vão efetivo) e ly (maior vão efetivo), calculou-se o tipo de armação da laje maciça através do valo da razão entre os vãos: λ = ly l𝑥 (4) Quanto a classificação, obtém-se: • Laje armada em uma direção para → λ > 2; • Laje armada em duas direções para → λ ≤ 2. 2.4.1 Cálculo • Laje 1 λ = 295 255 λ = 1,16 Armadura em duas direções. • Laje 2 λ = 260 255 λ = 1,02 Armadura em duas direções. 14 • Laje 3 λ = 295 235 λ = 1,26 Armadura em duas direções. • Laje 4 λ = 260 235 λ = 1,11 Armadura em duas direções. • Laje 5 λ = 295 265 15 λ = 1,11 Armadura em duas direções. • Laje 6 λ = 295 265 λ = 1,11 Armadura em duas direções. • Laje 7 λ = 365 265 λ = 1,38 Armadura em duas direções. 2.5 TIPOS DE VÍNCULOS DE LAJES Existem 3 tipos de vínculos que poderão ocorrer nos planos de lajes, sendo eles: Borda livre: Acontece quando não ocorre nenhum tipo de apoio na laje, um bom exemplo são as sacadas; Borda simplesmente apoiada: Ocorre quando a laje não possui engaste em outra laje, por exemplo em limite do plano de laje ou onde não ocorre momentos negativos dos encontros de lajes: Borda engastada: Quando uma laje engasta em outra, tal situação ocorre quando existem momentos negativos nos apoios entre plano de lajes. 16 Tabela 1 - Tipos de vinculo Borda livre Borda simplesmente apoiada Borda engastada Fonte: Autores, 2023. Afim de definir os tipos de apoio entre lajes, adota-se duas equações para dois tipos de situações: Quando os planos de lajes estão totalmente conectados. Figura 2 - Analise de borda I Fonte: Autores, 2023. • Se L2 ≥ 1 4 . L1 , a borda será engastada; • Se L2 < 1 4 . L1 , a borda será apoiada. Quando os planos de lajes estão parcialmente conectados. Figura 3 - Analise de borda II Fonte: Autores, 2023. • Se L1 ≥ 2 3 . L3 , a borda será engastada; • Se L1 < 2 3 . L3 , a borda será apoiada. 2.5.1 Cálculo Afim de compatibilizar os resultados, apresentou-se apenas a tabela abaixo: Tabela 2 -Tipos de vínculos do projeto Lajes em analise Tipo de vínculos na Borda L1 e L2 Engastada L1 e L3 Engastada L2 e L1 Engastada L2 e L4 Engastada 17 L3 e L1 Engastada L3 e L4 Engastada L3 e L5 Engastada L4 e L2 Engastada L4 e L3 Engastada L4 e L6 Engastada L4 e L7 Apoiada L5 e L3 Engastada L5 e L6 Engastada L6 e L4 Engastada L6 e L5 Engastada L6 e L7 Engastada L7 e L6 Apoiada L7 e L4 Apoiada Fonte: Autores, 2023. A planta do tipo de vínculo poderá ser definida da seguinte forma: 18 2.6 ESPESSURA DAS LAJES Após encontrado o tipo de vínculo das lajes, inicia-se o dimensionamento das espessuras de cada plano, através da seguinte equação: H = dutil + Ø 2 + C (5) Onde: • H → Espessura da laje (cm); • dutil → Medida entre o centro de gravidade do vergalhão até o limite da laje; • Ø → Diâmetro do vergalhão adotado (cm) • C → Cobrimento segundo as tabelas 6.1, da NBR 6118/2014. Afim de definir o dutil, utiliza-se a equação: dutil = (2,5 − 0,1 . n) . l ∗ (6) Onde: • dutil → Medida entre o centro de gravidade do vergalhão até o limite da laje; • n → Número de engastes da laje; • l* → menor valor encontrado na equação (7). Para definir o valor de l, tem-se que resolver a seguinte equação: l∗ ≤ { lx ly . 0,7 (7) Onde: • lx → Menor vão da laje (cm); • ly → Maior vão da laje (cm). 2.6.1 Cálculo Para o cálculo das espessuras, foram adotados como valores gerais: a) Diâmetro do vergalhão = 10 mm = 1cm; b) Cobrimento para classe de agressividade II = 2,5 cm. • Laje 1 l∗ ≤ { lx = 255 295 . 