20161_Aula 6_PA-IU_7sem_sistemas construtivos_rev 1

Prévia do material em texto

+ 
Aula 6 – SISTEMAS CONSTRUTIVOS 
Dra. Sandra Martins 
1 
 
 
PA-IU 
+ 
SISTEMAS CONSTRUTIVOS 
2 
-Qual a importância da estrutura de um edifício à sua Arquitetura? 
 
-Quais são os elementos principais de um sistema estrutural 
convencional de edifício? 
 
-Para que serve cada elemento estrutural em um edifício? 
 
-Existem edifícios sem vigas? Como? 
 
- A limitação de lajes em concreto armado é de aproximadamente 6,0 
m. Como fazer lajes em concreto com vãos maiores? 
+ 
Sistemas estruturais: introdução 
3 
Como a Arquitetura pode trabalhar com formas diversas 
e garantir estruturas estáveis? 
Congresso Nacional 
Fonte : Arcoweb, 2010. 
+ 
Sistemas estruturais: introdução 
4 
Como a Arquitetura pode garantir o equilíbrio de 
elementos estruturais pendurados em outros elementos 
estruturais? 
Aeroporto Lyon 
Fonte : Arcoweb, 2014. 
+ 
Sistemas estruturais: introdução 
5 
Como a Arquitetura pode garantir a estabilidade de 
formas diferenciadas? 
Ponte da mulher Puerto madero Argentina 
Fonte : GG , 014. 
+ 6 
Sistemas estruturais: Introdução 
A Arquitetura deve respeitar os seguintes princípios estruturais: 
 
• Equilíbrio: associado à rigidez e aos vínculos. É necessário para 
a existência de qualquer objeto em repouso ou em movimento. 
 
 
• Estabilidade: associada à rigidez, à forma e ao arranjo. É a 
permanência de um elemento em um determinado estado, posição 
e/ou forma. 
 
 
• Resistência: está associada ao material. Um elemento se mantém 
integro quando a matéria que o compõe resiste aos esforços 
envolvidos. 
+ 
A estrutura de edifícios 
7 
Caminho das forças 
 
- Todos o esforços sobre uma estrutura 
dirigem-se a um único elemento que 
os absorve: a terra. 
 
Justamente por isso é que são criados os 
sistemas estruturais, para possibilitar o 
caminho das forças até a terra. 
+ 
A estrutura de edifícios 
8 
Para se fazer o caminho das forças, qual a melhor solução estrutural? 
+ 
Conceito estrutural Básico 
 
9 
Principais elementos estruturais do edifício 
Fonte: http://arquitetonica.files.wordpress.com/2011/08/apostila-concepc3a7c3a3o-estrutural-ufsm.pdf 
+ 
Conceito estrutural básico 
10 
Edifícios convencionais: lajes sobre vigas, vigas sobre pilares, 
pilares sobre fundações. As paredes são em sua maioria de vedação, 
com exceção das paredes de contraventamento. 
Fonte: http://arquitetonica.files.wordpress.com/2011/08/apostila-
concepc3a7c3a3o-estrutural-ufsm.pdf 
11 
Edifícios convencionais 
Vantagens dos edifícios convencionais: 
-Há grande flexibilidade arquitetônica na disposição de 
paredes e na troca da posição de paredes, portas e 
janelas. 
 
-Há grande flexibilidade arquitetônica no uso de 
grandes vãos e balanços. 
 
- Os materiais usados em paredes não são submetidos 
a grande controle de qualidade, assim como a mão de 
obra da sua execução. 
12 
Integração entre projeto estrutural e arquitetônico 
 
É indispensável para o melhor aproveitamento das garagens, entre 
outros fatores. 
Edifícios convencionais 
Fonte: http://arquitetonica.files.wordpress.com/2011/08/apostila-concepc3a7c3a3o-estrutural-ufsm.pdf 
13 
•Lajes maciças com vigas 
• Lajes maciças sem vigas (cogumelo) 
• Lajes nervuradas em uma direção 
• Lajes nervuradas em duas direções 
• Lajes em grelha 
• Lajes premoldadas 
• Lajes mistas 
Obs.: todas as lajes podem normalmente ser executadas 
em concreto armado ou concreto protendido. 
As lajes de edifícios 
+ 
Lajes maciças com 
vigas 
Placas de concreto armado ou 
protendido, com plano geralmente 
horizontal, apoiadas sobre vigas. 
 
