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Noções de topografia • Um dos principais objetivos da Topografia é a determinação de coordenadas relativas de pontos. Para tanto, é necessário que estas sejam expressas em um sistema de coordenadas. São eles: • sistemas de coordenadas cartesianas e • sistemas de coordenadas esféricas. • Sistemas de Coordenadas Cartesianas • Quando se posiciona um ponto nada mais está se fazendo do que atribuindo coordenadas ao mesmo. Estas coordenadas por sua vez deverão estar referenciadas a um sistema de coordenadas. • Existem diversos sistemas de coordenadas, alguns amplamente empregados em Geometria e Trigonometria. Normalmente representam um ponto no espaço bidimensional ou tridimensional. • No espaço bidimensional, um sistema bastante utilizado é o sistema de coordenadas retangulares ou cartesianas. Este é um sistema de eixos ortogonais no plano, constituído de duas retas orientadas X e Y, perpendiculares entre si (figura 1.2). A origem deste sistema é o cruzamento dos eixos X e Y. • Um ponto é definido neste sistema através de uma coordenada denominada abscissa (coordenada X) e outra denominada ordenada (coordenada Y). Uma das notações P(x, y) ou P= (x, y) é utilizada para denominar um ponto P com abscissa x e ordenada y. • Na figura 1.3 apresenta-se um sistema de coordenadas, cujas coordenadas da origem são O (0,0). Nele estão representados os pontos A(10,10), B(15,25) e C(20,-15). • Um sistema de coordenadas cartesianas retangulares no espaço tridimensional é caracterizado por um conjunto de três retas (X, Y, Z) denominadas de eixos coordenados, mutuamente perpendiculares, as quais se interceptam em um único ponto, denominado de origem. A posição de um ponto neste sistema de coordenadas é definida pelas coordenadas cartesianas retangulares (x, y, z). • Conforme a posição da direção positiva dos eixos, um sistema de coordenadas cartesianas pode ser dextrógiro ou levógiro. Um sistema dextrógiro é aquele onde um observador situado no semi-eixo OZ vê o semi-eixo OX coincidir com o semi-eixo OY através de um giro de 90° no sentido anti-horário. Um sistema levógiro é aquele em que o semi-eixo OX coincide com o semieixo OY através de um giro de 90° no sentido horário (figura 1.4). • Sistemas de Coordenadas Esféricas • Um ponto do espaço tridimensional pode ser determinado de forma única, conforme a figura 1.5, pelo afastamento r entre a origem do sistema e o ponto R considerado, pelo ângulo β formado entre o segmento OR e a projeção ortogonal deste sobre o plano xy e pelo ângulo α que a projeção do segmento OR sobre o plano xy forma com o semi-eixo OX. As coordenadas esféricas de um ponto R são dadas por (r, α, β). • Supõe-se o sistema de coordenadas esféricas sobreposto a um sistema de coordenadas cartesianas • O ponto R, determinado pelo terno cartesiano (x, y, z) pode ser expresso pelas coordenadas esféricas (r, α, β), sendo o relacionamento entre os dois sistemas obtido pelo vetor posicional: • Superfícies de Referência • Devido às irregularidades da superfície terrestre, utilizam-se modelos para a sua representação, mais simples, regulares e geométricos e que mais se aproximam da forma real para efetuar os cálculos. • Medida Angular • Radiano • Um radiano é o ângulo central que subentende um arco de circunferência de comprimento igual ao raio da mesma. É uma unidade suplementar do SI para ângulos planos. 2πR — 360º arco = R = raio Unidade Sexagesimal Grau 1 grau = 1/360 da circunferência grau 1 = (π /180) rad Minuto 1’ = 1 /60= (π/10800)rad Segundo 1” = 1 /3600 =(π/648000)rad Unidade Decimal Grado 1 grado =1/400 da circunferência Um grado é dividido em 100’ e cada minuto tem 100”. Exercícios 1) Transformação de ângulos: Transforme os seguintes ângulos em graus, minutos e segundos para graus e frações decimais de grau. a) 32º 28’ 59” = 32, 48305556º b) 17º 34’ 18,3” = 17,57175º c) 125º 59’ 57” = 125,9991667º d) 200º 08’ 06” = 200,135º 2) Soma e subtração de ângulos: 30º20’ + 20º 52’ = 30º20’ +20º52’ → 51º 12’ 50º72’ 28º41’ + 39 39’ = 28º41’ +39º39’ → 68º 20’ 67º80’ 42º30’ - 20 40’ = 41º90’ -20º40 → 21º 50’ Já para a transformação de graus decimais para graus, minutos e segundos, é necessário manter um mínimo de 6 casas decimais para obter o décimo do segundo com segurança. ESCALAS • É comum em levantamentos topográficos a necessidade de representar no papel certa porção da superfície terrestre. • Para isto, tem-se que representar as distancias levantadas em uma escala adequada para os fins do projeto. De forma simples, podemos definir escala com sendo a relação entre o valor de uma distância medida no desenho e sua correspondente no terreno. • A NBR 8196 (Emprego de escalas em desenho técnico: procedimentos) define escala como sendo a relação da dimensão linear de um elemento e/ou um objeto apresentado no desenho original para a dimensão real do mesmo e/ou do próprio objeto. • Normalmente são empregados três tipos de notação para a • representação da escala: • Por exemplo, se uma feição é representada no desenho com um centímetro de comprimento e sabe-se que seu comprimento no terreno é de 100 metros, então a escala de representação utilizada é de 1:10.000. Ao utilizar a fórmula (3.2) para o cálculo da escala deve-se ter o cuidado de transformar as distâncias para a mesma unidade. • Por exemplo, se uma feição é representada no desenho com um centímetro de comprimento e sabe-se que seu comprimento no terreno é de 100 metros, então a escala de representação utilizada é de 1:10.000. (cm) • Ao utilizar a fórmula (3.2) para o cálculo da escala deve-se ter o cuidado de transformar as distâncias para a mesma unidade. • Uma escala é dita grande quando apresenta o denominador pequeno (por exemplo, 1:100, 1:200, 1:50, etc.). Já uma escala pequena possui o denominador grande (1:10.000, 1:500.000, etc.). • O valor da escala é adimensional, ou seja, não tem dimensão (unidade). Escrever 1:200 significa que uma unidade no desenho equivale a 200 unidades no terreno. • Assim, 1 cm no desenho corresponde a 200 cm no terreno ou 1 milímetro do desenho corresponde a 200 milímetros no terreno. Como as medidas no desenho são realizadas com uma régua, é comum estabelecer esta relação em centímetros: • É comum medir-se uma área em um desenho e calcular-se sua correspondente no terreno. Isto pode ser feito da seguinte forma: Imagina-se um desenho na escala 1:50. Utilizando esta escala faz-se um desenho de um quadrado de 2 x 2 unidades (u), não interessa qual é esta unidade. A figura 3.1 apresenta este desenho. • A área do quadrado no desenho (Ad) será: Ad = 2u × 2u Ad = 4u² (3.4) • A área do quadrado no terreno (At) será então: At = 50( × 2u)× 50( × 2u) At = (2 × 2) × (50×50).u² At = 4u² x (50x 50) (3.5) • Substituindo a equação (3.4) na (3.5) e lembrando que M=50 é o denominador da escala, a área do terreno, em função da área medida no desenho e da escala é dada pela equação (3.6). At = Ad X M² (3.6) • Exercícios • 1) Qual das escalas é maior 1:1 000 000 ou 1:1000? • 2) Qual das escalas é menor 1:10 ou 1:1000? • 3) Determinar o comprimento de um rio onde a escala do desenho é de 1:18000 e o rio foi representado por uma linha com 17,5 cm de comprimento. • 4) Determinar qual a escala de uma carta sabendo-se que distâncias homólogas na carta e no terreno são, respectivamente, 225 mm e 4,5 km. • 5) Com qual comprimento uma estrada de 2500 m será representada na escala 1:10000? • 7) Um lote urbano tem a forma de um retângulo, sendo que o seu comprimento é duas vezes maior que a sua altura e sua área é de 16.722,54 m². Calcular os comprimentos dos lados se esta área fosse representada na escala 1:10 560. • 8) As dimensões de um terreno foram medidas em uma carta e os valores obtidos foram 250 mm de comprimentopor 175 mm de largura. Sabendo-se que a escala do desenho é de 1:2000, qual é a área do terreno em m²? • 9) Se a avaliação de uma área resultou em 2575 cm2 para uma escala de 1:500, a quantos metros quadrados corresponderá a área no terreno? • Erro de Graficismo (eg) • O erro de graficismo (eg) é uma função da acuidade visual, habilidade manual e qualidade do equipamento de desenho. De acordo com a NBR 13133 (Execução de Levantamentos Topográficos), o erro de graficismo admissível na elaboração do desenho topográfico para lançamento de pontos e traçados de linhas é de 0,2 mm e equivale a duas vezes a acuidade visual. • Em função deste valor é possível definir o valor da precisão da escala (pe), ou seja, o menor valor representável em verdadeira grandeza, em uma escala. pe = eg × M (3.7) • A Escala Gráfica • A escala gráfica é utilizada para facilitar a leitura de um mapa, consistindo-se em um segmento de reta dividido de modo a mostrar graficamente a relação entre as dimensões de um objeto no desenho e no terreno. • Para a construção de uma escala gráfica a primeira coisa a fazer é conhecer a escala do mapa. Por exemplo, seja um mapa na escala 1:4000. Deseja-se desenhar um retângulo no mapa que corresponda a 100 metros no terreno. Deve-se desenhar um retângulo com 2,5 centímetros de comprimento: Isto já seria uma escala gráfica, embora bastante simples. É comum desenhar-se mais que um segmento (retângulo), bem como indicar qual o comprimento no terreno que este segmento representa, conforme mostra a figura a seguir. • MEDIÇÃO DE DISTÂNCIAS • Piquetes Os piquetes são necessários para marcar convenientemente os extremos do alinhamento a ser medido. Estes apresentam as seguintes características: – fabricados de madeira roliça ou de seção quadrada com a superfície no topo plana; – assinalados (marcados) na sua parte superior com tachinhas de cobre, pregos ou outras formas de marcações que sejam permanentes; – comprimento variável de 15 a 30 cm (depende do tipo de terreno em que será realizada a medição); – diâmetro variando de 3 a 5 cm; – é cravado no solo, porém, parte dele (cerca de 3 a 5 cm) deve permanecer visível, sendo que sua principal função é a materialização de um ponto topográfico no terreno. • Estacas Testemunhas • São utilizadas para facilitar a localização dos piquetes, indicando a sua posição aproximada. Estas normalmente obedecem as seguintes características: – cravadas próximas ao piquete, cerca de 30 a 50 cm; – comprimento variável de 15 a 40 cm; – diâmetro variável de 3 a 5 cm; – chanfradas na parte superior para permitir uma inscrição, indicando o nome ou número do piquete. • Balizas • São utilizadas para manter o alinhamento, na medição entre pontos, quando há necessidade de se executar vários lances, figura 5.3. • Características: – construídas em madeira ou ferro, arredondado, sextavado ou oitavado; – terminadas em ponta guarnecida de ferro; – comprimento de 2 m; – diâmetro variável de 16 a 20 mm; – pintadas em cores contrastantes (branco e vermelho ou branco e preto) para permitir que sejam facilmente visualizadas à distância; • Devem ser mantidas na posição vertical, sobre o ponto marcado no piquete, com auxílio de um nível de cantoneira. • Nível de Cantoneira • Equipamento em forma de cantoneira e dotado de bolha circular que permite ao auxiliar segurar a baliza na posição vertical sobre o piquete ou sobre o alinhamento a medir. • Cuidados na Medida Direta de Distâncias • A qualidade com que as distâncias são obtidas depende, principalmente de: – acessórios; – cuidados tomados durante a operação, tais como: – manutenção do alinhamento a medir; – horizontalidade da trena; – tensão uniforme nas extremidades. • A tabela apresenta a precisão que é obtida quando se utiliza trena em um levantamento, considerando-se os efeitos da tensão, temperatura, horizontalidade e alinhamento. • Métodos de Medida com Trena – Lance Único • Na medição da distância horizontal entre os pontos A e B, procura-se, na realidade, medir a projeção de AB no plano horizontal, resultando na medição de A’B’, figura 5.5. • Vários Lances - Pontos Visíveis • Quando não é possível medir a distância entre dois pontos utilizando somente uma medição com a trena (quando a distância entre os dois pontos é maior que o comprimento da trena), costuma-se dividir a distância a ser medida em partes, chamadas de lances. A distância final entre os dois pontos será a somatória das distâncias de cada lance. • Analisando a figura 5.7, o balizeiro de ré (posicionado em A) orienta o balizeiro intermediário, cuja posição coincide com o final da trena, para que este se mantenha no alinhamento AB. • Erros na Medida Direta de Distâncias • Dentre os erros que podem ser cometidos na medida direta de distância, destacam-se: – erro relativo ao comprimento nominal da trena; – erro de catenária; – falta de verticalidade da baliza quando posicionada sobre o ponto do alinhamento a ser medido. Este erro é evitado utilizando-se um nível de cantoneira. TÉCNICAS DE LEVANTAMENTO PLANIMÉTRICO • O levantamento de uma poligonal é realizado através do método de caminhamento, percorrendo-se o contorno de um itinerário, medindo-se todos os ângulos, lados e uma orientação inicial (figura 9.1) • Utilizando-se uma poligonal é possível definir uma série de pontos de apoio ao levantamento topográfico, • A NBR 13133 (ABNT, 1994) classifica as poligonais em principal, secundária e auxiliar: – Poligonal principal: poligonal que determina os pontos de apoio topográfico de primeira ordem; – Poligonal secundária: aquela que, apoiada nos vértice da poligonal principal determina os pontos de apoio topográfico de segunda ordem; – Poligonal auxiliar: poligonal que, baseada nos pontos de apoio topográfico planimétrico, tem seus vértices distribuídos na área ou faixa a ser levantada, de tal forma que seja possível coletar, direta ou indiretamente, por irradiação, interseção ou ordenadas sobre uma linha de base, os pontos de detalhes julgados importantes, que devem ser estabelecidos pela escala ou nível de detalhamento do levantamento. • As poligonais levantadas em campo poderão ser fechadas, enquadradas ou abertas. – Poligonal fechada: parte de um ponto com coordenadas conhecidas e retorna ao mesmo ponto (figura 9.2). Sua principal vantagem é permitir a verificação de erro de fechamento angular e linear. – Poligonal enquadrada: parte de dois pontos com coordenadas conhecidas e acaba em outros dois pontos com coordenadas conhecidas (figura 9.3). Permite a verificação do erro de fechamento angular e linear. • Poligonal aberta: parte de um ponto com coordenadas conhecidas e acaba em um ponto cujas coordenadas deseja-se determinar. Não é possível determinar erros de fechamento, portanto devem-se tomar todos os cuidados necessários durante o levantamento de campo para evitá-los. • Para o levantamento de uma poligonal é necessário ter no mínimo um ponto com coordenadas conhecidas e uma orientação. • Segundo a NBR 13133, na hipótese do apoio topográfico vincular-se à rede geodésica (Sistema Geodésico Brasileiro - SGB), a situação ideal é que pelo menos dois pontos de coordenadas conhecidas sejam comuns (figura 9.5). Neste caso é possível, a partir dos dois pontos determinar um azimute de partida para o levantamento da poligonal. Estes dois pontos não necessitam ser os primeiros de uma poligonal, conforme é ilustrado na figura 9.6. • Levantamento da Poligonal • Um dos elementos necessários para a definição de uma poligonal são os ângulos formados por seus lados. A medição destes ângulos pode ser feita utilizando técnicas como pares conjugados, repetição ou outra forma de medição de ângulos. • Normalmente são determinados os ângulos externos ou internosda poligonal (figura 9.12). É possível ainda realizar a medida dos ângulos de deflexão dos lados da poligonal (figura 9.13). • No texto a seguir, o sentido de caminhamento para o levantamento da poligonal será considerado como sendo o sentido horário. Dois conceitos importantes, a saber: estação ré e estação vante. No sentido de caminhamento da poligonal, a estação anterior a estação ocupada denomina-se de estação RÉ e a estação seguinte de VANTE (figura 9.14). • CÁLCULO DE ÁREAS • A avaliação de áreas é uma atividade comum na Topografia. • Por exemplo, na compra e venda de imóveis rurais e urbanos esta informação se reveste de grande importância. • Basicamente os processos para determinação de áreas podem ser definidos como analíticos, gráficos, computacionais e mecânicos. • Neste processo a área a ser avaliada é dividida em figuras geométricas, como triângulos, quadrados ou outras figuras, e a área final será determinada pela somatória de todas as áreas das figuras geométricas. • Processos Analíticos • Neste método a área é avaliada utilizando fórmulas matemáticas que permitem, a partir das coordenadas dos pontos que definem a feição, realizar os cálculos desejados. O cálculo da área de poligonais, por exemplo, pode ser realizado a partir do cálculo da área de trapézios formados pelos vértices da poligonal (fórmula de Gauss). • Através da figura 10.3 é possível perceber que a área da poligonal definida pelos pontos 1, 2, 3 e 4 pode ser determinada pela diferença entre as áreas 1 e 2. • A área 1 pode ser calculada a partir das áreas dos trapézios formados pelos pontos 2', 2, 1, 1´ e 1', 1, 4, 4'. Na figura 10.4 é apresentada a fórmula de cálculo da área de um trapézio qualquer. • NIVELAMENTO • Os conceitos de cota e altitude podem ser assim definidos: • Cota: é a distância medida ao longo da vertical de um ponto até um plano de referência qualquer (figura12.1). • Altitude ortométrica: é a distância medida na vertical entre um ponto da superfície física da Terra e a superfície de referência altimétrica (nível médio dos mares). A figura 12.1 ilustra este conceito. • Basicamente três métodos são empregados para a determinação dos desníveis: nivelamento geométrico, trigonométrico e taqueométrico. • Nivelamento geométrico ou nivelamento direto: “nivelamento que realiza a medida da diferença de nível entre pontos no