0,7 = 206,5 l∗ = 206,5 dutil = (2,5 − 0,1 . 2) . 2,065 dutil = 4,76 𝑐𝑚 H = 4,76 + 1 2 + 2,5 H = 7,76 = 8 cm • Laje 2 l∗ ≤ { lx = 255 260 . 0,7 = 182 l∗ = 182 dutil = (2,5 − 0,1 . 2) . 1,82 dutil = 4,18 𝑐𝑚 H = 4,18 + 1 2 + 2,5 H = 7,18 = 8 cm 19 • Laje 3 l∗ ≤ { lx = 235 295 . 0,7 = 206,5 l∗ = 206,5 dutil = (2,5 − 0,1 . 3) . 2,065 dutil = 4,54 𝑐𝑚 H = 4,54 + 1 2 + 2,5 H = 7,54 = 8 cm • Laje 4 l∗ ≤ { lx = 235 260 . 0,7 = 182 l∗ = 182 dutil = (2,5 − 0,1 . 4) . 1,82 dutil = 3,82 𝑐𝑚 H = 3,82 + 1 2 + 2,5 H = 6,82 = 7 cm • Laje 5 l∗ ≤ { lx = 265 295 . 0,7 = 206,5 l∗ = 206,5 dutil = (2,5 − 0,1 . 2) . 2,065 dutil = 4,76 𝑐𝑚 H = 4,76 + 1 2 + 2,5 H = 7,70 = 8cm • Laje 6 l∗ ≤ { lx = 265 295 . 0,7 = 206,5 l∗ = 206,5 dutil = (2,5 − 0,1 . 3) . 2,065 dutil = 4,55 𝑐𝑚 H = 4,55 + 1 2 + 2,5 H = 7,55 = 8 cm • Laje 7 l∗ ≤ { lx = 265 365 . 0,7 = 255,5 l∗ = 255,5 20 dutil = (2,5 − 0,1 . 0) . 2,555 dutil = 6,39 𝑐𝑚 H = 6,39 + 1 2 + 2,5 H = 9,38 = 10 cm Tabela 3 - Espessura calculada para as lajes Lajes Espessura calculada Espessura adotada L1 8 cm 10 cm L2 8 cm L3 8 cm L4 7 cm L5 8 cm L6 8 cm L7 10 cm Fonte: Autores, 2023. 2.7 CÁLCULO DE CARGAS ATUANTES NAS LAJES Para o cálculo das cargas tem-se a seguinte equação: 𝑃 = ∑ 𝑔 + ∑ 𝑞 (8) Onde: g → Carga permanente (kN/m²); q → Carga acidental segundo a NBR 6120/2020 (kN/m²). Para o cálculo das cargas permanentes, faz-se a somatória entre o peso próprio do concreto, o pesodo contrapiso e do revestimento do piso. Peso próprio do concreto é definido por: gconcreto = γc . H (9) Onde: γc → Coeficiente do concreto; H → Espessura da laje. Peso do contrapiso é definido por: gcontrapiso = γcp . econtrapiso (10) Onde: γcp → Coeficiente do contrapiso; econtrapiso → Espessura do contrapiso. Peso do revestimento do piso: gcontrapiso = γrev . erevestimento (11) Onde: γrev → Coeficiente do revestimento cerâmico; erevestimento → Espessura do revestimento. Peso de Parede: (soma linear das cotas de paredes) .Pé direito .peso específico da alvenaria Área da laje (12) 2.7.1 Cálculo • Laje 1 gconcreto = γc . H gconcreto = 25 . 0,1 gconcreto = 2,5 kN/m² 21 gcontrapiso = γcp . econtrapiso gcontrapiso = 21 . 0,02 gcontrapiso = 0,42 kN/m² gcontrapiso = γrev . erevestimento gcontrapiso = 19 . 0,015 gcontrapiso = 0,29 kN/m² ∑ g = 2,5 + 0,42 + 0,29 = 3,21 kN/m² P = 3,21 + 1,5 = 4,71 kN/m² • Laje 2 gconcreto = γc . H gconcreto = 25 . 0,1 gconcreto = 2,5 kN/m² gcontrapiso = γcp . econtrapiso gcontrapiso = 21 . 0,02 gcontrapiso = 0,42 kN/m² gcontrapiso = γrev . erevestimento gcontrapiso = 19 . 0,015 gcontrapiso = 0,29 kN/m² 1,22 . 3 . 13 (2,6 x 2,55) = 1 kN/m² ∑ g = 2,5 + 0,42 + 0,29 + 1 = 4,21 kN/m² 𝑃 = ∑ 𝑔 + ∑ 𝑞 P = 4,21 + 1,5 = 5,71 kN/m² • Laje 3 gconcreto = γc . H gconcreto = 25 . 0,1 gconcreto = 2,5 kN/m² gcontrapiso = γcp . econtrapiso gcontrapiso = 21 . 0,02 gcontrapiso = 0,42 kN/m² gcontrapiso = γrev . erevestimento gcontrapiso = 19 . 0,015 gcontrapiso = 0,29 kN/m² ∑ g = 2,5 + 0,42 + 0,29 = 3,21 kN/m² 𝑃 = ∑ 𝑔 + ∑ 𝑞 P = 3,21 + 1,5 = 4,71 kN/m² • Laje 4 gconcreto = γc . H gconcreto = 25 . 0,1 22 gconcreto = 2,5 kN/m² gcontrapiso = γcp . econtrapiso gcontrapiso = 21 . 0,02 gcontrapiso = 0,42 kN/m² gcontrapiso = γrev . erevestimento gcontrapiso = 19 . 0,015 gcontrapiso = 0,29 kN/m² 2,45 . 3 . 13 (2,6 x 2,55) = 2,17 kN/m² ∑ g = 2,5 + 0,42 + 0,29 + 2,17 = 5,38 kN/m² P = 5,38 + 1,5 = 6,88 kN/m² • Laje 5 gconcreto = γc . H gconcreto = 25 . 0,1 gconcreto = 2,5 kN/m² gcontrapiso = γcp . econtrapiso gcontrapiso = 21 . 