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RELATÓRIO FINAL DE ESTÁGIO CURRICULAR SUPERVISIONADO 1- INTRODUÇÃO O estágio será realizado na A E. S. Moraes escritório de engenharia civil, localizada na cidade de Bebedouro, na rua Duque de Caxias, 530, Centro. Sendo o local prático do estágio o escritório. A empresa está a 9 anos no mercado, trazendo uma enorme bagagem na prestação de serviços de consultoria na área de segurança do trabalho e meio ambiente além dos serviços de engenharia como projetos e execução de obras de Alto padrão, sendo motivos que levaram à escolha da mesma. A área de projetos estruturais escolhida, vem através da empregabilidade de diferentes processos construtivos para edificação de prédios residenciais. Sendo a mais utilizada, em destaque obras edificadas de concreto armado. Na universidade, todo o procedimento de cálculo, dimensionamento e detalhamento de estruturas foi estudado e realizado de forma manual, e que apresenta limitações de análises, o tornando um dos métodos menos utilizados no mercado. Atualmente existem softwares para a engenharia de estruturas, que, além da análise estrutural, também realizam o dimensionamento, detalhamento e desenho. Portanto o estágio deverá auxiliar no alinhamento da teoria com a prática do mercado atual, além de ter contato direto com o desenvolvimento de um projeto com dimensionamento e análise de todos os elementos. 2- OBJETIVOS Oportunizar uma convivência com os problemas reais do exercício profissional num confronto direto entre a teoria e a prática. Exercitando a capacidade de observar, organizar, planejar e propor soluções em situações reais de projeto e execução, sob supervisão do coordenador de campo. 2.1 Objetivo Geral: adquirir a experiência de trabalhar com projetos estruturais com ênfase em construções de concreto armado. 2.2 Objetivos Específicos: Desenvolver um projeto de dimensionamento e análise de todos os elementos da superestrutura de um edifício residencial familiar de um pavimento. Além de obter experiencia na utilização do Alto Qi Eberick , que será usado no dimensionamentos dos elementos estruturais e análises. 3 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA A revisão bibliográfica irá tratar de assuntos teóricos relacionados ao que foi visto na prática de estágio. 3.1 Concreto O concreto é um material composto, gerado através da mistura dos componentes, como cimento, água, agregado miúdo (areia) e graúdo (brita) (GIONGO, 2007). De acordo com a ABNT NBR 6118:2014, o concreto simples é caracterizado por não possuir armadura, ou a que possui está em quantidade menor a especificada para o concreto armado. 3.1.1 Cimento O cimento Portland é um aglomerante hidráulico, com propriedades aglutinante e ligante, caracterizado como um pó fino, o cimento é o material que em contato com a água entra no processo físico-químico, tornando-se um elemento sólido com resistência a compressão e resistente a água e sulfatos (ABCP, 2002). Em relação a classificação, existem diferentes tipos de classes de cimento, devido a inserção de adições ativas (pozolana, escória de alto forno) durante o processo de fabricação. O que altera algumas características, como impermeabilidade, resistência a compressão inicial e final, resistência a ataque de sulfatos, além do calor inicial de hidratação quando em contato com a água. Atualmente são fabricados cinco tipos básicos de cimento, e outros três especiais. Cada um possui propriedades específicas, tornando-se mais adequado para certos usos. A tabela 1, apresenta os tipos de cimentos fabricados no Brasil. TABELA 1-Tipos de cimentos fabricados no Brasil Fonte: Bresolin (2016) 3.1.2 Agregados O agregado é um material granular, sem forma e volume definidos, geralmente inerte, com dimensões e propriedades adequadas para o uso na construção civil. São formados por materiais detríticos resultantes da decomposição de rochas, que passaram pelo processo de intemperismos, dessa maneira podem ser classificados quanto a sua origem naturais e artificiais. Os agregados naturais são encontrados na natureza como areias e pedregulhos. Já os artificiais passam por processos de aperfeiçoamento, como britas que são originárias da moagem de rochas maiores. (PETRUCCI, 1998) A classificação quanto a sua dimensão, se deve ao comportamento diferenciado entre ambos, quando aplicados em concretos, surgindo assim os agregados miúdos e graúdos (PETRUCCI, 1998). De acordo com ABNT NBR 7211:2005, o agregado miúdo apresenta dimensões entre 4,8 mm e 0,75 mm e graúdo com dimensões mínimas de 4,8mm. 3.1.3 Água Componente fundamental para o concreto e responsável pelas reações de endurecimento, a qualidade da água utilizada é de extrema importância, visto que impurezas podem afetar negativamente a sua resistência (PETRUCCI, 1998). Em relação a cura do concreto, Neville e Brooks (2013) indicam que a água de amassamento, utilizada na produção pode ser aplicada na cura. 3.2 Concreto armado Associação do concreto simples com armadura passiva, que juntos devem resistir de maneira solidaria os esforços solicitantes. A norma da ABNT NBR 6118:204, define os elementos de concreto armado, são aqueles que apresentam comportamento estrutural dependente da aderência entre concreto e armadura, sem aplicação de alongamentos iniciais das armaduras antes da materialização da aderência. 3.2.1 Características do Concreto 3.2.1.1 Classes De acordo com a ABNT NBR 8953:2015, os concretos para fins estruturais podem ser classificados em dois grupos (I e II), conforme a resistência característica à compressão (𝑓𝑐𝑘), obtida através do ensaio de corpos de prova moldados de acordo com as normas vigentes. Com isso a ABNT NBR 6118:2014, admite que a classe 𝐶20 ou superior, se aplica para concretos com armadura passiva; Não recomendo o uso da classe 𝐶15 ou inferior, para fins estruturais, podendo ser empregado apenas em obras provisórias. A tabela abaixo, apresenta as classificações dos concretos quanto o seu grupo. TABELA 2-Classes dos concretos Fonte: ABNT NBR 8953:2015, item 4.2 3.2.1.2 Massa Específica São considerados os concretos de massa específica (𝜌𝑐) normal entre 2000 𝑘𝑔 𝑚³⁄ e 2800 𝑘𝑔 𝑚³⁄ . Para efeito de cálculo adota-se 2400 𝑘𝑔 𝑚³⁄ para concreto simples e 2500 𝑘𝑔 𝑚³⁄ para concreto armado (ABNT NBR 6118:2014). Em caso de desconhecimento da massa específica do concreto empregado, é recomendado a adoção do valor do concreto simples, acrescida de 100 𝑘𝑔 𝑚³⁄ a 150 𝑘𝑔 𝑚³⁄ . 