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Prof. Harley Francisco Viana – harley.viana@ulife.com.br Estruturas de concreto, obras de arte e projetos viários Lajes de concreto armado 2Capítulo 4 – Lajes de concreto armado Introdução 28/03/2024 • Na teoria das estruturas, consideram-se elementos de superfície aqueles em que uma dimensão, usualmente chamada espessura, é relativamente pequena em face das demais. Nesta classe de elementos podemos ter as seguintes estruturas: • Placa é um elemento estrutural laminar, uma dimensão (espessura) bem menor que as outras duas em planta, solicitada predominantemente por cargas normais ao seu plano. • Quando a placa é de concreto armado ela normalmente é chamada de laje. 3Capítulo 4 – Lajes de concreto armado Tipos de lajes 28/03/2024 1. Lajes em concreto armado: Nessas lajes, a região tracionada no elemento recebe armadura que responde a esse tipo de solicitação, e nas regiões comprimidas, o concreto é o responsável pela absorção desses esforços. 4Capítulo 4 – Lajes de concreto armado Tipos de lajes 28/03/2024 1. Lajes em concreto armado - As lajes em concreto armado podem ser do tipo maciças, treliçadas, lisas, cogumelos, nervuradas, entre outros. ✓ Lajes maciças: as lajes maciças são as lajes mais usuais em edifícios residenciais, pois podem trabalhar com vãos maiores e suportar mais cargas que as lajes treliçadas. As lajes maciças são constituídas de concreto e aço, onde a união desses dois materiais contribui para a resistência dos esforços conjuntamente. 5Capítulo 4 – Lajes de concreto armado Tipos de lajes 28/03/2024 1. Lajes em concreto armado ✓ Lajes lisas: são apoiadas diretamente sobre os pilares, sem a existência de vigas. Nesse tipo de laje, são necessários cuidados especiais com relação ao efeito de puncionamento que pode ocorrer na região de apoio da laje com o pilar. 6Capítulo 4 – Lajes de concreto armado Tipos de lajes 28/03/2024 1. Lajes em concreto armado ✓ Lajes cogumelos: são uma variação das lajes lisas, pois possuem os capitéis, com a função de reforçar a região de ligação entre lajes e pilares por meio de um “engrossamento” da laje nessa região. Esse engrossamento é o responsável por conferir uma capacidade maior de suporte quanto a esforços de puncionamento que ocorrem nesse tipo de laje. 7Capítulo 4 – Lajes de concreto armado Tipos de lajes 28/03/2024 8Capítulo 4 – Lajes de concreto armado Tipos de lajes 28/03/2024 1. Lajes em concreto armado ✓ Lajes nervuradas: são lajes que possuem diversas nervuras em sua composição (lajes colmeia). Esse tipo de laje é recomendado para onde há necessidade de se vencerem grandes vãos com poucos apoios. É um tipo de laje bastante utilizado para edifício comerciais, onde a eliminação de apoios proporciona maior liberdade para os ambientes. 9Capítulo 4 – Lajes de concreto armado Tipos de lajes 28/03/2024 1. Lajes em concreto armado ✓ Lajes treliçadas: são lajes usuais em edificações de menores portes, como residências e pequenos comércios. Nesse tipo de laje, são adotados alguns elementos de enchimento, como as lajotas cerâmicas ou blocos de isopor, com a finalidade de se reduzir peso próprio. Seu funcionamento se dá pelas treliças que funcionam como nervuras resistentes e que estão apoiadas em uma única direção. 10Capítulo 4 – Lajes de concreto armado Tipos de lajes 28/03/2024 2. Lajes mistas: Também existem as lajes de aço e concreto (chamadas de lajes com forma de aço incorporada). Para esse tipo de laje, na fase inicial, antes de o concreto atingir 75% da resistência à compressão especificada, a forma de aço suporta isoladamente as ações permanentes e a sobrecarga de construção. - Nessas lajes mistas, não há armaduras introduzidas ao concreto, mas sim as próprias formas metálicas são responsáveis por resistirem aos esforços de tração que atuam nas lajes. Armadura em tela soldada: para combate aos efeitos de retração e temperatura. 11Capítulo 4 – Lajes de concreto armado Classificação das lajes 28/03/2024 • As lajes maciças podem ser classificadas de acordo com a direção ou direções da armadura principal. • Existem dois casos: laje armada em uma direção ou laje armada em duas direções. onde λ é a relação dos lados da laje, ly é o maior vão da laje e lx é o menor vão da laje. Para λ > 2: laje armada em uma direção. . Para λ ≤ 2 laje armada em duas direções. 12Capítulo 4 – Lajes de concreto armado Vão efetivo 28/03/2024 • Segundo a ABNT NBR 6118 - 14.6.2.4, quando os apoios puderem ser considerados suficientemente rígidos quanto à translação vertical, o vão efetivo deve ser calculado pela seguinte expressão: onde: lef: vão efetivo da laje lo: distância entre as faces de dois apoios (vigas) consecutivos t: comprimento do apoio paralelo ao vão da laje analisada h: espessura da laje 13Capítulo 4 – Lajes de concreto armado Condições de contorno 28/03/2024 • Em resumo, podemos considerar três vinculações possíveis: ✓ borda engastada: sem translações e rotação na extremidade; ✓ bordas simplesmente apoiada: sem translações, livre à rotação na extremidade; ✓ borda livre: nenhuma restrição de deslocamento na extremidade. 14Capítulo 4 – Lajes de concreto armado Condições de contorno 28/03/2024 ✓ bordas simplesmente apoiada: sem translações, livre à rotação na extremidade; No caso de vigas de concreto de dimensões correntes, a rigidez da viga à torção é pequena, de modo que a viga gira e deforma-se, acompanhando as pequenas rotações da laje,. 15Capítulo 4 – Lajes de concreto armado Condições de contorno 28/03/2024 ✓ borda engastada: sem translações e rotação na extremidade; O engaste perfeito surge no caso de lajes em balanço, como marquises, varandas, etc.. É considerado também nas bordas onde há continuidade entre duas lajes vizinhas. 16Capítulo 4 – Lajes de concreto armado Condições de contorno 28/03/2024 • Quando sobre um apoio comum, duas lajes contínuas apresentarem diferentes dimensões, considera-se o engaste no vão maior se o apoio for igual ou superior a 2/3 do vão maior (Ver figura). • Deve ser observado na figura que a laje L1 deverá sempre ser considerada como engastada na direção da laje L2. 17Capítulo 4 – Lajes de concreto armado Condições de contorno 28/03/2024 • Quando duas lajes contínuas têm espessuras muito diferentes, pode ser mais adequado considerar a laje de menor espessura (L2) engastada na de maior espessura (L1), e a laje com maior espessura apenas apoiada na borda comum as duas lajes. 