0,02 gcontrapiso = 0,42 kN/m² gcontrapiso = γrev . erevestimento gcontrapiso = 19 . 0,015 gcontrapiso = 0,29 kN/m² ∑ g = 2,5 + 0,42 + 0,29 = 3,21 kN/m² P = 3,21 + 1,5 = 4,71 kN/m² • Laje 6 gconcreto = γc . H gconcreto = 25 . 0,1 gconcreto = 2,5 kN/m² gcontrapiso = γcp . econtrapiso gcontrapiso = 21 . 0,02 gcontrapiso = 0,42 kN/m² gcontrapiso = γrev . erevestimento gcontrapiso = 19 . 0,015 gcontrapiso = 0,29 kN/m² ∑ g = 2,5 + 0,42 + 0,29 = 3,21 kN/m² P = 3,21 + 1,5 = 4,71 kN/m² • Laje 6 gconcreto = γc . H gconcreto = 25 . 0,1 gconcreto = 2,5 kN/m² gcontrapiso = γcp . econtrapiso gcontrapiso = 21 . 0,02 gcontrapiso = 0,42 kN/m² gcontrapiso = γrev . erevestimento gcontrapiso = 19 . 0,015 gcontrapiso = 0,29 kN/m² ∑ g = 2,5 + 0,42 + 0,29 = 3,21 kN/m² P = 3,21 + 1,5 = 4,71 kN/m² Os resultados de cargas atuantes nas lajes, são encontradas a seguir: Tabela 4 - Carga Atuante nas lajes Laje Peso (kN/m²) L1 4,71 kN/m² L2 5,71 kN/m² L3 4,71 kN/m² L4 6,88 kN/m² L5 4,71 kN/m² L6 4,71 kN/m² L7 4,71 kN/m² Fonte: Autores, 2023. 2.8 MOMENTOS FLETORES Define-se momento fletor a soma dos momentos relativos à seção, contidos no eixo de uma peça, gerados por cargas aplicadas transversalmente ao eixo longitudinal. Seu cálculo é utilizado no dimensionamento das armaduras dos planos da laje. Para momentos positivos, tem-se as equações (13) e (14). • EIXO X Mx = μx . P . lx2 100 (13) • EIXO Y My = μy . P . lx2 100 (14) Onde: μx → Coeficiente da tabela de Bares, encontrado através da razão entre ly/lx; μy → Coeficiente da tabela de Bares, encontrado através da razão entre ly/lx; p → Carga atuante na laje; lx → Menor vão da laje. Parma momento negativos, utiliza-se as equações (15) e (16). • EIXO X M′x = μ′x . P . lx2 100 (15) • EIXO Y M′y = μ′y . P . lx2 100 (16) Onde: μ'x → Coeficiente da tabela de Bares, encontrado através da razão entre ly/lx; μ'y → Coeficiente da tabela de Bares, encontrado através da razão entre ly/lx; p → Carga atuante na laje; lx → Menor vão da laje. 2.8.1 Cálculo • Laje 1 Momento Positivo: • EIXO X Mx = μx . P . lx2 100 Mx = 3,42 . 471 . 2552 100 Mx = 105 kN. cm 24 • EIXO Y My = μy . P . lx2 100 My = 2,65 . 471 . 2552 100 My = 82 kN. cm Momento Negativo: • EIXO X M′x = μ′x . P . lx2 100 M′x = 8,28 . 471 . 2552 100 M′x = 257 kN. cm • EIXO Y M′y = μ′y . P . lx2 100 M′y = 7,50 . 471 . 2552 100 M′y = 233 kN. cm • Laje 2 Momento Positivo: • EIXO X Mx = μx . P . lx2 100 Mx = 2,94 . 571 . 2552 100 Mx = 109 kN. cm • EIXO Y My = μy . P . lx2 100 My = 2,68 . 571 . 2552 100 My = 99 kN. cm Momento Negativo: • EIXO X M′x = μ′x . P . lx2 100 M′x = 7,43 . 571 . 2552 100 M′x = 275 kN. cm • EIXO Y M′y = μ′y . P . lx2 100 M′y = 7,18 . 571 . 2552 100 M′y = 266 kN. cm • Laje 3 Momento Positivo: • EIXO X Mx = μx . P . lx2 100 Mx = 3,28 . 471 . 2352 100 Mx = 85 kN. cm • EIXO Y My = μy . P . lx2 100 My = 1,70 . 471 . 2352 100 My = 44 kN. cm Momento Negativo: • EIXO X M′x = μ′x . P . lx2 100 M′x = 7,40 . 471 . 2352 100 M′x = 192 kN. cm • EIXO Y M′y = μ′y . P . lx2 100 25 M′y = 5,75 . 471 . 2352 100 M′y = 150 kN. cm • Laje 4 Momento Positivo: • EIXO X Mx = μx . P . lx2 100 Mx = 3,02 . 688 . 2552 100 Mx = 135 kN. cm • EIXO Y My = μy . P . lx2 100 My = 1,84 . 688 . 2552 100 My = 83 kN. cm Momento Negativo: • EIXO X M′x = μ′x . P . lx2 100 M′x = 6,99 . 688 . 2552 100 M′x = 315 kN. cm • EIXO Y M′y = μ′y . P . lx2 100 M′y = 5,70 . 688 . 