3.2.1.3 Resistência a compressão Nos projetos de estruturas em concreto armado, o concreto tem seu qualitativo especificado de um modo geral em termos da sua resistência à compressão aos 28 dias de idade. No Brasil, essa resistência pode ser avaliada por meio de corpo-de- prova, cilíndricos com diâmetro de 15 cm e altura de 30 cm, conforme especificado na ABNT NBR 5738:2015. 3.2.1.4 Consistência A consistência do concreto é um parâmetro definido através do grau de umidade e a facilidade com que ele flui. Tal propriedade pode ser afetada por fatores internos como relação água/cimento, características dos agregados e aditivos. Além de fatores externos, como transporte e adensamento (NEVILE, 2013). Os concretos podem ser classificados quanto a sua consistência no estado fresco, através do ensaio de abatimento (Slump test), de acordo com as orientações da ABNT NBR 16889:2020. 3.3 Aço No Brasil os aços utilizados em estruturas de concreto armado, são denominados de acordo com valor característico de resistência de escoamento. Dessa forma, as barras podem classificados nas categorias CA-25, CA-50 e os fios na categoria CA-60. Conforme a ABNT NBR 7480:2007, as barras são elementos com diâmetro mínimo nominal a 6,3 𝑚𝑚 , obtidos através do processo de laminaçãoquente sem tratamentos de deformação mecânica. Denomina-se fios aqueles de diâmetro igual ou inferior a 10,0 𝑚𝑚, obtidos através de fio de máquina por trefilação ou laminação a frio. O item 8.3.5 da ABNT NBR 6118:2014 define o parâmetro como sendo o módulo de elasticidade do aço, com valor estimado de 210 GPa, caso não sejam realizados ensaios. 3.3.1 Aderência O concreto armado só é possível devido a solidariedade entre o concreto simples e a armadura passiva. Dividida em aderência por adesão, por atrito e mecânica (PINHEIRO et al.,2010). a) Aderência por adesão: resultado das ligações físico-químicas que se estabelecem entre os dois materiais na pega do cimento; b) Aderência por atrito: o atrito é função da rugosidade superficial da barra e da existência de uma pressão transversal e retração, ambas exercidas pelo concreto; c) Aderência mecânica: decorrente da existência de nervuras ou entalhes na superfície da barra; 3.3.2 Características De acordo com a ABNT NBR 7480:2007, recomenda que aços fornecidos pelo comércio devem ter no mínimo informações como, categoria, diâmetro nominal em milímetros, comprimento, massa ou número de peças. A tabela 3, apresenta os diâmetros nominais e categoria dos aços comercializados. TABELA 3-Caracteristicas geométricas das barras e fios de aço Fonte: Teixeira (2015) 3.4 Requisito de qualidade do projeto A ABNT NBR 6118:2014 prescreve que as estruturas de concreto devem atender aos requisitos mínimos de qualidade, durante sua construção e serviço, e aos requisitos adicionais estabelecidos em conjunto entre o autor do projeto estrutural e o contratante. Em relação ao projeto, de acordo com o item 5.2.1 da ABNT NBR 6118:2014 a solução adotada deve também atender os requisitos mínimos relativos à capacidade resistente, desempenho em serviço e a durabilidade. Nos itens subsequentes são apresentados o estudo para cada requisito. As estruturas de concreto armado devem ser projetadas de modo que apresentem segurança satisfatória. Esta segurança está condicionada à verificação dos estados limites, que são situações em que a estrutura apresenta desempenho inadequado à finalidade da construção, ou seja, são estados em que a estrutura se encontra imprópria para o uso. Os estados limites podem ser classificados em estados limites últimos ou estados limites de serviço, conforme sejam referidos à situação de ruína ou de uso em serviço, respectivamente. Assim, a segurança pode ser diferenciada com relação à capacidade de carga e à capacidade de utilização da estrutura (CAMACHO, 2005). 3.4.1 Estado Limite último De acordo ABNT NBR 6118:2014 é possível relacionar o estado limite último (ELU) ao requisito de aqueles que correspondem a capacidade resistente da estrutura. A sua ruína determina a paralização, no todo ou em parte do uso da construção. São exemplos principais: Perda de equilíbrio como corpo rígido: tombamento, escorregamento ou levantamento; Resistência ultrapassada: ruptura do concreto; Escoamento excessivo da: 𝜀𝑠 > 10‰; Aderência ultrapassada: Escorregamento da barra; Flambagem; Fadiga – cargas repetitivas; Transformação em mecanismo: Estrutura hipostática; 3.4.2 Estado limite de serviço Admite-se o desempenho em serviço, como as condições precárias em serviço. Na sua ocorrência, repetição ou duração causam-se efeitos estruturais que desrespeita as condições especificadas para o uso normal da construção ou que são indícios do comprometimento da durabilidade. A ABNT NBR 6118:2014 apresenta os seguintes limites de serviço: a) Estado limite de abertura de fissuras (ELS-W): As aberturas das fissuras apresentam valores máximos normativos. Que quando alcançado a durabilidade e estética ficam comprometidas. b) Estado limite de deformação excessiva (ELF-DEF): As deformações (flechas) não devem alcançar limites máximo. Quando atingido, a utilização normal da estrutural fica comprometida. c) Estado limite de vibrações excessivas (ELS-VE): Ocorre quando as vibrações na estrutura alcançam os limites da norma. Quando atingido, causam desconforto aos usuários. 