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CENTRO UNIVERSITÁRIO MAURICIO DE NASSAU BACHARELADO EM ENGENHARIA CIVIL ESTRUTURAS PROJETO ESTRUTURAL RECIFE-PE CYNTHIA PROJETO ESTRUTURAL Trabalho apresentado ao curso de Engenharia Civil, em cumprimento ás exigências legais, a fim de adquirir conhecimento a respeito de projetos estruturais. RECIFE-PE O PROJETO ARQUITETÔNICO E A DEFINIÇÃO DA ESTRUTURA 1. DESCRIÇÃO DO EDIFÍCIO MODELO O edifício analisado neste trabalho é composto por um pavimento térreo e por três pavimentos tipo. O pavimento térreo possui estacionamento para oito carros, além da entrada para os andares superiores. Em cada pavimento tipo, há dois apartamentos idênticos. O edifício em estudo tem uma arquitetura muito simples, mas contém os elementos básicos presentes nos edifícios residenciais. Neste projeto, iremos apenas focar no pavimento tipo, pois calculando para este, servirá para os demais andares. Na figura 1, apresenta-se a planta baixa do térreo; na figura 1.1 apresenta-se a planta baixa do pavimento tipo, figura 1.2 apresenta-se o Corte A-A’, figura 1.3 apresenta-se a forma do térreo, figura 1.4 apresenta-se a forma do pavimento tipo. Neste trabalho foram desconsideradas as cargas das escadas, duto, elevador e da cobertura. 1.1 Lançamento preliminar da estrutura A definição da estrutura, a partir do projeto arquitetônico, constitui a primeira fase do projeto estrutural. Nesta fase, definem-se as localizações das vigas, o posicionamento dos pilares e as dimensões preliminares dos diversos elementos estruturais. Essas dimensões são escolhidas a priori, levando-se em conta os seguintes fatores: vãos de lajes e vigas, altura do edifício, número de pilares em cada direção, etc. O lançamento da estrutura deve, também, levar em conta sua interferência com os demais projetos de engenharia, como o projeto elétrico e o projeto hidrossanitário, por exemplo. As dimensões e a disposição dos elementos estruturais devem permitir a passagem das tubulações previstas nesses projetos. No edifício em estudo, adotou-se a estruturação convencional de lajes maciças apoiadas em vigas de seção retangular, as quais se apoiam em pilares, também de seção retangular. O contraventamento do edifício é feito exclusivamente por pórticos. As dimensões dos elementos estruturais foram escolhidas de modo a se obter a maior uniformidade de dimensões possível, o que facilita a execução e permite o reaproveitamento de formas. Para todas as lajes do edifício, adotou-se a espessura de 10 cm. As larguras das seções das vigas do pavimento tipo foram escolhidas procurando-se escondê-las dentro das paredes, sempre que possível. Assim, para as vigas embutidas em paredes de 15 cm de espessura, adotou-se uma largura preferencial de 12 cm. Para as vigas situadas em paredes de 25 cm, adotou-se a largura de 20 cm. Adotamos o tijolo de 8 furos, que tem o tamanho padrão de 9x19x19cm, e o revestimento feito com argamassa de cimento, cal e areia, de acordo com NBR 6120/1990 possui peso específico aparente de 19 kN/m3. Além da espessura do tijolo, precisamos considerar a espessura do reboco e revestimento. A NBR 7200/1998 estabelece que o reboco máximo sem armadura deve ser de 25 mm, ou 2,5 cm. Sendo assim, para um tijolo de 9 cm de largura, com assentamento em tijolos em pé, considera-se um revestimento (argamassa de cal, cimento e areia) de 2,5 cm de espessura em cada lado do tijolo, teremos uma parede de 14 cm. Por convenção então desenhamos paredes com 15 cm, um valor aproximado. Podemos ainda desenhar as paredes externas com assentamento em tijolos deitados e então teremos os 19 cm do