2552 100 M′y = 257 kN. cm • Laje 5 Momento Positivo: • EIXO X Mx = μx . P . lx2 100 Mx = 3,19 . 471 . 2652 100 Mx = 93 kN. cm • EIXO Y My = μy . P . lx2 100 My = 2,67 . 471 . 2652 100 My = 77 kN. cm Momento Negativo: • EIXO X M′x = μ′x . P . lx2 100 M′x = 7,87 . 471 . 2652 100 M′x = 228 kN. cm • EIXO Y M′y = μ′y . P . lx2 100 M′y = 7,36 . 471 . 2652 100 M′y = 213 kN. cm • Laje 6 Momento Positivo: • EIXO X Mx = μx . P . lx2 100 Mx = 2,52 . 471 . 2652 100 Mx = 83 kN. cm 26 • EIXO Y My = μy . P . lx2 100 My = 2,60 . 471 . 2652 100 My = 86 kN. cm Momento Negativo: • EIXO X M′x = μ′x . P . lx2 100 M′x = 6,50 . 471 . 2652 100 M′x = 215 kN. cm • EIXO Y M′y = μ′y . P . lx2 100 M′y = 5,70 . 471 . 2652 100 M′y = 223 kN. cm • Laje 7 Momento Positivo: • EIXO X Mx = μx . P . lx2 100 Mx = 7,10 . 471 . 2652 100 Mx = 234 kN. cm • EIXO Y My = μy . P . lx2 100 My = 4,0 . 471 . 2652 100 My = 132 kN. cm Tabela 5 -Momentos positivos e negativos das lajes Laje Tipo Momento Positivo em x Momento Positivo em y Momento Negativo em x Momento Negativo em y L1 3 105 kN/cm 82 kN/cm 257 kN/cm 233 kN/cm L2 3 109 kN/cm 99 kN/cm 275 kN/cm 266 kN/cm L3 5B 85 kN/cm 44 kN/cm 192 kN/cm 150 kN/cm L4 5B 135 kN/cm 83 kN/cm 315 kN/cm 257 kN/cm L5 3 93 kN/cm 77 kN/cm 228 kN/cm 213 kN/cm L6 5A 83 kN/cm 86 kN/cm 215 kN/cm 223 kN/cm L7 1 234 kN/cm 132 kN/cm - - Fonte: Autores, 2023. A planta baixa a seguir apresentará todosos momentos já calculados e suas devidas situações. 27 28 2.9 COMPATIBILIZAÇÃO DOS MOMENTOS FLETORES De modo a facilitar e uniformizar os cálculos de armadura, será feito a compatibilização dos momentos fletores. Faz-se a compatibilização tanto nos momentos negativos quanto positivos. • Compatibilização de momentos negativos usa-se a equação (17). M− ≥ { 0,8 . M1 (M1 + M2) 2 (17) Onde: M - → Maior momento encontrado; M1 → Maior momento negativo apresentado no engaste; M2 → Menor momento negativo apresentado no engaste. • Compatibilização de momentos positivos apresentará duas situações, sendo a primeira onde apenas um engaste apresenta diminuição do momento negativo: M+ = Mantigo + + (Mantigo − − Matual − ) 2 (18) Onde: M - → Maior momento encontrado; Mantigo + → Momento positivo calculado na laje; Mantigo − → Momento negativo apresentado na laje que sofreu alteração no momento positivo. M𝑎𝑡𝑢𝑎𝑙 − → Momento negativo compatibilizado. • Compatibilização de momentos positivos onde ambos os engastes apresentam diminuição do momento negativo: 29 M+ = 𝑀𝑎𝑛𝑡𝑖𝑔𝑜 + + (M 1 − − M 2 −) 2 + (M 3 − − M 4 −) 2 (19) Onde: M - → Maior momento encontrado; Mantigo + → Momento positivo calculado na laje; M 1 − → Maior momento negativo apresentado no engaste do lado 1. M 2 − → Momento negativo compatibilizado para o lado 1. M 3 − → Maior momento negativo apresentado no engaste. M 4 − → Menor momento negativo compatibilizado. 2.9.1 Cálculo • Corte A1 Momento negativo 1: M− ≥ { 0,8 . 257 = 205,60 (257 + 192) 2 = 224,50 = 224,50 kN. cm/m Momento negativo 2: M− ≥ { 0,8 . 228 = 182,40 (257 + 192) 2 = 210 = 210 kN. cm/m Momento positivo 1: M+ = 105 + (257 − 224,50) 2 = 121,25 kN. cm/m Momento positivo 2: M+ = 93 + (228 − 210) 2 = 102 kN. cm/m • Corte A2 Momento negativo 1: M− ≥ { 0,8 . 315 = 252 (315 + 266) 2 = 290,50 = 290,50 kN. cm/m Momento negativo 2: M− ≥ { 0,8 . 315 = 252 (315 + 223) 2 = 269 = 269 kN. cm/m Momento positivo 1: M+ = 105 + (257 − 224,50) 2 + (257 − 224,50) 2 = 121,25 kN. cm/m Momento positivo 2: M+ = 105 + (257 − 224,50) 2 + (257 − 224,50) 2 = 121,25 kN. cm/m • Corte B1 Momento negativo 1: M− ≥ { 0,8 . 