18Capítulo 4 – Lajes de concreto armado Condições de contorno 28/03/2024 • Engaste elástico: No caso de apoios intermediários de lajes contínuas surgem momentos fletores negativos devido à continuidade das lajes. A ponderação feita entre os diferentes valores dos momentos fletores que surgem nesses apoios conduz ao engastamento elástico. • No entanto, para efeito de cálculo inicial dos momentos fletores ML1 e ML2 , as lajes que apresentam continuidade devem ser consideradas perfeitamente engastadas nos apoios intermediários. 19Capítulo 4 – Lajes de concreto armado Condições de contorno 28/03/2024 • Tipos de lajes: Em função das várias combinações possíveis de vínculos nas quatro bordas das lajes retangulares, as lajes recebem uma numeração, de modo a diferenciar as combinações de vínculos (Tabelas de Barés). 20Capítulo 4 – Lajes de concreto armado Condições de contorno 28/03/2024 • Tipos de lajes: 21Capítulo 4 – Lajes de concreto armado Ações a considerar 28/03/2024 • Nas lajes de edificações correntes geralmente as ações principais a serem consideradas são as ações permanentes (g) e as cargas variáveis (q). ✓ Ações permanentes diretas: a) Peso próprio gpp = peso próprio da laje (kN/m²); h = altura da laje (m). 22Capítulo 4 – Lajes de concreto armado Ações a considerar 28/03/2024 ✓ Ações permanentes diretas: b) Contrapiso gcontr = carga permanente do contrapiso (kN/m²); e = espessura do contrapiso(m). e 23Capítulo 4 – Lajes de concreto armado Ações a considerar 28/03/2024 ✓ Ações permanentes diretas: c) Revestimento Inferior da Laje grev.inf = carga permanente do revestimento inferior (kN/m²); e = espessura do revestimento (m). Na superfície inferior das lajes é padrão executar uma camada de revestimento de argamassa, sobreposta à camada fina de chapisco. Para essa argamassa, pode-se considerar o peso específico de 19 kN/m³, conforme a NBR 6120 (Tabela 1 do item 5.3). De modo geral, recomenda-se adotar espessura não inferior a 1,5 ou 2 cm. 24Capítulo 4 – Lajes de concreto armado Ações a considerar 28/03/2024 ✓ Ações permanentes diretas: d) Piso O piso é o revestimento final na superfície superior da laje, assentado sobre a argamassa de regularização. A Tabela 1 da NBR 6120 fornece os pesos específicos de diversos materiais, valores estes que auxiliam no cálculo da carga de piso por metro quadrado de área de laje. 25Capítulo 4 – Lajes de concreto armado Ações a considerar 28/03/2024 ✓ Ações permanentes diretas: e) Paredes • Método Básico - O peso das paredes depende do tipo de tijolo e da espessura do reboco. - O peso de uma parede rebocada em ambas as faces pode ser representado por: 𝑃𝑝𝑎𝑟 = (𝛾𝑡𝑖𝑗𝑒𝑡𝑖𝑗 + 2𝛾𝑟𝑒𝑏𝑒𝑟𝑒𝑏). 𝑙𝑝𝑎𝑟 . ℎ𝑝𝑎𝑟 26Capítulo 4 – Lajes de concreto armado Ações a considerar 28/03/2024 ✓ Ações permanentes diretas: e) Paredes • Método da NBR 6120:2019 (Item 5.4) - A Tabela 2 da NBR 6120 (item 5.4) fornece o peso específico de paredes de alvenaria estrutural e de vedação com alguns tipos de unidade e em função da espessura do revestimento das faces. Parte da Tabela 2 – NBR 6120:2019 27Capítulo 4 – Lajes de concreto armado Ações a considerar 28/03/2024 - Exemplo: Determinar a carga de alvenaria de vedação constituída por bloco cerâmico vazado de 14 cm, com 2 cm de revestimento por face, e altura de 2,60 m. Parte da Tabela 2 – NBR 6120:2019 𝐶𝐴 = 𝑃𝑒𝑟𝑓 × 𝐻𝑎𝑙𝑣 𝐶𝐴 = 1,9 × 2,6 = 4,94 𝑘𝑁/𝑚 𝑃𝑒𝑟𝑓: Peso – espessura de revestimento por face 𝐻𝑎𝑙𝑣: Altura da alvenaria 28Capítulo 4 – Lajes de concreto armado Ações a considerar 28/03/2024 - As cargas de paredes apoiadas em lajes de dupla curvatura podem ser consideradas como equivalentes a uma carga uniformemente distribuída em toda esta laje; - Considera-se o peso total da parede e divide-se este valor pela área total da laje: 𝑙𝑦 𝑙𝑥 ≤ 2 ✓ Ações permanentes diretas: e) Paredes - Cargas de paredes em lajes de dupla curvatura 29Capítulo 4 – Lajes de concreto armado Ações a considerar 28/03/2024 - As cargas de paredes apoiadas em lajes de uma só curvatura se situam em duas condições: ✓ paredes paralelas ao lado maior da laje; e ✓ paredes paralelas ao lado menor da laje. - A carga de parede paralela ao lado maior é considerada como uma carga linear uniformemente distribuída ao longo de sua largura, cujo valor é dado por: 𝑙𝑦 𝑙𝑥 > 2 ✓ Ações permanentes diretas: e) Paredes - Cargas de paredes em lajes de uma só curvatura 30Capítulo 4 – Lajes de concreto armado Ações a considerar 28/03/2024 - A carga de parede paralela ao lado menor é considerada como uma carga uniformemente distribuída na área de dimensões lx por 2/3 lx cujo valor é dado por: 𝑙𝑦 𝑙𝑥 > 2 ✓ Ações permanentes diretas: e) Paredes - Cargas de paredes em lajes de uma só curvatura 31Capítulo 4 – Lajes de concreto armado Exemplo 28/03/2024 A figura apresenta um trecho de uma planta residencial, com destaque ao dormitório dessa residência, onde serão calculadas as cargas da laje (quadrada) dessa estrutura. Será considerado para composição dos carregamentos: -laje maciça em concreto armado com espessura de 11 cm; -contrapiso sobre a laje realizado em argamassa de cimento e areia com espessura de 5 cm; -sobre o contrapiso será assentado piso do tipo granito. A espessura da pedra granito usada como revestimento será de 2,5 cm; -alvenaria sobre a laje realizada em bloco cerâmico vazado, com espessura de 14 cm e pé- direito de 2,60 m; -uso do ambiente: dormitório residencial. 32Capítulo 4 – Lajes de concreto armado Exemplo 28/03/2024 • Cargas permanentes (g) a) Peso próprio da laje: b) Contrapiso: c) Revestimento: d) Alvenaria: 𝑔𝑎𝑙𝑣 = 𝛾𝑎𝑙𝑣 ∙ 𝑏𝑎𝑙𝑣. ∙ ℎ𝑎𝑙𝑣 ∙ 𝑙𝑎𝑙𝑣 Á𝑟𝑒𝑎𝑙𝑎𝑗𝑒 = 14 ∙ 0,14 ∙ 2,60 ∙ 1,15 3,905 ∙ 3,905 = 0,384 𝑘𝑁/𝑚² Laje armada em duas direções: 𝑙𝑦 𝑙𝑥 = 1 ≤ 2 * Para pesos específicos, consultar tabela completa NBR 6120 33Capítulo 4 – Lajes de concreto armado Exemplo 28/03/2024 • Cargas permanentes (g) • Cargas acidentais (q) Para o exemplo, as cargas acidentais atuantes são as provenientes do uso da edificação (ver tabela – sobrecarga). q = 1,5 kN/m² (dormitório). • Carga total na laje (p) 34Capítulo 4 – Lajes de concreto armado Exemplo 28/03/2024 Determinar a carga das paredes atuantes na laje abaixo representada. A altura das paredes corresponde a 2,7 m e são constituídas de bloco cerâmico vazado de 9 cm, reboco de argamassa de cimento e areia com 1,5 cm em cada face. 