terreno por intermédio de leituras correspondentes a visadas horizontais, obtidas com um nível, em miras colocadas verticalmente nos referidos pontos.” • Nivelamento trigonométrico: • “nivelamento que realiza a medição da diferença de nível entre pontos no terreno, indiretamente, a partir da determinação do ângulo vertical da direção que os une e da distância entre estes, fundamentando-se na relação trigonométrica entre o ângulo e a distância medidos, levando em consideração a altura do centro do limbo vertical do teodolito ao terreno e a altura sobre o terreno do sinal visado.” • Nivelamento taqueométrico: • “nivelamento trigonométrico em que as distâncias são obtidas taqueometricamente e a altura do sinal visado é obtida pela visada do fio médio do retículo da luneta do teodolito sobre uma mira colocada verticalmente no ponto cuja diferença de nível em relação à estação do teodolito é objeto dedeterminação.” • A NBR 13133 estabelece, em seu item 6.4, quatro classes de nivelamento de linhas ou circuitos e de seções, abrangendo métodos de medida, aparelhagem, procedimentos, desenvolvimentos e materialização a) Classe IN - nivelamento geométrico para implantação de referências de nível (RN) de apoio altimétrico. b) Classe IIN - nivelamento geométrico para a determinação de altitudes ou cotas em pontos de segurança (Ps) e vértices de poligonais para levantamentos topográficos destinados a projetos básicos executivos e obras de engenharia. c) Classe IIIN - Nivelamento trigonométrico para a determinação de altitudes ou cotas em poligonais de levantamento, levantamento de perfis para estudos preliminares e/ou de viabilidade de projetos. d) Classe IVN - Nivelamento taqueométrico destinado a levantamento de perfis para estudos expeditos. • Nivelamento Geométrico • O nivelamento geométrico é a operação que visa a determinação do desnível entre dois pontos a partir da leitura em miras, efetuadas com níveis ópticos ou digitais. Este pode ser executado para fins geodésicos ou topográficos. A diferença entre eles está na precisão que é maior no caso do nivelamento para fins geodésicos, e no instrumental utilizado. • Níveis • Os níveis são equipamentos que permitem definir com precisão um plano horizontal ortogonal à vertical definida pelo eixo principal do equipamento. Classificam-se • Miras • Durante a leitura em uma mira convencional devem ser lidos quatro algarismos, que corresponderão aos valores do metro, decímetro, centímetro e milímetro, sendo que este último é obtido por uma estimativa e os demais por leitura direta dos valores indicados na mira. • Visadas Iguais • É o método mais preciso e de larga aplicação em engenharia. Nele as duas miras são colocadas à mesma distância do nível, sobre os pontos que deseja-se determinar o desnível, sendo então efetuadas as leituras (figura 12.9). É um processo bastante simples, onde o desnível será determinado pela diferença entre a leitura de ré e a de vante. • A grande vantagem deste método é a minimização de erros causados pela curvatura terrestre, refração atmosférica e colimação do nível (figura 12.12). Cabe salientar que os dois primeiros erros (curvatura e refração) são significativos no nivelamento geométrico aplicado em Geodésia. • Alguns conceitos importantes para o nivelamento geométrico: – Visada: leitura efetuada sobre a mira. – Lance: é a medida direta do desnível entre duas miras verticais (figura 12.13). – Seção: é a medida do desnível entre duas referências de nível e é obtida pela soma algébrica dos desníveis dos lances (figura 12.14). • Linha de nivelamento: é o conjunto das seções compreendidas entres duas RN chamadas principais (figura 12.15). – Circuito de nivelamento: é a poligonal fechada constituída de várias linhas justapostas. Pontos nodais são as RN principais, às quais concorrem duas ou mais linhas de nivelamento – Rede de nivelamento: é a malha formada por vários circuitos justapostos (figura 12.15). • O nivelamento geométrico poderá ser simples ou composto. No primeiro caso o desnível entre os pontos de interesse é determinado com apenas uma única instalação do equipamento, ou seja, um único lance (figura 12.16-a). • No nivelamento geométrico composto, o desnível entre os pontos será determinado a partir de vários lances, sendo o desnível final calculado pela somatória dos desníveis de cada lance (figura 12.16-b). • Cuidados a Serem Tomados na Execução do Nivelamento • Quando a mira de vante do lance anterior for reposicionada para a leitura do lance seguinte passando então a ser a mira ré, deve-se tomar o cuidado de que esta permaneça sobre o mesmo ponto, para evitar erros na determinação do desnível. • É possível empregar neste caso um equipamento denominado de sapata sobre o qual a mira é apoiada. • A NBR 13133 no seu item 5.17 estabelece alguns cuidados para a implantação de referências de nível, a fim de evitar a ocorrência e propagação de erros sistemáticos, que são: • “5.17.1 - Os comprimentos das visadas de ré e de vante devem ser aproximadamente iguais e de, no máximo, 80 m, sendo o ideal o comprimento de 60m, de modo a compensar os efeitos da curvatura terrestre e da refração atmosférica, além de melhorar a exatidão do levantamento por facilitar a leitura da mira.” • “5.17.2 - Para evitar os efeitos do fenômeno de reverberação, as visadas devem situar-se acima de 50 cm do solo.” • “5.17.3 - As miras devem ser posicionadasaos pares, com alternância a vante e a ré, de modo que a mira posicionada no ponto de partida (lida a ré) seja posicionada, em seguida, no ponto de chegada (lida a vante), sendo conveniente que o número de lances seja par.” • O procedimento descrito anteriormente visa eliminar o chamado erro de índice (i). Este é definido como a distância entre a base inferior da mira até a primeira graduação da escala da mesma. • O número par faz a eliminação do erro de índice com o reposicionamento da mira anterior. • “5.17.5 - A qualidade dos trabalhos deve ser controlada através das diferenças entre o nivelamento e o contranivelamento, seção a seção, e acumulada na linha, observando os valores limites prescritos em 6.4.” • Este item trata de estabelecer as tolerâncias para os levantamentos TERMOS TÉCNICOS UTILIZADOS EM INSTRUMENTAÇÃO TOPOGRÁFICA E GEODÉSICA • METROLOGIA - Ciência das medições. • METROLOGIA CIENTÍFICA - Parte da metrologia que trata da pesquisa e manutenção dos padrões primários. No Brasil o Instituto Nacional de Metrologia (INMETRO) é o órgão que detém os padrões nacionais • METROLOGIA LEGAL - Parte da metrologia que trata das unidades de medida, métodos de medição e instrumentos de medição em relação às exigências técnicas e legais obrigatórias, as quais têm o objetivo de assegurar uma garantia pública do ponto de vista da segurança e da acurácia das medições. • AMBIGÜIDADE EM TEMPO - Condição em que se tenha mais do que um valor possível. • ACURÁCIA ou EXATIDÃO - Grau de conformidade de um valor medido ou calculado em relação à sua definição ou com respeito a uma referência padrão. • ACURÁCIA DE MEDIÇÃO - Grau de concordância entre o resultado de uma medição e um valor verdadeiro do mensurando. • ACURÁCIA DE UM INSTRUMENTO DE MEDIÇÃO - Aptidão de um instrumento de medição para dar respostas próximas a um valor verdadeiro. • CLASSIFICAR - consiste em distribuir em classes ou grupos segundo um sistema de classificação. A norma brasileira NBR13133 (Execução de levantamentos topográficos), define as classes que devem ser enquadrados os instrumentos baseando-se no desvio padrão de um conjunto de observações obtidas seguindo uma metodologia própria. • AJUSTABILIDADE - Capacidade de um dispositivo em reproduzir o mesmo valor quando parâmetros específicos são ajustados independentemente sob condições estabelecidas de uso. • CALIBRAÇÃO - conjunto de operações que estabelece, em condições especificadas, a correlação entre valores de quantidades indicados por um instrumento de medida, ou sistema de medida, ou uma medida materializada e os verdadeiros convencionais da grandeza medida. • CERTIFICAÇÃO - Procedimento pelo qual um organismo imparcial credenciado atesta por escrito que o sistema ou pessoas são competentes para realizar tarefas específicas. • CERTIFICADO DE CALIBRAÇÃO - Documento que atesta e fornece ao proprietário do equipamento as informações necessárias para a interpretação dos resultados da calibração, e a metodologia utilizada no processo de calibração. • ENVELHECIMENTO - Mudança sistemática em freqüência, ao longo do tempo, devido a mudanças internas em um oscilador. • FAIXA NOMINAL - Faixa de indicação que se pode obter em uma posição específica dos controles de um instrumento de medição. • FAIXA DE MEDIÇÃO - Conjunto de valores de um mensurando, para o qual se admite que o erro de um instrumento de medição mantenha-se dentro dos limites especificados. • INSTRUMENTO DE MEDIÇÃO - dispositivo utilizado para uma medição, sozinho ou em conjunto com dispositivo(s) complementar(es). • INCERTEZA DE MEDIÇÃO - Parâmetro associado ao resultado de uma medição, que caracteriza a dispersão dos valores que podem ser fundamentalmente atribuídos a um mensurando. • FASE - Medida de uma fração do período de um fenômeno repetitivo, em relação a alguma característica bem definida do fenômeno em si. • FREQÜÊNCIA - Razão de variação temporal de um fenômeno periódico. • PADRÃO - Medida materializada, instrumento de medição, material de referência ou sistema de medição destinado a definir, realizar, conservar ou reproduzir uma unidade ou um ou mais valores de uma grandeza para servir como referência. • PADRÃO PRIMÁRIO - Padrão que é designado ou amplamente reconhecido como tendo as mais altas qualidades metrológicas e cujo valor é aceito sem referência a outros padrões de mesma grandeza. • PADRÃO SECUNDÁRIO - Padrão cujo valor é estabelecido por comparação a um padrão primário da mesma grandeza. • PADRÃO DE REFERÊNCIA - Padrão, geralmente tendo a mais alta qualidade metrológica disponível em um dado local ou em uma dada organização, a partir do qual as medições lá executadas são derivadas. • PADRÃO DE TRABALHO - Padrão utilizado rotineiramente para calibrar ou controlar medidas materializadas, instrumentos de medição ou materiais de referência. • PRECISÃO - O grau de concordância mútua entre uma série de medidas individuais. A precisão é muitas vezes, mas não necessariamente, expressa pelo desvio padrão das medidas. • RASTREABILIDADE - Propriedade do resultado de uma medição ou do valor de um padrão estar relacionado a referências estabelecidas, geralmente padrões nacionais ou internacionais, através de uma cadeia contínua de comparações, todas tendo incertezas estabelecidas. • REPRODUTIBILIDADE - Quando se refere às medidas realizadas por um conjunto independente de dispositivos semelhantes, a reprodutibilidade constitui a habilidade desses dispositivos em reproduzir os mesmos resultados. • RESOLUÇÃO - Resolução de uma medida é o algarismo menos significativo que pode ser medido, e depende do instrumento utilizado para realizar a medida. • VERIFICAÇÃO - Conjunto de operações, compreendendo o exame, a marcação ou selagem (ou) emissão de um certificado e que constate que o instrumento de medir ou medida materializada satisfaz às exigências regulamentares. • REPRESENTAÇÃO DO RELEVO • Ponto Cotado: é a forma mais simples de representação do relevo; as projeções dos pontos no terreno têm representado ao seu lado as suas cotas ou altitudes (figura 15.2). • Perfis transversais: são cortes verticais do terreno ao longo de uma determinada linha. Um perfil transversal é obtido a partir da interseção de um plano vertical com o terreno (figura 15.3). É de grande utilidade em engenharia, principalmente no estudo do traçado de estradas. • Durante a representação de um perfil, costuma-se empregar escalas diferentes para os eixos X e Y, buscando enfatizar o desnível entre os pontos, uma vez que a variação em Y (cota ou altitude) é menor. Por exemplo, pode-se utilizar uma escala de 1:100 em X e 1:10 em Y. • Curvas de nível: forma mais tradicional para a representação do relevo. Podem ser definidas como linhas que unem pontos com a mesma cota ou altitude. Representam em projeção ortogonal a interseção da superfície do terreno com planos horizontais (figura 15.5). • A diferença de cota ou altitude entre duas curvas de nível é denominada de eqüidistância vertical, obtida em função da escala da carta, tipo do terreno e precisão das medidas altimétricas. • As curvas de nível devem ser numeradas para que seja possível a sua leitura • As curvas de nível podem ser classificadas em curvas mestras ou principais e secundárias. As mestras são representadas com traços diferentes das demais (mais espessos, por exemplo), sendo todas numeradas • As curvas de nível podem ser classificadas em curvas mestras ou principais e secundárias. As mestras são representadas com traços diferentes das demais (mais espessos, por exemplo), sendo todas numeradas. • Algumas regras básicas a serem observadas no traçado das curvas de nível: • Métodos para a Interpolação e Traçado das Curvas de Nível • Com o levantamento topográfico altimétrico são obtidos diversos pontos com cotas/altitudesconhecidas • O número de pontos e sua posição no terreno influenciarão no desenho final das curvas de nível. • O que se faz na prática é, a partir de dois pontos com cotas conhecidas, interpolar a posição referente a um ponto com cota igual a cota da curva de nível que será representada • Método Gráfico • A interpolação das curvas baseia-se em diagramas de paralelas e divisão de segmentos. São processos lentos e atualmente pouco aplicados. a) Diagramas de paralelas • Neste método traça-se um diagrama de linhas paralelas eqüidistantes (figura 15) em papel transparente, correspondendo as cotas das curvas de nível. • Rotaciona-se o diagrama de forma que as cotas dos pontos extremos da linha a ser interpolada coincidam com os valores das cotas indicadas no diagrama. Uma vez concluída esta etapa, basta marcar sobre a linha que une os pontos, as posições de interseção das linhas do diagrama com a mesma. b) Divisão de segmentos. • O processo de interpolação empregando-se esta técnica pode ser resumido por: – Inicialmente, toma-se o segmento AB que se deseja interpolar as curvas. Pelo ponto A traça-se uma reta r qualquer, com comprimento igual ao desnível entre os pontos A e B, definido-se B’ • Marcam-se os valores das cotas sobre esta reta e une-se o ponto B´ ao ponto B. São traçadas então retas paralelas à reta B´B passando pelas cotas cheias marcadas na reta r (figura 15.18). A interseção destas retas com o segmento AB é a posição das curvas interpoladas. • Método Numérico • Utiliza-se uma regra de três para a interpolação das curvas de nível. Devem ser conhecidas as cotas dos pontos, a distância entre eles e a eqüidistância das curvas de nível. • Tomando-se como exemplo os dados apresentados na figura 15.19, sabe-se que a distância entre os pontos A e B no desenho é de 7,5 cm e que o desnível entre eles é de 12,9 m. Deseja-se interpolar a posição por onde passaria a curva com cota 75 m. Concreto pre moldado NBR 9062 • 1.1 • Esta Norma fixa as condições exigíveis no projeto, e no controle de estruturas pré-moldadas de concreto armado ou protendido, excluídas aquelas em que se empreguem concreto leve ou outros especiais • aplica-se também em estruturas mistas,ou seja, aquelas constituídas parcialmente de elementospré-moldados e elementos moldados no local • O objetivo imediato da Norma é o uso de estruturas pré-moldadas em edifícios; porém, suas prescrições podem ser utilizadas, quando pertinentes, no projeto e execução de estruturas para fundações, obras viárias e demais elementos de utilização isolada • DEFINIÇÕES DA NBR • Ajuste • Diferença entre a medida nominal de dimensão de projeto reservado para a colocação de um elemento e a medida nominal da dimensão correspondente do elemento. O ajuste pode ser positivo ou negativo (ver Figura 1). • Colarinho • Conjunto de paredes salientes do elemento de fundação,que contornam a cavidade destinada ao encaixe dos pilares. • Desvio • Diferença entre a dimensão básica e a correspondente executada • Dimensão básica • Dimensão do elemento pré-moldado estabelecida no projeto, consideradas as folgas necessárias para possibilitara montagem. • Elemento pré-moldado • Elemento que é executado fora do local de utilização definitiva na estrutura, com controle de qualidade, conforme 12.3. • Elemento pré-fabricado • Elemento pré-moldado, executado industrialmente, mesmo em instalações temporárias em canteiros de obra,sob condições rigorosas de controle de qualidade, conforme 12.2. • Folga para ajuste negativo • Diferença entre a medida máxima da dimensão de projeto reservada para a colocação de um ele mento e a medida mínima da dimensão correspondente do elemento. Equivale à menor extensão possível do apoio (ver Figura 1) • Folga para ajuste positivo • Diferença entre a medida mínima da dimensão de projeto reservada para a colocação de um elemento e a medida máxima da dimensão correspondente do elemento. Equivale ao espaço mínimo para viabilizar a montagem (ver Figura 1) • Inserto • Qualquer peça incorporada ao concreto na fase de produção, para atender a uma finalidade de ligação estrutural ou para permitir fixações de outra natureza. • 3.10 Ligações • Dispositivos utilizados para compor um conjunto estrutural a partir de seus elementos, com a finalidade de transmitir os esforços solicitantes, em todas as fases de utilização,dentro das condições de projeto. • Peças compostas • Elementos de concreto executados em moldagens distintas e interligados de forma a atuar em conjunto sob o efeito das ações aplicadas após a sua junção. A seção transversal de tal peça é denominada “seção composta”. • Rugosidade • Saliências e reentrâncias conseguidas através de apicoamento