275 = 220 (257 + 233) 2 = 254 = 254 kN. cm/m Momento positivo 1: 30 M+ = 109 + (275 − 254) 2 = 119,50 kN. cm/m • Corte B2 Momento negativo 1: M− ≥ { 0,8 . 257 = 205,60 (257 + 150) 2 = 203,50 = 205,60 kN. cm/m Momento positivo 1: M+ = 83 + (257 − 205,60) 2 = 108,70 kN. cm/m • Corte B3 Momento negativo 1: M− ≥ { 0,8 . 215 = 172 (215 + 213) 2 = 214 = 214 kN. cm/m Momento positivo 1: M+ = 83 + (215 − 214) 2 = 83,50 kN. cm/m Todos os momentos compatibilizados serão distribuídos seguindo a planta baixa de momentos a seguir. 31 2.10 TAXA DE ÁREA DE AÇO Define a quantidade de aço que será adotada para um certo comprimento da laje, segundo o livro Cálculo e Detalhamento de Estruturas Usuais de Concreto Armado 4ª Edição (2021), de Carvalho e Figueiredo, o valor adotado para o comprimento de cálculo será de 100 cm. A taxa de área de aço será encontrada pela equação (20). As = Ks . Md d (20) 32 Onde: As → Área da armadura ou taxa de aço (cm²/m); Ks → Valor encontrado na tabela A-25, de Bares (cm²/ kN); Md → Momentos fletores majorados com coeficiente de segurança (kN.cm/m); d → Medida do dutil já calculado (cm). Para encontrar o valor tabelado Ks, deve-se primeiro encontrar o valor do coeficiente de resistência do concreto usado Kc, através da equação (21). Kc = bw . d 2 Md (21) Onde: Kc → Coeficiente de resistência do concreto usado (cm²/kN); bw → Valor do comprimento da laje usado para o calculo (cm); d → Medida do dutil já calculado (cm); Md → Momentos fletores majorados com coeficiente de segurança (kN.cm/m). 2.10.1 Cálculo de Kc • Laje 1 Momento positivo: • EIXO X Kc = bw . d 2 Md Kc = 100 . 72 1,4 . 121,50 Kc = 28,87 • EIXO Y Kc = bw . d 2 Md Kc = 100 . 72 1,4 . 82 Kc = 48,35 Momento negativo: • EIXO X Kc = bw . d 2 Md Kc = 100 . 72 1,4 . 224,5 Kc = 17,66 • EIXO Y Kc = bw . d 2 Md Kc = 100 . 72 1,4 . 254 Kc = 15,61 • Laje 2 Momento positivo: • EIXO X Kc = bw . d 2 Md Kc = 100 . 72 1,4 . 119,5 Kc = 29,29 • EIXO Y Kc = bw . d 2 Md Kc = 100 . 72 1,4 . 99 Kc = 40,05 Momento negativo: • EIXO X Kc = bw . d 2 Md Kc = 100 . 72 1,4 . 254 Kc = 15,61 • EIXO Y Kc = bw . d 2 Md Kc = 100 . 72 1,4 . 290,5 Kc = 13,65 33 • Laje 3 Momento positivo: • EIXO X Kc = bw . d 2 Md Kc = 100 . 72 1,4 . 85 Kc = 41,18 • EIXO Y Kc = bw . d 2 Md Kc = 100 . 72 1,4 . 44 Kc = 90,10 Momento negativo: • EIXO X Kc = bw . d 2 Md Kc = 100 . 72 1,4 . 210 Kc = 18,88 • EIXO Y Kc = bw . d 2 Md Kc = 100 . 72 1,4 . 205,60 Kc = 19,28 • Laje 4 Momento positivo: • EIXO X Kc = bw . d 2 Md Kc = 100 . 72 1,4 . 170,25 Kc = 20,56 • EIXO Y Kc = bw . d 2 Md Kc = 100 . 72 1,4 . 108,70 Kc = 36,62 Momento negativo: • EIXO X Kc = bw . d 2 Md Kc = 100 . 72 1,4 . 269 Kc = 14,74 • EIXO Y Kc = bw . d 2 Md Kc = 100 . 72 1,4 . 205,60 Kc = 19,28 • Laje 5 Momento positivo: • EIXO X Kc = bw . d 2 Md Kc = 100 . 72 1,4 . 102 Kc = 34,31 • EIXO Y Kc = bw . d 2 Md Kc = 100 . 72 1,4 . 77 Kc = 51,49 Momento negativo: • EIXO X Kc = bw . d 2 Md Kc = 100 . 72 1,4 . 210 Kc = 18,88 • EIXO Y Kc = bw . d 2 Md Kc = 100 . 72 1,4 . 214 Kc = 18,53 34 • Laje 6 Momento positivo: • EIXO X Kc = bw . d 2 Md Kc = 100 . 72 1,4 . 83,50 Kc = 41,92 • EIXO Y Kc = bw . d 2 Md Kc = 100 . 72 1,4 . 86 Kc = 46,10 Momento negativo: • EIXO X Kc = bw . d 2 Md Kc = 100 . 72 1,4 . 215 Kc = 18,44 • EIXO Y Kc = bw . d 2 Md Kc = 100 . 72 1,4 . 269 Kc = 0,38 • Laje 7 Momento positivo: • EIXO X Kc = bw . d 2 Md Kc = 100 . 