𝑝𝑝𝑎𝑟 = 14 × 0,09 + 2 × 21 × 0,015 = 1,9 𝑘𝑁/𝑚² 35Capítulo 4 – Lajes de concreto armado Exemplo 28/03/2024 Determinar a carga das paredes atuantes nas lajes abaixo representadas. A altura das paredes corresponde a 2,7 m e são constituídas de bloco cerâmico vazado de 11,5 cm, reboco de argamassa de cimento e areia com 1,5 cm em cada face. 36Capítulo 4 – Lajes de concreto armado Exemplo 28/03/2024 Determinar a carga das paredes atuantes nas lajes abaixo representadas. A altura das paredes corresponde a 2,7 m e são constituídas de bloco cerâmico vazado de 11,5 cm, reboco de argamassa de cimento e areia com 1,5 cm em cada face. 𝑝𝑝𝑎𝑟 = 14 × 0,115 + 2 × 21 × 0,015 = 2,24 𝑘𝑁/𝑚² 37Capítulo 4 – Lajes de concreto armado Exemplo 28/03/2024 Determinar a carga das paredes atuantes nas lajes abaixo representadas. A altura das paredes corresponde a 2,7 m e são constituídas de bloco cerâmico vazado de 11,5 cm, reboco de argamassa de cimento e areia com 1,5 cm em cada face. 38Capítulo 4 – Lajes de concreto armado Exemplo 28/03/2024 Determinar a carga das paredes atuantes nas lajes abaixo representadas. A altura das paredes corresponde a 2,7 m e são constituídas de bloco cerâmico vazado de 11,5 cm, reboco de argamassa de cimento e areia com 1,5 cm em cada face. 39Capítulo 4 – Lajes de concreto armado Ações a considerar 28/03/2024 ✓ Ações variáveis Tabela 10 – NBR 6120 40Capítulo 4 – Lajes de concreto armado Estimativa da altura 28/03/2024 • Para a definição da espessura da laje, é usual partir de um pré- dimensionamento, isso é, estimar essa espessura da laje em função do vão. • Para o dimensionamento da laje, de posse dos esforços nela atuante, faz-se necessário a estimativa da sua altura. Existem vários e diferentes processos para essa estimativa. 𝛼: 2,4 para lajes em balanço 𝛼: 0,8 para lajes cm borda do vão menor engastada 𝛼: 1,0 para demais casos 𝑙𝑥: vão menor ℎ ≥ 𝛼 𝑙𝑥 30 41Capítulo 4 – Lajes de concreto armado Estimativa da altura 28/03/2024 sendo d: altura útil da laje, em cm n: número de bordas engastadas l*: o menor valor entre o vão efetivo (em metros) • Com a altura útil d e supondo armadura em apenas uma camada, a altura h é: • A altura útil d deve ser recalculada em função da altura h escolhida lx 0,7ly Com lx ≤ ly Aproximar para o número inteiro mais próximo 𝜙𝑙 = 10 𝑚𝑚 (𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙) 42Capítulo 4 – Lajes de concreto armado Cobrimento mínimo 28/03/2024 • A durabilidade das obras de concreto armado está diretamente relacionada com a proteção da armadura pelo cobrimento do concreto. • O cobrimento mínimo das armaduras deve ser observado conforme o prescrito na NBR 6118:2023, no item 7.4.7. Na figura ilustra-se cobrimento em lajes. 43Capítulo 4 – Lajes de concreto armado Cobrimento mínimo 28/03/2024 • Na Tabela, visualiza-se as quatro classes de agressividadedos ambientes construídos relacionadas com o risco de deterioração. 44Capítulo 4 – Lajes de concreto armado Cobrimento mínimo 28/03/2024 • Na Tabela, têm-se os cobrimentos nominais mínimos. Tabela 7.2 – NBR 6118 45Capítulo 4 – Lajes de concreto armado Espessura mínima 28/03/2024 • Nas lajes maciças devem ser respeitados os seguintes limites mínimos para a espessura h (item 13.2.4.1 – NBR 6118): ✓7 cm para lajes de cobertura não em balanço; ✓8 cm para lajes de piso não em balanço; ✓10 cm para lajes em balanço; ✓10 cm para lajes que suportem veículos de peso total menor ou igual a 30 kN; ✓12 cm para lajes que suportem veículos de peso total maior que 30 kN. ✓15 cm para lajes com protensão apoiadas em vigas, (l/42) para lajes de piso biapoiadas (l/50) para lajes de piso contínuas; ✓16 cm para lajes lisas e 14 cm para lajes-cogumelo, fora do capitel. 46Capítulo 4 – Lajes de concreto armado Laje armada em uma direção 28/03/2024 • No caso de laje armada em uma direção considera-se simplificadamente que a flexão na direção do menor vão da laje é preponderante, de modo que a laje é suposta como uma viga com largura de um metro (100 cm), segundo a direção principal da laje. 𝑙𝑦 𝑙𝑥 > 2𝑙𝑥 𝑙𝑦 47Capítulo 4 – Lajes de concreto armado Laje armada em uma direção 28/03/2024 • Para as diferentes condições de contorno, tem-se: 𝑙𝑥 𝑙𝑥 𝑙𝑥 𝑙𝑦 48Capítulo 4 – Lajes de concreto armado Laje armada em uma direção 28/03/2024 Tipo de laje Reações e momentos Flecha imediata máxima Apoiada-apoiada 𝑅 = 0,5𝑝𝑙𝑥 𝑎𝑖 = 5 384 𝑝𝑙𝑥 4 𝐸𝐼𝑅 = 0,5𝑝𝑙𝑥 Apoiada - engastada 𝑅𝐴 = 0,375𝑝𝑙𝑥 𝑎𝑖 = 1 185 𝑝𝑙𝑥 4 𝐸𝐼 𝑅𝐸 = 0,625𝑝𝑙𝑥 𝑀 = Τ𝑝𝑙𝑥 2 14,22 𝑋 = Τ𝑝𝑙𝑥 2 8 Engastada-engastada 𝑅 = 0,5𝑝𝑙𝑥 𝑎𝑖 = 1 384 𝑝𝑙𝑥 4 𝐸𝐼𝑀 = Τ𝑝𝑙𝑥 2 24 𝑋 = Τ𝑝𝑙𝑥 2 12 • Reações e momentos para laje armada em uma direção 49Capítulo 4 – Lajes de concreto armado Laje armada em uma direção 28/03/2024 • Reações e momentos para laje armada em uma direção ✓ Lajes em balanço 𝑀 𝑅 𝑙𝑥 𝑙𝑦 𝑙𝑥 𝑀 = 𝑝𝑙𝑥 2 2 𝑅 = 𝑝𝑙𝑥 𝑝 50Capítulo 4 – Lajes de concreto armado Laje armada em duas direções 28/03/2024 • Quando a relação entre os lados de uma laje retangular é menor ou igual a 2, considera-se a mesma armada em duas direções ou em cruz. • Os tipos possíveis de lajes retangulares estão mostrados nas Tabelas desenvolvidas por Bares e adaptadas por PINHEIRO (1994). 51Capítulo 4 – Lajes de concreto armado Laje armada em duas direções 28/03/2024 • Sob a ação de uma carga P a laje apoia-se nas bordas e os cantos, quando não restringidos, levantam-se do apoio, como mostrado na figura. Laje retangular com bordas simplesmente apoiadas nos quatro lados sob ação de força concentrada com e sem ancoragem de canto (Leonhardt e Mönnig, 1982). 52Capítulo 4 – Lajes de concreto armado Laje armada em duas direções 28/03/2024 • Momentos fletores - Conforme as tabelas de Bares, os momentos fletores, negativos ou positivos, são calculados com a expressão: 𝑀 = momento fletor (kN.m/m); 𝜇 = coeficiente tabelado, de acordo com cada tipo de laje e em função Τ𝜆 = 𝑙𝑦 𝑙𝑥, sendo: 𝜇𝑥 e 𝜇𝑦 = coeficientes para cálculo dos momentos fletores positivos atuantes nas direções paralelas a 𝑙𝑥e 𝑙𝑦, respectivamente; 𝜇′𝑥 e 𝜇′𝑦 = coeficientes para cálculo dos momentos fletores negativos atuantes nas bordas perpendiculares às direções 𝑙𝑥e 𝑙𝑦, respectivamente; 𝑝 = valor da carga uniforme ou triangular atuante na laje (kN/m²); 𝑙𝑥 = menor vão da laje (m). 53Capítulo 4 – Lajes de concreto armado Laje armada em duas direções 28/03/2024 • Reações de apoio a) as reações em cada apoio são as correspondentes às cargas atuantes nos triângulos ou trapézios determinados através das charneiras plásticas correspondentes à análise efetivada com os critérios de 14.7.4, sendo que essas reações podem ser, de maneira aproximada, consideradas uniformemente distribuídas sobre os elementos estruturais que lhes servem de apoio; 54Capítulo 4 – Lajes de concreto armado Laje armada em duas direções 28/03/2024 • Reações de apoio b) quando a análise plástica não for efetuada, as charneiras podem ser aproximadas por retas inclinadas, a partir dos vértices com os seguintes ângulos: ✓ 45° entre dois apoios do mesmo tipo; ✓ 60° a partir do apoio considerado engastado, se o outro for considerado simplesmente apoiado; ✓ 90° a partir do apoio, quando a borda vizinha for livre”. 