• São executadas totalmente na obra, 
em concreto armado 
ou protendido. 
+ 
Lajes maciças com vigas 
15 
Lajes armadas em uma direção (ly / lx < 2), concreto armado: 
+ 
Lajes maciças com vigas 
16 
+ 
Lajes maciças com vigas 
17 
http://www.quaphilengenharia.com.br/adm/obras/fotos/46/Imagem%20
059_thumbnail.jpg 
+ 
Lajes maciças sem vigas 
Cogumelos 
18 
Lajes cogumelos são lajes maciças que transmitem os esforços aos pilares 
sem a intervenção de vigas. Chamadas também de lajes sobre pilares 
 
São placas de concreto armado ou protendido, com plano geralmente 
horizontal, apoiadas diretamente sobre pilares, sem vigas. 
 
• São executadas totalmente na obra, em concreto armado ou 
protendido. 
+ 
Lajes maciças com vigas 
19 
Lajes armadas em uma direção (ly / lx > 2), concreto armado: 
+ 
Lajes maciças sem vigas 
Cogumelos 
20 
Lajes sem vigas 
(cogumelos) 
21 
+ 
Lajes maciças sem vigas 
22 
http://www.fau.ufrj.br/apostilas/mse/img/galeria/lajes_galeria7.jpg 
http://www.fordmotorhistory.com/factories/cleveland/images/125809pr.jpg 
+ 
Lajes maciças sem vigas 
23 
24 
Lajes maciças sem vigas 
+ 
O que fazer quando as lajes 
maciças ficam muito pesadas, por 
conta de vãos elevados? 
25 
+ 
Lajes nervuradas 
26 
+ 
Lajes nervuradas 
27 
Segundo a NBR 6118:2003, lajes 
nervuradas são "lajes moldadas no 
local ou com nervuras pré-moldadas, 
cuja zona de tração é constituída por 
nervuras entre as quais pode ser 
colocado material inerte." 
Tipos de lajes nervuradas: 
Moldadas no local ou com 
molduras pré-fabricadas; 
Mesa única ou caixão perdido; 
Com ou sem capitéis e/ou vigas-
faixa. 
 
 Quando o vão da laje é grande, acima de 6 metros, a espessura da laje 
maciça começa a ficar ante-econômica (acima de 12 cm). 
 
Nesse caso a opção é adotar laje nervurada, que tem como objetivo diminuir 
o consumo de concreto. 
 
Seraphim, apostila. 
+ Lajes nervuradas 
28 
Seraphim, apostila As estruturas na prática da arquitetura, p. 133. 
Vaõs até 15 metros distância entre as vigas = < 100 cm 
+ 
Projeto Lajes nervuradas 
29 
+ 
Projeto laje nervurada 
30 
Mesa: é a camada superior 
de concreto comprimida. 
 
 Nervuras: são as barras 
solidarizadas na forma de 
grelha, onde serão dispostas 
as armaduras de tração. 
 
Cunha de madeira: para 
soltar a fôrma. 
 
 Martelo de borracha: para a 
limpeza das nervuras da 
fôrma. 
31 
Projeto laje nervurada 
ANÁLISE EXPERIMENTAL DE LAJES LISAS NERVURADAS DE CONCRETO ARMADO 
COM REGIÃO MACIÇA DE GEOMETRIA VARIÁVEL AO PUNCIONAMENTO 
http://www.ufpa.br/ppgec/data/producaocientifica/Nivea%20Gabriela.pdf 
32 
Instrução de Montagem de formas para 
laje nervurada 
Atex do Brasil 
 
https://www.youtube.com/watch?v=AHacw
1yVdnU 
+ 
Laje nervurada 
Quando utilizar? 
33 
As evoluções arquitetônicas, que forçaram o aumento dos vãos, e o alto custo 
das formas tornaram as lajes maciças desfavoráveis economicamente em 
muitos casos. 
 