tijolo mais 5 cm de argamassa o que nos dá 24 cm de parede. Por isso, encontramos nas plantas as paredes externas representadas com 25 cm. As vigas de 20 cm de largura participam da subestrutura de contraventamento, sendo responsáveis pela garantia da indeslocabilidade horizontal do edifício, além de absorver os esforços devidos ao vento. Para essas vigas, adotou-se a altura de 60 cm. As vigas de 12 cm de largura pertencem à subestrutura contraventada, devendo absorver apenas uma parcela do carregamento vertical. Para essas vigas, adotou-se a altura de 40 cm, já que os vãos máximos são da ordem de 4 a 5 metros. Apenas a viga situada na porta do elevador possui seção de 12 cm x 60 cm, por facilidade construtiva. As seções dos pilares foram escolhidas de modo a não causar maiores interferências no projeto arquitetônico. As dimensões dessas seções foram definidas a partir de estimativas preliminares do carregamento, através do processo das áreas de influência. Entretanto, os pilares pertencentes à subestrutura de contraventamento devem possuir dimensões maiores que aquelas estimadas para o carregamento vertical. Isto é necessário para aumentar a rigidez dos pórticos de contraventamento e para não sobrecarregar os pilares, quando da consideração das ações do vento. Assim, numa primeira estimativa, foram adotadas as dimensões 20 cm x 50 cm para a maioria dos pilares. Para os pilares que também vão suportar o reservatório, adotou-se a seção 20 cm x 70 cm. As cargas foram calculadas desconsiderando as cargas do elevador, duto e escadas, assim como as cargas dos pilares e cobertura. O projeto arquitetônico e a definição da estrutura Figura 1 – Planta baixa do térreo O projeto estrutural e a definição da estrutura Figura 1.1 – Planta baixa do pavimento tipo O projeto arquitetônico e a definição da estrutura Figura 1.2 – Corte A-A’ O projeto arquitetônico e a definição da estrutura Figura 1.3 – Formas do térreo O projeto arquitetônico e a definição da estrutura Figura 1.4 – Formas do pavimento tipo CÁLCULO E DETALHAMENTO DE LAJE 2. LAJES – DEFINIÇÃO Lajes são elementos planos, em geral horizontais, com duas dimensões muito maiores que a terceira, sendo esta denominada espessura. A principal função das lajes é receber os carregamentos atuantes no andar, provenientes do uso da construção (pessoas, móveis e equipamentos), e transferi-los para os apoios, que comumente são vigas localizadas em seus bordos, podendo ocorrer também, a presença de apoios pontuais (pilares). 2.1 VÃO LIVRE, VÃO TEÓRICO E CLASSIFICAÇÃO DAS LAJES. No projeto de lajes, a primeira etapa consiste em determinar os vãos livres (lo), os vãos teóricos (l) e a relação entre os vãos teóricos. O vão livre (lo) é a distância livre entre as faces dos apoios. No caso de balanços, é a distância da extremidade livre até a face do apoio (Figura 1). O vão teórico (l) é denominado vão equivalente pela NBR 6118 (2001), que o define como a distância entre os centros dos apoios. Em geral, para facilidade do cálculo, é usual considerar os vãos teóricos até os eixos dos apoios. Figura 2 – Vão livre e vão teórico No edifício em estudo, as lajes têm uma espessura h = 10 cm e as vigas de apoio têm largura de 12 cm e 20 cm. Considerando, por exemplo, o vão livre lo = 424 cm da laje L202 (ver fig. 1.4 – formas do pavimento tipo), obtêm-se: - Vão teórico pela definição usual: l = 10 + 424 + 6 = 440 cm - Vão teórico permitido pela NBR-6118: l = 424 + (0,6x10) = 430 cm Observa-se que a diferença entre os dois valores é insignificante do ponto de vista prático. Desse modo, ao longo deste trabalho, os vãos teóricos são calculados sempre