do concreto endurecido ou de dispositivos, ou processos especiais por ocasião da moldagem do concreto,de maneira a criar irregularidade na superfície do elemento. Para os efeitos desta Norma, a rugosidade é medida pela relação entre as alturas das saliências ou reentrâncias e sua extensão • Tolerância (desvio permitido) • Valor máximo aceito para o desvio, prescrito obrigatoriamente no projeto. • Tolerância global do elemento • Soma estatística das tolerâncias positivas e negativas,em módulo, constatadas na fabricação e no posiciona-mento do elemento, somada com a tolerância de locação em módulo. • Variação inerente • Variação de dimensões, correspondente a fenômenos físicos, como dilatação térmica, retração e fluência • Projeto de estruturas pré-moldadas • Processos de cálculo De modo geral, aplicam-se às estruturas de concreto pré-moldado as regras e processos de cálculo relativos às estruturas moldadas no local, conforme a NBR 6118, complementados pelo prescrito nos Capítulos 5,6 e 7 desta norma • As estruturas pré-moldadas devem ser verificadas em relação aos graus de liberdade adicionais, completos ou parciais,introduzidos pelos elementos pré-moldados. • Consideração especial deve ser dada às incertezas que podem afetar as reações mútuas dos elementos e de suas ligações. • Devem ser tomados cuidados especiais na organização geral da estrutura e nos detalhes construtivos, de forma a minimizar a possibilidade de colapso progressivo • Análise da estabilidade • A estabilidade das estruturas constituídas de elementos pré-moldados deve ser verificada tanto para os elementos constituintes isolados como para o conjunto. Deve ser levada em conta a diminuição de rigidez das peças para a situação de carga de projeto, adotando-se para os coeficientes de majoração das ações os mesmos valores γ f prescritos na NBR 6118. O valor do comprimento de flambagem que se deve usar na determinação de γf deve ser analisado em cada caso particular, em função das condições de vínculo do elemento isolado. Nos casos em que essas condições de vínculo são difíceis de determinar previamente, variando do engastamento perfeito à articulação fixa, deve-se determinar diretamente a carga de flambagem e deduzir o comprimento de flambagem a partir da carga crítica de Euler, Lfl. • A carga crítica Fcrit,E de cada elemento considerado isoladamente é determinada a partir da carga crítica do conjunto, mantendo as proporções da carga de serviço na situação mais desfavorável para o elemento em estudo. • A carga crítica do conjunto é determinada por qualquer processo em regime elástico, aplicável às estruturas de concreto armado ou protendido, consideradas as condições de vínculo mais desfavoráveis. • A rigidez EI a ser adotada é a rigidez efetiva que pode ser obtida a partir do produto Ec.Ic da seção bruta com os coeficiente de redução, aplicáveis a pilares de pórticos com armadura simétrica • A ligação viga-pilar é geralmente executada com chumbadores verticais e almofada de elastômero agindo como uma rótula. A figura 3.2 mostra a deformada aproximada de uma estrutura comtrês pavimentos com pilares contínuos engastados na base e ligações viga- pilar articuladas. • Na realidade, ligações viga-pilar com chumbadores não são completamente rotuladas, mas semi-rígidas, por causa da capacidade de rotação limitada no estado limite último. Contudo, os métodos de cálculo para estruturas pré-moldadas no regime pós elástico ainda não são inteiramente compreendidos para seremconsiderados nos projetos estrutura. • Efeito de pórtico • Quando o engastamento dos pilares nas fundações não fornecem a rigidez necessária para a estrutura, como por exemplo no caso de estruturas esbeltas em esqueleto ou em traves planas, ou para efeitos horizontais excessivos em terremotos, a rigidez horizontal adicional pode ser obtida por meio de ligações viga-pilar rígidas. • Essas ligações não precisam ser posicionadas sistematicamente em todas asinterseções viga–pilar, mas devem ser colocadas em locais adequadamente escolhidos. Outra solução seria utilizar diagonais metálicas de contraventamento em um número limitado de aberturas na fachada da estrutura. • Estruturas Pré-Moldadas Contraventadas • Em construções com mais de três pavimentos, os deslocamentos horizontais podem ser excessivos, sendo necessário empregar sistemas adicionais de contraventamento. Assim, paredes de contraventamento, núcleos centrais ou outras formas de enrigecimento são empregados.. • A prática usual é conferir a função de estabilidade para os poços de elevadores, caixas de escada ou paredes internas de cisalhamento, e interligar o resto da estrutura através da ação de diafragma das lajes de piso e cobertura. Neste caso, a estrutura pode ser classificada como contraventada (com nós fixos) (fig. 3.4), e as fundações podem ser articuladas • Ação de parede de cisalhamento (contraventamento) • As paredes de concreto são muito rígidas no seu plano. Por esta razão, elas são muito empregadas tanto para estruturas pré- moldadas como para estruturas de concreto moldadas no local, para enrigecer a estrutura contra as ações horizontais. • Paredes de contraventamento para edifícios com múltiplos pavimentos são formadas por painéis que são conectados de forma que a parede toda atue como uma única viga rígida em balanço. A interação entre os painéis é assegurada pelas ligações e sistemas de tirantes que transferem as forças de cisalhamento, de tração e de compressão. • Núcleos centrais e Poços de Elevadores • Os núcleos centrais promovem a estabilidade lateral para estruturas com múltiplos pavimentos, podendo ser combinados com as paredes de cisalhamento. Podem ser moldados no local ou pré-moldados sendo a mais comum, compor o núcleo com quatro ou mais elementos da painéis (fig. 3.6) conectados entre si por meio de juntas verticais capazes de resistir as forças de cisalhamento. • Determinação aproximada do efeito de 2ª ordem • Na ausência de um cálculo rigoroso, permite- se substituir o efeito de 2ª ordem por um acréscimo nas ações horizontais de vento • As expressões devem ser aplicadas nas duas direções principais determinadas na planta no nível das fundações. • Para edifícios de planta retangular, podem ser consideradas direções principais as que correspondem à atuação de vento perpendicularmente a cada fachada • A análise dos elementos componentes da estrutura pré-moldada deve partir da definição do comportamento efetivo das ligações, sob o ponto de vista dos graus de liberdade existentes. • As dimensões dos elementos, inclusive a geometria das seções transversais, devem ser fixadas levando em conta as tolerâncias globais compatíveis com o processo construtivo (fabricação e montagem) conforme estabelecido em 5.2.2 • A análise da estrutura deve levar em conta as retrações e as eventuais deformações diferenciais entre concretos de diferentes idades, composições e propriedades mecânicas. • A análise deve ser efetuada considerando todas as fases por que possam passar os elementos, susceptíveis de apresentarem condições desfavoráveis quanto aos estados limites último e de utilização. As fases freqüentes que exigem dimensionamento e verificação dos elementos são: a) de fabricação; b) de manuseio; c) de armazenamento; d) de transporte; e) de montagem; f) de serviço (preliminar e final) • A fase final de serviço não se considera encerrada,senão quando houver a ligação definitiva do elemento com os outros elementos da estrutura. • As zonas dos elementos que serão ligadas aos demais elementos da estrutura constituem trechos singulares, devendo ser dimensionadas e ter sua segurança demonstrada através dos requisitos do específicos. • Tolerâncias • No projeto de estruturas compostas de elementos pré-moldados, é necessário estabelecer folgas e tolerâncias e dimensionar os elementos e as ligações, levando-se em conta os desvios de produção, de locação e verticalidade da obra e de montagem dos elementos, conforme definido no Capítulo 3. De acordo com as definições,o ajuste é igual à tolerância global somada com as variações inerentes e a folga. A partir do ajuste são determinadas as dimensões nominais de fabricação. • A tolerância para a dimensão longitudinal dos elementos é a indicada na Tabela 1. • A tolerância para as dimensões transversais e a altura dos elementos é de ± 0,5 cm para peças isoladas. Na montagem de elementos que tenham um contorno justaposto a um contorno semelhante, de outro elemento,a tolerância de justaposição é de 2,0 cm. • O desvio em relação à linearidade da peça é de no máximo L/1000. • A tolerância para montagem em planta é de ±1,0 cm entre apoio consecutivos, não podendo exceder o valor acumulado de 0,1% do comprimento da estrutura. • A tolerância em relação à verticalidade é de ±1/300 da altura até o máximo de 2,5 cm. • A tolerância em relação ao nível dos apoios é de ± 1,0 cm, não podendo exceder o valor acumulado de3,0 cm, quaisquer que sejam as dimensões longitudinal e transversal da estrutura, exceto para caminhos de rolamento, quando este valor é de 2,0 cm. • No caso de as fundações terem sido executadas com desvio em relação ao projeto que impeça a montagem conforme as diretrizes expressas em 5.2.2.5, exige-se a execução de uma estrutura intermediária de transição que possibilite a montagem dentro das especificações definidas. • A tolerância em planta e em elevação para montagem dos pilares é de ± 1,0 cm • A tolerância em planta para montagem dos blocos pré-moldados sobre a fundação é de ± 5,0 cm. • A tolerância em planta para a posição final das estacas ou tubulões é de ± 10,0 cm. • No cálculo e dimensionamento de todos os elementos pré-moldados, de suas ligações e da estrutura resultante, devem ser levados em conta os efeitos desfavoráveis dos ajustes sobre as ações e solicitações • Esforços solicitantes • Ações a considerar • Ações em geral: • a) no cálculo dos esforços solicitantes, deve ser considerada a influência das ações constituídas pela carga permanente, carga acidental, vento, variação de temperatura, choques, vibrações, esforços repetidos e deslocamentos de apoio conforme prescrito na NBR 6118 • b) a determinação dos esforços solicitantes deve ser feita considerando-se as combinações desfavoráveis das ações e respectivos coeficientes de ponderação, de acordo com o prescrito na NBR 6118,e na NBR 7197 • Fluência e retração do concreto e relaxação do aço: - ao levar em conta a fluência, a retração e a relaxação, na determinação dos esforços solicitantes, devem ser obedecidas as prescrições da NBR 7197 • Influência do processo de execução: a) os esforços provenientes das fases de fabricação,manuseio, armazenamento, transporte e montagem devem ser considerados de acordo com os programas de execução previstos; b) os efeitos dinâmicos devidos ao manuseio, transporte e montagem dos elementos, devem ser levados em conta de acordo com o item 5.2.3.6;c) devem ser considerados os esforços aplicados nos elementos pelos dispositivos de manuseio, trans-porte e montagem • Estado limite de deformação • As flechas e contra flechas limites permitidas dependem da utilização do elemento estrutural, considerando separadamente os casos descritos de 5.2.5.1 a 5.2.5.4. • Elementos estruturais de cobertura sem contato, fora dos apoios, com outros elementos, estruturais ou não As limitações exigidas são: a)de contra flechas, iniciais ou a longo prazo, incluído o efeito das seções permanentes: a ≤ l/250 b) de flechas positivas (considerada carga eventual de empoçamento de água a ≤ L400 • c) de flechas positivas, desde que o elemento tenha inclinação que evite o empoçamento de água; a≤L/200 • Elementos estruturais de cobertura em contato, fora dos apoios, com outros elementos, estruturais ou não • A variação da flecha, proveniente de ações a longo prazo e carga acidental,deve atender a: ∆a ≤ L/250 • Na Nota do item está especificado que: Exceções devem ser estudadas em cada caso particular,quando os elementos em contato possam sofrer danos • Elementos de piso não suportando ou sem contato com elementos não estruturais5.2.5.3.1 • As limitações exigidas são que a flecha positiva máxima, sob ação da carga total, não deva ultrapassar a: - flecha inicial: ao ≤ L/500 - flecha a longo prazo: a∞ ≤ L/300 • A variação da flecha ∆a, proveniente de ações a longo prazo e carga acidental, deve atender a: ∆a ≤ L/250 • Elementos de piso suportando ou em contato, fora dos apoios, com elementos estruturais ou não • Devem ser verificados os efeitos de flechas excessivas sobre os elementos suportados ou em contato, estabelecendo-se os limites de acordo com as conseqüências em cada caso. Os limites devem ser os estabelecidos em 5.2.5.3 • Projeto de elementos pré-moldados • Elementos em flexão simples - Vigas e lajes • Estabilidade lateral de vigas • Nas vigas de concreto armado, biapoiadas, carregadas no plano médio da peça, o espaçamento entre travamentos transversais efetivos não deve exceder L/bf ≥ 50 • No caso da existência de uma excentricidade da carga ou inclinação da mesma em relação ao plano médio, o referido espaçamento deve ser reduzido. • Pode-se adotar, no caso de vigas biapoiadas, como valor de referência, que o estado limite por instabilidade será atingido antes do estado limite por ruptura,na flexão, se Lh/bf² ≥ 500 conforme a Figura 2 • Recomenda-se que, de acordo com a nomenclatura indicada na Figura 3, seja obedecido que: hm/a ≥ 2 • Onde: h = dimensão paralela ao plano de ação do momento M N=força normal atuante no pilar • Nota: Permite-se interpolar linearmente para valores intermediários da relação M/N.h. • Para superfícies de contato com rugosidade mínima de 1 cm, em 10 cm, os valores anteriores de L de engastamento podem ser multiplicados por 0,8. • A adoção destes valores não exclui a necessidade de comprovar a resistência e o comportamento em serviço da base do pilar, da superfície de contato e do colarinho do elemento de fundação • O comprimento de engastamento não deve ser inferior a 40 cm e deve ser compatível com o comprimento de ancoragem da armadura do pilar • Reforço no topo do pilar • A armadura transversal no topo do pilar é dimensionada para resistir aos esforços internos provenientes do efeito de bloco parcialmente carregado, adicionando-se uma armadura complementar calculada por • A armadura transversal é distribuída na altura • H1 ≤ b, com 2/3 da seção disposta no terço superior de h1,sendo b a menor dimensão do pilar (ver Figura 4) • Elementos de fundação • Os elementos de fundação devem ser calculados para resistir à totalidade das forças normais e horizontais e dos momentos transmitidos pelos pilares. • As paredes internas dos encaixes, nos casos em que o engastamento dos pilares for realizado por penetração da respectiva base no elemento de fundação, devem ter pelo menos a mesma característica superficial que a dos pilares, conforme 6.2.2 e Figura 5. Entende-se por base a região do pilar correspondente ao comprimento de engastamento (Leng). • Quando as paredes externas da base do pilar e internas do encaixe tiverem rugosidade mínima de 1 cm,em 10 cm, permite-se considerar a totalidade da carga normal, Nd, transmitida pela interface, sendo o elemento de fundação calculado como monolítico para as condições de serviço • Quando as paredes externas da base do pilar e in-terna do encaixe do elemento de fundação forem lisas,permite-se considerar o valor 0,7Nd da carga normal transmitida pela interface, desde que exista armadura de suspensão disposta em toda a volta do encaixe e de valor: As= 0,7Nd/fyd • Nota: Para predominância de cargas verticais permanentes de até 300 kN, permite-se executar as superfícies da base do pilar e do encaixe simplesmente com a rugosidade da madeira não aplainada. • A parte do elemento de fundação abaixo do plano da superfície inferior do pilar deve ser verificada à punção • a altura dessa parte será inferior a 20 cm • As paredes do encaixe em pedestal ou colarinho devem ser armadas para os efeitos dos esforços de montagem, e devem ter espessura não inferior a 10 cm. • Cargas aplicadas na superfície dos elementos pré-moldados • Quando a carga aplicada na superfície do elemento tiver componente normal ao eixo e a sua transmissão se efetuar por parafuso ou chumbadores, a ancoragem deve obedecer às limitações da NBR 6118 (punção), para uma placa de espessura igual à profundidade do parafuso,submetida à mesma carga atuante, com área igual à da seção do dispositivo de ancoragem, conforme a Figura 6. • Tipos de ligações • Ligações solicitadas predominantemente por compressão • Os elementos pré-moldados podem ser assentados nos seus apoios definitivos: a)com junta a seco; b)com intercalação de uma camada de argamassa; c)com concretagem local; d)com rótulas metálicas; e)com almofadas de elastômero • Com juntas a seco • Só é permitido no caso de elementos de pequenas dimensões, cuja pressão de contato sobre os apoios não ultrapasse o valor de 0,03fck. Nota: fck refere-se à menor das resistências características dos materiais em contato. Não são adotadas tensões de contato superiores a 1 MPa. • Com juntas de argamassa de assentamento • Permite-se o uso de argamassa de assentamento entre elementos com a finalidade de corrigir pequenas imperfeições e para evitar a transmissão de cargas por poucos pontos de contato. • O assentamento não pode ser executado após o início de pega da argamassa. • A pressão de contato não deve ultrapassar 0,10fck nem 50% da resistência característica da argamassa, nem 2 MPa • Nota: fck refere-se à menor das resistências características dos concretos da região da ligação. Excluem-se dessas restrições as pressões de contato dos painéis portantes. • Com juntas de concreto local • Situam-se neste caso as emendas de pilares, pórticos e arcos submetidas a esforços de flexão e de cisalhamento, sem tensões de tração, realizando uma ligação