As lajes nervuradas, por possuírem espaços vazios ou preenchidos com 
materiais leves, propiciam economia de materiais, de mão-de-obra e de formas. 
 
O desenvolvimento desse tipo de laje se justifica por simplificar a execução e 
permitir a industrialização, com redução de perdas e aumento da produtividade, 
racionalizando a construção e proporcionando economia. 
 
É por esses motivos e pela possibilidade do reaproveitamento das formas com 
sistema de escoras metálicas que as lajes nervuradas são bastante utilizadas 
em edificações como edifícios de escritórios, escolas, supermercados, hospitais, 
entre outras. 
https://cddcarqfeevale.wordpress.com/2012/07/11/lajes-nervuradas/#more-103 
34 
Encostar a cunha e 
bater com martelo 
Não forçar os cantos da fôrma Não utilizar pé-de- cabra 
Regularização da 
superfície da laje 
Bombeamento 
do concreto 
Disposição das 
fôrmas e da 
ferragem 
Lajes nervuradas 
35 
Vista interior remanescente com 
escoramento 
Criar uma área adequada para 
armazenar as fôrmas. Isso manterá 
a obra organizada 
Após a retirada entregar 
a fôrma para um ajudante 
Lajes nervuradas 
+ 
Lajes nervuradas 
36 
Lajes nervuradas em uma direção (ly / lx > 1,6), concreto armado: 
Lajes nervuradas 
em uma direção: 
suasnervuras 
estão dispostas 
segundo um só 
lado. 
 Normalmente 
segundo o menor 
lado. 
Se Lx maior ou igual a 4 m (uma nervura longitudinal) 
 
Lx maior ou igual a 6 m (duas nervuras longitudinal) 
+ 
Lajes nervuradas 
37 
Lajes nervuradas em duas direções (ly / lx > 1,6), concreto armado: 
+ 
Lajes em grelha 
38 
Auditório do MUBE SP 
Vãos maiores: 30 m 
 distancia entre as grelhas 1,0, 1,5 a 2,0 m 
 
+ 
Lajes em grelha 
39 
A s grelhas são 
estruturas formadas por 
vigas que se entrelaçam, 
formando um reticulado 
plano. 
 
O ponto de cruzamento 
entre essas vigas, se 
constitui em um apoio 
estático entre elas. 
 
Assim sendo, as vigas 
apoiam-se umas sobre 
as outras, formando um 
sistema hiperestático. 
(SERAPHIM, P. 190 e 
191) 
+ 
Lajes em grelha 
40 
Lajes em grelha , concreto armado: 
D = > 100 cm 
+ 
Lajes premoldadas 
41 
+ 
Lajes premoldadas 
42 
Lajes premoldadas ou prefabricadas: 
-Cada fabricante tem um sistema de 
fabricação de lajes. 
 
-Assim, dimensões , vãos e cargas 
admissíveis variam de fabricante para 
fabricante, devendo ser consultado o 
catálogo da laje que se deseja 
usar, especificamente. 
+ 
Lajes premoldadas 
43 
+ Lajes premoldadas LAJES ALVEOLAR 44 
Laje alveolar instalada em obra 
Exemplo de módulo de laje alveolar 
Características : 
 
1. Construídas em concreto protendido são ideais 
para vencer grandes vãos; 
 
2. Reduz a espessura média da laje, diminuindo 
custos de material na estrutura; 
 
3. São montáveis e desmontáveis conferindo 
versatilidade ao projeto; 
 
4. São mais resistentes que as de concreto maciço; 
 
 
 
+ 
Lajes premoldadas LAJES ALVEOLAR 
45 
+ 46 
Lajes premoldadas LAJES ALVEOLAR 
47 
Características: 
1. Composta por fôrma de 
aço ranhurado e com 
pinos (para dar 
aderência ao concreto). 
Esta fôrma atua como 
sistema estrutural e dá 
forma a laje; 
 