como a distância entre os centros dos apoios. Na figura 2.1, indicam-se os vãos de cálculo das lajes do pavimento tipo. Cálculo e detalhamento das lajes Figura 2.1 - Vãos de cálculo das lajes do pavimento tipo (em cm) Conhecidosos vãos teóricos considera-se lx o menor vão, ly o maior e λ = ly / lx (Figura 3). De acordo com o valor de λ, é usual a seguinte classificação: • λ ≤ 2 → laje armada em duas direções; • λ > 2 → laje armada em uma direção. Figura 3 - Vãos teóricos lx (menor vão) e ly (maior vão) Nas lajes armadas em duas direções, as duas armaduras são calculadas para resistir os momentos fletores nessas direções. As denominadas lajes armadas em uma direção, na realidade, também têm armaduras nas duas direções. A armadura principal, na direção do menor vão, é calculada para resistir o momento fletor nessa direção, obtido ignorando-se a existência da outra direção. Portanto, a laje é calculada como se fosse um conjunto de vigas-faixa na direção do menor vão. No edifício em estudo, todas as lajes são armadas em cruz, ou seja, em duas direções. Na figura 2.2 indicam-se as direções das armações nas lajes. 2.2 VINCULAÇÃO A etapa seguinte do projeto das lajes consiste em identificar os tipos de vínculo de suas bordas. Existem, basicamente, três tipos: borda livre, borda simplesmente apoiada e borda engastada (Tabela 1). Tabela 1 – Representação dos tipos de apoio A borda livre caracteriza-se pela ausência de apoio, apresentando, portanto, deslocamentos verticais. Nos outros dois tipos de vinculação, não há deslocamentos verticais. Nas bordas engastadas, também as rotações são impedidas. Este é o caso, por exemplo, de lajes que apresentam continuidade, sendo o engastamento promovido pela laje adjacente. Para saber se a laje está ou não engastada com a sua vizinha, pode-se ser utilizado o critério de ROCHA. Se houver continuidade de mais de 2/3 do bordo, a laje é considerada engastada na vizinha. Se não, a laje é considerada apoiada. Este critério também poderia ser utilizado se, em vez de uma abertura, houvesse uma laje vizinha rebaixada. Toda a laje que tiver um lado adjacente a uma laje rebaixada tem este lado apoiado; toda a laje rebaixada deve ser considerada apoiada (salvo se tiver outros três lados livres). Na figura 2.3 indicam-se as vinculações dos bordos das lajes em estudo. 2.3 INCLINAÇÕES DAS LINHAS DE RUPTURA E ÁREA DE INFLUÊNCIA Conforme o item 14.7.6.1 da NBR 6118 (2001), permite-se calcular as reações de apoio de lajes retangulares sobre carregamento uniformemente distribuído considerando-se, para cada apoio, carga correspondente aos triângulos ou trapézios obtidos, traçando-se, a partir dos vértices, na planta da laje, retas inclinadas de: • 45° entre dois apoios do mesmo tipo; • 60° a partir do apoio engastado, se o outro for simplesmente apoiado; • 90° a partir do apoio vinculado (apoiado ou engastado), quando a borda vizinha for livre. Na figura 2.4, indicam-se as áreas obtidas através das linhas de influência. 2.4 ESPESSURAS MÍNIMAS A NBR 6118 (item 13.2.4.1) estabelece que a espessura mínima para as lajes maciças deve respeitar: a) 7 cm para lajes de cobertura não em balanço; b) 8 cm para lajes de piso não em balanço; c) 10 cm para lajes em balanço; d) 10 cm para lajes que suportem veículos de peso total menor ou igual a 30 kN; e) 12 cm para lajes que suportem veículos de peso total maior que 30 kN; f) 15 cm para lajes com protensão apoiada em vigas, com o mínimo de l/42 para lajes de piso biapoiadas e l/50 para lajes de piso contínuas; g) 16 cm para lajes lisas e 14 cm para lajes cogumelo fora do capitel. No edifício em estudo, adotamos