55Capítulo 4 – Lajes de concreto armado Lajes contínuas 28/03/2024 • Compatibilização de momentos fletores - Este é o item 14.7.6.2 da NBR-6118:2023, que trata da compensação de negativos entre lajes continuas. - Quando houver predominância de cargas permanentes, as lajes vizinhas podem ser consideradas como isoladas, realizando-se compatibilização dos momentos sobre os apoios de forma aproximada. 56Capítulo 4 – Lajes de concreto armado Lajes contínuas 28/03/2024 • Compatibilização de momentos fletores Deve-se considerar o maior valor entre: 0,8 Xmax XFinal ≥ Xmed = (XL1 + XL2) /2 = (𝐗𝐋𝟐−𝐗𝐟𝐢𝐧𝐚𝐥)/𝟐 = (𝐗𝐋𝟏−𝐗𝐟𝐢𝐧𝐚𝐥)/𝟐 Alívio: Desprezado 57Capítulo 4 – Lajes de concreto armado Lajes contínuas 28/03/2024 • Compatibilização de momentos fletores 58Capítulo 4 – Lajes de concreto armado Lajes contínuas 28/03/2024 • Compatibilização de momentos fletores 59Capítulo 4 – Lajes de concreto armado Laje armada em duas direções 28/03/2024 • Reações de apoio - Pelas tabelas de Bares (ver Tabelas A-5 a A-7 no drive), que apresentam coeficientes que auxiliam o cálculo das reações de apoio para lajes armadas em duas direções, com carregamento uniformemente distribuído, pode-se determinar as reações de apoio por meio da expressão: V = reação de apoio (kN/m); 𝜈 = coeficiente tabelado em função de Τ𝜆 = 𝑙𝑦 𝑙𝑥 𝜈𝑥 = reação na borda simplesmente apoiada perpendicular à direção de 𝑙𝑥; 𝜈𝑦 = reação na borda simplesmente apoiada perpendicular à direção de 𝑙𝑦; 𝜈′𝑥 = reação na borda engastada perpendicular à direção de 𝑙𝑥; 𝜈′𝑦 = reação na borda engastada perpendicular à direção de 𝑙𝑦 ; 𝑝 = valor da carga uniforme atuante na laje (kN/m²); 𝑙𝑥 = menor vão da laje (m). 60Capítulo 4 – Lajes de concreto armado Exemplo 28/03/2024 Considerando a laje da figura, calcular os esforços solicitantes. Dado: F = 6,0 kN/m2 (carga total uniformemente distribuída na área). Tabelas – Apostila prof. Paulo Bastos 61Capítulo 4 – Lajes de concreto armado Exemplo 28/03/2024 Para a forma ao lado de uma edificação residencial pede-se: a) Calcular as reações de apoio e os momentos fletores no regime elástico das lajes, indicando-os em planta; b) Realizar a compatibilização de momentos fletores, indicando- os em planta. DADOS: Revestimento = 1 kN/m² Sobrecarga = 2 kN/m² 62Capítulo 4 – Lajes de concreto armado Cálculo da flecha em lajes retangulares 28/03/2024 - O cálculo da flecha em lajes retangulares deve naturalmente obedecer ao estado limite de serviço – ELS, nesse caso denominado ELS-DEF, ou seja, de deformações excessivas; 63Capítulo 4 – Lajes de concreto armado Cálculo da flecha em lajes retangulares 28/03/2024 • Momento fletor de fissuração - Segundo a NBR 6118, “Nos estados-limites de serviço as estruturas trabalham parcialmente no estádio I e parcialmente no estádio II. A separação entre esses dois comportamentos é definida pelo momento de fissuração. onde: α é o fator que correlaciona aproximadamente a resistência à tração na flexão com a resistência à tração direta; yt é a distância do centro de gravidade da seção à fibra mais tracionada; Ic é o momento de inércia da seção bruta de concreto; fct é a resistência à tração direta do concreto α = 1,2 para seções T ou duplo T; α = 1,3 para seções I ou T invertido; α = 1,5 para seções retangulares; 64Capítulo 4 – Lajes de concreto armado Cálculoda flecha em lajes retangulares 28/03/2024 • Momento de fissuração - Na falta de ensaios, o valor médio da resistência à tração direta (fct,m) pode ser avaliado em função da resistência característica do concreto à compressão (fck), por meio das expressões (NBR 6118, item 8.2.5): a) para concretos com fck ≤ 50 MPa com: b) para concretos com fck > 50 MPa fck e fctk,m: em MPa Sendo fckj ≥ 7 MPa 65Capítulo 4 – Lajes de concreto armado Cálculo da flecha em lajes retangulares 28/03/2024 • Estádio - Se Mserv < Mr → Laje estará trabalhando no Estádio I (concreto trabalhando simultaneamente à tração e compressão – concreto não fissurado). As deformações podem ser determinadas com o momento de inércia da seção bruta de concreto. - Se Mserv > Mr → a laje estará trabalhando no Estádio II (concreto trabalhando à compressão no regime elástico enquanto as tensões de tração são desprezadas – concreto fissurado). Neste caso deve-se considerar o módulo de elasticidade secante (Ecs) e a posição da linha neutra deve ser calculada no Estádio II. 66Capítulo 4 – Lajes de concreto armado Cálculo da flecha imediata em lajes retangulares 28/03/2024 • A flecha imediata é aquela que ocorre quando é aplicado um primeiro carregamento importante na peça, e não leva em conta os efeitos da fluência. • A NBR 6118 (item 17.3.2.1.1) prescreve que “Para uma avaliação aproximada da flecha imediata em vigas, pode-se utilizar a expressão de rigidez equivalente”. 67Capítulo 4 – Lajes de concreto armado Cálculo da flecha imediata em lajes retangulares 28/03/2024 • Rigidez equivalente onde: Ecs é o módulo de elasticidade secante do concreto; Ic é o momento de inércia da seção bruta de concreto (Ic = bh³/12); III é o momento de inércia da seção fissurada de concreto no estádio II, calculada com a relação entre os módulos (𝜶𝒆 = Es / Ecs); Ma é o momento fletor na seção crítica do vão considerado, momento máximo no vão para lajes biapoiadas ou contínuas e momento no apoio para lajes em balanço, para a combinação de ações considerada nessa avaliação; Mr é o momento de fissuração do elemento estrutural, cujo valor deve ser reduzido à metade no caso de utilização de barras lisas; 68Capítulo 4 – Lajes de concreto armado Cálculo da flecha imediata em lajes retangulares 28/03/2024 • O módulo secante pode ser estimado pela expressão: • Na falta de ensaios, o módulo de elasticidade tangente inicial aos 28 dias pode ser dado por: Para concreto de classe até C50 Para concreto de classe maior que C50 sendo 𝜶𝑬 = 1,2 para basalto e diabásio 𝜶𝑬 = 1,0 para granito e gnaisse 𝜶𝑬 = 0,9 para calcário 𝜶𝑬 = 0,7 para arenito onde Eci e fck são dados em megapascal (MPa). 69Capítulo 4 – Lajes de concreto armado Cálculo da flecha imediata em lajes retangulares 28/03/2024 • Para cálculo do momento fletor Ma deve ser considerada a combinação rara. 