72 1,4 . 234,50 Kc = 14,90 • EIXO Y Kc = bw . d 2 Md Kc = 100 . 72 1,4 . 132 Kc = 14,74 Tabela 6 - Tabela de Kc I Laje Kc (cm²/kN) Ks (cm²/kN) L1 Mx (kN.cm/m) My (kN.cm/m) M’x (kN.cm/m) M’y (kN.cm/m) Mx (kN.cm/m) My (kN.cm/m) M’x (kN.cm/m) M’y (kN.cm/m) 28,87 48,35 17,66 15,61 0,023 0,023 0,024 0,024 Fonte: Autores, 2023. Tabela 7 - Tabela de Kc II Laje Kc (cm²/kN) Ks (cm²/kN) para L2 Mx (kN.cm/m) My (kN.cm/m) M’x (kN.cm/m) M’y (kN.cm/m) Mx (kN.cm/m) My (kN.cm/m) M’x (kN.cm/m) M’y (kN.cm/m) 29,29 40,05 15,61 13,65 0,023 0,023 0,023 0,024 Fonte: Autores, 2023. 35 Tabela 8 - Tabela de Kc III Laje Kc (cm²/kN) Ks (cm²/kN) L3 Mx (kN.cm/m) My (kN.cm/m) M’x (kN.cm/m) M’y (kN.cm/m) Mx (kN.cm/m) My (kN.cm/m) M’x (kN.cm/m) M’y (kN.cm/m) 41,18 90,10 18,88 19,28 0,023 0,023 0,023 0,023 Fonte: Autores, 2023. Tabela 9 - Tabela de Kc IV Laje Kc (cm²/kN) Ks (cm²/kN) L4 Mx (kN.cm/m) My (kN.cm/m) M’x (kN.cm/m) M’y (kN.cm/m) Mx (kN.cm/m) My (kN.cm/m) M’x (kN.cm/m) M’y (kN.cm/m) 20,56 36,62 14,74 19,28 0,023 0,023 0,024 0,023 Fonte: Autores, 2023. Tabela 10 - Tabela de Kc V Laje Kc (cm²/kN) Ks (cm²/kN) L5 Mx (kN.cm/m) My (kN.cm/m) M’x (kN.cm/m) M’y (kN.cm/m) Mx (kN.cm/m) My (kN.cm/m) M’x (kN.cm/m) M’y (kN.cm/m)34,31 51,49 18,88 18,53 0,023 0,023 0,023 0,023 Fonte: Autores, 2023. Tabela 11 - Tabela de Kc VI Laje Kc (cm²/kN) Ks (cm²/kN) L6 Mx (kN.cm/m) My (kN.cm/m) M’x (kN.cm/m) M’y (kN.cm/m) Mx (kN.cm/m) My (kN.cm/m) M’x (kN.cm/m) M’y (kN.cm/m) 41,92 46,10 18,44 14,74 0,023 0,023 0,023 0,024 Fonte: Autores, 2023. Tabela 12 - Tabela de Kc VII Laje Kc (cm²/kN) Ks (cm²/kN) L7 Mx (kN.cm/m) My (kN.cm/m) M’x (kN.cm/m) M’y (kN.cm/m) Mx (kN.cm/m) My (kN.cm/m) M’x (kN.cm/m) M’y (kN.cm/m) 14,92 30,03 - - 0,024 0,023 - - Fonte: Autores, 2023. 36 2.10.2 Cálculo da taxa de aço • Laje 1 Armadura para o momento positivo: • EIXO X As = 0,023 . 169,75 7 As = 0,56 cm2/m • EIXO Y As = 0,023 . 114,80 7 As = 0,35 cm2/m Armadura para o momento negativo: • EIXO X As = 0,024 . 314,30 7 As = 1,01 cm2/m • EIXO Y As = 0,024 . 355,60 7 As = 1,15 cm2/m • Laje 2 Armadura para o momento positivo: • EIXO X As = 0,023 . 167,30 7 As = 0,55 cm2/m • EIXO Y As = 0,023 . 138,60 7 As = 0,43 cm2/m Armadura para o momento negativo: • EIXO X As = 0,023 . 355,60 7 As = 1,15 cm2/m • EIXO Y As = 0,024 . 406,70 7 As = 1,31 cm2/m • Laje 3 Armadura para o momento positivo: • EIXO X As = 0,023 . 119 7 As = 0,39 cm2/m • EIXO Y As = 0,023 . 61,60 7 As = 0,19 cm2/m Armadura para o momento negativo: • EIXO X As = 0,023 . 294 7 As = 0,95 cm2/m • EIXO Y As = 0,023 . 287,84 7 As = 0,93 cm2/m • Laje 4 Armadura para o momento positivo: • EIXO X As = 0,023 . 238,35 7 As = 0,78 cm2/m • EIXO Y As = 0,023 . 151,58 7 As = 0,47 cm2/m Armadura para o momento negativo: • EIXO X As = 0,024 . 376 7 As = 1,21 cm2/m • EIXO Y As = 0,023 . 287,84 7 As = 0,93 cm2/m 37 • Laje 5 Armadura para o momento positivo: • EIXO X As = 0,023 . 142,80 7 As = 0,47 cm2/m • EIXO Y As = 0,023 . 86 7 As = 0,33 cm2/m Armadura para o momento negativo: • EIXO X As = 0,023 . 314 7 As = 0,95 cm2/m • EIXO Y As = 0,023. 299,60 7 As = 0,97 cm2/m • Laje 6 Armadura para o momento positivo: • EIXO X As = 0,023 . 116,90 7 As = 0,38 cm2/m • EIXO Y As = 0,023 . 120,40 7 As = 0,37 cm2/m Armadura para o momento negativo: • EIXO X As = 0,023 . 301 7 As = 0,97 cm2/m • EIXO Y As = 0,024 . 376,60 7 As = 1,21 cm2/m • Laje 7 Armadura para o momento positivo: • EIXO X As = 0,023 . 