que todas as lajes terá a espessura de 10 cm, para que suportem cargas de peso menor ou igual a 30 kN. 2.5 DETERMINAÇÕES DAS CARGAS SUPERFICIALMENTE DISTRIBUÍDAS NA LAJE Para determinação das ações atuantes nas lajes deve-se recorrer às normas NBR 6118, NBR 8681 e NBR 6120, entre outras pertinentes. Nas construções de edifícios correntes, geralmente as ações principais a serem consideradas são as ações permanentes (g) e as ações variáveis (q), chamadas pela norma de carga acidental, termo esse inadequado. Onde: p = g + q g – é a parcela permanente das cargas que atuam sobre a laje (peso próprio, revestimento, reboco, etc.); q – é a parcela variável das cargas que atuam sobre a laje (peso das pessoas, móveis, equipamentos, etc.). As principais ações permanentes diretas que devem ser verificadas e determinadas são as apresentadas a seguir. 2.5.1 PESO PRÓPRIO O peso próprio da laje é o peso do concreto armado que forma a laje maciça. Para o peso específico do concreto armado (γc.a) a NBR 6118 indica o valor de 25 kN/m3. PPl = γc.a × h O peso próprio para lajes com espessura constante é uniformemente distribuído na área da laje, e para um metro quadrado de laje pode ser calculado como, Onde PPl = peso próprio da laje (kN/m2) e h= espessura da laje (m). 2.5.2 CONTRAPISO A camada de argamassa colocada logo acima do concreto da superfície superior das lajes recebe o nome de contrapiso ou argamassa de regularização. A sua função é de nivelar e diminuir a rugosidade da laje, preparando-a para receber o revestimento de piso final. Recomenda-se não adotar espessura inferior a 3 cm. A argamassa do contrapiso tem comumente o traço 1:3 (em volume), sendo considerado o peso específico (γcontr) de 21 kN/m3, conforme a NBR 6120. A ação permanente do contrapiso é função da espessura (e) do contrapiso: 2.5.3 REVESTIMENTO Esta carga vai depender do tipo de revestimento que vai ser usado no piso (taco, mármore etc.). Os valores para este tipo de cargas são indicados na NBR 6120/1980. 2.5.4 SOBRECARGAS De acordo com a NBR-6120, a sobrecarga em edifícios residenciais é também considerada uniformemente distribuída: 1,5 kN/m2 - dormitórios, sala, copa, cozinha e banheiro 2,0 kN/m2 - dispensa, área de serviço e lavanderia 3,0 kN/m2 (não residenciais) ou 2,5 kN/ m2 (residenciais) - corredores, escadas em edifícios Os valores das cargas a serem considerados no cálculo de estruturas de edificações são indicados na NBR6120/1980. Para edifícios residenciais, os valores mais usuais de cargas são: - peso específico do concreto armado = 25 kN/m3 - peso específico de argamassa de cimento e areia = 21 kN/m3 - peso específico de argamassa de cal, cimento e areia = 19 kN/m3 - peso específico do concreto simples = 24 kN/m3 gcontr = γcontr × e = 21 × e - enchimento de lajes rebaixadas = 14 kN/m3 - reboco (1cm) = 0,2 kN/m2 - revestimento de tacos ou tabuões de madeira = 0,7 kN/m2 - revestimento de material cerâmico = 0,85 kN/m2 - forro falso = 0,5 kN/m2 - carga variável em salas, dormitórios, cozinhas, banheiros = 1,5 kN/m2 - carga variável em despensa, lavanderia, área de serviço = 2,0 kN/m2 - carga variável em corredores, escadas em edifícios: não residenciais = 3,0 kN/m2 e residenciais = 2,5 kN/m2 - sacada: mesma carga da peça com a qual se comunica. - carga variável linear nas bordas livres das lajes de 2 kN/m (vertical) e 0,8 kN/m na altura do corrimão (horizontal) Tabela 2 – Cálculo dos carregamentos superficiais nas lajes * laje de 10 cm de espessura da sala (L206 e L211); dormitório (L202, L203, L215, L216); cozinha/banheiro (L207 e L212). peso próprio - 0,10 x 25 = 2,5 kN/m2 revestimento (cerâmico) = 