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EDI 49 – Concreto Estrutural II Professor Flávio Mendes Neto PROJETO ESTRUTURAL - RELATÓRIO Gustavo Teodoro Braga Saraiva Julho de 2007 ÍNDICE INTRODUÇÃO 3 Idealização Estrutural 3 Materiais Utilizados 5 DIMENSIONAMENTO DAS LAJES 6 2.1 Geometria das Lajes 6 2.2 Carregamento nas Lajes 6 2.3 Determinação da Espessura das Lajes 7 2.4 Determinação das Reações das Lajes nas Vigas 9 2.5 Cálculo dos Momentos 11 2.6 Compatibilização dos Momentos 12 2.7 Armaduras Longitudinais 14 2.8 Verificação da Necessidade de Armadura Transversal 19 2.9 Detalhamento 19 2.10 Numeração das Barras 21 2.11 Resumo das Barras 22 DIMENSIONAMENTO DAS VIGAS 24 3.1 Avaliação dos Carregamentos 24 3.2 Obtenção dos Esforços Solicitantes 25 3.3 Armaduras Longitudinais 31 3.4 Armaduras Transversais 34 3.5 Numeração das Barras 36 3.6 Tabela Resumo 36 3.7 Detalhamento 37 DIMENSIONAMENTO DOS PILARES 38 Representação dos Pilares 38 Pré-cálculo 38 Análise dos Efeitos de 1ª Primeira Ordem 39 Análise dos Efeitos de 2ª Ordem 40 Dimensionamento das Armaduras Longitudinais 40 Dimensionamento das Armaduras Transversais 42 Numeração das Barras 43 Tabela Resumo 44 Detalhamento 44 VERIFICAÇÃO DA ESTABILIDADE GLOBAL 45 ORÇAMENTO 48 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 49 ANEXO I – PLANTA ARQUITETÔNICA E LANÇAMENTO DA ESTRUTURA ANEXO II – DETALHAMENTO DAS LAJES, VIGAS E PILARES ANEXO III – DIAGRAMAS DE ESFORÇOS NAS VIGAS INTRODUÇÃO O presente relatório tem por objetivo apresentar as etapas, os métodos e os resultados obtidos no projeto estrutural do edifício residencial Ninho do Urubu. O edifício consiste do andar térreo mais três andares, contendo seu pavimento tipo um hall social e dois apartamentos de 76m2. O pavimento tipo do edifício possui uma área 160 m2. A realização do projeto incluiu sete etapas basicamente: Confecção da planta arquitetônica; Lançamento da estrutura do pavimento tipo; Dimensionamento das lajes; Dimensionamento das vigas; Dimensionamento dos pilares; Verificação da estabilidade global do edifício; Estimativa do peso e custo do edifício; O projeto todo foi executado seguindo-se as recomendações e exigências prescritas na norma NBR-6118/2003. Idealização Estrutural Num projeto estrutural, a idealização estrutural para fins de cálculos, pode ser feita de quatro maneiras diferentes: Estrutura espacial; Lajes + Pórtico Espacial; Lajes + Grelhas + Pilares; Lajes + Vigas + Pilares; A idealização adotada neste projeto foi a de Lajes + Vigas + Pilares isolados. Com isso, os cálculos de dimensionamento foram feitos adotando-se: As lajes isoladas; As vigas contínuas ou isostáticas; Os pilares isolados em cada andar (estrutura de nós fixos). É mostrado no final do relatório que a estrutura realmente é de nós fixos O lançamento estrutural de um edifício consiste na alocação das lajes, vigas e pilares de maneira a se tentar distribuir de maneira mais uniforme possível os esforços resistidos pelas peças da estrutura. A figura 1.1 mostra o lançamento da estrutura do pavimento tipo: Figura 1.1: lançamento da estrutura do pavimento-tipo do edifício Materiais Utilizados Este item lista os materiais adotados para o desenvolvimento do projeto e apresenta os valores referentes às características físicas dos mesmos. Tabela 1.1: materiais utilizados no projeto e suas aplicações Aplicação Material Lajes, Vigas e Pilares Concreto C30 Armaduras das lajes, vigas e pilares Aço CA-50 Paredes Tijolo furado Revestimento das lajes Madeira ou cerâmica Tabela 1.2: Características do concreto usado no projeto Concreto C30 fck (MPa) 30 fcd (Mpa) 18,21 Ecs (MPa) 0 ( 0,2 concreto (kgf/m3) 2.500,00 Tabela 1.3 Características do aço usado no projeto Aço CA-50 fyk (Mpa) 500 fyd (Mpa) 434,783 Tabela 1.3 Características dos outros materiais usados no projeto Outros materiais Tijolo ( (kgf/m2) 1200 Taco de madeira ( (kgf/m2) 60 Taco de cerâmica ( (kgf/m2) 80 DIMENSIONAMENTO DAS LAJES O seguinte capítulo vem a apresentar todo o procedimento de como foi realizado o dimensionamento das lajes do edifício e os resultados obtidos. 