3.4.3 Durabilidade A durabilidade está intimamente ligada a capacidade da estrutura em resistir às influências ambientais, pré-definidas pelo autor do projeto estrutural e o contratante. A agressividade do meio ambiente está relacionada às ações físicas e químicas que atuam sobre as estruturas de concreto, independentemente das ações mecânicas, das variações volumétricas de origem térmica, da retração hidráulica e outras previstas no dimensionamento das estruturas de concreto (ABNT, 2014). Na elaboração dos projetos de estruturas, a classe ambiental é classificada de acordo com o apresentado no item 6.1 da ABNT NBR 6118:2014, exposto no trabalho na Tabela 4. TABELA 4-Classe de agressividade ambiental Fonte: Adaptado da ABNT NBR 6118:2014, item 6.1 3.4.4 Concreto de cobrimento A durabilidade das estruturas é altamente dependente das características do concreto e da espessura e qualidade do concreto do cobrimento da armadura. Ensaios que comprovem o desempenho da durabilidade da estrutura diante ao tipo e classe de agressividade prevista em projeto devem estabelecer os parâmetros mínimos a serem atendidos. No desconhecimento destes e devido à existência de uma forte correspondência entre a relação água/cimento e a resistência à compressão do concreto e sua durabilidade, permite-se que sejam adotados os requisitos mínimos expressos na Tabela 5 (ABNT NBR 6118:2014). TABELA 5- Relação entre classe de agressividade e qualidade do concreto Fonte: ABNT NBR 6118:2014, item 7.1 3.4.5 Espessura do cobrimento Cobrimento é a espessura da camada de concreto responsável pela proteção da armadura ao longo de toda estrutura. O projeto e execução devem alinhar-se em relação ao cobrimento nominal, determinado o cobrimento mínimo com acréscimo da tolerância do controle na execução. A camada de proteção inicia-se a partir face externa da armadura transversal ou da armadura mais externa e se estende até a face externa da estrutura em contato ao ambiente (ABNT NBR 6118:2014). A Figura 1 esquematiza a espessura de cobrimento. FIGURA 1-Cobrimento em armaduras Fonte: Autoria própria A ABNT NBR 6118:2014 estabelece uma correspondência entre a classe de agressividade ambiental e o cobrimento nominal de ∆𝑐 = 10𝑚𝑚, exposta na tabela 6. TABELA 6-Classe de agressividade ambiental e o cobrimento nominal Fonte: ABNT NBR 6118:2014, item 7.2 3.5 Concepção Estrutural A concepção estrutural ou lançamento da estrutura consiste em escolher o sistema estrutural que constitua a parte resistente do edifício. Essa etapa, uma das mais importantes no projeto estrutural, implica em escolher os elementos a serem utilizados e definir suas posições, de modo a formar um sistema estrutural eficiente, capaz de absorver os esforços oriundos das ações atuantes e transmiti-los ao solo de fundação (PINHEIRO et al., 2003). A solução estrutural adotada no projeto deve atender aos requisitos de qualidade estabelecidos nas normas técnicas, relativos à capacidade resistente, ao desempenho em serviço e à durabilidade da estrutura. (PINHEIRO et al., 2003). Pinheiro et al. (2003) preconiza que o projeto arquitetônico representa, de fato, a base para a elaboração do projeto estrutural. Este deve prever o posicionamento dos elementos de forma a respeitar a distribuição dos diferentes ambientes nos diversos pavimentos. O projeto estrutural deve ainda estar em harmonia com os demais projetos, tais como: de instalações elétricas, hidráulicas, telefonia, entre outros. A definição da forma estrutural parte da localização dos pilares e segue com o posicionamento das vigas e das lajes, nessa ordem, semprelevando em conta a compatibilização com o projeto arquitetônico (REBLLO, 2000). A escolha do sistema estrutural depende de fatores técnicos e econômicos, dentre eles: capacidade do meio técnico para desenvolver o projeto e para executar a obra, e disponibilidade de materiais, mão-de-obra e equipamentos necessários para a execução (REBLLO, 2000). 3.6 Ações Ações são causas que provocam esforços ou deformações nas estruturas. Na prática, as forças e as deformações impostas pelas ações são consideradas como se fossem as próprias ações, sendo as forças chamadas de ações diretas e as deformações, ações indiretas. As ações que atuam nas estruturas podem ser classificadas, segundo sua variabilidade com o tempo, em permanentes, variáveis e excepcionais (BASTOS, 2019). 3.6.1 Ações permanentes As ações permanentes são aquelas que ocorrem com valores constantes ou com pequena variação em torno da média, durante praticamente toda a vida da construção. Elas podem ser subdivididas em ações permanentes diretas − peso próprio da estrutura ou de elementos construtivos permanentes (paredes, pisos e revestimentos, por exemplo), peso dos equipamentos fixos e empuxos de terra não removíveis (BASTOS, 2019). 3.6.2 Ações variáveis São aquelas cujos valores têm variação significativa em torno da média, durante a vida da construção. Podem ser fixas ou móveis, estáticas ou dinâmicas, pouco variáveis ou muito variáveis. São exemplos: cargas de uso (pessoas, mobiliário, veículos etc.) e seus efeitos (frenagem, impacto, força centrífuga), vento, variação de temperatura e empuxos de água (BASTOS, 2019). 3.6.3 - Ações excepcionais Correspondem a ações de duração extremamente curta e muito baixa probabilidade de ocorrência durante a vida da construção, mas que devem ser consideradas no projeto de determinadas estruturas. São, por exemplo, as ações decorrentes de explosões, choques de veículos, incêndios, enchentes ou abalos sísmicos excepcionais (BASTOS, 2019). 3.7 - Estádios O procedimento para se caracterizar o desempenho de uma seção de concreto consiste em aplicar um carregamento, que se inicia do zero e vai até a ruptura. Às diversas fases pelas quais passa à seção de concreto, ao longo desse carregamento, dá-se o nome de estádios. Distinguem-se basicamente três fases distintas: estádio I, estádio II e estádio III (PINHEIRO et al., 2010). 