2. A forma recebe a capa 
de concreto e consolida 
uma única pela 
estrutural; 
3. É usada em estruturas 
metálicas ; 
 
LAJES STELL DECK 
48 
LAJES STELL DECK 
+ 
As lajes de edifícios 
49 
Lajes maciças em concreto armado, com vigas: vãos de até 6 m 
- Lajes maciças em concreto protendido, com vigas: vãos de até 12 m 
- Lajes maciças sem vigas (cogumelo): vãos de 7 a 12 m 
- Lajes nervuradas em uma direção, concreto armado: vãos de 7 a 12 m 
- Lajes nervuradas em uma direção, concreto protendido: vãos de 7 a 15 m 
- Lajes grelha em concreto armado: vãos de até 30 m 
- Lajes grelha em concreto protendido: vãos de até 50 m 
+ 
As vigas de concreto 
50 
Vigas em concreto armado: 
- Altura = 10% do vão (conceito genérico) 
-Largura = altura /3 
 
 
- Vigas em concreto protendido: 
- Altura = vão / 15 (conceito genérico) 
- Largura = altura /2,5 
+ 
As vigas de concreto 
51 
Vigas em concreto armado, em balanço: 
- Altura = 20% do balanço (cargas pequenas) 
- Altura = 24% do balanço (cargas grandes) 
-Largura = altura /3 
 
- Vigas em concreto protendido, em balanço: 
- Altura: B/12,5 < h < B/9 
- Largura = altura /2,5 
+ 
EXEMPLO: Lançamento de estruturas 
52 
Passo 1: analisar posição das 
paredes no pavimento tipo: 
fornece uma orientação inicial 
sobre onde devem existir vigas e 
lajes. 
+ 
EXEMPLO: Lançamento de estruturas 
53 
Primeira solução para vigas e lajes: 
lançamento de vigas sob todas as 
paredes existentes: 
resultou em lajes muito recortadas, 
ou seja, a solução apresenta um 
grande número de vigas, levando a 
um elevado consumo de madeira 
para a execução das fôrmas das 
vigas. Além disso, esta solução 
conduz a lajes com dimensões 
significativamente menores que 
as recomendadas na prática, 
induzindo ao sub-aproveitamento 
desses elementos estruturais. 
+ 
EXEMPLO: Lançamento de estruturas 
54 
Passo 2 (melhoria): lançar as 
vigas de tal forma que lajes não 
fiquem muito recortadas e tenham 
os seus vãos compreendidos 
entre os valores recomendados 
na prática. 
Embora surjam paredes 
que se apoiam diretamente 
em lajes (L1, L2 e L3), esta solução 
resultará em maior economia de 
materiais para as fôrmas em 
relação à primeira solução. 
+ 
EXEMPLO: Lançamento de estruturas 
55 
Passo 3: na solução escolhida 
para vigas e lajes, faz-se o 
lançamento dos pilares, 
preferencialmente nos 
cantos da edificação e nos 
encontros de vigas com 
maior vão. 
+ 
EXEMPLO: Lançamento de estruturas 
56 
Sequência de lançamento da 
estrutura (neste caso): 
1º: lançamento das lajes 
2º: lançamento de vigas nas 
bordas das lajes 
3º: lançamento de pilares nos 
encontros das vigas 
+ 
EXEMPLO: Lançamento de estruturas 
57 
Definido o esquema estrutural, o projeto preliminar de um edifício 
em concreto armado pode ser realizado de acordo com as seguintes 
etapas: 
 