328,43 7 As = 1,13 cm2/m • EIXO Y As = 0,023 . 184 7 As = 0,57 cm2/m Após o cálculo da taxa de armadura, verifica-se na tabela de Bares A-26 o diâmetro nominal (mm) e o espaçamento (cm) máximo das barras usadas nas lajes. Tabela 13 - Detalhamento da área de aço I Laje Área de aço dos momentos (cm²/m) DN das barras (mm) Espaçamento entre barras (cm) L1 Mx 0,56 4,2 24 My 0,35 4,2 33 M’x 1,01 6,3 30 M’y 1,15 6,3 26 Fonte: Autores, 2023. 38 Tabela 14 - Detalhamento da área de aço II Laje Área de aço dos momentos (cm²/m) DN das barras (mm) Espaçamento entre barras (cm) L2 Mx 0,55 4,2 25 My 0,43 4,2 30 M’x 1,15 6,3 26 M’y 1,31 6,3 24 Fonte: Autores, 2023. Tabela 15 - Detalhamento da área de aço III Laje Área de aço dos momentos (cm²/m) DN das barras (mm) Espaçamento entre barras (cm) L3 Mx 0,39 4,2 33 My 0,19 4,2 33 M’x 0,95 6,3 33 M’y 0,93 6,3 33 Fonte: Autores, 2023. Tabela 16 - Detalhamento da área de aço IV Laje Área de aço dos momentos (cm²/m) DN das barras (mm) Espaçamento entre barras (cm) L4 Mx 0,78 5 25 My 0,47 4,2 28 M’x 1,21 6,3 26 M’y 0,93 6,3 33 Fonte: Autores, 2023. Tabela 17 - Detalhamento da área de aço V Laje Área de aço dos momentos (cm²/m) DN das barras (mm) Espaçamento entre barras (cm) L5 Mx 0,47 4,2 28 My 0,33 4,2 33 M’x 0,95 6,3 33 M’y 0,97 6,3 33 Fonte: Autores, 2023. Tabela 18 - Detalhamento da área de aço VI Laje Área de aço dos momentos (cm²/m) DN das barras (mm) Espaçamento entre barras (cm) L6 Mx 0,38 4,2 33 My 0,37 4,2 33 M’x 0,97 6,3 30 M’y 1,21 6,3 26 Fonte: Autores, 2023. 39 Tabela 19 - Detalhamento da área de aço VII Laje Área de aço dos momentos (cm²/m) DN das barras (mm) Espaçamento entre barras (cm) L7 Mx 1,13 6,3 26 My 0,57 4,2 24 M’x - - - M’y - - - Fonte: Autores, 2023. Apresenta-se a planta baixa contendo os momentos e suas respectivas áreas de aço. 2.10.3 Armadura mínima Após encontramos as taxas de armaduras para cada momento, devemos verificar se apresentam valores maiores que a taxa de armadura mínima para as lajes. A taxa de armadura mínima poderá ser calculada segundo a equação (22). Asmin = ρ min . H (22) Onde: ρmin → Taxas mínima para diferentes classes de concretos usados, encontrado na figura 4; H → Espessura das lajes (cm) 40 Figura 4 - Taxa mínima de aço. Fonte: Antônio Raoni, 2020. 2.10.4 Cálculo da taxa mínima de aço Em todos os cálculos em que a classe do concreto é relevante, foi usada a classe C25. Outrossim, adotou-se a espessura de 10 cm para todos os planos de lajes, logo a área de aço mínima para todos é: Asmin = 0,15 . 10 = 1,50 cm2/m Adota-se como taxa de aço o maior valor entre As e Asmin, todavia, as áreas de aço atuais serão: 2.10.5 Espaçamento e quantidade de barras de aço Para um projeto estrutural de lajes maciças, somente a descoberta da taxa de armadura necessária, não sanará todas as necessidades para a execução, logo, será calculado tanto o espaçamento entre barras quanto sua quantidade. O espaçamento entre barras é encontrado através da equação: S = A∅ AS (22) Onde: S → Espaçamento entre barras (cm); AØ → Área de aço do diâmetro adotado (cm) As → Área de aço calculada para o momento seja positivo ou negativo (cm²/m). Já para o cálculo da quantidade de barras usadas seja para sanar o momento positivo ou negativo, seja obtida pela equação: 41 Q = l0 S + 1 (23) Onde: Q → Quantidade de barras; l0 → Vão efetivo do eixo a ser dimensionado (cm); S → Espaçamento entre barras (cm). 