3.7.1 - Estádio I Esta fase corresponde ao início do carregamento. As tensões normais que surgem são de baixa magnitude e dessa forma o concreto consegue resistir às tensões de tração. Tem-se um diagrama linear de tensões, ao longo da seção transversal da peça, sendo válida a lei de Hooke (PINHEIRO et al., 2010). A Figura 2 ilustra o estádio I. FIGURA 2- Estádio I Fonte: Pinheiro et al. 2010 3.7.2 - Estádio II Neste nível de carregamento, o concreto não mais resiste à tração e a seção se encontra fissurada na região de tração. A contribuição do concreto tracionado deve ser desprezada. No entanto, a parte comprimida ainda mantém um diagrama linear de tensões, permanecendo válida a lei de Hooke (PINHEIRO et al., 2010). A Figura 3 ilustra o estádio II. FIGURA 3- Estádio II Fonte: Pinheiro et al. 2010 3.7.3 - Estádio III No estádio III, a zona comprimida encontra-se plastificada e o concreto dessa região está na iminência da ruptura. Admite-se que o diagrama de tensões seja da forma parabólico-retangular, também conhecido como diagrama parábola-retângulo (PINHEIRO et al., 2010). A Figura 4 ilustra o estádio III. FIGURA 4- Estádio III Fonte: Pinheiro et al. 2010 3.8 Diagrama tensão-deformação Para o concreto no estado limite último, admite-se uma relação tensão/deformação, em que os valores de tensões são obtidos a partir do diagrama parábola-retângulo proposto pela norma ABNT NBR 6118:2014 (item 8.2.10.1), exibido na Figura 5. Esse diagrama discretiza apenas a região comprimida, uma vez que a resistência do concreto a tração é desconsiderada no cálculo de estruturas de concreto armado (VENTURINI, 1987). FIGURA 5 – Diagrama tensão-deformação do concreto Fonte: Adaptado da ABNT NBR 6118:2014 Nota-se que o diagrama revela um comportamento não linear, com dois trechos. O primeiro é descrito por uma curva iniciada na origem até (𝜀𝑐2), e o segundo descrito por uma reta, de (𝜀𝑐2) a (𝜀𝑐𝑢). As tensões de compressão em cada trecho devem ser calculadas conforme as equações 1 e 2, estabelecidas na ABNT NBR 6118:2014. 0 ≤ 𝜀𝐶 ≤ 𝜀𝐶2 → 𝜎𝐶 = 𝛼𝐶 . 𝑓𝑐𝑑. [1 − (1 − 𝜀𝑐 𝜀𝑐2 ) 𝑛 ] (1) 𝜀𝑐2 ≤ 𝜀𝑐 ≤ 𝜀𝑐𝑢 → 𝜎𝐶 = 𝛼𝑐 (2) Segundo a ABNT NBR6118:2014 para concretos de classe C55 até C90, os valores de deformação de encurtamento no início do regime plástico (𝜀𝑐2) e a deformação de encurtamento na ruptura (𝜀𝑐𝑢), podem ser definidos a partir das expressões 3 e 4. 𝜀𝑐2 = 2,0‰ + 0,85‰. (𝑓𝑐𝑘 − 50) 0,53 (3) 𝜀𝑐𝑢 = 2,6‰ + 35‰. [ (90−𝑓𝑐𝑘) 100 ] 4 (4) Entretanto, com o intuito de simplificar os métodos de cálculo, é válida a substituição do diagrama parábola-retângulo por um retangular, como mostra a Figura 6. Nesse caso, as tensões do concreto ( 𝜎𝐶) são consideradas constantes e iguais à tensão de pico, e a altura da linha neutra (𝜎𝐶 ) deve ser multiplicada por um coeficiente λ (ABNT NBR 6118:2014). FIGURA 6 – Diagrama retangular do concreto Fonte: Pinto (2017) 3.9 Domínios de deformação O estado limite último está relacionado ao estado no qual a estrutura não pode ser utilizada, devido ao esgotamento da capacidade de deformação de pelo menos um dos materiais constituintes. Em relação ao concreto armado, caracteriza-se a ruína do concreto quando a deformação última atingi 𝜀𝑐2 para compressão centrada e de 𝜀𝑐2 a 𝜀𝑐𝑢 na flexão, e armadura de aço em escoamento excessivo com deformação última de 𝜀𝑢𝑑, na tração como na compressão (VENTURI, 1987). Dessa forma, será admitido que os domínios e deformações caracterizados no estado limite último, sejam os mesmos definidos na figura 17.1 da ABNT NBR 6118:2014, apresentado na Figura 7: FIGURA 7 -Domínios de deformação para o estado limite último Fonte: Pinto (2017) Considerações caracterizadas quando houver deformação plástica excessiva da armadura: a) Reta a: Tração uniforme com altura da linha neutra (𝑥) tendendo a −∞; b) Domínio 1: Tração excêntrica com −∞ < 𝑥 < 0; c) Domínio 2: Flexão simples ou composta, com deformação do concreto inferior a 𝜀𝑐𝑢 e máximo alongamento da armadura 𝜀𝑦𝑑 . De forma que 0 < 𝑥 < 𝑥23; Considerações caracterizadas quando houver encurtamento limite do concreto: a) Domínio 3: Flexão simples ou composta, com a ruptura do concreto com 𝜀𝑐 = 𝜀𝑐𝑢 e o aço no patamar de escoamento 𝜀𝑦𝑑 < 𝜀𝑠𝑑 < 10‰; b) Domínio 4: Flexão simples ou composta, com ruptura do concreto na borda comprimida 𝜀𝑐 = 𝜀𝑐𝑢 e com o aço tracionado sem escoamento 𝜀𝑠 < 𝜀𝑦𝑑. De forma que 𝑥34 < 𝑥 < 1; c) Domínio 4ª: Flexão composta com ruptura do concreto 𝜀𝑐 = 𝜀𝑐𝑢 e armaduras comprimidas. Com a linha neutra dentro da seção entre 𝑑 e ℎ. d) Domínio 5: Compressão excêntrica, sem tração. Com altura da linha neutra maior ou igual a dimensão da seção (ℎ), e deformação 𝜀𝑐2 na distância 𝑦, definido por 𝑦 = ℎ.(𝜀𝑐𝑢−𝜀𝑐2) 𝜀𝑐𝑢 ; e) Reta b: Compressão uniforme com altura da linha neutra tendendo a +∞; 3.10 Laje As lajes são oselementos estruturais que têm a função básica de receber as cargas de utilização das edificações, aplicadas nos pisos, e transmiti-las às vigas. As vigas transmitem as cargas aos pilares e, a partir destes, o carregamento é transferido para as fundações (BASTOS, 2021). As lajes são classificadas como elementos planos bidimensionais, que são aqueles onde duas dimensões, o comprimento e a largura, são da mesma ordem de grandeza e muito maiores que a terceira dimensão (espessura) (PINHEIRO et al,.2010). 3.10.1 Vinculação nas Bordas De acordo com Pinheiro et al. (2010) os três tipos comuns de vínculo das lajes são o apoio simples, o engaste perfeito e o engaste elástico como mostrado na Figura 8. FIGURA 8- Representação gráfica das vinculações Fonte: Pinheiro et al,.2010 3.10.2- Reações de Apoio Assim como no cálculo dos momentos fletores solicitantes e das flechas, no cálculo das reações da laje nas bordas, as lajes serão analisadas em função de serem armadas em uma ou em duas direções (PINHEIRO et al.2010). No caso das lajes armadas em uma direção, as reações de apoio são provenientes do cálculo da viga suposta. Para as lajes retangulares armadas em duas direções com carga uniformemente distribuída, a ABNT NBR 6118:14 item 14.7.6.1, prescreve que as reações nos apoios sejam calculadas segundo triângulos ou trapézios, determinados por meio das charneiras plásticas, obtidos com o traçado em planta, a partir dos vértices da laje, de retas inclinadas como apresentado na figura 9: FIGURA 9 -Definição das áreas de influência de carga Fonte: Bastos (2021) 3.11 VIGAS Segundo a ABNT NBR 6118:2014 define que as vigas são elementos lineares em que a flexão é preponderante. Ainda segundo a norma, os elementos lineares são aqueles tem o comprimento longitudinal maior em pelo menos três vezes a maior dimensão da seção transversal. 