0,85 kN/m2 contra-piso – 0,03 x 21 = 0,63 kN/m2 q (carga variável) = 1,5 kN/m2 5,48 kN/m2 ~ 5,50 kN/m2 * laje de 10 cm de espessura da área de serviço (L208 e L213) peso próprio - 0,01 x 25 = 2,5 kN/m2 revestimento (cerâmico) = 0,85 kN/m2 contra-piso – 0,03 x 21 = 0,63 kN/m2 q (carga variável) = 2,0 kN/m2 5,98 kN/m2 ~ 6,00 kN/m2 * laje de 10 cm de espessura do hall (L209) peso próprio - 0,10 x 25 = 2,5 kN/m2 revestimento (cerâmico) = 0,85 kN/m2 contra-piso –0,03 x 21 = 0,63 kN/m2 q (carga variável) = 2,5 kN/m2 6,48 kN/m2 ~ 6,50 kN/m2 Cálculo e detalhamento das lajes Figura 2.2 - direções das armações nas lajes. Cálculo e detalhamento das lajes Figura 2.3 - vinculações dos bordos das lajes Cálculo e detalhamento das lajes Figura 2.4 – áreas de influência PROJETO DAS VIGAS DA SUBESTRUTURA CONTRAVENTADA 3. CARREGAMENTOS VERTICAIS DAS VIGAS DO PAVIMENTO TIPO As cargas verticais atuantes nas vigas do pavimento tipo são obtidas pela superposição das reações das lajes com o peso das alvenarias e o peso próprio das vigas. Para o cálculo do peso das alvenarias, consideram-se as alturas da parede e da viga, indicadas na Figura 3 – Corte indicando a viga embutida na parede. 3.1 PESOS DAS ALVENARIAS No cálculo do peso da parede, deve-se descontar a parte da viga que fica embutida na mesma. Isto é feito adotando-se uma altura equivalente he para a parede, dada por: Onde h é o pé-direito, hv é a altura da viga sob a laje, b é a largura da viga e t é a espessura da parede. O peso da parede é obtido a partir da espessura t e da altura equivalente he, sem descontar as áreas das aberturas. No nosso projeto, adotou-se o pé direito de 3,00 m. Para as paredes da caixa da escada enclausurada, considera-se o peso específico de 18 kN/m3, correspondente à alvenaria de tijolos cerâmicos maciços. Para as demais paredes, admite-se o peso específico de 13 kN/m3, correspondente à alvenaria de tijolos furados. No projeto em estudo, consideram-se as dimensões indicadas na Tabela 3. CÁLCULOS: he = 300 – 30×(12/15) => he= 276 cm he = 300 – 50× (12/15) => he= 260 cm he = 300 – 50× (20/15) => he= 233 cm he = 300 – 50× (20/25) => he= 260 cm Além da carga superficial, é comum ocorrer cargas lineares, correspondentes a paredes de alvenaria executadas sobre a laje. A carga linear é obtida a partir do peso específico da alvenaria (13 kN/m3- tijolos furados; 18 kN/m3 - tijolos maciços, 19 kN/m3 - revestimento), da espessura da parede/revestimento e de sua altura. A tabela 4 indica-se os pesos dos diferentes tipos de paredes existentes no pavimento tipo. e Tabela 4 – Peso das alvenarias no pavimento tipo Parede Viga Altura Equivalente t (cm) h (cm) b(cm) hv (cm) he (cm) 15 300 12 30 276 15 300 12 50 260 15 300 20 50 233 25 300 20 50 260 * Neste caso, he = h − hv , pois b > t . Espessura revest. tr (cm) Espessura alvenaria – t (cm) Altura equivalente he (cm) Revest. (kN/m) Tijolo Furado (kN/m) Tijolo Maciço (kN/m) Peso total da alvenaria (kN/m) 5 9 276 2,62 3,23 - 5,85 5 9 260 2,47 3,04 - 5,51 5 9 233 2,21 2,73 3,77 4,94/5,98 5 19 260 2,47 6,42 - 8,89 P = γalv × t × he P = γrev × tr ×he CÁLCULOS – Alvenaria P = γalv × t × he => P = 13 × 0,09 × 2,76 => P = 3,23 kN/m P = γalv × t × he => P = 13 × 0,09× 2,60 => P = 3,04 kN/m P = γalv × t × he => P = 13 × 0,09 × 2,33 => P = 2,73 kN/m P = γalv × t × he => P = 18 × 0,09 × 2,33 => P = 3,77 kN/m P = γalv × t × he => P = 13 × 0,19 × 2,60 => P = 6,42 kN/m CÁLCULOS – Revestimento P = γrev × tr × he => P = 19 × 0,05 × 2,76=> P = 2,62 kN/m P = γrev × tr × he => P = 19 × 0,05 × 2,60 => P = 2,47 kN/m P = γrev × tr × he => P = 19 × 0,05 × 2,33 => P = 2,21 kN/m Carga