𝐹𝑑,𝑠𝑒𝑟 = 𝐹𝑔𝑖𝑘 + 𝐹𝑞1𝑘 + 𝜓1𝑗𝐹𝑞𝑗𝑘 𝐹𝑔𝑘 = ações permanentes características; 𝜓1 = fator de redução de combinação frequente para ELS (ver Tabela 11.2 da NBR 6118); 𝐹𝑞1𝑘 = ação variável principal direta característica; 𝐹𝑞𝑗𝑘 = demais ações variáveis características. 70Capítulo 4 – Lajes de concreto armado Cálculo da flecha imediata em lajes retangulares 28/03/2024 • Para o cálculo do momento de inércia no Estádio II é necessário conhecer a posição da linha neutra neste Estádio. Como a linha neutra passa pelo centro de gravidade da seção homogeneizada, xII tem a equação: se A’s = 0 a equação torna-se: com b = 1 m = 100 cm no caso das lajes maciças 71Capítulo 4 – Lajes de concreto armado Cálculo da flecha imediata em lajes retangulares 28/03/2024 • O momento de inércia no Estádio II será: se A’s = 0 a equação torna-se: 72Capítulo 4 – Lajes de concreto armado Cálculo da flecha diferida no tempo 28/03/2024 • A flecha diferida no tempo é aquela que leva em conta o fato do carregamento atuar na estrutura ao longo do tempo, causando a sua deformação lenta ou fluência. • Pode ser calculada de maneira aproximada pela multiplicação da flecha imediata pelo fator f: A’s = área da armadura comprimida, se existir; b = largura da seção transversal; d = altura útil; = coeficiente função do tempo 73Capítulo 4 – Lajes de concreto armado Cálculo da flecha diferida no tempo 28/03/2024 • Coeficiente função do tempo - Pode ser calculado pelas expressões: t = tempo, em meses, quando se deseja o valor da flecha diferida; t0= idade, em meses, relativa à data de aplicação da carga de longa duração, considerando- se como t = 0 o momento da concretagem. No caso de parcelas da carga de longa duração serem aplicadas em idades diferentes, pode-se tomar para t0 o valor ponderado a seguir: Pi = parcelas de carga; t0i = idade em que se aplicou cada parcela Pi , em meses. O valor da flecha total deve ser obtido multiplicando a flecha imediata por (1 + f). 74Capítulo 4 – Lajes de concreto armado Cálculo da flecha diferida no tempo 28/03/2024 • Coeficiente função do tempo - Pode ser obtido diretamente na Tabela 17.1 (NBR6118) 75Capítulo 4 – Lajes de concreto armado Flecha imediata em lajes armadas em duas direções 28/03/2024 • Para as lajes armadas em duas direções a flecha imediata pode ser calculada com auxílio dos coeficientes constantes das Tabelas A-1 a A-4, para carregamentos uniformes e triangulares. ai = flecha imediata; p = valor do carregamento na laje considerando a combinação quase permanente; 𝑙𝑥 = menor vão; b = largura unitária da laje; 𝛼 = coeficiente tabelado em função de 𝜆 ou 𝛾 (ver Tabelas A-1 a A-4); EI = rigidez da laje à flexão 𝐹𝑑,𝑠𝑒𝑟 = 𝐹𝑔𝑖𝑘 + 𝜓2𝑗𝐹𝑞𝑗𝑘 𝜓2 = fator de redução de combinação quase permanente para ELS (ver Tabela 11.2 da NBR 6118); 76Capítulo 4 – Lajes de concreto armado Flechas Máximas Admitidas 28/03/2024 77Capítulo 4 – Lajes de concreto armado Flechas Máximas Admitidas 28/03/2024 78Capítulo 4 – Lajes de concreto armado Flechas Máximas Admitidas 28/03/2024 79Capítulo 4 – Lajes de concreto armado Exemplo 28/03/2024 Para a forma ao lado de uma edificação residencial pede-se: a) Calcular a flecha final nas lajes L1 e L2; DADOS: Revestimento = 1 kN/m² Sobrecarga = 2 kN/m² fck = 20 MPa Brita Gnaisse 80Capítulo 4 – Lajes de concreto armado Dimensionamento da armadura longitudinal 28/03/2024 • Conhecidos os esforços solicitantes → cálculo da armadura da laje. Para isso, utilizam-se os coeficientes tabelados “tipo K”, onde o coeficiente Kc (relativo à resistência do concreto) é obtido pela equação: onde o bw é a largura da laje, d é a altura útil do elemento e Md é momento fletor de cálculo (já majorado). • Para as lajes, bw é assumido como 100 (constante), pois se assume que, para as lajes, sempre o cálculo é realizado para uma faixa de 100 cm (1,0 m) de largura de laje. 81Capítulo 4 – Lajes de concreto armado Dimensionamento da armadura longitudinal 28/03/2024 • No dimensionamento das lajes em balanço, os esforços solicitantes de cálculo a serem considerados devem ser multiplicados por um coeficiente adicional n , de acordo com o indicado na Tabela 13.2.”. 82Capítulo 4 – Lajes de concreto armado Dimensionamento da armadura longitudinal 28/03/2024 • Após o cálculo do coeficiente Kc, deve-se verificar o limite para redistribuição dos esforços e condições de ductilidade (item 14.6.4.3 da NBR 6118). • Para proporcionar o adequado comportamento dúctil em vigas e lajes, o coeficiente βx no ELU deve obedecer aos seguintes limites: ✓βx = x/d 0,45 para concretos com fck 50 Mpa ✓βx = x/d 0,35 para concretos com 50 < fck ≤ 90 MPa. onde x é a posição da Linha Neutra e d é a altura útil das lajes. • Esse coeficiente está relacionado com a posição da Linha Neutra (LN) no elemento estrutural. • Após essa verificação, determina-se o coeficiente tabelado Ks por meio de tabelas previamente produzidas (Tabela – Valores K). Deve-seconhecer previamente Kc. 83Capítulo 4 – Lajes de concreto armado Dimensionamento da armadura longitudinal 28/03/2024 Tabela A-25 - Valores de Kc e Ks para o aço CA-50 84Capítulo 4 – Lajes de concreto armado Dimensionamento da armadura longitudinal 28/03/2024 85Capítulo 4 – Lajes de concreto armado Dimensionamento da armadura longitudinal 28/03/2024 • Logo após determinação de ks, calcula-se a armadura necessária, para 1m de laje: 86Capítulo 4 – Lajes de concreto armado Dimensionamento da armadura longitudinal 28/03/2024 • De posse do valor de As, finaliza-se o dimensionamento consultando na Tabela a seguir o diâmetro das barras e seu espaçamento. 87Capítulo 4 – Lajes de concreto armado Dimensionamento da armadura longitudinal 28/03/2024 • Armadura mínima - Após o cálculo da armadura, deve-se verificar a quantidade mínima de armadura a ser adicionada nas lajes de concreto armado. Essa armadura mínima, definida no item 19.3.3.2 da NBR 6.118 (ABNT, 2014), deve atender à Equação a seguir: onde 𝒃𝒘 é a largura da faixa de cálculo das lajes (100 cm), 𝒉 é a altura total da laje e 𝝆𝒔 é a taxa de armadura mínima. 𝐴𝑠,𝑚𝑖𝑛 = 𝜌𝑠 ∙ 𝑏𝑤 ∙ ℎ 88Capítulo 4 – Lajes de concreto armado Dimensionamento da armadura longitudinal 28/03/2024 • Armadura mínima Valores mínimos para armaduras passivas aderentes (Tabela 19.1 da NBR 6118). 89Capítulo 4 – Lajes de concreto armado Dimensionamento da armadura longitudinal 28/03/2024 • Armadura mínima Taxas mínimas de armadura de flexão para vigas com seção transversal retangular. (Tabela 17.3 da NBR 6118). 