monolítica em que, além de esforços de compressão,há outros esforços a considerar. • No projeto devem ser previstas ligações das armaduras capazes de garantir a integridade da seção com os vínculos resultantes de comportamento monolítico. • Com rótulas metálicas • As partes das rótulas metálicas ligadas ao concreto dos elementos pré-moldados devem ser fixadas por grapas ou parafusos devidamente ancorados. • Desde que os detalhes construtivos permitam execução controlada na obra,a fixação pode ser executada por solda do dispositivo metálico em chapa aparente, devidamente ancorada no elemento pré-moldado durante sua execução. • Devem ser cuidadosamente verificados os efeitos do aquecimento sobre o concreto e os elementos de fixação, particularmente quanto à aderência. Os detalhes construtivos devem prevenirdeformações localizadas, excessivas das partes metálicas. • Almofadas de elastômero • O elastômero deve satisfazer às prescrições das Normas Brasileiras quanto à resistência à ação dos óleos,das intempéries, do ozona atmosférico e das temperaturas externas as quais estará sujeita a almofada deapoio. • O elastômero utilizado nas almofadas de apoio deve ter suas propriedades mecânicas demonstradas através de ensaios apropriados, em particular a resistência à tração, à deformação permanente, à compressão eo valor da dureza superficia • As almofadas de apoio podem ser simples, quando constituídas de uma única camada de elastômero, e cintadas, quando constituídas de camadas de elastômero intercaladas com chapas metálicas solidarizadas por vulcanização ou colagem especial. • As chapas metálicas devem ser de aço inoxidável; quando a utilização dos apoios se der em ambiente protegido e não agressivo, permite-se a utilização de chapas de aço- carbono, desde que as faces laterais das chapas estejam revestidas com elastômero, com cobrimento mínimo de 0,5 cm e as demais com cobrimento mínimo de 0,3 cm • As chapas de aço que constituem o cintamento devem estar em contato com a placa de elastômero em toda sua superfície e ter espessura mínima de 1 mm; a espessura das camadas de elastômero deve ser no mínimo de 0,2 cm. • Tolerâncias: a)em relação às dimensões, largura e comprimento: ± 0,5 cm; b)em relação à espessura das camadas nos aparelhos cintados: ± 0,05 cm por elemento e não acumulável; c)em relação à espessura total h da almofada de apoio: h ≤ 0,1 cm e ± 0,1 h • Na falta de ensaios conclusivos, permite-se adotar os seguintes valores indicativos de correspondência entre a dureza Shore A e o módulo G, à temperatura de 20°C: • Para utilização em temperaturas inferiores a 0°C, deve- se considerar o módulo de deformação transversal igual ao dobro do determinado a 20°C. • Nas estruturas sujeitas a incêndio, devem ser tomados cuidados especiais para proteger as almofadas de apoio contra temperaturas superiores a 80°C ou devem ser utilizados detalhes que permitam a substituição da almofada de apoio eventualmente danificada. • Devem ser levados em conta no cálculo os esforços decorrentes de danos na almofada de apoio, enquanto não ocorrer a sua substituição, tolerando-se nessa emergência γ f = 1(NBR 6118) • A superfície de contato entre a almofada de elastômero e o apoio deve ser lisa e horizontal. Caso existam imperfeições, exige- se a regularização com argamassa que satisfaça o disposto em 8.6, ou outro material adequado. • Não é permitida a utilização de duas ou mais almofadas de elastômero, colocadas superpostas ou encostadas lado a lado sob a mesma peça a ser apoiada. • Se o projeto prevê inclinação do fundo do elemento a ser apoiado, deve ser utilizado detalhe que permita a colocação da almofada de apoio na horizontal. • Se ocorrerem deformações transversais importantes (vento, esconsidade, etc.), devem ser adotados dispositivos que limitem os deslocamentos laterais à metade da espessura da almofada. • No caso de elementos protendidos com previsão de encurtamentos importantes, decorrentes da retração e da fluência, permite-se prever no projeto e detalhamento a possibilidade de levantar os elementos para aliviar a almofada, recarregando-a a seguir. • Os limites para as pressões de contato das almofadas simples e cintadas são, respectivamente, 7 MPa e11 MPa. • A deformação por compressão em serviço deve ser limitada a 5%, devendo-se utilizar nessa verificação valores experimentais em função da dureza e do fator deforma. • Tirantes • A força de tração deve ser resistida exclusivamente pela armadura, devendo ser adotado um coeficiente de redução da tensão mínima de escoamento do aço γf ≥,2,0. • No caso de ser utilizada a solda como elemento de ligação, deve ser evitada a sua realização em distâncias inferiores a 20 cm de qualquer dobramento a frio. • No caso de utilização de perfis de aço para transmissão da força de tração, deve ser dada atenção especial ao modo de transferir a tração no perfil para o concreto, não se adotando tensões de aderência superiores a 0,5 MPa. • Alças de levantamento • As alças e pinos de levantamento são considerados ligações temporárias com o equipamento de manuseio e montagem das peças. Na sua parte externa funcionam predominantemente à tração e na parte imersa no concreto ao cisalhamento (aderência). O cálculo de dimensionamento das alças deve obedecer dispositivos da norma e a Figura 8 • Ligação de vigas e lajes • A solidarização de elementos resistentes à flexão deve ser feita preferencialmente em seções afastadas das de máximo momento fletor de uma distância não inferior ao comprimento de ancoragem ou a 1,5 vez a altura útil na seção de emenda. • Pode-se dispensar esta exigência nos seguintes casos: a)quando a seção de emenda for atravessada por cabos de protensão; b)quando forem utilizadas luvas rosqueadas; c)quando ensaios conclusivos comprovarem a eficiência da emenda com γ f ≥ 2. • Ligação de vigas ou lajes com seus apoios • A solidarização resistente à flexão é normalmente feita em seções de máximo momento fletor (negativo), • Ligações de pilares, pórticos e arcos em região de momento nulo • Podem ser realizadas por uma das seguintes alternativas: a)redução da área de contato e aplicação de protensão centrada, capaz de desenvolver uma força de atrito pelo menos 50% acima da força cortante existente, conforme a Figura 12(a) c) encaixe de armaduras salientes em um elemento em cavidades no outro elemento e preenchimento dos vazios com resina adesiva ou argamassa que também cubra inteiramente as superfícies em contato, conforme a Figura 12(c) b) terminação dos topos dos elementos com chapa metálica com pino e furos de centralização, junta macho e fêmea ou dispositivo equivalente, possibilitando aplicar- se solda em todo o contorno das chapas em contato; essas chapas devem estar convenientemente ancoradas na massa de concreto, conforme a Figura 12(b) d) dispositivos metálicos rotulados; e) qualquer outro processo de comprovada eficácia e durabilidade nos ensaios conclusivos com γf ≥ 2. • Dimensionamento dos consolos e esforços resistentes • Hipóteses de cálculo: a)para 1,0 <ad ≤ 2,0, o dimensionamento se faz como viga em balanço, b)para 0,5 < ad ≤ 1,0 (consolos curtos), o dimensionamento se faz segundo o modelo matemático de uma treliça de duas barras, uma tracionada ou tirante e outra comprimida ou biela; – são estabelecidas limitações para as solicitações dos materiais constitutivos das barras (aço no tirante e concreto na biela) c) para a/d ≤ 0,5 (consolos muito curtos), o dimensionamento se faz supondo a ruptura ao longo do plano de ligação do consolo com seu suporte, podendo-se considerar o efeito favorável de engrenamento dos agregados desde que a interface seja atravessada por barras de aço perpendiculares à mesma e satisfazendo itens dispostos na NBR e adotando-se: τwu ≤ 0,3 f, ou τwu ≤ 6 MPa d) despreza-se o eventual efeito favorável de cargas horizontais que comprimam o plano de ligação entre o consolo e o elemento de sustentação; e)considera-se que deva ser absorvido integralmente pelo tirante o efeito de cargas horizontais que tracionem o plano de ligação entre o consolo e o elemento de sustentação. • Disposições construtivas • A altura da face externa do consolo não deve ser menor que metade da altura do consolo no engastamento, deduzido o afastamento da almofada de apoio à borda externa, conforme a Figura 13(a) • O comprimento a1 e a largura b do consolo devem ser fixados levando em conta o ajuste, conforme a Figura 13(c). • Quando o afastamento lateral da almofada de apoio for superior ao cobrimento da armadura, deve-se armar para a força de fendilhamento, podendo-se para tal utilizara teoria dos blocos parcialmentecarregados. Cargas diretas e indiretas. Bielas • Ligações por meio de apoios em abas das vigas • Sendo b a largura do elemento apoiado na aba e h1 • a altura desta, a largura de cálculo para dimensionamento é (b + h1). • A largura da aba não deve ser inferior a 15 cm, a menos que a região de contato do elemento apoiado na aba seja protegida por cantoneira metálica de largura ou iguala b Produção de elementos pré-moldados • No caso das armaduras pré-tracionadas, o cobrimento mínimo do fio ou cordoalhas é de 2φ ou o disposto em 9.2.1.1, adotando-se o maior valor. O espaçamento entre os fios ou cordoalhas é, no mínimo, igual a: • a) 2 x φ; • b) 1,2 x (tamanho máximo do agregado); • c) 2,0 cm • Cobrimento • Nos elementos de concreto pré-fabricados,, com resistência característica fck não inferior a 25 MPa e consumo mínimo de 400 kg de cimento por metro cúbico e fator água/cimento menor ou igual a 0,45, qualquer barra da armadura, inclusive de distribuição, de montagem, de ligação e estribos, deve ter cobrimento de concreto não menor que • a) para elementos em meio não agressivo, os valores da Tabela 3; • b) para elementos em meio medianamente agressivo e em meio muito úmido, como, por exemplo: cozinhas, lavanderias, estabelecimentos de banhos e piscinas cobertas, os cobrimentos especificados na Tabela 3 devem ser aumentados em 0,5 cm; • c) para elementos em contato com o solo, 2,5 cm,sendo que:-se o solo não for rochoso, sob a estrutura deve ser interposta uma camada de concreto simples, não considerada no cálculo, com o consumo mínimo de 250 kg de cimento por metro cúbico e espessura de pelo menos 5 cm; d) para concreto em meio fortemente agressivo, 3,5 cm, sendo que: - para cobrimento maior que 6 cm, deve-se colocar uma armadura de pele complementar, em rede, cujo cobrimento não deve ser inferior aos limites especificados nesta alínea e) no caso de estacas, admite-se como suficiente o cobrimento necessário para a situação anterior à cravação; • Caso haja previsão de revestimento posterior do concreto com argamassa de espessura mínima de 1 cm,os cobrimentos indicados em podem ser reduzidos em 0,5 cm • Caso haja previsão de revestimento posterior do concreto com pintura protetora, com eficácia comprovada em laboratório nacional especializado,os cobrimentos podem ser reduzidos até o limite dos valores indicados na Tabela 3, diminuídos em 0,5 cm Adequação aos sistemas pré- moldados • Tipologias com planos ortogonais são ideais ao concreto pre moldado, pois apresentam um grau de regularidade e repetição em sua malha estrutural, nos vãos, no tamanho dos membros, facilitando a modulação. • Durante o projeto de uma edificação, seria sempre interessante conseguir padronização e repetição de soluções no sentido de se conseguir uma maior economia na construção, não apenas em relação ao concreto pré-moldado. • A pré-moldagem oferece recursos consideráveis para melhorar a sua eficiência estrutural. Vãos grandes e redução da altura efetiva podem ser obtidos usando concreto protendido para elementos de vigas e de lajes. • Para construções industriais e comerciais, os vãos do piso podem chegar a mais de 40 m. Para estacionamentos, o pré-fabricado permite que mais carros sejam colocados na mesma área, por causa dos grandes vãos e das seções de pilares mais esbeltas. • Princípios básicos do projeto • Os projetos devem considerar as possibilidades, as restrições e vantagens da utilização do concreto pré-moldado, antes de completar o projeto da estrutura pré-moldada. • As maiores vantagens em soluções pré-moldadas serão obtidas quando no estágio da concepção do projeto forem considerados os seguintes pontos: a) Respeito à filosofia específica de projeto Deve-se analisar a filosofia específica de projeto de estruturas pré-moldadas, pois esta é a chave para se conseguir uma construção eficaz e econômica. – utilizar um sistema de contraventamento próprio; – utilizar grandes vãos; – assegurar a integridade estrutural. b) Usar soluções padronizadas sempre que possível • É um fator importante no processo de pré fabricação, possibilitando a repetição com custos mais baixos, melhor qualidade e confiabilidade, assim como uma execução mais rápida. A Padronização é aplicável nas seguintes áreas: – modulação de projeto; – padronização de produtos entre fabricantes; – padronização interna para detalhes construtivos e padronização de procedimentos para produção e ou montagem c) Os detalhes devem ser simples Um bom projeto em concreto pré-moldado deve envolver detalhes o mais simples possível, evitando detalhes muito complicados ou vulneráveis. d) Considerar as tolerâncias dimensionais Produtos de concreto pré-moldados apresentam diferenças entre as dimensões especificadas e as executadas. Essas variações devem ser admitidas e previstas no projeto desde o inicio, por exemplo: • possibilidade de tolerâncias de absorção nas ligações (entre dois elementos pré-moldados, e entre os elementos pré-moldados e as partes moldadas no local) – necessidade de almofadas (aparelhos) de apoio – conseqüências causadas por curvaturas e diferenças em curvaturas – tolerância de movimentação, causada por retração, expansão térmica, etc e) Obter as vantagem do processo de industrialização A produção de concreto pré-moldado deve se basear na industrialização. Isso é parcialmente influenciada pelo projeto, por exemplo: – a pré-tração permite a produção de elementos em longas pistas de protensão; – a padronização de componentes e de detalhes típicos garante a padronização do processo; – a posição adequada dos detalhes, por exemplo: barras de espera etc., diminui o tempo dos serviços; – simplicidade na descrição do projeto ajuda a evitar erros; – modificações imprevistas no projeto prejudicam o planejamento da produção, etc. • Modulação • Ffator econômico muito importante no projeto e construção de edifícios, tanto para o trabalho estrutural como para o acabamento. Em pré- fabricação, isso é ainda mais marcante, especialmente em relação à padronização e economia na produção e execução. Modulação é geralmente bem estabelecida para componentes estruturais em construções pré-moldadas. • Geralmente, o módulo básico é 3M (M= 100 mm), 12 M é uma medida muito usada. • Os pilares internos são posicionados no centro do eixo modular. Os pilares de canto podem ser posicionados com a grade de eixo paralela à direção da face do pilar, mas essa solução é menos recomendada que a anterior. • Na primeira solução, todas as vigas são do mesmo comprimento e a folga deixada no canto do elemento de piso pode ser preenchida com concreto moldado no local ou com placas de fechamento. • O comprimento dos elementos do piso é a princípio completamente livre. A modulação é certamente recomendada, mas terá pouco impacto no custo dos assoalhos. • Terá conseqüências na modulação das unidades da fachada. Núcleos centrais e poços de elevadores são posicionados de tal maneira que a modulação axial na direção do vão do piso coincida com a parte externa do núcleo. • Na outra direção, a implantação deve ser semelhante a todos os elementos do assoalho do compartimento que têm o mesmo comprimento. • Para elementos da fachada, o ponto de vista é bem diferente. A modulação é desejável, mas não deve constituir um obstáculo para o conceito da arquitetura do edifício. • Cada projeto é desenhado individualmente e, sempre, novos moldes têm que ser feitos. A modulação em conexão com a produção industrial não é obrigatória, mas influencia no custo dos elementos. • A modulação deve ser considerada como uma ajuda, não como uma obrigação. • Padronização • A padronização é amplamente difundida na pré-fabricação. Fabricantes de pré-moldados têm padronizado seus componentes adotando uma variação de sessões transversais apropriadas para cada tipo decomponente. • Geralmente, se limita a detalhes, dimensões e geometria das seções transversais, mas raramente ao comprimento das unidades. • Produtos típicos padronizados são: pilares, vigas e lajes de piso. • Produtos padronizados são produzidos em formas pre estabelecidas. O projetista pode selecionar o comprimento, dimensões e capacidade de carga dentro de certos limites, que pode encontrar em catálogos dos fabricantes. • Geralmente, os elementos de painéis têm espessura padronizada, mas a altura e largura são livres dentro de certos limites. Aberturas para as janelas e portas são, normalmente, livres. As fachadas são projetadas individualmente para cada projeto. Algumas vezes, os painéis de fechamento para edifícios de uso geral são disponíveis nas dimensões padronizadas. • A pré-fabricação também pode ser aplicada para componentes não padronizados. A indústria de pré-moldados também está produzindo componentes para outras finalidades, por exemplo: escadas, rampas; sacadas;elementos de formato especiais, etc. • Tolerâncias dimensionais • Sempre haverá diferenças inevitáveis entre as dimensões especificadas e as dimensões reais dos componentes e da construção final. Essas variações devem ser examinadas e permitidas. • O concreto pré-moldado é geralmente fabricado com variações relativamente pequenas, mas os projetistas devem ter conhecimento da real variabilidade dimensional. • É essencial considerar a forma desde o início do