das paredes externas de 25 cm de espessura sobre as vigas (20x60) V201, V211, V212 e V217A-D. As vigas V201 (entre o pilar P1 E P3), V211 (entre o pilar P18 e P120), V212 (entre o pilar P18 e P1), V217A-D (entre os pilares P20 a P13 e entre P10 a P3). Para as vigas situadas em paredes de 25 cm, adotou-se a largura de 19 cm para a alvenaria e 5 cm de revestimento, com he= 2,60, especificado na tabela 2. P = γalv × t × he => P = 13 × 0,19 × 2,60 => P = 6,42 kN/m P = γrev × tr × he => P = 19 × 0,05 × 2,60 => P = 2,47 kN/m Logo, a carga de parede nessas vigas é igual a 8,89 kN/m. Carga das paredes internas de 15 cm de espessura sobre as vigas (12x40) V202, V203, V205, V206, V208, V209, V210, V214, V215, V218, V219. As vigas V202 (entre os pilares P4 E P6), V203 e V219 (próximo ao pilar P7), V205 (próximo ao pilar P10), V206 (próximo ao pilar P8), V208 (próximo ao pilar P13) e V209 e V218 (próximo ao pilar P14), V210 (entre os pilares P15 e P17), V214 (entre os pilares P19 e P12) e V215 (entre os pilares P9 e P2). Essas vigas estão situadas em paredes de 15 cm de espessura (9 cm de alvenaria e 5 cm de revestimento) e com altura equivalente he = 2,76m. P = γalv × t × he => P = 13 × 0,09 × 2,76 => P = 3,23 kN/m P = γrev × tr × he => P = 19 × 0,05 × 2,76=> P = 2,62 kN/m Logo, a carga de parede nessas vigas é igual a 5,85 kN/m. Carga de paredes internas com 15 cm de espessura sobre as vigas (20x60) V204A e V207B As vigas V204A (entre o pilar P8 E P9), e a V207A (entre o pilar P11 e P12). Sobre essas vigas há uma parede de tijolos de 15 cm de espessura (9 cm de tijolo e 5 cm de revestimento), adotou-se a largura de 20 cm nas vigas, com altura equivalente he = 2,33 m. P = γalv × t × he => P = 13 × 0,09 × 2,33 => P = 2,73 kN/m P = γrev × tr × he => P = 19 × 0,05 × 2,33 => P = 2,21 kN/m Logo, a carga de parede nessas vigas é igual a 4,94 kN/m. Carga de parede interna com 15 cm de espessura sobre as vigas (20x60) V204B e V207B As vigas V204B (entre o pilar P9 E P10) e a V207B (entre o pilar P12 e P13). Analisando o tramo, onde a viga passa próximo à parede do elevador, sobre essas vigas há uma parede de tijolos de 15 cm de espessura (9 cm de tijolo e 5 cm de revestimento), adotou-se a largura de 20 cm, com altura equivalente he = 2,33 m. Para as paredes da caixa da escada enclausurada, considera-se o peso específico de 18 kN/m3, correspondente à alvenaria de tijolos cerâmicos maciços. P = γalv × t × he => P = 18 × 0,09 × 2,33 => P = 3,77 kN/m P = γrev × tr × he => P = 19 × 0,05 × 2,33 => P = 2,21 kN/m Logo, a carga de parede nessas vigas apoiadas é igual a 5,98 kN/m. Carga de parede interna situada na porta do elevador sobre a viga (12x60) V213. Apenas a viga V213 está situada na porta do elevador possui seção de 12 cm x 60 cm, por facilidade construtiva. Com a parede de espessura de 15 cm, e com altura equivalente he= 260 cm. Sendo assim o peso bruto: P = γalv × t × he => P = 13 × 0,09× 2,60 => P = 3,04 kN/m P = γrev × tr × he => P = 19 × 0,05 × 2,60 => P = 2,47 kN/m Logo, a carga de parede nessas vigas apoiadas é igual a 5,51 kN/m. Carga de parede externa próxima a escada sobre a viga (20x60) V217C Sobre a viga V217C, no tramo entre os pilares P13 e P10, considera-se apenas uma parede de 1,20m de altura, situada entre o nível do piso e a viga intermediária VE da escada. P = γalv × t × he => P = 13 × 0,19 × 1,20 => P = 2,96 kN/m P = γrev × tr × he => P = 19 × 0,05 × 1,20 => P = 1,14 kN/m Logo, a carga de parede nessa viga apoiada é igual a 4,10 kN/m. Na figura 3, indicam-se os pesos das paredes sobre as vigas do pavimento tipo. 3.2 CÁLCULOS DAS CARGAS APLICADAS NAS VIGAS Para