• Predimensionamento das lajes e vigas 
• Estimativa do carregamento vertical nas lajes, por m² 
• Estimativa do carregamento vertical nas vigas 
• Predimensionamento dos pilares 
• Levantamento dos carregamentos horizontais (vento) 
• Determinação aproximada da rigidez da estrutura perante o as 
ações horizontais (verificação da estabilidade global) 
• Determinação aproximada da flecha (horizontal) do edifício sob 
ações de serviço 
• Correção do pré-dimensionamento da estrutura para provê-la de 
maior rigidez, caso necessário, tendo como base as análises 
anteriores. 
+ 
EXEMPLO: Lançamento de estruturas 
58 
Planta de fôrmas da 
edificação, baseada 
em elementos 
predimensionados: finaliza 
o trabalho de definição da 
estrutura. 
+ 
EXEMPLO: Lançamento de estruturas 
59 
Passo 1: posição das 
paredes 
no pavimento tipo: fornece 
uma 
orientação inicial sobre 
onde 
devem existir vigas e lajes. 
Fonte: http://www.abenge.org.br/CobengeAnteriores/2006/artigos/1_99_263.pdf 
+ 
Lançamento de estruturas 
60 
Passo 2: os encontros das 
paredes são ideais para a 
locação de de pilares. Porém, 
a locação definitiva depende 
do tamanho das lajes a 
serem usadas, e da distância 
mínima prevista entre os 
pilares (isso deve envolver a 
análise de todos os 
pavimentos do edifício). 
Fonte: http://www.abenge.org.br/CobengeAnteriores/2006/artigos/1_99_263.pdf 
+ 
Lançamento de estruturas 
61 
Passo 3: o desenho de 
uma malha modulada 
sobre o pavimento facilita 
o lançamento de lajes no 
pavimento e auxilia na 
definição dos pontos de 
locação de pilares. 
Fonte: http://www.abenge.org.br/CobengeAnteriores/2006/artigos/1_99_263.pdf 
+ 
Lançamento de estruturas 
62 
Passo 4: a retirada da 
malha auxiliar permite a 
visualização de lajes, vigas 
e pilares. As linhas 
contínuas mostram as 
vigas, as linhas tracejadas 
mostram paredes que se 
apoiam diretamente em 
lajes. 
Fonte: http://www.abenge.org.br/CobengeAnteriores/2006/artigos/1_99_263.pdf 
+ 
Lançamento de estruturas 
63 
Fonte: http://www.abenge.org.br/CobengeAnteriores/2006/artigos/1_99_263.pdf 
Passo 5: deve-se verificar 
se a estrutura lançada é 
compatível com todo o 
edifício, principalmente 
com o piso de garagens. 
A locação de pilares deve 
permitir o máximo 
aproveitamento de espaço 
na garagem, para vagas de 
automóveis. 
+ 
ESTUDO DE CASO 
64 
Exercício: usando-se 
lajes maciças 
em concreto 
armado, cujos 
vãos máximos 
devem ser de 6,0 
m, analise 
alternativas para 
o lançamento da 
estrutura no 
pavimento 
ilustrado. 
Fonte: http://wwwp.feb.unesp.br/pbastos/concreto1/Rel.%20Final%20Marcos.pdf 
+ 
ESTUDO DE CASO 
65 
Solução proposta 
para o exercício 
anterior. 
Importante se 
observar que 
normalmente não 
existe uma única 
solução para o 
lançamento de 
uma estrutura. 
Fonte: http://wwwp.feb.unesp.br/pbastos/concreto1/Rel.%20Final%20Marcos.pdf 
+ 
bibliografia 
66 
 
 
ALVA, Gerson M. S. Concepção estrutural de edifícios em concreto 
armado. Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria, 2007. 
Obs: materialdisponível em : 
http://arquitetonica.files.wordpress.com/2011/08/apostilaconcepc3a7c3a3o-estrutural-
ufsm.pdf 
BARBOZA, M. R. Concepção e análise de estruturas de edifícios em 
concreto armado. Disponível em: http://wwwp.feb.unesp.br/pbastos/ 
concreto1/Rel.%20Final%20Marcos.pdf, acessado em 18/08/2013. 
OLIVEIRA, D. A.; Praiva, Z. M. C. Procedimento metodológico para o 
lançamento de estruturas de concreto armado convencional. Disponível 
em: http://www.abenge.org.br/CobengeAnteriores/2006/artigos/ 
1_99_263.pdf, acessado em 18/08/2013. 
SERAPHIM, J. H. C. As estruturas na prática da Arquitetura. vol.1, 3ª. 
ed., São Paulo, Universidade Anhembi Morumbi, 1998. 
Notas de aula Profa Maria Regina L. Schmid Sarro 
http://techne.pini.com.br/engenharia-civil/158/como-construir-lajes-nervuradas-com-
cubas-plasticas-287744-1.aspx