projeto preliminar e discutir as tolerâncias o mais cedo possível com os fabricantes de pré- moldados. • As tolerâncias de produção na fábrica incluem variações dimensionais dos produtos, superfícies não lineares ou não planas, falta de ortogonalidade da seção transversal, variações na curvatura dos elementos protendidos, posição de incertos, etc. • As tolerâncias no canteiro dizem respeito aos desvios dos eixos e dos níveis no início da construção. • Os desvios de montagem durante o levantamento da estrutura ocorrerão com relação à posição e ao alinhamento entre os elementos. • Instalações Prediais • As instalações podem ser parcialmente integradas nas unidades pré-moldadas. • Dutos, caixas ou aberturas para adaptação elétrica podem ser moldadas nos elementos de painéis. Outro exemplo são os tubos de água pluvial que são moldados dentro das colunas ou nos elementos de fachada. • Grandes conduítes pré-fabricados para ventilação e outras tubulações podem ser instaladas dentro dos forros duplos ou ao longo de elementos em arco para fachada durante a montagem das unidades pré- moldadas. • Os elementos podem ser fornecidos com uma variedade de nichos, as fixações podem ser moldadas nos componentes, e outras formas adicionais ainda estão disponíveis no canteiro depois da montagem da construção pré- moldada. • No caso da pré-moldagem todos os componentes e subsistemas que devem ser moldados dentro dos elementos pré- moldados devem ser planejados em estágios anteriores. Ambos, os serviços de engenharia e arquitetura devem estar prontos para definir os requisitos de projeto a fim de que os fabricantes possam preparar os seus projetos de produção. • O processo de pré-moldagem também oferece certas vantagens em relação às técnicas de construção. Por exemplo: a massa térmica do concreto tem sido usada satisfatoriamente para armazenar energia térmica em pisos de laje alveolar, resultando em economia substancial em relação a equipamentos de aquecimento. Os alvéolos das placas de piso são utilizados para ventilação antes que o ar entre no ambiente. • No inverno, o excesso de energia que vem das máquinas, da luz elétrica, da luz solar e dos usuários é estocada durante o dia e recuperada durante a noite. No verão, os pisos são resfriados durante a noite pelo ar de fora. Esse sistema permite uma economia de energia superior a 30 %. Esses alvéolos também podem ser utilizados para incorporar dutos e tubulações na parte interior dos pisos. Sistemas Construtivos Pré-moldados • Os tipos mais comuns de sistemas estruturais de concreto pré-moldados são: – Estruturas consistuidas de pilares e vigas de fechamento, que são utilizadas para construções industriais, armazéns, construções comerciais, etc. – Estruturas em esqueleto, consistindo de pilares, vigas e lajes, para edificações de alturas médias e baixas, e com um número pequeno de paredes de contraventamento para estruturas altas. As estruturas em esqueletos são utilizadas principalmente para construções de escritórios, escolas, hospitais, estacionamentos, etc. – Estruturas em painéis estruturais, consistindo de componentes de painéis portantes verticais e de painéis de lajes, as quais são usadas extensivamente para a construção de casas e apartamentos, hotéis, escolas, etc. – Estruturas para pisos, consistindo de vários tipos de elementos de laje montados para formar uma estrutura do piso capaz de distribuir a carga concentrada e transferir as forças horizontais para os sistemas de contraventamento. Os pisos pré- moldados são muito usados em conjunto com todos os tipos de sistemas construtivos e materiais. – Sistemas para fachadas, consistindo de painéis maciços ou painéis sanduíche, com ou sem função estrutural. Apresentam-se em todos os tipos de formato e execuções, desde o simples fechamento até os mais requintados painéis em concreto arquitetônico para escritórios e fachadas importantes. – Sistemas celulares, consistindo de células de concreto pré-moldado e, algumas vezes, utilizados para blocos de banheiros, cozinhas, garagens, etc. Sistemas Estruturais em Esqueleto e Sistemas Aporticados • Estes sistemas são apropriados para construções que precisam de alta flexibilidade na arquitetura. Isto ocorre pela possibilidade do uso de grandes vãos e para alcançar espaços abertos sem a interferência de paredes. Isto é muito importante para construções industriais, shopping centres, estacionamentos, centros esportivos e, também, para construções de escritórios grandes. • O conceito da estrutura em esqueleto oferece maior liberdade no planejamento e disposição das áreas do piso, sem obstrução de paredes portantes internas ou por um grande número de pilares internos. • Pelo fato de que nas estruturas em esqueleto o sistema portante ser normalmente independente dos subsistemas complementares da edificação, como os sistemas de fechamento, sistemas hidráulicos e elétricos, etc., é fácil adaptar as edificações para mudanças no seu uso, com novas funções e inovações técnicas. Estruturas de painéis estruturais • Painéis pré-fabricados são utilizados para fechamentos internos e externos, para caixas de elevadores, núcleos centrais, etc. Os sistemas de painéis pré-fabricados são muito utilizados em construções residenciais, tanto para casas quanto para apartamentos. Essa solução pode ser considerada como uma forma industrializada de paredes moldadas no local, tijolos convencionais ou paredes de alvenaria. Os painéis pré- fabricados podem ser portantes ou de fechamento. Fachadas de concreto • Fachadas pré-fabricadas são adequadas para qualquer tipo de construção. Podem ser executadas em diversas cores, além do concreto cinza, e podem ser projetadas como elementos estruturais ou somente de fechamento. As fachadas que suportam carga têm função dupla, decorativa e estrutural. Estas suportam as cargas verticais dos pavimentos e dos painéis superiores. Os sistemas de fachadas com painéis estruturais constituem uma solução econômica, uma vez que isto dispensa o uso de pilares nas bordas e as vigas para apoio de pisos. Outra vantagem dos painéis estruturais o fato de que a construção fica protegida internamente num estágio bastante inicial da obra. • As fachadas arquitetônicas de concreto são geralmente empregadas em combinação com as estruturas de esqueleto, onde a estrutura interna é composta de pilares e vigas (figura 2.4).• Uma tendência moderna é construir escritórios sem pilares internos, onde painéis alveolares protendidos para piso cobrem vãos de uma fachada para outra, acima de 16 a 18 m de comprimento. • Sistemas pré-moldados para pisos • Os elementos pré-moldados para pisos são um dos produtos pré-moldados mais antigos. O mercado oferece uma variedade de sistemas para piso e cobertura pré-moldados, dos quais podemos distinguir cinco tipos principais: sistemas de painéis alveolares protendidos; sistemas de painéis com nervuras protendidas (seções T ou duplo T); sistemas de painéis maciços de concreto; sistemas de lajes mistas; sistemas de laje com vigotas pré-moldadas. • As vantagens principais dos sistemas pré- moldados para pavimentos são a rapidez da construção, a ausência de escoramento, a diversidade de tipos, a alta capacidade de vencer vãos e a sua economia. • Os pisos pré-moldados são utilizados extensivamente para todos os tipos de construção, não somente para estruturas pré- moldadas, mas também em combinação com outros materiais, por exemplo em estruturas metálicas, de concreto moldado no local, etc. a) capacidade portante para o vão – Sistemas de lajes com nervuras protendidas são bastante apropriados para grandes vãos e cargas em construções industriais, armazéns, centros de distribuição, etc.; – Sistemas de lajes alveolares protendidas são apropriadas para grandes vãos com cargas moderadas, para apartamentos, escritórios, estacionamentos etc. – Sistemas de lajes com placas pré-moldadas são utilizadas para vãos menores com cargas moderadas, como por exemplo, residências, apartamentos, hotéis, etc. – sistemas de lajes com vigotas pré-moldadas são principalmente utilizados para vãos e cargas menores, principalmente para residências • Tipologias das faces inferiores dos elementos de laje • As faces inferiores dos elementos pré-fabricados para lajes de piso podem ser nervuradas ou planas, lisas ou rugosas para revestimento, com ou sem isolamento térmico. Os elementos com nervuras aparentes inferiores oferecem a possibilidade da embutimento de dutos e tubos entre essas nervuras. No caso das lajes alveolares protendidas, com faces planas, o uso combinado da protensão com as nervuras internas possibilita uma menor altura dos painéis. • Entretanto, as juntas longitudinais aparentes entre os painéis alveolares nem sempre aceitável em construções residenciais. Sistemas de lajes com vigotas pré-moldadas necessitam de revestimento para acabamento. • Finalmente, as lajes alveolares protendidas podem ter uma camada de isolamento térmico na face inferior. Essa solução é muito aplicada em regiões mais frias, onde se utiliza em residências com pisos elevados acima do solo sobre espaços abertos. • c) Peso Próprio • O peso próprio dos elementos para piso pode variar entre menos de 100 kg, como no caso das lajes com vigotas, para algumas toneladas, como no caso dos painéis em duplo T para grandes vãos. Assim, a escolha do sistema para piso depende das dimensões dos vãos no projeto e da capacidade dos equipamentos de montagem que estão disponíveis no mercado. • d) Isolamento acústico • A propriedade acústica é um critério muito importante na escolha do tipo de piso, especialmente em construções residenciais. A capacidade de isolamento de ruídos propagados no ar depende da massa dos painéis por m². • Assim, os pisos de concreto podem facilmente atender aos requisitos mínimos de desempenho para isolamento de ruídos com propagação atmosférica. • A situação é diferente na transmissão para ruídos causados por impactos, onde geralmente medidas adicionais devem ser consideradas, por exemplo no caso de mezaninos suspensos, etc. • e) Resistência ao fogo • Normalmente, os pisos pré-moldados de concreto armado ou protendido conseguem resistir ao fogo durante 60 a 120 minutos ou mais. Assim, todos os tipos de pavimentos de concreto podem resistir até 60 minutos, sem nenhuma medida especial. Para uma proteção de incêndio acima de 90 minutos é necessário aumentar o recobrimento de concreto das armaduras. • Sistemas celulares • As unidades celulares são algumas vezes utilizadas para algumas partes das construções, como por exemplo para os banheiros, cozinhas, garagens, etc. Esse sistema é vantajoso pois é rápido, a fabricação é industrializada até o término, e os equipamentos celulares podem ser montados completamente na fábrica. Entretanto, estes sistemas apresentam maiores dificuldades para transporte e menor flexibilidade arquitetônica. • Edifícios para Escritórios • Os edifícios para escritórios requerem alto grau de flexibilidade e adaptabilidade, onde o espaço interior deve ser livre. Geralmente, os edifícios de escritório são concebidos como sistemas de estruturas com núcleos de contraventamento. As fachadas podem ser executadas em qualquer material. As fachadas pré-fabricadas em concreto arquitetônico podem ou não ser portadores de carga. No caso das paredes estruturais, a solução mais Concreto protendido • Protensão é um artifício utilizado para submeter uma estrutura a um conveniente estado prévio de tensões. • A norma brasileira NBR 7197 (1989), por exemplo, se aplica apenas a elementos de concreto protendidos por armadura e define peça de concreto protendido como sendo “aquela que é submetida a um sistema de forças especialmente e permanentemente aplicadas, chamadas forças de protensão e tais que, em condições de utilização, quando agirem simultaneamente com as demais ações, impeçam ou limitem a fissuração.” • Armadura de protensão ou armadura ativa ou, ainda, cabo de protensão, é o elemento que será tracionado e, quando devidamente ancorado, transmitirá a força de protensão ao concreto. Pode ser constituída por fios, barras, cordoalhas ou feixes (de fios ou de cordoalhas). • Armadura passiva é qualquer armadura que não seja utilizada para produzir forças de protensão, e são normalmente constituídas por barras ou fios de aço para concreto armado (CA-50 e CA-60). • Macaco de protensão é o equipamento usado para tracionamento da armadura ativa. Em geral os macacos são hidráulicos. Os macacos podem, também ser utilizados aplicando uma compressão diretamente ao concreto (caso não previsto pela norma brasileira). • Protensão para transformar o concreto num material elástico • Este é o conceito mais evidente ao se pensar em concreto protendido: aplicar ao concreto uma pré-compressão, de forma que ao ser carregado (em serviço) não apareçam tensões de tração, evitando-se a fissuração, e transformando-o em um material elástico. • O elemento de concreto está submetido a dois sistemas de forças: um interno, a protensão, e outro externo, as cargas aplicadas, sendo que as tensões de tração geradas pelo carregamento extensão contrabalançadas pela compressão originada da protensão. Conseqüentemente, a fissuração devida à tração é evitada (ou, pelo menos, retardada). • Protensão para combinar aço de alta resistência com concreto • Este conceito é muito similar ao já conhecido e utilizado para concreto armado, onde o momento externo é resistido por um binário formado pela força de compressão no concreto e pela força de tração no aço. Desta maneira é possível enxergar o dimensionamento do concreto protendido de uma forma simples, baseando-se em princípios já conhecidos. • É imprescindível a utilização de aço de alta resistência em concreto protendido. • Protensão para obter um balanceamento das cargas externas • Consiste em considerar o efeito da protensão para contrabalançar o efeito das cargas externas. É muito utilizado no cálculo de lajes e vigas para contrapor o efeito da flexão gerado pelas cargas gravitacionais, de forma que a peça fique sujeita apenas a tensões diretas de compressão. • Qualquer das maneiras chega-se ao mesmo final, não havendo alteração de características, mas de forma de análise.• CLASSIFICAÇÕES E TIPOS • Algumas definições são importantes para análise do problema: • Protensão interna ou externa • Uma peça está submetida à protensão interna quando a armadura ativa está embutida no concreto. • No caso das vigas caixão, normalmente utilizadas na construção de pontes, os cabos são colocados na parte vazada da seção (figura 2.4), sendo que a protensão é transferida para o concreto através de dispositivos especiais de fixação. Diz-se, então, que a protensão é externa ou com cabos externos. Em obras deste tipo, se a armadura de protensão apresentar algum tipo de patologia após um certo período de uso, fica mais fácil substituí-la, por se tratarem de cabos externos não aderentes. • Há, ainda, a protensão externa à peça de concreto, não aplicada por cabos. Para este tipo de protensão são colocados macacos externos às peças, comprimindo-as, como pode ser observado na figura 2.5. • Este caso não é muito comum, visto que a protensão é perdida ao longo do tempo devido à fluência e à retração do concreto, sendo necessário prover um meio de se restaurar a protensão ao longo da vida da estrutura. • Protensão linear ou circular • A protensão circular é normalmente utilizada em reservatórios e silos cilíndricos. Nestes casos, a armadura ativa envolve a estrutura, produzindo um cintamento. • A protensão linear utilizada em vigas e lajes. Ressalta-se que os cabos não são necessariamente retos; podem ser, por exemplo, poligonais ou parabólicos. A diferença está no fato de que na protensão linear os cabos não circundam o elemento protendido. • Pré-tração ou pós-tração • Pré-tração é o método de protensão pelo qual o concreto é lançado após o tracionamento da armadura. Os cabos são protendidos e fixados temporariamente em encontros externos à forma da peça. Posteriormente, o concreto é lançado e, atingindo certa resistência, dá condição para que os cabos sejam cortados. Assim os esforços são transferidos da armadura para o concreto. A pré-tração é utilizada, principalmente, na fabricação de peças pré-moldadas. • Um elemento é pós-tracionado quando a protensão é aplicada após o endurecimento do concreto. O procedimento mais comum para vigas e lajes consiste em posicionar, durante a montagem da forma, as bainhas de protensão. • Após o endurecimento do concreto os cabos são passados pelo interior das bainhas e a protensão é aplicada. O próprio concreto serve como reação (apoio) para o macaco hidráulico, e por isto é necessário que já tenha atingido uma resistência suficiente quando do tracionamento dos cabos. • Posteriormente deve-se injetar nas bainhas um material com a função de proteger a armadura, podendo ser calda de cimento, no caso de armaduras aderentes, ou graxa, no caso de armaduras não aderentes. • Cabos aderentes e não aderentes • Os cabos de protensão são ditos aderentes quando mantêm aderência ao concreto em toda sua extensão, ou seja, a transferência de esforço é feita em todo o comprimento dos cabos. As peças protendidas com cabos aderentes podem ser subdivididas em dois grupos: com aderência inicial e com aderência posterior. • Os cabos não aderentes, são aqueles em que não há transferência de esforços entre a armadura e o concreto ao longo do seu comprimento. A protensão é passada do cabo para o concreto exclusivamente por dispositivos mecânicos. • Podem ficar externos ao concreto ou passantes pelas bainhas. Neste segundo caso é injetada graxa no interior da bainha proporcionando maior proteção à armadura. • Cabos aderentes podem ser deixados não aderentes em alguns trechos do seu comprimento, quando for conveniente. • A existência ou não de aderência se refere à armadura ativa, visto