90Capítulo 4 – Lajes de concreto armado Dimensionamento da armadura longitudinal 28/03/2024 • Armadura máxima - Sobre a armadura máxima, a NBR 6118 (17.3.5.2.4) diz que “A soma das armaduras de tração e de compressão (As + A’s) não pode ter valor maior que 4 % Ac , calculada na região fora da zona de emendas, devendo ser garantidas as condições de ductilidade requeridas em 14.6.4.3.” 91Capítulo 4 – Lajes de concreto armado Detalhamento da armadura longitudinal 28/03/2024 • Além da verificação da armadura mínima e máxima, outros itens normativos devem ser observados no detalhamento das armaduras de uma laje: • Diâmetro máximo da bitola de aço a ser adotada, conforme indicado no item 20.1 da NBR 6.118: • Espaçamentos das barras: para as barras de armadura principal de flexão, deve-se adotar como espaçamento (s) máximo entre barras o valor de 20 cm ou duas vezes a espessura da laje (o que for menor). Para barras com diâmetro maior ou igual a 20 mm, o espaçamento máximo pode ser igual a 15 vezes o diâmetro das barras.” 92Capítulo 4 – Lajes de concreto armado Detalhamento da armadura longitudinal 28/03/2024 • A armadura secundária de flexão deve corresponder à porcentagem de armadura igual ou superior a 20% da percentagem da armadura principal (Ver Tabela 19.1); • Para as barras da armadura secundária, o espaçamento (s) máximo não deve superar 33 cm entre barras. • A emenda dessas barras deve respeitar os mesmos critérios de emenda das barras da armadura principal. Armadura secundária (ou de distribuição): serve para distribuir as tensões que surgem de cargas concentradas e também para controlar a fissuração. 93Capítulo 4 – Lajes de concreto armado Detalhamento da armadura longitudinal 28/03/2024 • A norma não especifica valores para o espaçamento mínimo. A rigor, pode-se adotar o valor recomendado para as barras de uma mesma camada horizontal das armaduras longitudinais das vigas: • O espaçamento mínimo deve ser aquele que não dificulte a disposição e amarração das barras da armadura, o completo preenchimento da peça pelo concreto e o envolvimento das barras pelo concreto. De modo geral, na prática adotam-se espaçamentos entre barras superiores a 7 ou 8 cm. 94Capítulo 4 – Lajes de concreto armado Detalhamento da armadura longitudinal 28/03/2024 • Armaduras positivas: são aquelas que absorvem os esforços dos momentos positivos da laje e, por esse motivo, são posicionadas na face inferior do elemento. 95Capítulo 4 – Lajes de concreto armado Detalhamento da armadura longitudinal 28/03/2024 • Armaduras positivas - Comprimento das barras: Nas lajes maciças armadas em uma ou duas direções, em que seja dispensada armadura transversal de acordo com 19.4.1, e quando não houver avaliação explícita dos acréscimos das armaduras decorrentes da presença dos momentos volventes nas lajes, toda a armadura positiva deve ser levada até os apoios, não se permitindo escalonamento desta armadura. A armadura deve ser prolongada no mínimo 4 cm além do eixo teórico do apoio. 96Capítulo 4 – Lajes de concreto armado Detalhamento da armadura longitudinal 28/03/2024 • Armaduras positivas - No caso de laje com quatro bordas engastadas, onde não ocorrem momentos volventes, pode-se fazer o detalhamento das armaduras positivas conforme indicado na figura, que é um detalhamento tradicional. Ou como opção e de modo a simplificar, estender todas as barras até os apoios. 97Capítulo 4 – Lajes de concreto armado Detalhamento da armadura longitudinal 28/03/2024 • Armaduras positivas 98Capítulo 4 – Lajes de concreto armado Detalhamento da armadura longitudinal 28/03/2024 • Armaduras negativas: são as armaduras que combatem os esforços provenientes de momento negativo e que são posicionadas na face superior das lajes, geralmente posicionadas nas regiões de apoios engastados desses elementos (sobre as vigas). 99Capítulo 4 – Lajes de concreto armado Detalhamento da armadura longitudinal 28/03/2024 • Armaduras negativas - Comprimento das barras: A NBR 6118 não especifica o comprimento das barras da armadura negativa. Por este motivo será adotado o critério recomendado na versão da norma NB-1 de 1978. - É suposto um diagrama triangular para o momento fletor negativo sobre a borda comum às duas lajes. O triângulo tem a base com comprimento igual a (2 x 0,25lx), onde lx é o maior vão entre os vãos menores das duas lajes. 𝑙𝑥1 𝑙𝑥2 𝑙𝑦 100Capítulo 4 – Lajes de concreto armado Detalhamento da armadura longitudinal 28/03/2024 • Armaduras negativas - Comprimento das barras - A armadura negativa deve estender-se o comprimento de ancoragem básico (lb) além da seção de momento fletor nulo (Ver Tabelas A-27 e A-28); - Nas extremidades, para garantir a perfeita ancoragem, as barras deverão ser dobradas com um comprimento (lganchos) igual a h – 2c; - O comprimento de ancoragem deve ser considerado com gancho, porque geralmente faz-se o gancho nas extremidades das barras; - O comprimento total para a barra negativa do arranjo 3 é: Extensão da armadura negativa 101Capítulo 4 – Lajes de concreto armado Detalhamento da armadura longitudinal 28/03/2024 • Armaduras negativas - Comprimento das barras - Quando a laje for em balanço, a armadura negativa deve ter o comprimento no mínimo igual a duas vezes o vão do balanço; - Nas próximas tabelas encontram-se os comprimentos de ancoragem para os aços CA-50 e CA-60 em função da resistência do concreto. 102Capítulo 4 – Lajes de concreto armado Detalhamento da armadura longitudinal 28/03/2024 • Ancoragem B it o la s A ço C A -5 0 Aço CA-50 fy = 500 MPa No Superior: Má Aderência No inferior: Boa Aderência lb sem e com ganchos nas extremidades As,ef: área de armadura efetiva As,cal: área de armadura calculada O comprimento de ancoragem deve ser maior do que o comprimento mínimo (lb,min) 103Capítulo 4 – Lajes de concreto armado Detalhamento da armadura longitudinal 28/03/2024 • Ancoragem Aço CA-60 fy = 600 MPa No Superior: Má Aderência No inferior: Boa Aderência lb sem e com ganchos nas extremidades As,ef: área de armadura efetiva As,cal: área de armadura calculada O comprimento de ancoragem deve ser maior do que o comprimento mínimo (lb,min) B it o la s A ço C A -6 0 104Capítulo 4 – Lajes de concreto armado Detalhamentoda armadura longitudinal 28/03/2024 • Armaduras complementares a) Lajes apoiadas em uma só direção. 105Capítulo 4 – Lajes de concreto armado Detalhamento da armadura longitudinal 28/03/2024 • Armaduras complementares b) Armadura construtiva entre laje e viga de apoio para diminuir as fissuras na ligação. 