3.11.1 Ductilidade nas Vigas Nas vigas é necessário garantir boas condições de ductilidade respeitando os limites da posição da linha neutra ( 𝑥 𝑑 ), sendo adotada, se necessário, armadura de compressão. A introdução da armadura de compressão para garantir o atendimento de valores menores da posição da linha neutra (𝑥), que estejam nos domínios 2 ou 3, não conduz a elementos estruturais com ruptura frágil. A ruptura frágil está associada a posições da linha neutra no domínio 4, com ou sem armadura de compressão (BASTOS, 2017). 3.11.2 Largura Mínima A ABNT NBR 6118:2014 relata que a seção transversal das vigas não pode apresentar largura menor que 12 cm, ou em casos especiais 10 cm, sendo obrigatoriamente respeitadas as seguintes condições: • alojamento das armaduras e suas interferências com as armaduras de outros elementos estruturais, respeitando os espaçamentos e cobrimentos estabelecidos nesta Norma; • lançamento e vibração do concreto de acordo com a ABNT NBR 14931:2004. 3.11.3 Cisalhamento De acordo com Bastos (2017) em uma viga de concreto armado submetida a flexão simples, vários tipos de ruína são possíveis, entre as quais: ruínas por flexão; ruptura por falha de ancoragem no apoio ruptura por esmagamento da biela ruptura da armadura transversal ruptura do banzo comprimido devida ao cisalhamento e ruína por flexão localizada da armadura longitudinal. De acordo com a ABNT NBR 6118:2014 item 16.2.3 “é necessário garantir uma boa ductilidade, de forma que uma eventual ruína ocorra de forma suficientemente avisada, alertando os usuários”. A armadura de flexão é que deve ser proporcionada de forma a garantir que a ruptura se desenvolva lenta e gradualmente. 3.12 Pilares Segundo Scadelai e Pinheiro (2005) os pilares são elementos lineares de eixo reto, usualmente dispostos na vertical, em que as forças normais de compressão predominam. Junto com as vigas, os pilares formam os pórticos, que na maior parte dos edifícios são os responsáveis por resistir às ações verticais e horizontais e garantir a estabilidade global da estrutura. As ações verticais são transferidas aos pórticos pelas estruturas dos andares, e as ações horizontais decorrentes do vento são levadas aos pórticos pelas paredes externas. Nas estruturas usuais, compostas por lajes, vigas e pilares, o caminho das cargas inicia nas lajes, que delas vão para as vigas e, posteriormente, para os pilares, que as conduzem até a fundação (SCADELAI e PINHEIRO, 2005). As lajes recebem as cargas permanentes (peso próprio, revestimentos etc.) e as variáveis (pessoas, máquinas, equipamentos etc.) e as transmitem para as vigas de apoio. As vigas, por sua vez, além do peso próprio e das cargas das lajes, recebem também cargas de paredes dispostas sobre elas, além de cargas concentradas provenientes de outras vigas, levando todas essas cargas para os pilares em que estão apoiadas. Os pilares são responsáveis por receber as cargas dos andares superiores, acumular as reações das vigas em cada andar e conduzir esses esforços até as fundações. (SCADELAI e PINHEIRO, 2005). 3.12.1 Dimensões-Limites De acordo com a ABNT NBR 6118:2014 a seção transversal de pilares e pilares-parede maciços, qualquer que seja a sua forma, não pode apresentar dimensão menor que 19 cm. Em casos especiais, permite-se a consideração de dimensões entre 19 cm e 14 cm, desde que se multipliquem os esforços solicitantes de cálculo a serem considerados no dimensionamento por um coeficiente adicional 𝛾n. Em qualquer caso, não se permite pilar com seção transversal de área inferior a 360 cm². 3.12.2 Comprimento Equivalente Segundo a ABNT NBR 6118:2014, o comprimento equivalente 𝑙𝑜 do pilar, suposto vinculado em ambas as extremidades, é o menor dos valores como mostrado na equação 6: 𝑙𝑒 =≤ ⟨ 𝑙𝑜 + ℎ 𝑙 (6) a) 𝑙𝑜 é a distância entre as faces internas dos elementos estruturais, supostos horizontais, que vinculam o pilar; b) ℎ é a altura da seção transversal do pilar, medida no plano da estrutura; c) 𝑙 é a distância entre os eixos dos elementos estruturais aos quais o pilar está vinculado. No caso de pilar engastado na base e livre no topo, 𝑙𝑒 = 2𝑙. 3.12.3 Classificação dos Pilares Quanto às Solicitações Iniciais De acordo com Scadelai e Pinheiro (2005) os pilares podem ser classificados quanto às solicitações iniciais como: Pilares Internos: estão situados internamente ao piso, sua excentricidade inicial pode ser desprezada, admitindo-se compressão simples; Pilares de Borda: estão situados nas bordas do piso, possui excentricidade inicial em apenas uma direção, estando submetido a uma força de compressão e um momento fletor caracterizando uma flexão composta; Pilares de Borda: estão situados nos cantos do piso, possui esforço de compressão e excentricidade inicial em duas direções caracterizando uma flexão oblíqua; A Figura 10 ilustra os tipos de solicitações de pilares quanto a sua posição na estrutura: FIGURA 10- Classificação quanto às solicitações iniciais Fonte: Pinheiro (2005) 3.12.4 Armaduras Longitudinais As armaduras longitudinais devem ser dispostas na seção transversal, de forma a garantir a resistência adequada do elemento estrutural. De acordo com a ABNT NBR 6118:2014, o diâmetro das barras longitudinais não pode ser inferior a 10 mm nem superior a 1/8 da menor dimensão transversal. 