2.10.6 Cálculo do espaçamento e quantidade de barras de aço Uma vez que todos os planos de lajes possuem a mesma taxa de aço, será calculado apenas uma vez o espaçamento entre barras, para o diâmetro do aço CA-50 de 6,3 mm. S = 0,32 1,5 = 21 cm Já para a quantidade em momentos, tem-se: • Laje 1 Momento positivo EIXO X Q = 255 21 + 1 Q = 14 barras EIXO Y Q = 295 21 + 1 Q = 15 barras • Laje 2 Momento positivo EIXO X Q = 255 21 + 1 Q = 14 barras EIXO Y Q = 260 21 + 1 Q = 14 barras • Laje 3 Momento positivo EIXO X Q = 235 21 + 1 Q = 13 barras EIXO Y Q = 295 21 + 1 Q = 15 barras 42 • Laje 4 Momento positivo EIXO X Q = 235 21 + 1 Q = 13 barras EIXO Y Q = 260 21 + 1 Q = 14 barras • Laje 5 Momento positivo EIXO X Q = 265 21 + 1 Q = 14 barras EIXO Y Q = 295 21 + 1 Q = 15 barras • Laje 6 Momento positivo EIXO X Q = 265 21 + 1 Q = 14 barras EIXO Y Q = 260 21 + 1 Q = 14 barras • Laje 7 Momento positivo EIXO X Q = 265 21 + 1 Q = 14 barras EIXO Y Q = 365 21 + 1 Q = 19 barras Para os momentos negativos, adotou-se valores calculados para os momentos positivos uma vez que nenhuma área de aço para engaste foi superior a área mínima, ademais utilizou-se também o diâmetro mínimo de 6,3 mm para as barras como forma de padronização. 2.10.7 Comprimento das barras dos momentos positivosPara encontrar o comprimento das armaduras positivas da laje maciça, foi utilizada a seguinte equação, ressalta-se que as barras foram prolongadas 5 cm além dos eixos das vigas. 43 C = l0 + ( t 2 ) + (2 . ca) (24) Onde: C → Comprimento da barra (cm); l0 → Vão efetivo do eixo a ser dimensionado (cm); t → Espessura da viga (cm); ca → Ultrapasse além do eixo da viga (cm). 2.10.8 Detalhamento da armadura positiva das lajes 2.10.9 Comprimento das barras dos momentos negativos Para o cálculo do comprimento das barradas de momentos negativos, utiliza-se de duas equações, sendo a primeira: a = (0,25 . lef + lbnec) (25) Onde: A → Comprimento da barra (cm); lef → Vão efetivo do eixo a ser dimensionado (cm); lbnec → Valor encontrado na tabela. Após encontrar o comprimento da barra, deve-se achar o comprimento dos ganchos através da equação (26). 44 b = h − 2 . c (26) Onde: b → Comprimento do gancho (cm); h → Espessura da laje (cm); c → Cobrimento (cm). 2.10.10Detalhamento das barras dos momentos negativos 45 3. CONCLUSÃO Em suma, o dimensionamento adotou muitas situações onde podem receber uma nova perspectiva, visto por exemplo a espessura da laje, a qual possui 10 cm devido pensar na possível precificação da mão de obra, entretanto, se houver necessidade de maior economia, tais valores podem ser alterados através de um novo dimensionamento. É válido destacar a importância a respeito do dimensionamento adequado de lajes, sendo imprescindível o conhecimento a respeito de todos os passos necessários, como a análise minuciosa dos carregamentos previsto, momentos atuantes e entre outros, para garantir um projeto de qualidade, seguro, eficaz e econômico. Dessa forma esse trabalhou buscou-se ter uma análise fidedigna do comportamento estrutural das lajes submetidas aos determinados esforços, tendo como resultado o projeto detalhado das lajes referente a um pavimento tipo de um prédio residencial, com seus respectivos dimensionamentos de armaduras. 46 4. REFERÊNCIAS BIBLIOGRAFICAS ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6118: Projeto de estruturas de concreto - Procedimento. Rio de Janeiro, 2014.
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