que a armadura passiva sempre deve estar aderente ao concreto. • Protensão total ou parcial • Tem-se protensão total quando uma peça é projetada de forma que não apareçam tensões de tração mesmo sob as solicitações em serviço. Por outro lado, se no projeto é admitida a existência de alguma tensão de tração tem-se, então, a protensão parcial. • Elementos pré-moldados ou moldados “in loco” • Os elementos são fabricados nas pistas de protensão (figura 2.7), que normalmente têm de 60 a 200m de comprimento. • Geralmente, os elementos pré- moldados são pré- tracionados, sendo que a protensão é aplicada utilizando como reação blocos especialmente construídos para este fim ou a própria forma, desde que seja projetada para tal. Nos elementos pré- moldados, é mais comum a utilização de cabos retos, sendo possível também utilizarem-se cabos poligonais. • No Brasil, as estruturas moldadas no local da obra ainda são muito mais empregadas do que as estruturas pré-moldadas. Com relação à protensão, nas peças moldadas “in loco” normalmente se utiliza a pós-tração com cabos aderentes (aderência posteriormente desenvolvida) ou não aderentes. Materiais • Nas obras de concreto protendido em geral existe um maior nível de controle tecnológico, sendo comum o uso de concretos de resistência mais altas (30 a 40MPa) do que em obras de concreto armado (20 a 25MPa). • Três motivos mostram a necessidade de utilização de concretos de resistências mais elevadas para o concreto protendido: • A introdução das forças de protensão podem causar solicitações prévias muito elevadas, sendo necessário que o concreto atinja um certo nível de resistência a pouca idade. • Com o concreto de alta resistência é possível diminuir a seção transversal das peças, diminuindo, assim, o seu peso próprio, o que é primordial no caso de elementos pré- moldados (transporte e içamento) • Concretos com resistência mais altas possuem módulos de deformação mais elevados, diminuindo tanto as deformações imediatas como as deformações devidas a fluência e retração. • Isto é importante, principalmente, por reduzir as perdas de protensão. • ARMADURA ATIVA • Armadura ativa faz lembrar imediatamente as cordoalhas, fios e barras de aço utilizadas na protensão. • Cabos de outros tipos de materiais, no entanto, estão sendo desenvolvidos para serem utilizados como armadura, principalmente como armadura ativa. • Tem sido produzidas cordoalhas metálica, engraxadas e plastificadas. CABOS DE AÇO • Estes aços recebem tratamentos térmicos e se caracterizam pela ausência de patamar de escoamento. A depender do tratamento térmico empregado, podem ser: aliviados ou de relaxação normal (RN); e estabilizados ou de baixa relaxação (RB). Nestes, o tratamento empregado reduz a relaxação do aço, diminuindo as perdas de protensão • Os aços para armadura ativa podem se apresentar das seguintes formas: • Fios trefilados de aço carbono, com diâmetros variando entre 3 e 8mm, fornecidos em rolos ou em bobinas; • Cordoalhas constituídas por dois, três ou sete fios trefilados, enrolados em forma de hélice, fornecidas em bobinas; • Barras de aço-liga de alta resistência, laminadas a quente, com diâmetros maiores do que 12mm, e com comprimento limitado. • Os aços mais comuns têm resistência característica à ruptura por tração variando de 150kN/cm2 a 190 kN/cm2. No caso dos fios e barras, essa resistência é dita efetiva, e no caso das cordoalhas, convencional. • Nas cordoalhas, a tensão não se distribui uniformemente por todos os fios. Os aços para protensão são designados pela sigla CP, seguido da sua resistência característica à ruptura em kN/cm2 e da identificação em relação ao tipo de tratamento empregado (RN ou RB). • CABOS NÃO METÁLICOS • Recentemente vêm sendo desenvolvidas muitas pesquisas sobre o uso de fibras sintéticas na construção civil, especialmente como armadura ativa ou passiva. • As armaduras são constituídas de fibras, embebidas em uma resina tomando a forma de barras, fios ou cordoalhas (fios trançados). • As fibras de vidro inorgânicas, as fibras de carbono e as fibras de kevlar são as propostas para o CP. Quanto às resinas,podem ser epoxídicas, vinílicas ou de poliéster. • Os cabos de FRP (fiber reinforced plastic) possuem alta resistência à tração (da ordem de 1900MPa), alto módulo de elasticidade (da ordem de 130000MPa), baixo peso específico e excelente resistência à corrosão. • Estas quatro características associadas viabilizam o uso destes cabos em elementos protendidos, principalmente como cabos externos. Nestes casos, a resistência à corrosão é um fator determinante. O uso de cabos externos é prática frequente em recuperação e reforço de estruturas. • CORDOALHAS ENGRAXADAS • Estas cordoalhas são utilizadas para pós- tração, dispensando o uso das bainhas comuns, pois cada cordoalha já vem envolvida em sua própria “bainha” plástica. • O processo de fabricação é contínuo e consiste em aplicar uma graxa em torno da cordoalha de aço e em seguida um revestimento plástico . • A graxa, além de proteger a armadura inibindo a corrosão, promove a lubrificação entre o revestimento e a cordoalha. O atrito entre a bainha e a armadura passa de 0,24, no caso de bainhas metálicas, para 0,07 nas cordoalhas engraxadas. • O revestimento plástico, feito de polietileno de alta densidade, é extrudado diretamente sobre a cordoalha já engraxada, em toda sua extensão. As características mecânicas destas cordoalhas são idênticas às das cordoalhas sem revestimento. • As cordoalhas engraxadas têm grande potencial de aplicação nas lajes planas protendidas. É usual a utilização de um sistema denominado monocordoalha, em que cada ancoragem fixa apenas uma única cordoalha. • Sem a necessidade da bainha metálica a espessura da laje diminui bastante, melhorando o desempenho. • DISPOSITIVOS E EQUIPAMENTOS ADICIONAIS • Os dispositivos e equipamentos usados nos elementos de concreto protendido podem ser divididos em dois grupos: os que são usados na pré-tração e os que são usados na pós-tração. • Na pré-tração, são utilizados os encontros, onde a armadura fica fixada temporariamente antes da protensão ser transferida para o concreto e, no caso de cabos poligonais, são utilizados dispositivos para mudança de direção das armaduras protendidas. • A pós tração, em geral, requer um maior número de dispositivos, podendo-se citar as bainhas e os dispositivos de ancoragem. • As ancoragens ativas (figura 3.2) são instaladas nas extremidades em que se aplica a protensão. Geralmente são metálicas e compostas por uma placa, que fica diretamente em contato com o concreto, seguida de um bloco com furos por onde passam as cordoalhas e onde são fixadas as cunhas. • As ancoragens passivas (figura 3.3) são normalmente em forma de laço e possuem uma chapa metálica curva na extremidade para permitir uma ancoragem mais eficiente. Nos dois casos (armaduras ativas ou passivas), são utilizadas armaduras adicionais de fretagem, em forma de hélice, garantindo um melhor comportamento das zonas de ancoragem. • Existe, ainda, um elemento de transição entre a bainha e a placa, chamada de trombeta. No interior da trombeta se dá a bifurcação das cordoalhas, a fim de que passem individualmente pelos furos da placa de distribuição. • No caso de armaduras em barras de aço o dispositivo de ancoragem é bastante diferente, sendo constituído fundamentalmente por um sistema de rosca e porca. NOÇÕES SOBRE DIMENSIONAMENTO • ESTÁGIOS DE CARREGAMENTO • Em geral, uma peça de concreto armado está submetida a duas situações de carregamento: uma na fase de construção e outra em serviço. Normalmente, isto ainda é simplificado pela consideração de que as cargas durante a construção são inferiores às cargas em serviço, calculando a estrutura apenas para as cargas em serviço. • Um elemento em concreto protendido, por sua vez, passa por outros estágios de carregamento, decorrentes da aplicação da protensão e do processo executivo, que devem ser considerados no cálculo. • Nas estruturas pré-moldadas, além do estágio final, devem ser considerados um estágio inicial durante a protensão e um estágio intermediário durante o transporte e o içamento. • No estágio inicial ou estado em vazio, as peças ainda não estão submetidas às cargas de serviço, (com exceção do peso próprio) e geralmente o concreto ainda não atingiu a sua resistência final de projeto. É neste estágio que se aplica a protensão. Podem ser divididas em: • Durante a protensão. Provavelmente nesta etapa estarão submetidos à maior carga de toda sua vida útil. É muito comum a aplicação de uma força um pouco maior para compensar as perdas decorrentes da acomodação das ancoragens. • O concreto da região das ancoragens também recebe grandes esforços pois ainda não atingiu uma resistência plena, e no ato da protensão, pode ocorrer o esmagamento desta região. Deve-se estar atento, também, para a ordem de protensão dos cabos para que não ocorra uma flexão não esperada na peça devida a uma protensão assimétrica. • Durante a transferência da protensão. Durante a transferência da protensão, atuam no elemento apenas o peso próprio e a força de protensão. As tensões causadas neste estágio devem ser cuidadosamente verificadas pois pode ocorrer uma inversão de esforços ou esforços com valores significativamente superiores aos esperados em serviço. • Nesta fase a maioria das perdas de protensão ainda não ocorreram, e a força atua, portanto, com um valor quase igual ao inicial. • Em algumas estruturas é importante também analisar o processo de desforma e a necessidade de se re-protender o elemento. • O estágio intermediário ocorre exclusivamente para estruturas pré-moldadas, e engloba as etapas de transporte e içamento. É essencial determinar previamente os pontos para apoio das peças e fixação dos cabos para içamento, de forma que o elemento seja verificado com o esquema estático adequado. • Para ficar mais claro: uma viga calculada como biapoiada, por exemplo, não pode ser içada pelo meio do vão nem transportada apoiada em toda sua extensão, o que no mínimo causaria uma intensa fissuração, podendo até ocasionar a ruína. • No estágio final estão atuando sobre a estrutura todas as cargas de serviço. É importante considerar corretamente as combinações de cargas variáveis e permanentes nas diversas partes da estrutura. Quando for o caso, deve-se levar em conta as ações horizontais de vento e os esforços causados por recalque diferencial e variação de temperatura, dentre outras situações particulares. • ESTADOS LIMITES A CONSIDERAR • A diferença no dimensionamento do concreto protendido em relação ao concreto armado está no fato de as estruturas protendidas serem dimensionadas para atender aos estados limites de serviço e são verificadas quanto aos estados limites últimos. • Inicialmente a armadura de protensão é calculada para que a peça respeite as limitações impostas pelos estados limites de serviço e posteriormente é verificado o atendimento aos estados limites últimos. • Dentre os estados limites de serviço tem-se: • Estado limite de descompressão, que a NBR- 7197 define como sendo “o estado no qual em um ou mais pontos da seção transversal a tensão normal é nula, não havendo tração no restante da seção”. • Estado limite de formação de fissuras. É o estado limite de serviço correspondente ao início da fissuração do concreto devido aos esforços de flexão. • Estado limite de abertura de fissuras. Para verificação deste estado limite são especificados valores máximos característicos para a abertura de fissuras. A verificação é feita no estádio II, ou seja, admite-se o concreto já fissurado na região tracionada, mas com comportamento elástico linear na zona comprimida. • Estado limite de compressão excessiva. É definido como o estado em que as tensões de compressão na seção transversal das peças fletidas atingem um limite convencional. No caso destas peças, este limite vale 0,7fckj tem a finalidade de evitar microfissuras no concreto • Estado limite de deformações excessivas. Corresponde à deformações da estrutura que prejudiquem o uso normal da construção. A verificação da segurança quanto a este estado limite pode ser feita nos estádios I ou II, a depender da situação considerada. • NOÇÕES SOBRE PERDAS DE PROTENSÃO • As forças de protensão, variam em intensidade devido às perdas de protensão. Estas perdas são inerentes ao processo construtivo e às características mecânicas dos materiais, e podem ser subdivididas em perdas imediatas, quando ocorrem durante a operação de esticamento e ancoragem dos cabos, e perdas retardadas ou progressivas, quando acontecem gradualmente ao longo do tempo. • As principais causas das perdas de protensão são as seguintes: • Retração e fluência do concreto. A retração é um fenômeno intrínseco ao concreto, causada principalmente pelas reações de hidratação do cimento e pelo equilíbrio higrotérmico do concreto. A fluência é a contração do concreto devida à aplicação de forças de longa duração, como a protensão. • Os dois fenômenos causam o encurtamento do concreto, fazendo com que haja uma diminuição da força de protensão • Relaxação e fluência do aço de protensão. • A relaxação é o fenômeno da diminuição da tensão no aço, quando a armadura pré- tracionada é mantida sob comprimento constante. A fluência do aço, analogamente ao que acontece com o concreto, corresponde ao alongamento do cabo ao longo do tempo, sob tensão constante • Estes dois fenômenos causam perdas de protensão que se processam durante a vida útil da estrutura. • A relaxação é mais significativa do que a fluência, uma vez que o comprimento da armadura é mantido aproximadamente constante. Para minimizar os efeitos da relaxação são utilizados os aços do tipo RB, de baixa relaxação. • Atrito dos cabos. Nas peças pré-tracionadas as perdas por atrito ocorrem nos macacos, nas ancoragens provisórias e nos pontos de mudança de direção de armaduras poligonais. Estas perdas são normalmente controladas nas fábricas através do aumento da força de protensão e dispositivos para reduzir o atrito. • Deformação imediata do concreto. Esta perda é inerente ao processo de execução, pois para haver transferência da protensão é necessário que haja o encurtamento do concreto. No caso da pós-tração, como os macacos se apoiam na própria peça, o concreto se deforma durante o esticamento dos cabos. • Acomodação das ancoragens. Nas peças pré- tracionadas, como a ancoragem se dá por aderência do cabo ao concreto, não há perdas por acomodação das ancoragens. • Nas peças pós-tracionadas, quando é usado um sistema de porca e rosca (armadura em barras), estas perdas também não existem. Elas são mais significativas nas ancoragens com sistema de cunhas. Pontes em concreto armado e protendido NBR 7187 • Esta Norma fixa os requisitos que devem ser obedecidos no projeto, na execução e no controle das pontes de concreto armado e de concreto protendido, excluídas aquelas em que se empregue concreto leve ou outros concretos especiais. • Além das condições desta Norma, devem ser obedecidas as de outras normas específicas e as exigências peculiares a cada caso, principalmente quando se tratar de estruturas com características excepcionais, onde as verificações de segurança necessitam de considerações adicionais, não previstas nesta Norma. • Estados limites e durabilidade • Os estados limites a serem considerados estão definidos e relacionados nas seções 3 e 10 da NBR 6118.Os estados limites últimos (ELU) representam o colapso ou qualquer outra forma de ruína que determine a paralisação do uso da estrutura. • Os estados limites de serviço (ELS) estão relacionados com a durabilidade e a boa utilização funcional das estruturas, sua aparência e o conforto dos usuários. • Ações a considerar • Conforme definição constante na NBR 8681, ações são as causas que provocam o aparecimento de esforços ou deformações nas estruturas. Classificam-se, segundo a referida norma, em: a) permanentes; b) variáveis; c) excepcionais. • Ações permanentes • Ações cujas intensidades podem ser consideradas como constantes ao longo da vida útil da construção. Também são consideradas permanentes as que crescem no tempo, tendendo a um valor limite constante. As ações permanentes compreendem, entre outras: a) as cargas provenientes do peso próprio dos elementos estruturais; b) as cargas provenientes do peso da pavimentação, dos trilhos, dos dormentes, dos lastros, dos revestimentos, das barreiras, dos guarda-rodas, dos guarda-corpos e de dispositivos de sinalização; c) os empuxos de terra e de líquidos; d) as forças de protensão; e) as deformações impostas, isto é, provocadas por fluência e retração do concreto, por variações de temperatura e por deslocamentos de apoios • Peso próprio dos elementos estruturais • Na avaliação das cargas devidas ao peso próprio dos elementos estruturais, o peso específico deve ser tomado no mínimo igual a 24 kN/m³ para o concreto simples e 25 kN/m³ para o concreto armado ou protendido. • Pavimentação • Na avaliação da carga devida ao peso da pavimentação, deve ser adotado para peso específico do material empregado o valor mínimo de 24 kN/m³, prevendo-se uma carga adicional de 2 kN/m² para atender a um possível recapeamento. A consideração desta carga adicional pode ser dispensada, a critério do proprietário da obra, no caso de pontes de grandes vãos. • Lastro ferroviário, trilhos e dormentes • As cargas correspondentes ao lastro ferroviário devem ser determinadas considerando um peso específico aparente de 18 kN/m³. Deve ser suposto que o lastro atinja o nível superior dos dormentes e preencha completamente o espaço limitado pelos guarda-lastros, até o seu bordo superior, mesmo se na seção transversal do projeto assim não for indicado. • Na ausência de indicações precisas, a carga referente aos dormentes, trilhos e acessórios deve ser considerada no mínimo igual