10 𝑚𝑚 ≤ 𝛷𝑙 ≤ 𝑏/8 (9) Deve- se obedecer a uma taxa mínima: 𝐴𝑠, 𝑚í𝑛 = ( 0,15 𝑁𝑑 𝑓𝑦𝑑 ) ≥ 0,004 𝐴𝑐 (10) E uma taxa máxima: 𝐴𝑠, 𝑚á𝑥 = 0,08 𝐴𝑐(11) 3.12.5 Armaduras Transversais A armadura transversal de pilares, constituída por estribos e, quando for o caso, por grampos suplementares, deve ser colocada em toda a altura do pilar, sendo obrigatória sua colocação na região de cruzamento com vigas e lajes (ABNT NBR 6118:2014). Os estribos têm as seguintes funções: a) impedir a flambagem das barras longitudinais e garantir o posicionamento; b) garantir a costura das emendas de barras longitudinais; c) confinar o concreto e obter uma peça mais resistente ou dúctil. Quando houver necessidade de armaduras transversais para forças cortantes e torção, devem ser comparados com os mínimos especificados no item 18.3 da ABNT NBR 6118:2014, adotando-se o menor dos limites especificados. 4- ANÁLISE 4.1 Projeto arquitetônico O projeto arquitetônico foi disponibilizado no formato dwg, possuindo um pavimento com aproximadamente 107,63 m². Caracterizado por lajes em balanço, e pé direito duplo na Sala. O projeto é apresentado conforme as Figuras 11,12,13 e14: FIGURA 11- Planta baixa Fonte: Andrade 2021 FIGURA 12- Fachada Frontal Fonte: Andrade 2021 FIGURA 13- Corte Frontal Fonte: Andrade 2021 FIGURA 14- Corte Lateral Fonte: Andrade 2021 4.2 ETAPAS DE LANÇAMENTO DA ESTRUTURA O lançamento dos elementos foi feito de forma gráfica, diretamente sobre a planta arquitetônica, permitindo definir diversas hipóteses na análise do modelo. Para que as plantas de todos os pavimentos estivessem em sintonia foi necessário colocá- las em escala apropriada e fixá-la por um ponto de referência. Parâmetro no qual a universidade tratou na matéria de Desenho Gráfico, introduzindo o assunto em desenhos arquitetônicos. Antes de se fazer o lançamento foi preciso configurar alguns itens para que o programa processasse com parâmetros definidos para o projeto. 4.3-CONFIGURAÇÕES ADOTADAS 4.3.1 Materiais e durabilidade Antes de se fazer o lançamento foi preciso configurar alguns itens para que o programa processe com parâmetros que foram definidos para o projeto. O primeiro deles foi o parâmetro da aba “Materiais e Durabilidades”, onde foram definidos o grau de agressividade do ambiente, a classe do concreto, seu abatimento, as bitolas que foram usadas para o detalhamento, as dimensões do agregado e os cobrimentos adotados, conforme a Figura 15: FIGURA 15 – Classes de agressividade e bitolas adotados. Fonte: Autoria própria A definição da classe de agressividade foi feita de acordo com o item 3.4.3 deste trabalho, levando em consideração a localidade da obra. Através da classe, é possível estabelecer os valores de cobrimento para cada elemento e o 𝑓𝑐𝑘 mínimo. Nota-se que o programa apresenta a existência de dois problemas nas propriedades empregadas, devido a escolha de propriedades inferiores as recomendadas pela ABNT NBR 6118:2014, visto na Figura 16: FIGURA 16 - Inconformidades de acordo com a ABNT 6118:2014 Fonte: Autoria própria Contra as recomendações o projeto segue, sem realizar as correções. O aviso apresentado é por conta da adoção do 𝑓𝑐𝑘 = 20𝑀𝑝𝑎 para pilares e vigas, enquanto o valor normativo definido para a classe de agressividade moderada é de 25𝑀𝑝𝑎. A ABNT NBR 6118:2014 quando descreve as resistências mínimas junto ao cobrimento, não prevê nenhuma proteção além do concreto. Porém na execução deste projeto, os elementos receberão proteção por revestimento argamassado, massa acrílica e tinta impermeabilizante, aumentando consideravelmente a resistência perante a agressividade do ambiente. Outro ponto importante é a dificuldade de executar o concreto de 𝑓𝑐𝑘 = 25𝑀𝑝𝑎, sem controle tecnológico. Dessa forma, explica-se o motivo de utilizar o concreto 𝑓𝑐𝑘 = 20 𝑀𝑝𝑎 para vigas e pilares. A escolha do 𝑓𝑐𝑘 = 25𝑀𝑝𝑎 para Lajes, vem da prática e conhecimento de que para a concretagem desses elementos são pedidos concretos em usinas, onde há o controle tecnológico de maneira a tornar alcançável o 𝑓𝑐𝑘. 4.4.2 Características da Armadura A partir da configuração “Barras” é possível definir o tipo de aço para cada bitola, o comprimento máximo (comercial) para as barras longitudinais, o tipo de fabricação (rolo ou barra) e o tipo de emenda utilizado (transpasse ou solda). A configuração das bitolas existe para cada um dos elementos estruturais e permite particularizar os tipos de armaduras para cada um dos elementos. 4.5 Configurações de dimensionamento As configurações de dimensionamento refletem itens que alteram a maneira como os elementos estruturais são dimensionados. Dentro deste estudo, cabe destacar algumas dessas configurações que poderão interferir no dimensionamento dos elementos: Taxa de armadura máxima: Configura a taxa geométrica de armadura máxima dos pilares. A ABNT NBR 6118:2014 limita esse valor em 8%, incluindo a região da emenda. Uma vez que este valor se aplica também à região de emenda (na qual tem-se somada a taxa de armadura do pilar com o do pilar superior), recomenda-se o uso do valor 4%. Avisar para flechas > L/250: Na janela de vigas, pode ser acessado um diagrama contendo os deslocamentos de todo o pavimento. Além de indicar os deslocamentos absolutos do pavimento, este comando verifica também as flechas relativas das vigas, comparando-as com o valor definido neste item. Relação máxima entre altura e C.G. da armadura: Configura a distância do centro de gravidade da seção de armadura até o ponto da seção da armadura mais afastada da linha neutra. Conforme a ABNT NBR 6118:2014 esse valor não pode ser superior a 10% de h, sendo o parâmetro “h” correspondente à altura da viga. Será adotado o valor de 10%. Avisar para flechas > L/250: Na janela de lajes, com o mesmo contexto de aplicação que o já apresentado para as vigas. 