106Capítulo 4 – Lajes de concreto armado Detalhamento da armadura longitudinal 28/03/2024 • Bordas Livres e Aberturas - As bordas livres e as faces das lajes maciças junto as aberturas devem ser adequadamente protegidas por armaduras transversais e longitudinais. Os detalhes típicos sugeridos para armadura complementar mostrados na figura. 107Capítulo 4 – Lajes de concreto armado Detalhamento da armadura longitudinal 28/03/2024 • Bordas Livres e Aberturas - Em lajes lisas ou lajes-cogumelo, a verificação de resistência e deformação previstas em 13.2.5 deve sempre ser realizada. Lajes de outros tipos podem ser dispensadas dessa verificação, quando armadas em duas direções e sendo verificadas, simultaneamente, as seguintes condições a) as dimensões da abertura devem corresponder no máximo a 1/10 do vão menor (lx); b) a distância entre a face de uma abertura e o eixo teórico de apoio da laje deve ser igual ou maior que ¼ do vão, na direção considerada; e c) a distância entre faces de aberturas adjacentes deve ser maior que a metade do menor vão.” 108Capítulo 4 – Lajes de concreto armado Detalhamento da armadura longitudinal 28/03/2024 • Bordas Livres e Aberturas 109Capítulo 4 – Lajes de concreto armado Tabelas das armaduras 28/03/2024 110Capítulo 4 – Lajes de concreto armado Exemplo 28/03/2024 Calcular as armaduras (As) e fazer o detalhamento das lajes. Laje maciça em concreto armado apoiada sobre vigas. Aço CA-50. Concreto C30. Obra em São Paulo (SP) Cargas permanentes sobre a laje (peso próprio + acabamentos ): 3,50 kN/m². Cargas acidentais : uso das lajes Residencial (área de serviço): 2,00 kN/m². Carga total = 3,50 + 2,00 = 5,50 kN/m². → Classe de agressividade II → c = 2,5 cm 111Capítulo 4 – Lajes de concreto armado Exemplo 28/03/2024 112Capítulo 4 – Lajes de concreto armado Exemplo 28/03/2024 • Relação dos lados da laje – classificação: Laje LM1 𝜆 = 302 210 = 1,44 < 2 (𝐿𝑎𝑗𝑒 𝑎𝑟𝑚𝑎𝑑𝑎 𝑒𝑚 𝑑𝑢𝑎𝑠 𝑑𝑖𝑟𝑒çõ𝑒𝑠) Laje LM2 𝜆 = 302 140 = 2,16 > 2 (𝐿𝑎𝑗𝑒 𝑎𝑟𝑚𝑎𝑑𝑎 𝑒𝑚 𝑢𝑚𝑎 𝑑𝑖𝑟𝑒çã𝑜) Obs.: No cálculo dos vãos foram consideradas as distâncias de eixo a eixo entre os apoios. 113Capítulo 4 – Lajes de concreto armado Exemplo 28/03/2024 - Momento negativo 𝑋 = 10,92 𝑥 5,50 𝑥 2,102 100 = 2,65 𝑘𝑁𝑚 • Esforços Laje LM1 (Tipo 2B) - Momentos positivos 𝑀𝑥 = 5,12 𝑥 5,50 𝑥 2,102 100 = 1,24 𝑘𝑁𝑚 𝑀𝑦 = 2,19 𝑥 5,50 𝑥 2,102 100 = 0,53 𝑘𝑁𝑚 𝜇𝑥 = 5,12; 𝜇′𝑥 = 10,92 ; 𝜇𝑦 = 2,19 114Capítulo 4 – Lajes de concreto armado Exemplo 28/03/2024 - Momento negativo 𝑋 = 5,50 𝑥 1,42 8 = 1,35 𝑘𝑁𝑚 • Esforços Laje LM2 (armada em 1 direção) - Momento positivo 𝑀𝑥 = 5,50 𝑥 1,402 14,22 = 0,76 𝑘𝑁𝑚 Tipo de laje Reações e momentos Apoiada-apoiada 𝑅 = 0,5𝑝𝑙𝑥 𝑅 = 0,5𝑝𝑙𝑥 Apoiada - engastada 𝑅𝐴 = 0,375𝑝𝑙𝑥 𝑅𝐸 = 0,625𝑝𝑙𝑥 𝑴 = Τ𝒑𝒍𝒙 𝟐 𝟏𝟒, 𝟐𝟐 𝑿 = Τ𝒑𝒍𝒙 𝟐 𝟖 Engastada-engastada 𝑅 = 0,5𝑝𝑙𝑥 𝑀 = Τ𝑝𝑙𝑥 2 24 𝑋 = Τ𝑝𝑙𝑥 2 12 115Capítulo 4 – Lajes de concreto armado Exemplo 28/03/2024 𝑋𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 ≥ ቐ 0,8 𝑥 2,65 = 𝟐, 𝟏𝟐 𝒌𝑵. 𝒎 2,65 + 1,35 2 = 2 𝑘𝑁. 𝑚 • Compatibilização de momentos 𝑋𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 ≥ ቊ 0,8𝑋𝑚𝑎𝑥 𝑋1 + 𝑋2 /2 116Capítulo 4 – Lajes de concreto armado Exemplo 28/03/2024 𝑋𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 = 𝟐, 𝟏𝟐 𝒌𝑵. 𝒎 • Momentos positivos 𝑀𝑥 (𝐿𝑀1) = 1,24 + 2,65 − 2,12 /2 = 1,51 𝑘𝑁. 𝑚 • Compatibilização de momentos Alívio → Despreza-se 117Capítulo 4 – Lajes de concreto armado Exemplo 28/03/2024 • Armação Laje LM1 (armada em 2 direções) Armadura positiva na direção x Mx = 1,51 kN.m h = 9 cm 𝑑 = ℎ – 𝑐 − 𝜙𝑙 /2 = 9 – 2,5 – 1/2 = 6 𝑐𝑚 𝑀𝑑 = 1,4. 𝑀𝑘 = 1,4 𝑥 1,51 = 2,11 𝑘𝑁. 𝑚 = 211 𝑘𝑁. 𝑐𝑚 𝑘𝑐 = 100. 𝑑2 𝑀𝑑 = 100. 62 211 = 17,06 𝑐𝑚2/𝑘𝑁 - Verificar pela tabela de coeficientes tipo K, para concreto C30 qual o coeficiente Ks. - Para proporcionar um adequado comportamento dúctil nas lajes, o coeficiente βx = x/d deve ser menor ou igual a 0,45. Deve ser usado em kN.cm 118Capítulo 4 – Lajes de concreto armado Exemplo 28/03/2024 • Armação Laje LM1 (armada em 2 direções) Armadura positiva na direção x Com kc = 17,06 cm²/kN; Concreto C30 → kc = 17,4 cm²/kN Βx = 0,04 < 0,45 ok! Ks = 0,023 cm²/kN 119Capítulo 4 – Lajes de concreto armado Exemplo 28/03/2024 • Armação Laje LM1 (armada em 2 direções) Armadura positiva na direção x Ks = 0,023 cm²/kN 𝐴𝑠 = 𝑘𝑠. 𝑀𝑑 𝑑 = 0,023 ∙ 211 6 = 𝟎, 𝟖𝟏 𝒄𝒎𝟐/𝒎 Armação positiva na direção y 𝑀𝑑 = 1,4. 𝑀𝑘 = 1,4 𝑥 0,53 = 0,742 𝑘𝑁. 𝑚 = 74,20 𝑘𝑁. 𝑐𝑚 𝑘𝑐 = 100. 𝑑² 𝑀𝑑 = 100. 6² 74,20 = 48,52 𝑐𝑚2/𝑘𝑁 Pela tabela de coeficientes tipo K, para concreto C30, temos o coeficiente Kc=34,6 cm²/kN, βx = 0,02 e Ks=0,023 cm²/kN. 𝐴𝑠 = 𝑘𝑠.𝑀𝑑 𝑑 = 0,023 . 74,20 6 = 𝟎, 𝟐𝟖 𝒄𝒎𝟐/𝒎 120Capítulo 4 – Lajes de concreto armado Exemplo 28/03/2024 • Armação Laje LM2 (armada em 1 direção) Armadura positiva na direção x 𝑀𝑑 = 1,4. 𝑀𝑘 = 1,4 𝑥 0,76 = 1,064 𝑘𝑁. 𝑚 = 106,40 𝑘𝑁. 𝑐𝑚 𝑘𝑐 = 100. 𝑑² 𝑀𝑑 = 100. 6² 106,40 = 33,83 𝑐𝑚2/𝑘𝑁 Pela tabela de coeficientes tipo K, para concreto C30, temos o coeficiente Kc=34,6 cm²/kN, βx = 0,02 e Ks=0,023 cm²/kN. 𝐴𝑠 = 𝑘𝑠. 𝑀𝑑 𝑑 = 0,023. 106,40 6 = 𝟎, 𝟒𝟏 𝒄𝒎𝟐/𝒎 121Capítulo 4 – Lajes de concreto armado Exemplo 28/03/2024 • Armação Laje LM1 e LM2 Armadura negativa na direção x 𝑀𝑑 = 1,4. 𝑀𝑘 = 1,4 𝑥 2,12 = 2,97 𝑘𝑁. 𝑚 = 297 𝑘𝑁. 𝑐𝑚 𝑘𝑐 = 100. 𝑑² 𝑀𝑑 = 100. 6² 297 = 12,12 𝑐𝑚2/𝑘𝑁 Pela tabela de coeficientes tipo K, para concreto C30, temos o coeficiente Kc=11,7 cm²/kN, βx = 0,06 e Ks=0,024 cm²/kN. 𝐴𝑠 = 𝑘𝑠. 𝑀𝑑 𝑑 = 0,024. 297 6 = 𝟏, 𝟏𝟗 𝒄𝒎𝟐/𝒎 122Capítulo 4 – Lajes de concreto armado Exemplo 28/03/2024 • Verificação da armadura mínima Para concreto C30: ρmin = 0,150 % (tabela 17.3 NBR 6123) Armaduras positivas para Laje armada em duas direções (ρs ≥ 0,67.ρmin): Laje LM1 𝐴𝑠 𝑚𝑖𝑛 = 0,67 ∙ 0,150 100 ∙ 100 ∙ 9 = 0,90 𝑐𝑚2/𝑚 Armaduras positivas para Laje armada em uma direção e Armadura negativa (ρs ≥ ρmin): Laje LM2 𝐴𝑠 𝑚𝑖𝑛 = 0,150 100 ∙ 100 ∙ 9 = 1,35 𝑐𝑚2/𝑚 Todas as áreas de aço calculadas que resultaram em valores menores que 𝐴𝑠 𝑚𝑖𝑛 devem ser adotadas como sendo 𝐴𝑠 𝑚𝑖𝑛 . 