a 8 kN/m por via. • Empuxo de terra • O empuxo de terra nas estruturas é determinado de acordo com os princípios da mecânica dos solos, em função de sua natureza (ativo, passivo ou de repouso), das características do terreno, assim como das inclinações dos taludes e dos paramentos. • Como simplificação, pode ser suposto que o solo não tenha coesão e que não haja atrito entre o terreno e a estrutura, desde que as solicitações assim determinadas estejam a favor da segurança. • O peso específico do solo úmido deve ser considerado no mínimo igual a 18 kN/m³ e o ângulo de atrito interno no máximo igual a 30º. • Os empuxos ativo e de repouso devem ser considerados nas situações mais desfavoráveis. A atuação do empuxo passivo só pode ser levada em conta quando sua ocorrência puder ser garantida ao longo de toda a vida útil da obra. • Quando a superestrutura funciona como arrimo dos aterros de acesso, a ação do empuxo de terra proveniente desses aterros pode ser considerada simultaneamente em ambas as extremidades somente no caso em que não haja juntas intermediárias do tabuleiro e desde que seja feita a verificação também para a hipótese de existir a ação em apenas uma das extremidades, agindo isoladamente (sem outras forças horizontais) e para o caso de estrutura em construção. • Nos casos de tabuleiro em curva ou esconso, deve ser considerada a atuação simultânea dos empuxos em ambas as extremidades, quando for mais desfavorável. • No caso de pilares implantados em taludes de aterro, deve ser adotada, para o cálculo do empuxo de terra, uma largura fictícia igual a três vezes a largura do pilar, devendo este valor ficar limitado à largura da plataforma do aterro. • Para grupo de pilares alinhados transversalmente, quando a largura fictícia, obtida de acordo com o critério de 7.1.4.1, for superior à distância transversal entre eixos de pilares, a nova largura fictíciaa considerar deve ser: a) para os pilares externos, a semi distância entre eixos acrescida de uma vez e meia a largura do pilar; b) para os pilares intermediários a distância entre eixos. Empuxo d’água O empuxo d´água e a sub pressão devem ser considerados nas situações mais desfavoráveis para a verificação dos estados limites, sendo dada especial atenção ao estudo dos níveis máximo e mínimo dos cursos d’água e do lençol freático. • No caso de utilização de contrapeso enterrado, é obrigatória, na avaliação de seu peso, a consideração da hipótese de submersão total do mesmo, salvo se comprovada a impossibilidade de ocorrência dessa situação. • Nos muros de arrimo deve ser prevista, em toda a altura da estrutura, uma camada filtrante contínua, na face em contato com o solo contido, associada a um sistema de drenos, de modo a evitar a situação de pressões hidrostáticas. Caso contrário, deve ser considerado nos cálculos o empuxo d´água resultante • Toda estrutura celular deve ser projetada, quando for o caso, para resistir ao empuxo d’água proveniente do lençol freático, da água livre ou da água acumulada de chuva. Caso a estrutura seja provida de aberturas com dimensões adequadas, esta ação não precisa ser levada em consideração. • Ações variáveis Ações de caráter transitório que compreendem, entre outras: a) as cargas móveis; b) as cargas de construção; c) as cargas de vento; d) o empuxo de terra provocado por cargas móveis; e) a pressão da água em movimento; f) o efeito dinâmico do movimento das águas; g) as variações de temperatura. • Efeito dinâmico das cargas móveis • O efeito dinâmico das cargas móveis deve ser analisado pela teoria da dinâmica das estruturas. É permitido, no entanto, assimilar as cargas móveis a cargas estáticas, através de sua multiplicação pelos coeficientes de impacto definidos a seguir: • No caso de vãos desiguais, em que o menor vão seja igual ou superior a 70% do maior, permite-se considerar um vão ideal equivalente à média aritmética dos vãos teóricos. No caso de vigas em balanço, L é tomado igual a duas vezes o seu comprimento. Não deve ser considerado o impacto na determinação do empuxo de terra provocado pelas cargas móveis, no cálculo de fundações e nos passeios das pontes rodoviárias. • Força centrífuga • Nas pontes rodoviárias em curva, a força centrífuga normal ao seu eixo deve ser considerada atuando na superfície de rolamento, sendo seu valor característico determinado como uma fração C do peso do veículo tipo. • Para pontes em curva com raio inferior a 300 m, C = 0,25 e para raios superiores a 300 m, C = 75/R, sendo R o raio da curva, em metros. Os fatores acima já incluem o efeito dinâmico das cargas móveis. • Nas pontes ferroviárias em curva, a força centrífuga deve ser considerada atuando no centro de gravidade do trem, suposto a 1,60 m acima da superfície definida pelo topo dos trilhos, sendo seu valor característico tomado como uma fração C da carga móvel, com os valores a seguir indicados: • Choque lateral • O choque lateral das rodas, considerado apenas em pontes ferroviárias, é equiparado a uma força horizontal móvel, aplicada na altura do topo do trilho, normal ao eixo da linha, com um valor característico igual a 20% da carga do eixo mais pesado. • Em pontes curvas em planta, não se deve somar o efeito do choque lateral ao da força centrífuga, considerando-se entre os dois apenas o que produzir maiores solicitações. Em pontes com mais de uma linha, esta ação só é considerada em uma delas. • Efeitos da frenação e da aceleração • O valor característico da força longitudinal provocada pela frenação ou pela aceleração de veículos sobre aspontes deve ser tomado como uma fração das cargas móveis, consideradas sem impacto. • Nas pontes rodoviárias, a força longitudinal devida à frenação ou à aceleração dos veículos deve ser considerada aplicada na superfície de rolamento e igual ao maior dos seguintes valores: 5% do peso do carregamento do tabuleiro com as cargas móveis distribuídas, excluídos os passeios, ou 30% do peso do veículo tipo • Nas pontes ferroviárias, a força longitudinal devida à frenação ou à aceleração deve ser considerada aplicada no topo dos trilhos e igual ao maior dos seguintes valores: 15% da carga móvel para a frenação ou 25% do peso dos eixos motores para a aceleração. • No caso de pontes com mais de uma linha, considera-se a força longitudinal em apenas duas delas: numa considera-se a força de frenação e na outra a força de aceleração ou metade da força de frenação, adotando-se a maior das duas. Estas forças são consideradas atuando no mesmo sentido, nas duas linhas que correspondam à situação mais desfavorável para o dimensionamento. • Cargas de construção • No projeto e cálculo estrutural devem ser consideradas as ações das cargas passíveis de ocorrer durante o período da construção, notadamente aquelas devidas ao peso de equipamentos e estruturas auxiliares de montagem e de lançamento de elementos estruturais e seus efeitos em cada etapa executiva da obra. • Empuxo de terra provocado por cargas móveis • Deve ser calculado com os mesmos critérios apresentados em 7.1.4, transformando-se as cargas móveis no terrapleno em altura de terra equivalente. • Quando a superestrutura funciona como arrimo dos aterros de acesso, a ação deve ser considerada em apenas uma das extremidades, a menos que seja mais desfavorável considerá-la simultaneamente nas duas, nos casos de tabuleiros em curva horizontal ou esconsos. • Pressão da água em movimento • A pressão da água em movimento sobre os pilares e elementos das fundações pode ser determinada através da expressão: p= k va² ⋅ onde: – p é a pressão estática equivalente, em quilo newtons por metro² – va é a velocidade da água, em metros por segundo; – k é um coeficiente dimensional, cujo valor é 0,34 para elementos com seção transversal circular. Para elementos com seção transversal retangular, o valor de k é função do ângulo de incidência do movimento das águas em relação ao plano da face do elemento, conforme a tabela 1. • Disposições construtivas • Dimensões das peças • Lajes maciças • As espessuras h das lajes maciças devem respeitar os valores mínimos a seguir indicados: a) lajes destinadas à passagem de tráfego ferroviário: h ≥ 20 cm; b) lajes destinadas à passagem de tráfego rodoviário: h ≥ 15 cm; c) demais casos: h ≥ 12 cm. • Lajes nervuradas • Nas lajes nervuradas destinadas às estruturas de que trata esta Norma, devem ser observados os limites mínimos a seguir especificados: • a) espessura da mesa: hf ≥ 10 cm ou hf ≥ a/12 • onde: a é a distância entre eixos das nervuras; b) distância entre eixos das nervuras: a ≤ 150 cm; c) espessura da alma das nervuras: b ≥ 12 cm. • Lajes ocas • Nas lajes ocas, com fôrmas perdidas na forma de tubos ou dutos de seção retangular, destinadas às estruturas de que trata esta Norma, devem ser observados os mesmos limites especificados em 9.1.2, admitindo-se para a mesa inferior uma espessura mínima de 8 cm • Vigas • As vigas de seção retangular e as nervuras das vigas de seção T, duplo T ou celular concretadas no local, nas estruturas de que trata esta Norma, não devem ter largura de alma bw menor do que 20 cm. • Em vigas pré-moldadas de seção T ou duplo T, fabricadas em usina, com a utilização de técnicas adequadas e controle da qualidade rigoroso, a largura da alma bw pode ser reduzida até o limite mínimo de 12 cm. • Pilares • A menor dimensão transversal dos pilares maciços, nas estruturas de que trata esta Norma, não deve ser inferior a 40 cm, nem a 1/25 de sua altura livre. No caso de pilares com seção transversal celular, a espessura das paredes não deve ser inferior a 20 cm. • Quando a execução desses pilares for prevista com a utilização do sistema de fôrmas deslizantes, deve-se aumentar a espessura mínima das paredespara 25 cm, através de acréscimos nos cobrimentos de 2,5 cm, não sendo permitido considerar tais acréscimos no dimensionamento. • Paredes estruturais • A espessura das paredes estruturais, nas estruturas de que trata esta Norma, não deve ser inferior a 20 cm nem a 1/25 de sua altura livre. • Drenagem • Devem ser previstos nos projetos sistemas de drenagem que garantam o perfeito escoamento das águas pluviais que incidem sobre os tabuleiros das pontes. Além disso, nos casos de obras com vigas ou pilares de seção celular, devem ser previstos, em cada um dos diversos compartimentos, drenos para o caso de eventual infiltração de águas pluviais, devendo sua locação e detalhamento constar obrigatoriamente nos projetos. • Canalizações embutidas • Podem ser embutidas canalizações em elementos da estrutura, desde que sejam obedecidas as seguintes prescrições: a) os efeitos causados na resistência e na deformabilidade da estrutura por essas canalizações devem ser considerados no seu dimensionamento; b) todos os detalhes referentes às canalizações embutidas, tais como locação, diâmetro, qualidade do material, juntas, caixas de passagem ou inspeção etc., devem constar obrigatoriamente no projeto; c) as canalizações destinadas à passagem de fluidos submetidos a temperaturas que se afastem mais de 15°C da temperatura ambiente devem ser isoladas termicamente; d) as canalizações destinadas a suportar pressões internas superiores a 0,3MPa devem ter esse efeito considerado na verificação da segurança da estrutura; • e) quando uma canalização atravessa dois elementos da estrutura separados por uma junta de dilatação, devem ser previstos no projeto dispositivos, que permitam os movimentos relativos entre os elementos, sem danificar a estrutura nem a canalização. Distribuição da armadura longitudinal de tração do vigamento principal nas mesas das vigas de seção T, L ou celular • Quando as mesas das vigas de seção T, L ou celular estão situadas em zona tracionada, 40% a 60% da armadura longitudinal de tração calculada para o vigamento principal deve ser disposta na laje, de um ou de ambos os lados da alma, quando for o caso, respeitadas as seguintes condições: a) devem ser dispostas, no mínimo, duas barras na largura da alma, com espaçamento e ≤ 20 cm; b) não devem ser dispostas na laje barras cujo diâmetro seja superior a 1/10 da espessura dessa laje; c) a extremidade de uma barra longitudinal tracionada disposta na mesa, determinada com a consideração do deslocamento do diagrama de forças de tração e do comprimento de ancoragem necessário, deve ser prolongada de um comprimento igual à distância horizontal existente entre a barra em questão e a face mais próxima da alma; d) deve ser verificada a ligação mesa-alma, conforme o disposto na seção 18 da NBR 6118:2003; e) as barras longitudinais da armadura de tração dispostas nas mesas não devem distar da face mais próxima da alma mais do que 0,25 bf, sendo bf a largura efetiva da mesa, conforme a NBR 6118. • Armadura mínima em lajes Qualquer das armaduras devem ser observado o disposto na seção 19 da NBR 6118:2003. • Aparelhos de apoio O projeto estrutural deve conter todos os elementos necessários para garantir o correto funcionamento dos aparelhos de apoio, tais como suas dimensões, posicionamento, tipo e características do material de constituição, instruções de montagem e colocação, detalhe do berço de assentamento, eventuais dispositivos de proteção etc. • Devem ser observadas, para os diversos tipos de aparelhos de apoio existentes, as normas brasileiras pertinentes ou, se for o caso, os regulamentos internacionais que versem sobre a matéria • A substituição eventual dos aparelhos de apoio deve também ser prevista no projeto estrutural. Para tanto, devem constar nos desenhos e no memorial de cálculo o detalhamento e a descrição da operação de soerguimento, desmontagem, se for o caso, e substituição. MESO E INFRAESTRUTURAS DE PONTES • A meso e infraestruturas das pontes são as responsáveis pelo suporte da superestrutura e pela sua fixação ao terreno, transmitindo a ele os esforços correspondentes a essa fixação. A transmissão de esforços se dá por articulações • Essas articulações podem ser metálicas, de concreto e até mesmo de borracha, como veremos mais adiante. • Rótulas podem ser obtidas com superfícies esféricas no lugar das cilíndricas. Tipos de aparelhos de apoio – vinculação super x meso Concepção dos apoios da ponte (da vinculação super x mesoestrutura) • Aparelhos de vinculação rígida • Nestes casos, a super é rigidamente vinculada à mesoestrutura relativamente a alguns movimentos e a outros são praticamente livres. • Numa articulação fixa, por exemplo, são impedidas translações e rotações, a menos daquela liberada pela articulação. Numa móvel, uma translação também foi liberada. • Aparelhos metálicos • As articulações mais antigas se baseavam num cilindro metálico para liberar rotações (articulação fixa) e deslocamentos unidirecionais (articulação móvel). • As articulações mais modernas usam apenas uma parte do cilindro para liberar rotações e contato, teflon x inox, para liberar deslocamento unidirecional ou multidirecional. Em lugar do rolamento do cilindro, liberam-se os deslocamentos por escorregamento teflon x inox. • Rótulas podem ser obtidas de forma análoga substituindo-se as superfícies cilíndricas por superfícies esféricas. • Aparelhos de elastômero • Esses aparelhos são constituídos por uma “panela” de aço espessa, cheia de elastômero e tampada. • O princípio de funcionamento é a capacidade de rotação em todas as direções é proporcionada pela deformação por cisalhamento da massa de borracha incompressível dentro da panela. Aparelhos de apoio cilindricos Aparelho de apoio • Articulação Freyssinet ou fixa de concreto • Freyssinet criou uma articulação de concreto liberando as rotações através de um estrangulamento da seção onde as altas tensões, em estado múltiplo de compressão, plastificam o concreto, permitindo rotações significativas. • Aparelhos de vinculação flexível • Nestes casos a superestrutura é vinculada elasticamente à mesoestrutura, em todas as direções, até na vertical. Essa flexibilidade de corre do fato desses aparelhos serem feitos de borracha. • A borracha especial utilizada na fabricação desses aparelhos é um elastômero, mais precisamente o policloroprene, um polímero sintético. O nome neoprene normalmente usado no lugar de elastômero é o nome dado pela DuPont ao policloroprene que ela fabrica. • A fretagem foi criada para melhorar a resistência e rigidez desses aparelhos. Numa placa de elastômero não fretada as deformações transversais provocadas por efeito de Poisson são quase livres, permitindo grandes abatimentos ∆t. • Mesmo reduzindo o atrito com os pratos da prensa, há um aumento pequeno na rigidez e na resistência em relação às placas não fretadas . • As chapas de fretagem inibem muito as deformações transversais, reduzindo bastante ∆h, isto é, aumentam muito a rigidez e a resistência dos aparelhos fretados Segurança e manutenção nas edificações Nbr 15575 • A norma de desempenho NBR 15575 estabelece parâmetros, objetivos e quantitativos que podem ser medidos. Dessa forma, buscam-se o disciplinamento das relações entre os elos da cadeia econômica, a diminuição das incertezas dos critérios subjetivos (perícias), a instrumentação do Código de Defesa do Consumidor, o estímulo à redução da concorrência predatória e um instrumento de diferenciação das empresas. • O Comportamento em uso de uma edificação e de seus sistemas, poderá variar de um local para outro e de um ocupante para outro (cuidados diferentes no uso e na manutenção, por exemplo). Ou seja, variará em função das condições de exposição. • CONDIÇÕES DE EXPOSIÇÃO; • Conjunto de ações atuantessobre a edificação habitacional, incluindo cargas gravitacionais, ações externas e ações resultantes da ocupação. • A norma 15575 aplica-se a edificações habitacionais com qualquer número de pavimentos. O texto normativo apresenta as ressalvas necessárias no caso de exigências aplicáveis somente para edifcações de até cinco pavimentos. • A norma não se aplica a: – obras já concluídas / construções pré-existentes; REQUISITOS GERAIS DE DESEMPENHO • IMPLANTAÇÃO DA OBRA • A NBR 15575 estabelece que, para edificações ou conjuntos habitacionais com local de implantação definido, os projetos devem ser desenvolvidos com base nas características geomorfológicas do local, avaliando-se convenientemente os riscos de deslizamentos, enchentes, erosões e outros. • Os projetos devem ainda prever as interações com construções existentes nas proximidades, considerando-se as eventuais sobreposições de bulbos de pressão, efeitos de grupo de estacas, rebaixamento do lençol freático e desconfinamento do solo em função dos cortes. • Do ponto de vista da segurança e estabilidade ao longo da vida útil da estrutura, devem ser consideradas as condições de agressividade do solo, do ar e da água na época do projeto, prevendo-se, quando necessário, as proteções pertinentes à estrutura e suas partes. • CONDIÇÕES GERAIS DE SALUBRIDADE / ATENDIMENTO A CÓDIGO SANITÁRIO • A construção habitacional deve prover condições adequadas de salubridade aos seus usuários, dificultando o acesso de insetos e roedores e propiciando níveis aceitáveis de material particulado em suspensão, micro- organismos, bactérias, gases tóxicos e outros. • Na ausência de normas ou código sanitário estadual ou municipal no local da obra, ou sempre que o sistema construtivo inovador destinar-se a localidades não definidas, sugere-se obedecer no projeto e na construção, dentre outros, ao Código Sanitário do Estado de São Paulo (Lei N.