4.6 Lançamento da Estrutura no Programa Existem duas formas de lançamento dos elementos da estrutura através do Eberick, que podem ser através de coordenadas ou através da planta digitalizada. Usualmente, os projetos arquitetônicos digitalizados são produzidos no AutoCAD, que grava estes arquivos em formato DWG ou DXF. É preciso, portanto, importar para o Eberick essas arquiteturas digitalizadas originais, para a realização do projeto estrutural. O arquivo de arquitetura precisa ser modificado, uma vez que possui elementos desnecessários ao projeto estrutural, após retirar os elementos indesejados a planta ficou como apresentado na Figura 17. FIGURA 17- Planta pronta para importação Fonte: Autoria própria 4.6.1 Lançamento dos Pilares Projetos executados em computadores são baseados em modelos matemáticos que procuram representar, de forma mais realista possível, a estrutura real. O modelo matemático utilizado pelo Eberick é baseado na Análise Matricial de Estruturas, que discretiza a estrutura em elementos de barra. Portanto, um pilar real, que é um elemento sólido tridimensional, é considerado como uma barra. A barra é um elemento linear, cujo eixo é paralelo ao eixo principal do elemento real e possui propriedades físicas e geométricas que descrevem este elemento real. Um pilar é, portanto, uma barra vertical cuja aparência esquemática é de uma linha que, vista de cima, fica resumida a um ponto (nó de inserção) ou, também, pode ser visto com as dimensões da sua seção. Uma viga também é uma barra, porém horizontal, e que pertence ao plano X-Y do pavimento e aparece em verdadeira grandeza no lançamento. Uma vez que as vigas devem estar apoiadas nos pilares, é natural que as barras delas estejam conectadas às barras dos pilares. Portanto, devem-se lançar os nós dos pilares de maneira a apoiarem as barras das vigas, sempre que possível, diretamente. No esquema utilizado pelo Eberick, ospilares não são necessariamente inseridos no seu centro geométrico. Isto ocorre porque eles devem ser locados em uma posição compatível com o restante da estrutura. Por exemplo, podem ser locados na interseção dos eixos das paredes. Este é o ponto no qual será considerado o apoio da viga e cuja coordenada será utilizada para a montagem do pórtico. O lançamento é feito através da captura do ponto médio, do ponto relativo ou do quadrante. 4.6.2 Lançamento das Vigas Uma vez acessado o comando de lançamento de vigas, os dados do diálogo são informados para definir as características geométricas das vigas, que são inseridas ligando os pilares de interesse. Feito isso, o programa irá solicitar o ponto inicial da próxima viga. De maneira análoga, serão inseridas todas as vigas que se apoiam diretamente sobre os pilares. Logo após o lançamento das vigas, é muito importante fazer a verificação do alinhamento entre os nós de uma mesma viga. Quando os nós estão desalinhados, podem ocorrer problemas numéricos, o que pode dificultar o processamento da estrutura, bem como podem surgir diferenças nas medidas do projeto. Através da utilização do comando específico para a renumeração das vigas, elas serão automaticamente ordenadas de cima para baixo e da esquerda para a direita, sendo as vigas inclinadas numeradas posteriormente. 4.6.3 Lançamento das Lajes As lajes podem ser lançadas através de comandos específicos do EberickV9®, preenchendo-se os dados do diálogo para definir as suas características delas, bastando apenas clicar em um ponto qualquer no interior do contorno definido pelas vigas e lançá-las. Quando as lajes são inseridas, o programa considera que todas elas estão simplesmente apoiadas no seu contorno. Entretanto, se for de interesse garantir a continuidade entre todas as lajes do projeto, pode-se acessar o comando específico para isso. Observa-se que as linhas traço-ponto, que definiam o contorno das lajes são substituídas por linhas contínuas que indicam engastamento. Sendo assim, seguindo o que a bibliografia prescreveu, e apresentada no trabalho de acordo com a Figura 11. 4.7 Lançamento das Cargas Lineares As cargas lineares podem ser aplicadas sobre elementos de vigas ou diretamente sobre as lajes. As cargas das paredes são lançadas definindo-se as suas dimensões. Todas as cargas exibidas no programa estão de acordo a ABNT NBR 6120:2019. A Figura 18 apresenta a caixa de diálogo para lançamento de cargas dentro do programa. FIGURA 18 – Diálogo das configurações de Cargas Fonte: Eberick (2022) O Eberick também permite ao usuário descontar do valor das cargas de alvenaria, as aberturas das paredes, retirando-se os vazios ocupados por portas e janelas. 4.8 Visualização do Pórtico 3D Concluída a etapa de lançamento da estrutura, é possível visualizar o Pórtico 3D (Figura 20), que oferece algumas opções de configuração referentes às cores de cada elemento do pórtico, a incidência de luz ambiente e luz direcional. É possível selecionar os pavimentos ativos, bem como planos de corte vertical e regiões de seleção no pavimento, mostrando ser uma ferramenta bastante versátil para visualização. O pórtico 3D do projeto modelado é apresentado nas Figuras 19 e 20. FIGURA 19 - Pórtico 3D Fonte: Autoria própria FIGURA 20 - Fachada frontal em 3D Fonte: Autoria própria 4.9 ETAPA DE ANÁLISE 4.9.1 Configurações de Análise As configurações do tipo análise são aquelas que definem os parâmetros do modelo de cálculo, a partir do qual serão obtidos os esforços e deslocamentos da estrutura. Dentre os tópicos abordados nessa configuração, alguns devem ser destacados, em razão de sua importância. É importante destacar que nenhum dos métodos e modelos utilizados na análise, foram vistos na universidade, apenas tratados superficialmente. O que tornou necessário estudos extras para entendimento dos modelos. O Eberick permite ao usuário selecionar a forma como a estrutura será calculada, existindo duas possibilidades: a) Pórtico Espacial: modelo completo de cálculo, com a estrutura calculada espacialmente, considerando os efeitos horizontais e efetuando as verificações de estabilidade global. É possível considerar a ação do vento na estrutura, determinar os efeitos de 2ª ordem globais, analisados pelo processo P-Delta, levar em conta as imperfeições geométricas globais e analisar as combinações previstas na ABNT NBR 6118:2014. b) Pavimentos isolados: modelo simplificado, no qual os pavimentos são calculados de forma independente, mas sem os recursos disponíveis pelo processo de pórtico espacial. O processamento de estruturas de grandes dimensões pode ser significativamente mais rápido pelo processo de pavimentos isolados. Foi selecionado o processo via pórtico espacial. 