123Capítulo 4 – Lajes de concreto armado Exemplo 28/03/2024 • Armação positiva (secundária) na direção y – Laje LM2 - 𝐴𝑠 ≥ 0,20 ∙ 1,35 𝑐𝑚²/𝑚 = 0,27 𝑐𝑚²/𝑚 -𝐴𝑠 ≥ 𝟎, 𝟗 𝒄𝒎²/𝒎 - (𝜌𝑠 ≥ 0,5𝜌min) 𝐴𝑠 ≥ 0,5 ∙ 0,150 100 ∙ 100 ∙ 9 = 0,675 𝑐𝑚2/𝑚 VER TABELA 19.1 – SLIDE 88 124Capítulo 4 – Lajes de concreto armado Exemplo 28/03/2024 • Diâmetro máximo da bitola de aço a ser adotada 𝜑 ≤ ℎ/8 = 90/8 = 11,25 𝑚𝑚 • Espaçamento s ≤ Min (20 𝑐𝑚 𝑜𝑢 2ℎ = 2 ∙ 9) = 18 cm VER TABELA A-26 125Capítulo 4 – Lajes de concreto armado Exemplo 28/03/2024 • Armação positiva na direção x – Laje LM1 𝐴𝑠 = 𝟎, 𝟖𝟏 𝒄𝒎𝟐/𝒎 → 0,91 cm²/m (6,3 c/18) • Armação positiva na direção y – Laje LM1 𝐴𝑠 = 𝟎, 𝟐𝟖 𝒄𝒎𝟐/𝒎 → 0,91 cm²/m (6,3 c/18) • Armação positiva na direção x – Laje LM2 𝐴𝑠 = 𝟎, 𝟒𝟏 𝒄𝒎𝟐/𝒎 → 1,35 cm²/m (6,3 c/18) • Armação positiva (secundária) na direção y – Laje LM2 𝐴𝑠 = 𝟎, 𝟗 𝒄𝒎𝟐/𝒎 (6,3 c/18) • Armação negativa na direção x (LM1 e LM2) 𝐴𝑠 = 𝟏, 𝟏𝟗 𝒄𝒎𝟐/𝒎 → 1,35 cm²/m (6,3 c/18) 126Capítulo 4 – Lajes de concreto armado Exemplo 28/03/2024 • Detalhamento Armadura positiva da Laje LM1 N1: Cx = lo + bw1 + bw2 – 2Cnom = 190 + 20 + 20 – 2 x 2,5 = 225 cm N2: Cy = lo + bw1 + bw2 – 2Cnom = 285+ 20 + 14 – 2 x 2,5 = 314 cm → 315 cm Armadura positiva da Laje LM2 N3: Cx = lo + bw1 + bw2 – 2Cnom = 120 + 20 + 20 – 2 x 2,5 = 155 cm N4: Cy = lo + bw1 + bw2 – 2Cnom = 285 + 20 + 14 – 2 x 2,5 = 314 cm → 315 cm 127Capítulo 4 – Lajes de concreto armado Exemplo 28/03/2024 • Detalhamento Armadura negativa Maior entre os menores vãos: 210 cm N5: C = 2 x 0,25 lx+ 2 lb + 2 (h-2c) = 2 x 0,25 x 210 + 2 x 15+2 (9 – 2 x 2,5) C = 143 cm Ver tabela lb para Aço CA-50 (Slide 102) 128Capítulo 4 – Lajes de concreto armado Exemplo 28/03/2024 • Detalhamento Fazer a Lista de Ferros! Barra Φ Qtde Comp. (cm) N1 6,3 16 225 N2 6,3 11 315 N3 6,3 16 155 N4 6,3 7 315 N5 6,3 16 143 RESUMO AÇO CA-50 Φ Comp. (m) Peso (kg) 6,3 140,38 35,10 TOTAL 35,10 2 8 5 c m 190 cm 120 cm Quantidades N1: 285/18 = 16 N2: 190/18 = 11 N3: 285/18 = 16 N4: 120/18 = 7 (secundária) N5: 285/18 = 16 Apostila Concreto Armado I – Departamento de Engenharia de Estruturas (DEES): Universidade Federal de Minas Gerais, 2014. BASTOS, Paulo Sérgio. Fundamentos do concreto armado. UNESP - Campus de Bauru/SP: Departamento de Engenharia Civil e Ambiental. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Projeto de estruturas de concreto. NBR 6118, ABNT, 2023. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Cargas para o cálculo de estruturas de edificações. NBR 6120 ABNT, 2019 (versão corrigida), 61p. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Ações e segurança nas estruturas – Procedimento. NBR 8681, ABNT, 2003, 18p. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Forças devidas ao vento em edificações. NBR 6123, ABNT, 2013 (versão corrigida), 66p. 129 Bibliografia 28/03/2024 Capítulo 4 – Lajes de concreto armado Slide 1 Slide 2: Introdução Slide 3: Tipos de lajes Slide 4: Tipos de lajes Slide 5: Tipos de lajes Slide 6: Tipos de lajes Slide 7: Tipos de lajes Slide 8: Tipos de lajes Slide 9: Tipos de lajes Slide 10: Tipos de lajes Slide 11: Classificação das lajes Slide 12: Vão efetivo Slide 13: Condições de contorno Slide 14: Condições de contorno Slide 15: Condições de contorno Slide 16: Condições de contorno Slide 17: Condições de contorno Slide 18: Condições de contorno Slide 19: Condições de contorno Slide 20: Condições de contorno Slide 21: Ações a considerar Slide 22: Ações a considerar Slide 23: Ações a considerar Slide 24: Ações a considerar Slide 25: Ações a considerar Slide 26: Ações a considerar Slide 27: Ações a considerar Slide 28: Ações a considerar Slide 29: Ações a considerar Slide 30: Ações a considerar Slide 31: Exemplo Slide 32: Exemplo Slide 33: Exemplo Slide 34: Exemplo Slide 35: Exemplo Slide 36: Exemplo Slide 37: Exemplo Slide 38: Exemplo Slide 39: Ações a considerar Slide 40: Estimativa da altura Slide 41: Estimativa da altura Slide 42: Cobrimento mínimo Slide 43: Cobrimento mínimo Slide 44: Cobrimento mínimo Slide 45: Espessura mínima Slide 46: Laje armada em uma direção Slide 47: Laje armada em uma direção Slide 48: Laje armada em uma direção Slide 49: Laje armada em uma direção Slide 50: Laje armada em duas direções Slide 51: Laje armada em duas direções Slide 52: Laje armada em duas direções Slide 53: Laje armada em duas direções Slide 54: Laje armada em duas direções Slide 55: Lajes contínuas Slide 56: Lajes contínuas Slide 57: Lajes contínuas Slide 58: Lajes contínuas Slide 59: Laje armada em duas direções Slide 60: Exemplo Slide 61: Exemplo Slide 62: Cálculo da flecha em lajes retangulares Slide 63: Cálculo da flecha em lajes retangulares Slide 64: Cálculo da flecha em lajes retangulares Slide 65: Cálculo da flecha em lajes retangulares Slide 66: Cálculo da flecha imediata em lajes retangulares Slide 67: Cálculo da flecha imediata em lajes retangulares Slide 68: Cálculo da flecha imediata em lajes retangulares Slide 69: Cálculo da flecha imediata em lajes retangulares Slide 70: Cálculo da flecha imediata em lajes retangulares Slide 71: Cálculo da flecha imediata em lajes retangulares Slide 72: Cálculo da flecha diferida no tempo Slide 73: Cálculo da flecha diferida no tempo Slide 74: Cálculo da flecha diferida no tempo Slide 75: Flecha imediata em lajes armadas em duas direções Slide 76: Flechas Máximas Admitidas Slide 77: Flechas Máximas Admitidas Slide 78: Flechas Máximas Admitidas Slide 79: Exemplo Slide 80: Dimensionamento da armadura longitudinal Slide 81: Dimensionamento da armadura longitudinal Slide 82: Dimensionamento da armadura longitudinal Slide 83: Dimensionamento da armadura longitudinal Slide 84: Dimensionamento da armadura longitudinal Slide 85: Dimensionamento da armadura longitudinal Slide 86: Dimensionamento da armadura longitudinal Slide 87: Dimensionamento da armadura longitudinal Slide 88: Dimensionamento da armadura longitudinal Slide 89: Dimensionamento da armadura longitudinal Slide 90: Dimensionamento da armadura longitudinal Slide 91: Detalhamento da armadura longitudinal Slide 92: Detalhamento da armadura longitudinal Slide 93: Detalhamento da armadura longitudinal Slide 94: Detalhamento da armadura longitudinal Slide 95: Detalhamento da armadura longitudinal Slide 96: Detalhamento da armadura longitudinal Slide 97: Detalhamento da armadura longitudinal Slide 98: Detalhamento da armadura longitudinal Slide 99: Detalhamento da armadura longitudinal Slide 100: Detalhamento da armadura longitudinal Slide 101: Detalhamento da armadura longitudinal Slide 102: Detalhamento da armadura longitudinal Slide 103: Detalhamento da armadura longitudinal Slide 104: Detalhamento da armadura longitudinal Slide 105: Detalhamento da armadura longitudinal Slide 106: Detalhamento da armadura longitudinal Slide 107: Detalhamento da armadura longitudinal Slide 108: Detalhamento da armadura longitudinal Slide 109: Tabelas das armaduras Slide 110: Exemplo Slide 111: Exemplo Slide 112: Exemplo Slide 113: Exemplo Slide 114: Exemplo Slide 115: Exemplo Slide 116: Exemplo Slide 117: Exemplo Slide 118: Exemplo Slide 119: Exemplo Slide 120: Exemplo Slide 121: Exemplo Slide 122: Exemplo Slide 123: Exemplo Slide 124: Exemplo Slide 125: Exemplo Slide 126: Exemplo Slide 127: Exemplo Slide 128: Exemplo Slide 129: Bibliografia