determinar a carga que a laje aplica em cada viga de bordo, seguimos estes passos: - desenhar cada painel de laje em separado, com as dimensões internas, já classificando cada bordo em simplesmente apoiado ou engastado; - desenhar as linhas de ruptura a partir de cada vértice, prolongando-as até que se encontrem; - em geral, as linhas de ruptura se encontram duas a duas. Nesse caso, una os dois pontos de intersecção com um segmento de reta (a quinta linha de ruptura) que será, necessariamente, paralelo a um dos dois bordos da laje; - calcular as áreas das figuras formadas pelos bordos da laje e suas linhas de ruptura (triângulos ou trapézios); - A carga (ql) aplicada pelalaje na viga que está em seu bordo será calculada multiplicando a área (A1) da figura formada pelas linhas de ruptura correspondente, pela carga superficialmente distribuída (qs) na laje e dividindo o valor obtido pelo comprimento (L) do correspondente bordo da laje: Tabela 2 - Carregamento das lajes sobre as vigas Na figura 3.1, indicam-se as cargas da laje aplicada nas vigas. E a seguir, os cálculos: ql = qs × Al L L202 = L215 V215B = V217A 𝑃𝑒𝑟𝑚 = 4x2,67 2,90 = 3,68 kN/m 𝑉𝑎𝑟 = 1,5x2,67 2,90 = 1,38 kN/m 𝑞𝑙1 = 5,50x2,67 2,90 = 𝟓, 𝟎𝟔 𝐤𝐍/𝐦 V201A = V210B 𝑃𝑒𝑟𝑚 = 4x3,13 4,40 = 2,85 kN/m 𝑉𝑎𝑟 = 1,5x3,13 4,40 = 1,06 kN/m 𝑞𝑙2 = 5,50x3,13 4,40 = 𝟑, 𝟗𝟏 𝐤𝐍/𝐦 V202A = V211A 𝑃𝑒𝑟𝑚 = 4x5,43 4,40 = 4,94 kN/m 𝑉𝑎𝑟 = 1,5x5,43 4,40 = 1,85 kN/m 𝑞𝑙3 = 5,50x5,43 4,40 = 𝟔, 𝟕𝟗 𝐤𝐍/𝐦 V212E = V212B 𝑃𝑒𝑟𝑚 = 4x1,54 2,90 = 2,13 kN/m 𝑉𝑎𝑟 = 1,5x1,54 2,90 = 0,79 kN/m 𝑞𝑙4 = 5,50x1,54 2,90 = 𝟐, 𝟗𝟐 𝐤𝐍/𝐦 L206 = L211 V215A = V214A 𝑃𝑒𝑟𝑚 = 4x5,70 4,24 = 5,38 kN/m 𝑉𝑎𝑟 = 1,5x5,70 4,24 = 2,02 kN/m 𝑞𝑙1 = 5,50x5,70 4,24 = 𝟕, 𝟒𝟎 𝐤𝐍/𝐦 V204A = V210A 𝑃𝑒𝑟𝑚 = 4x3,53 4,40 = 3,21kN/m 𝑉𝑎𝑟 = 1,5x3,53 4,40 = 1,20 kN/m 𝑞𝑙2 = 5,50x3,53 4,40 = 𝟒, 𝟒𝟏 𝐤𝐍/𝐦 V202A = V211A 𝑃𝑒𝑟𝑚 = 4x6,13 4,40 = 5,57 kN/m 𝑉𝑎𝑟 = 1,5x6,13 4,40 = 2,09 kN/m 𝑞𝑙3 = 5,50x6,13 4,40 = 𝟕, 𝟔𝟔 𝐤𝐍/𝐦 V212D = V212B 𝑃𝑒𝑟𝑚 = 4x3,29 4,24 = 3,10 kN/m 𝑉𝑎𝑟 = 1,5x3,29 4,24 = 1,17 kN/m 𝑞𝑙4 = 5,50x3,29 4,24 = 4,27 kN/m L207 = L212 V204B = V207B 𝑃𝑒𝑟𝑚 = 4x2,75 3,88 = 2,84 kN/m 𝑉𝑎𝑟 = 1,5x2,75 3,88 = 1,06 kN/m 𝑞𝑙1 = 5,50x2,75 3,88 = 𝟑, 𝟗𝟎 𝐤𝐍/𝐦 V215A = V214B 𝑃𝑒𝑟𝑚 = 4x5,66 4,24 = 5,34 kN/m 𝑉𝑎𝑟 = 1,5x5,66 4,24 = 2,00 kN/m 𝑞𝑙2 = 5,50x5,66 4,24 = 𝟕, 𝟑𝟒 𝐤𝐍/𝐦 V217D = V217B 𝑃𝑒𝑟𝑚 = 4x3,27 4,24 = 3,08 kN/m 𝑉𝑎𝑟 = 1,5x3,27 4,24 = 1,16 kN/m 𝑞𝑙3 = 5,50x3,27 4,24 = 𝟒, 𝟐𝟒 𝐤𝐍/𝐦 V202B = V210B 𝑃𝑒𝑟𝑚 = 4x4,77 3,88 = 4,92 kN/m 𝑉𝑎𝑟 = 1,5x4,77 3,88 = 1,84 kN/m 𝑞𝑙4 = 5,50x4,77 3,88 = 𝟔, 𝟕𝟔 𝐤𝐍/𝐦 L209 V213 𝑃𝑒𝑟𝑚 = 4x1 2,62 = 1,53 kN/m 𝑉𝑎𝑟 = 2,5x1 2,62 = 0,95 kN/m 𝑞𝑙1 = 6,50x1 2,62 = 𝟐, 𝟒𝟖 𝐤𝐍/𝐦 V204A 𝑃𝑒𝑟𝑚 = 4x2,76 2,865 = 3,85 kN/m 𝑉𝑎𝑟 = 2,5x2,76 2,865 = 2,41 kN/m 𝑞𝑙2 = 6,50x2,76 2,865 = 𝟔, 𝟐𝟔 𝐤𝐍/𝐦 V207A 𝑃𝑒𝑟𝑚 = 4x2,76 2,865 = 3,85 kN/m 𝑉𝑎𝑟 = 2,5x2,76 2,865 = 2,41 kN/m 𝑞𝑙3 = 6,50x2,76 2,865 = 𝟔, 𝟐𝟔 𝐤𝐍/𝐦 2.6.3 PESO PRÓPRIO DA ALVENARIA Vigas são “elementos lineares em que a flexão é preponderante” (NBR 6118: 2003, item 14.4.1.1). Portanto, os esforços predominantes são: momento fletor e força cortante. Nos edifícios, em geral, as vigas servem de apoio para lajes e paredes, conduzindo suas cargas até os pilares. Na figura 3.2 indicam-se os pesos próprios das vigas. Considere uma viga com seção transversal retangular. O lado horizontal da seção transversal é denominado base “b”, o lado vertical da seção transversal é denominado altura “h”. E o peso específico (γc) do material (concreto) de 2500 kgf/m3. O calculo do peso próprio da viga (PPv) é realizado através da seguinte fórmula: Onde: γc em kgf/m3, “b” e “h” em metro e PPv em kgf/m. Os cálculos do peso próprio das vigas são demonstrados na tabela 5. As vigas com suas correspondentes cargas