4.9.2 Processamento da Estrutura O processamento da estrutura, que fornece os esforços e os deslocamentos, pode ser feito a partir de qualquer janela do programa, pressionando-se o botão específico para esta finalidade na barra de ferramentas. O cálculo desses esforços e deslocamentos é feito através de uma análise linear do modelo de pórtico espacial, que contempla as seguintes etapas: Construção do modelo estrutural montagem das barras do pórtico, conforme a Figura 21: FIGURA 21 - Pórtico espacial integrado unifilar Fonte: Autoria própria Cálculo dos painéis de lajes método de cálculo utilizado, montagem e análise da grelha da Laje, vide a Figura 22: FIGURA 22- Exibição da Grelha 3D Fonte: Autoria própria E por fim no processamento do pórtico espacial (solução e verificação da precisão numérica do sistema linear e análise de estabilidade global da estrutura). Logo após o processamento da estrutura, o trabalho passa para a fase de análise e dimensionamento dos elementos estruturais. Esta etapa é uma das mais importantes no projeto estrutural, pois consiste em interpretar e refinar os resultados obtidos pelo programa 4.10 Etapa de dimensionamento dos elementos O dimensionamento da estrutura deve garantir os requisitos mínimos de qualidade da estrutura, que correspondem à capacidade resistente (segurança à ruptura), desempenho em serviço (principalmente flechas e fissuração controlada) e durabilidade da estrutura seguindo as prescrições da ABNT NBR 6118:2014. 4.11 Escolha das Armaduras No momento do dimensionamento de cada um dos elementos da estrutura, o Eberick faz o dimensionamento para cada uma das bitolas selecionadas na configuração “Materiais e Durabilidade” e, dentre aquelas que atendem aos requisitos normativos e de dimensionamento, escolhe uma das armaduras para ser exibida em cada uma das respectivas janelas de dimensionamento. A escolha das armaduras feita pelo programa depende de critérios, definidos nas configurações de dimensionamento, baseando-se no peso a ser dado para algumas das seguintes condições: Área de Aço; Mão de obra (quantidade das barras); Diâmetro das barras. A atribuição de um maior ou menor peso a cada um dos itens mencionados permite ao programa escolher entre pares (quantidade/diâmetro) para diferentes bitolas com a mesma área de aço resultante. No projeto, a configuração utilizada foi a padrão já estabelecida pelo programa. A escolha da bitola a ser adotada no detalhamento fica, entretanto, a critério do usuário, que pode modificar a escolha das armaduras feita pelo programa apenas através da seleção na janela de dimensionamento. Quaisquer das duas opções de armadura dispostas na linha podem ser adotadas, pois atendem às prescrições da norma ABNT NBR 6118:2014. 4.12 Etapa de detalhamento das armaduras Uma das finalidades do projeto é a de produzir os detalhamentos da armadura em plantas que são, na verdade, os documentos a serem seguidosdurante a construção. Esses documentos devem conter a identificação da obra, do pavimento e dos elementos detalhados, com o resumo dos materiais empregados e com especificações que sejam necessárias ao bom desempenho da estrutura. Exemplo de detalhamento de vigas, representando o detalhe da viga (V1) no pavimento baldrame. Esse detalhamento pode ser exportado em forma de desenho, ilustrado na Figura 23: FIGURA 23- Detalhamento da armadura de vigas Fonte: Autoria própria Exemplo de detalhamento do pilar P1 do pavimento Baldrame: FIGURA 24 - Detalhamento da armadura de pilar Fonte: Autoria própria A etapa de detalhamento das Lajes, ficará por conta da empresa fabricante. O que é um desacordo com o termo de responsabilidade do Engenheiro, problemas futuros serão tratados diretamente com ele e ele terá na execução da sua obra, um elemento no qual ele não dimensionou. Considera-se uma prancha como sendo o desenho disposto em uma folha cujo tamanho seja qualquer definido a partir de uma configuração que represente todas as dimensões uteis do papel. As pranchas de detalhamento deste projeto foram elaboradas pelo engenheiro responsável. 5- CONCLUSÃO Através do desenvolvimento deste projeto foi possível o aprimoramento dos conhecimentos adquiridos no decorrer do curso. Utilizando conceitos de análise estrutural, materiais de construções e de concreto armado, foi possível calcular a estrutura de um edifício familiar constituído de 1pavimentos. O Eberick é uma excelente ferramenta para o dimensionamento de estruturas de concreto armado, porém, é preciso ter atenção e embasamento teórico para reconhecer e contornar as limitações do programa, pois ele utiliza hipóteses que podem não ser convenientes para a análise no projeto real. Nesse projeto foi feito um exaustivo processo de otimização da estrutura, reduzindo as seções dos elementos estruturais de forma rápida e prática. Recurso esse que pode ser feito de forma dinâmica, obtendo resultados de forma instantânea. graças a velocidade de processamentos do software. Pode-se concluir que o dimensionamento feito utilizando algum recurso computacional acarreta grande responsabilidade do profissional, uma vez que é necessária a interpretação crítica dos dados de saída do programa, devido a dificuldades de inserir dados de entrada que interessa ao usuário. 6 – BIBLIOGRAFIA ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. 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