º 10.083, de 23 de setembro de 1998 • Verificar particularmente que: – A construção deve ser executada com materiais que não favoreçam a retenção de umidade e a proliferação de fungos, algas, bactérias etc. A implantação da obra no terreno, a localização, tipo e dimensões das aberturas de portas e janelas devem favorecer a insolação, a ventilação e a renovação de ar dos ambientes; – O sistema de exaustão ou ventilação de garagens internas deve permitir a saída dos gases poluentes gerados por veículos e equipamentos sem contaminar os ambientes internos; – Coberturas, fachadas e janelas devem propiciar estanqueidade a poeiras e aerodispersóides, de forma que sua concentração não exceda aquela verificada no ambiente externo; – Os ambientes internos não devem apresentar umidade anormal que favoreça o desenvolvimento de fungos e a ocorrência de doenças bronco respiratórias; – Coberturas, pisos externos e outros não devem propiciar empoçamentos de água que favoreçam o desenvolvimento de larvas, moscas, mosquito da dengue ou outros; – Depósitos de lixo devem apresentar pisos e paredes estanques e laváveis, com portas ventiladas e trancadas • Pisos, paredes, áticos de coberturas e outros elementos da construção�não devem apresentar frestas ou�nichos�que facilitem infestação por insetos, aves e�roedores; • Áreas molhadas devem ser providas de pisos laváveis, com caimentos adequados aos ralos ou ambientes externos. • Pisos laváveis, peças sanitárias, tampos de pias de cozinha ou banheiro, tanques de lavar roupa e outros não devem apresentar poros ou frestas que propiciem desenvolvimento de germes ou bactérias. • Instalações de água potável devem obedecer respectivas normas técnicas, trabalhando sempre com pressão positiva. Tubulações�enterradas devem sempre trabalhar em cota superior a eventuais tubulações de esgoto. • Instalações de�esgôto devem ser projetadas e executadas de acordo�com as normas técnicas brasileiras correspondentes, com� sistemas de ventilação e selos�hídricos, disposição de caixas de gordura é inspeção. • Nas localidades sem redes públicas de�esgoto, os conjuntos�habitacionais deve-se adotar � mini estações de tratamento. • O Manual de Uso, Operação e Manutenção do imóvel deve indicar�as periodicidades e formas de limpeza ou manutenção de pisos, ralos depósitos, etc. • ADEQUAÇÃO AMBIENTAL • 3.3.1 - DISPOSIÇÕES GERAIS • Em função do estado da arte do conhecimento na área, e da própria disponibilidade de legislações específicas, a NBR 15575 não estabelece requisitos e critérios específicos de adequação ambiental, observando que “os empreendimentos e sua infraestrutura, devem ser projetados, construídos e mantidos de forma a minimizar as alterações no ambiente”. • RACIONALIZAÇÃO DO CONSUMO DE ÁGUA • Recomenda-se dispor os sistemas hidro sanitários com aparelhos economizadores de água, ou seja, torneiras com crivos e/ou com fechamento automático e outros. As bacias sanitárias devem ser de volume de descarga reduzido (VDR), de acordo com as especificações da norma NBR 15097-1. • RISCO DE CONTAMINAÇÃO DO SOLO E DO LENÇOL FREÁTICO • A norma estabelece que não deve haver risco de os sistemas prediais de esgotos contaminarem o solo ou o lençol freático, sendo que os sistemas prediais de esgoto sanitário devem estar ligados à rede pública ou a um sistema localizado de tratamento e disposição de efluentes, atendendo às normas NBR 8160, NBR 7229 e NBR 13969. • UTILIZAÇÃO E REUSO DE ÁGUA • A norma estabelece que “as águas servidas provenientes dos sistemas hidrossanitários devem ser encaminhadas às redes públicas de coleta e, na indisponibilidade dessas, deve-se utilizar sistemas que evitem a contaminação do ambiente local” • Recomenda ainda que as instalações hidro sanitárias privilegiem a adoção de soluções que minimizem o consumo de água e possibilitem o seu reuso, reduzindo a demanda e minimizando o volume para tratamento. • Com relação ao reuso de água para destinação não potável, a norma estabelece que sejam atendidos os parâmetros indicados na Tabela 2 a seguir. • ESTABILIDADE E RESISTÊNCIA DO SISTEMA ESTRUTURAL • Com relação ao projeto e à execução das estruturas convencionais, incluindo estruturas das coberturas, a NBR 15575 remete às normas brasileiras correspondentes, NBR 6122 (fundações), NBR 6118 (Projeto de estruturas de concreto), NBR 14931 (Execução de estruturas de concreto), NBR 9062 (Projeto e execução de estruturas de concreto pré moldado), NBR 8800 (Projeto de estruturas de aço e de estruturas mistas de aço e concreto de edifícios), NBR 7190 (Projeto de estruturas de madeira), NBR 15961 (Alvenaria estrutural — Blocos de concreto), NBR15812 (Alvenaria estrutural — Blocos cerâmicos), Impactos de corpo mole • Conforme Figura 4, nos ensaios os impactos são aplicados por um saco cilíndrico de couro, com diâmetro de 35cm, altura de 70cm e massa de 400 ± 4N, produzindo-se por exemplo impactos de 480J pelo movimento pendular do corpo a partir de H = 1,20m (480J = 400N x 1,2m; 480J = 40kgf x 12dm). • Sob ação de impactos progressivos de corpo mole, elementos impactados não podem: a) Ser transpassados, sofrer ruptura ou instabilidade sob ação de impactos de segurança com energias indicadas nas tabelas a seguir; b) falha que possa comprometer o estado de utilização (impactos de utilização), observando-se ainda os limites de deslocamentos instantâneos e residuais indicados nas tabelas • RESISTÊNCIA A IMPACTOS DE CORPO MOLE DE TUBULAÇÕES APARENTES • Tubulações fixadas até 1,5 m do piso devem resistir a impactos sem sofrer perda de funcionalidade ou ruína. • IMPACTOS DE CORPO DURO • Impactos de corpo duro procuram representar choques acidentais gerados pela utilização do imóvel, vandalismo, etc. • São aplicados por esferas de aço com diâmetro de 5cm / massa de 5N e diâmetro de 6,25cm / massa de10N, sendo que os elementos impactados não podem: • Ser transpassados, sofrer ruptura ou instabilidadesob ação de impactos de segurança com energias indicadas nas tabelas a seguir; • Apresentar fissuras, delaminações, etc., que comprometam o estado de utilização, sob ação dos impactos de utilização indicadas nas tabelas a seguir; • IMPACTOS DE CORPO DURO - TELHADOS • A NBR 15575-5 estabelece que os telhados devam resistir a chuvas de granizo e outras pequenas cargas acidentais (pedradas, por exemplo). Tal situação deve ser simulada por meio de ensaios de impactos de corpo duro, conforme critérios indicados na Tabela 15. • AÇÕES ATUANTES EM PARAPEITOS E GUARDA- CORPOS • Os parapeitos de janelas devem atender às mesmas solicitações mecânicas anteriormente apresentadas para as partes cegas das paredes, incluindo impactos de corpos mole ou duro. • As solicitações a serem atendidas: • Esforço estático horizontal: – sob ação de carga horizontal uniformemente distribuída de 200 N/m, aplicada na altura do peitoril e nos dois sentidos (de dentro para fora e de fora para dentro), o deslocamento horizontal do guarda-corpo na região de aplicação da carga não deve superar 7mm; – sob cargas nos dois sentidos, de 400 N/m (recintos de uso privativo) ou 1000 N/m (recintos de uso coletivo), o deslocamento horizontal não deve superar 20mm e, após retirada da carga, o deslocamento residual não deve superar 3mm; – sob cargas nos dois sentidos, de 680 N/m (recintos de uso privativo) ou 1700 N/m (recintos de uso coletivo), o deslocamento horizontal sob carga não deve superar 150mm. • De acordo com a NBR 14718, é obrigatória a instalação de guarda-corpos sempre que houver possibilidade de acesso de pessoas a patamares com cota ≥ 1m acima do piso inferior, ou sempre que houver uma rampa com declividade ≥ 30° entre o patamar e o piso inferior. SEGURANÇA CONTRA INCÊNDIO • NECESSIDADE DE DIFICULTAR O PRINCÍPIO DO INCÊNDIO • O princípio de incêndio nas habitações deve ser evitado ou dificultado ao máximo, devendo-se verificar as proteções previstas pelas normas que tratam do assunto • A propagação de incêndio para unidades contíguas deve ser evitada ou dificultada ao máximo, devendo-se verificar as seguintes condições: • A distância entre edifícios deve atender à condição de isolamento, considerando-se todas as interferências previstas na legislação vigente; • As medidas de proteção, incluindo no sistema construtivo o uso de portas ou selos corta- fogo, devem possibilitar que o edifício seja considerado uma unidade independente. RESISTÊNCIA AO FOGO DE ENTREPISOS • Os entrepisos e suas estruturas devem atender aos critérios de resistência ao fogo conforme definido a seguir: • a) Unidades habitacionais assobradadas, isoladas ou geminadas: 30 minutos; • b) Edificações multifamiliares até 12 m de altura: 30 minutos; • c) Edificações multifamiliares com altura acima de 12 m e até 23 m: 60 minutos; – d)Edificações multifamiliares com altura acima de 23 m e até 30 m: 90 minutos; – e) Edificações multifamiliares com altura acima de 30 m e até 120 m: 120 minutos; – f) Edificações multifamiliares com altura acima de 120 m: 180 minutos; – g) Subsolos: no mínimo igual ao dos pisos elevados da edi!cação e não menos que 60 minutos para alturas descendentes até 10 m e não menos que 90 minutos para alturas descendentes superiores a 10 m. • SEGURANÇA NA UTILIZAÇÃO DE PISOS • Em áreas internas molhadas (lavanderia, box de chuveiro, etc) e em quaisquer áreas externas sujeitas a chuvas ou respingos de água, devem ser em pregados pisos “antiderrapantes”, ou seja, com coeficiente de atrito dinâmco ≥ 0,4 de acordo com o Anexo N da norma NBR 13818. • Com relação às escadas, quando houver mais de 14 degraus no mesmo lance deve ser introduzido um patamar intermediário, contendo corrimão na altura de 80 a 90cm e guarda-corpo sempre que houver lateral livre. Deve ser mantida mesma altura E (espelho) e mesma largura P (piso ou pisada) para todos os degraus de uma mesma escada, Figura 12. • ATERRAMENTO DAS INSTALAÇÕES • A NBR 5410 obriga o aterramento (3° pino) de todas as tomadas, independentemente da tensão e da localização (áreas molháveis e áreas secas). • Deve haver aterramento de coberturas metálicas. • Independentemente do atendimento ao critério acima, as instalações elétricas prediais devem ser providas de disjuntor diferencial residual, DR • TEMPERATURA DE UTILIZAÇÃO NAS INSTALAÇÕES DE ÁGUA QUENTE • Nas instalações de água quente, a temperatura da água na saída dos pontos de utilização deve ser limitada. O dimensionamento das instalações de água fria e água quente (bitolas, perdas de carga etc), dispositivos de regulagem de vazão e misturadores devem permitir que a temperatura da água na saída do ponto de utilização atinja valores de até 50°C. • DISPOSITIVOS DE SEGURANÇA EM AQUECEDORES ELÉTRICOS DE ACUMULAÇÃO • Os aparelhos elétricos de acumulação utilizados para o aquecimento de água devem ser providos de dispositivo de alívio para o caso de sobrepressão e também de dispositivo de segurança que corte a alimentação de energia em caso de superaquecimento. • DISPOSITIVOS DE SEGURANÇA EM AQUECEDORES DE ACUMULAÇÃO A GÁS • Os aparelhos de acumulação a gás, utilizados para o aquecimento de água devem ser providos de dispositivo de alívio para o caso de sobrepressão e também de dispositivo de segurança que corte a alimentação do gás em caso de superaquecimento • Lavatórios e tanques de lavar roupa, com ou sem pedestal, vasos sanitários, pias e outras louças sanitárias devem apresentar resistência mecânica compatível com a utilização prevista, sem a ocorrência de cantos v vos, superfícies ásperas, partes contundentes e eventuais imperfeições que possam causar cortes e outros ferimentos nos usuários. FUNCIONALIDADE E ACESSIBILIDADE • PÉ DIREITO MÍNIMO • O pé direito mínimo deve ser de 2,50m, admitindo-se redução para 2,30m em vestíbulos, halls, corredores, instalações sanitárias e despensas. Nos tetos inclinados, abobadados, com presença de vigas salientes e outros, pelo menos em 80% do teto sua distância até o piso deve ser ≥ 2,50m, permitindo-se nos 20% restantes que o pé-direito livre possa ser ≥ 2,30m. • Os ambientes da habitação devem apresentar espaços compatíveis com as necessidades humanas (cozinhar, estudar, repousar, etc), recomendando-se que sejam projetados para acomodar os móveis e equipamentos-padrão relacionados na Tabela 21. • Mobiliário mínimo, dimensões orientativas de cômodos e espaços mínimos para circulação de pessoas são apresentados na Tabela F.2 da NBR 15575 – Parte 1. • FUNCIONAMENTO DAS INSTALAÇÕES DE ÁGUA • Registros, torneiras e outros devem ser instalados de forma a possibilitar livre acionamento das manoplas, acoplamento de mangueiras, aplicação de ferramentas para serviços de manutenção e outros. Fluxos de duchas e chuveiros devem ser reguláveis, sendo que no caso das torneiras a dispersão do jato não deverá atingir o usuário. CONFORTO TÁTIL E ANTROPODINÂMICO • Com relação às irregularidades abruptas, recomenda-se que não seja ultrapassado o valor de 1mm (dentes entre placas ou tábuas contíguas dos pisos, empenamentos ou torções em relação à régua com 50cm de comprimento). Irregularidades mais pronunciadas, graduais ou abruptas, podem implicar em prejuízos estéticos, empoçamento de água em pisos laváveis, etc. Os pisos executados com placas cerâmicas devem atender às disposições da norma NBR 13753. DESEMPENHO ACÚSTICO • Relativamente ao som aéreo, a isolação acústica das paredes maciças é regida pela Lei das Massas. Quanto mais pesada uma parede, maior será sua isolação acústica, sendo que, para massas a partir de 120kg/ m2, ao se dobrar a massa da parede ocorre aumento de 6dB na isolaçãoi • A presença de frestas nas coberturas e nas fachadas altera substancialmente no isolamento acústico, (em até 30%) • Fatores podem influir nestas perdas: – Adoção de juntas secas nas alvenarias– Irregularidades ou falta de adensamento do material das juntas de assentamento – Vedações irregulares em janelas – Falhas de rejuntamento nos encontros entre paredes e caixilhos DESEMPENHO LUMÍNICO • O desempenho lumínico pode ser obtido ou melhorado mediante recursos, como aplicação de cores claras nos tetos/paredes internas e adoção de caixilhos com áreas envidraçadas relativamente grandes. Neste caso, entretanto, o vidro comum permitirá não só a passagem de luz como também de grande quantidade de radiação podendo comprometer o desempenho térmico. ESTANQUEIDADE À ÁGUA • A ascenção de umidade do solo ocorre com intensidade bem maior nos solos predominantemente argilosos • É impedida com a impermeabilização das fundações e interposição de manta plástica ou camada de brita entre o solo e o contrapiso logo acima dele. DURABILIDADE • VIDA ÚTIL DE PROJETO DA EDIFICAÇÃO HABITACIONAL E DE SUAS PARTES • O projeto deve especificar o valor teórico da Vida Útil de Projeto (VUP) previsto para cada um dos sistemas que o compõem, não inferior ao limite Mínimo correspondente estabelecido na Tabela 49. Deve ser elaborado para que os sistemas tenham durabilidade potencial compatível com a correspondente VUP especificada. Na ausência de indicação em projeto da VUP dos sistemas, serão adotados os prazos da Tabela 49 MANUTENÇÃO PREDIAL • A NBR 15575 – Partes 1 a 6 – estabelece que todos os componentes, elementos e sistemas devem manter a capacidade funcional durante a vida útil de projeto. • É necessário que sejam procedidas intervenções periódicas de manutenção es pecificadas pelos respectivos fornecedores • Devem ser realizadas manutenções preventivas e, sempre que necessário, manutenções corretivas, realizadas assim que algum problema se manifestar, a !m de impedir que pequenas falhas progridam às vezes rapidamente para extensas patologias. • As manutenções devem ser realizadas em obediência ao Manual de Uso, Operação e Manutenção fornecido pelo incorporador e/ou pela construtora. • O documento deve ser elaborado em obediência à norma NBR 14037, que apresenta disposições relativas à linguagem utilizada, registro das manutenções, perdas de garantia, recomendações para situações de emergência e outras. • GESTÃO DA MANUTENÇÃO PREDIAL • Entregue a unidade habitacional, a vida útil da construção prevista no projeto só se reverterá em realidade caso sejam realizadas manutenções preventivas sistemáticas, de acordo com os materiais e processos indicados no Manual de Uso, Operação e Manutenção (preparado de acordo com a NBR 14037). Resolução de provas Bloco 3 1 2 3 4 5 6