e seus esforços predominantes, o diagrama do momento fletor, e o diagrama do esforço cortante, poderão ser encontrados no final deste trabalho. V216 𝑃𝑒𝑟𝑚 = 4x1 2,62 = 1,53 kN/m 𝑉𝑎𝑟 = 2,5x1 2,62 = 0,95 kN/m 𝑞𝑙4 = 6,50x1 2,62 = 𝟐, 𝟒𝟖 𝐤𝐍/𝐦 L208 = L213 V203 = V209 𝑃𝑒𝑟𝑚 = 4x0,36 1,40 = 1,03 kN/m 𝑉𝑎𝑟 = 2x0,36 1,4 = 0,51 kN/m 𝑞𝑙1 = 6,00x0,36 1,4 = 𝟏, 𝟓𝟒 𝐤𝐍/𝐦 V217D = V217B 𝑃𝑒𝑟𝑚 = 4x1,09 2,65 = 1,65 kN/m 𝑉𝑎𝑟 = 2x1,09 2,65 = 0,82 kN/m 𝑞𝑙2 = 6,00x1,09 2,65 = 𝟐, 𝟒𝟕 𝐤𝐍/𝐦 V219 = V218 𝑃𝑒𝑟𝑚 = 4x1,90 2,65 = 2,87 kN/m 𝑉𝑎𝑟 = 2x1,90 2,65 = 1,43 kN/m 𝑞𝑙3 = 6,00x1,90 2,65 = 𝟒, 𝟑𝟎 𝐤𝐍/𝐦 V205 = V208 𝑃𝑒𝑟𝑚 = 4x0,36 1,40 = 1,03 kN/m 𝑉𝑎𝑟 = 2x0,36 1,4 = 0,51 kN/m 𝑞𝑙4 = 6,00x0,36 1,40 = 𝟏, 𝟓𝟒 𝐤𝐍/𝐦 PPv = γc × b × h Tabela 5 – Cálculo do peso próprio das vigas Vigas Base (b) x Altura (h) (m) Peso Próprio da viga - PPv kN/m V201, V204, V207, V211, V212, V217 0,20 × 0,60 PPv = γc × b × h PPv = 2500 × 0,20 × 0,60 PPv = 300 kgf/m3 = 2,94 kN/m V202, V203, V205, V206, V208, V209, V210, V214, V215, V216, V218, V219 0,12 × 0,40 PPv = γc × b × h PPv = 25 × 0,12 × 0,40 PPv = 120 kgf/m3 = 1,18 kN/m V213 0,12 × 0,60 PPv = γc × b × h PPv = 25 × 0,12 × 0,60 PPv = 180 kgf/m3 = 1,76 kN/m Projeto das vigas da subestrutura contraventada Figura 3 - pesos das paredes sobre as vigas do pavimento tipo. Projetos das vigas da subestrutura contraventada Figura 3.1- cargas da laje aplicada nas vigas do pavimento tipo Projeto das vigas da subestrutura contraventada Figura 3.2 – pesos próprios das vigas do pavimento tipo V201A = V211A PPv = 2,94 kN/m Palv = 8,89 kN/m Plaje (Laje202/Laje215) = 3,91 kN/m Tot = 15,74 kN/m V201B = V211B PPv = 2,94 kN/m Palv = 8,89 kN/m Plaje (Laje203/Laje216) = 3,66 kN/m Tot = 15,49 kN/m V202A PPv = 1,18 kN/m Palv = 5,85 kN/m Plaje (Laje202+Laje206) = 6,79 + 7,66 kN/m Tot = 21,5 kN/m V202B PPv = 1,18 kN/m Palv = 5,85 kN/m Plaje (Laje203+Laje207) = 6,34 + 6,76 kN/m Tot = 20,13 kN/m V204A = V207A PPv = 2,94 kN/m Palv = 4,94 kN/m Plaje (Laje206+Laje209) = 4,41 + 6,26 kN/m Tot = 18,55 kN/m V204B = V207B PPv = 2,94 kN/m Palv = 5,98 kN/m Plaje (Laje207) = 3,90 kN/m Tot = 12,82 kN/m V205 = V208 PPv = 1,18 kN/m Palv = 5,85 kN/m Plaje (Laje208/L213) = 1,54/1,54 kN/m Tot = 8,57 kN/m V203 = V209 PPv = 1,18 kN/m Palv = 5,85 kN/m Plaje (Laje208/L213) = 1,54/1,54 kN/m Tot = 8,57 kN/m V206 PPv = 1,18 kN/m Palv = 5,85 kN/m Plaje = 0 kN/m Tot = 7,03kN/m V212A = V212E PPv = 2,94 kN/m Palv = 8,89 kN/m Plaje (Laje215/L202) = 2,92 kN/m Tot = 14,75 kN/m V212B = V212D PPv = 2,94 kN/m Palv = 8,89 kN/m Plaje (Laje211/l206) = 4,27 kN/m Tot = 16,10 kN/m V212C PPv = 2,94 kN/m Palv = 8,89 kN/m Plaje = 0 kN/m Tot = 11,83 kN/m V217A = V217E PPv = 2,94 kN/m Palv = 8,89 kN/m Plaje (Laje215/L202) = 2,92 kN/m Tot = 14,75 kN/m V217B = V217D PPv = 2,94 kN/m Palv = 8,89 kN/m Plaje (Laje211/l206) = 4,27 kN/m Tot = 16,10 kN/m V217C PPv = 2,94 kN/m Palv = 4, 10 kN/m Plaje = 0 kN/m Tot = 7,04 kN/m V213 PPv = 1,76 kN/m Palv = 5,51 kN/m Plaje = 2,48 kN/m Tot = 9,75 kN/m V214A PPv = 1,18 kN/m Palv = 5,85 kN/m Plaje (Laje215+Laje216) = 5,06 + 5,06 kN/m Tot = 17,15 kN/m V214B PPv = 1,18 kN/m Palv = 5,85 kN/m Plaje (Laje211+L212) = 7,39 + 7,34 kN/m Tot = 21,76 kN/m V215A PPv = 1,18 kN/m Palv = 5,85 kN/m Plaje (Laje206+Laje207) = 7,39 + 7,34 kN/m Tot = 21,76 kN/m V215B PPv = 1,18 kN/m Palv = 5,85 kN/m Plaje (Laje202+L203) = 5,06 + 5,06 kN/m Tot = 17,15 kN/m V216 PPv = 1,18 kN/m Palv = 0 kN/m Plaje = 2,48 kN/m Tot = 3,66 kN/m V218 PPv = 1,18 kN/m Palv = 5,85 kN/m Plaje (Laje213) = 4,30 kN/m Tot = 11,33 kN/m V219 PPv = 1,18 kN/m Palv = 5,85 kN/m Plaje (Laje208) = 4,30 kN/m Tot = 11,33 kN/m
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