2.1. Geometria das lajes Primeiramente é necessário se conhecer as dimensões das lajes, para posteriormente avaliarmos seus carregamentos. Na tabela 2.1 é apresentado um resumo com as dimensões das lajes do pavimento tipo: Tabela 2.1: Dimensões das lajes Laje LX (m) LY (m) LY / LX Área (m2) Localização L1 3,0 4,6 1,5 13,8 área/quarto de serviço L2 3,1 6,1 1,9 18,9 cozinha/sala de estar L3 3,1 6,1 1,9 18,9 cozinha/sala de estar L4 3,0 4,6 1,5 13,8 área/quarto de serviço L5 3,1 4,6 1,5 14,3 quarto/sala de estar L6 2,7 3,1 1,1 8,4 hall social L7 3,1 4,6 1,5 14,3 quarto/sala de estar L8 4,0 4,6 1,1 18,4 quarto/banheiro L9 3,1 4,0 1,3 12,4 quarto L10 3,1 4,0 1,3 12,4 quarto L11 4,0 4,6 1,1 18,4 quarto/banheiro 2.2 Carregamento nas Lajes Para avaliação dos carregamentos nas lajes, os mesmos foram divididos em carregamentos permanentes e acidentais. Carregamentos permanentes: g = peso próprio da laje + peso de paredes sobre as lajes + revestimentos dos pisos. Peso das paredes: (TIJOLO x volume / área da laje espessura das paredes = 0,15 m; altura das paredes = 3,0 m; Tabela 2.2: Localização e comprimento de paredes sobre as lajes Laje Localização Comprimento de parede sobre a laje (m) Área da laje (m2) Carregamento das paredes (kgf/m2) L1 Área/quarto de serviço 3,7 13,8 144,8 L2 Cozinha/sala estar 2,2 18,9 62,8 L3 Cozinha/sala estar 2,2 18,9 62,8 L4 Área/quarto de serviço 3,7 13,8 144,8 L5 Quarto/sala estar 3,3 14,3 125,0 L6 Hall 0,0 8,4 0,0 L7 Quarto/sala estar 3,3 14,3 125,0 L8 Quarto/banheiro 6,0 18,4 176,1 L9 Quarto 0,0 12,4 0,0 L10 Quarto 0,0 12,4 0,0 L11 Quarto/banheiro 6,0 18,4 176,1 Revestimento dos pisos: (revestimento; Para a sala e os quartos, o piso o tipo de revestimento considerado foi o de tacos de madeira, e para a cozinha, área de serviço, banheiros e hall social, o piso considerado foi o de tacos de cerâmica. O motivo haver alguns carregamentos na tabela 2.3 com valores diferentes dos carregamentos gerados pelos tacos de madeira e tacos de cerâmica, é que algumas lajes contêm dois cômodos que possuem diferentes tipos de revestimentos, tendo-se que ser feito nesse caso, uma ponderação entre as áreas dos cômodos e seus respectivos tipos de revestimento de piso. Tabela 2.3: Carregamentos devido aos revestimentos dos pisos das lajes Laje g (kgf/m2) Revestimentos L1 75,00 L2 70,00 L3 70,00 L4 75,00 L5 60,00 L6 80,00 L7 60,00 L8 75,00 L9 60,00 L10 60,00 L11 75,00 Peso próprio das lajes: (C x espessura da laje O peso próprio das lajes não pôde ser calculado até esse ponto, pois ainda não foi determinada a espessura das lajes, que está mostrada no próximo item do capítulo (item 2.3). Os carregamentos acidentais (q) utilizados para as lajes foram obtidos na NBR-6120/2003 e são mostrados na tabela 2.4: Tabela 2.4: Carregamentos acidentais nas lajes Laje Localização q (kgf/m2) L1 Área/quarto de serviço 200 L2 cozinha/sala estar 150 L3 cozinha/sala estar 150 L4 Área/quarto de serviço 200 L5 Quarto/sala estar 150 L6 Hall 150 L7 Quarto/sala estar 150 L8 quarto/banheiro 150 L9 Quarto 150 L10 Quarto 150 L11 quarto/banheiro 150 A tabela 2.5 mostra o resultado dos carregamentos obtido para as lajes, sem o peso próprio que ainda será definido mais à frente: Tabela 2.5: Carregamentos parciais Laje g (kgf/m2) q (kgf/m2) Peso próprio Paredes Revestimentos Carregamentos L1 2500.h 144,78 75,00 200,00 L2 2500.h 62,82 70,00 150,00 L3 2500.h 62,82 70,00 150,00 L4 2500.h 144,78 75,00 200,00 L5 2500.h 124,96 60,00 150,00 L6 2500.h 0,00 80,00 150,00 L7 2500.h 124,96 60,00 150,00 L8 2500.h 176,09 85,00 150,00 L9 2500.h 0,00 60,00 150,00 L10 2500.h 0,00 60,00 150,00 L11 2500.h 176,09 85,00 150,00 2.3 Determinação da Espessura das Lajes Para determinação da espessura das lajes, foi adotada inicialmente a espessura mínima determinada no item 13.1.4.1 da NBR-6118/2003 para as lajes e em seguida fez-se a verificação para se saber se os valores das flechas máximas estabelecidas no item 13.2.2 da NBR-6118/2003 eram obedecidos. Critérios para espessura determinados pela NBR-6118/2003: espessura mínima (7 cm ( lajes de piso) flecha máxima visual (≤ Lx/250) flecha máxima de vibrações (≤ Lx/350) As flechas das lajes foram calculadas pela equação 2.1: , (2.1) onde: h = espessura da laje; (a = coeficiente da tabela de Czerny relativo às condições de apoio e geometria da laje em estudo; p* = 2,4g + 0,7q para a obtenção da flecha total da laje; p* = 0,7q para obtenção da flecha de vibração da laje; Na primeira verificação de flechas das lajes, com a espessura das mesmas igual a sete centímetros (espessura mínima permitido pela NBR-6118/2003), constatou-se que a laje L8 não respeitou a limitação da flecha visual, tendo-se então que aumentar a espessura da laje em um centímetro (para 8 cm) e, efetuada uma nova verificação, constatou-se que todas as lajes respeitaram as limitações das flechas, esse valor foi então admitido para todas as lajes do pavimento tipo de modo a uniformizar e facilitar o processo executivo do edifício. A tabela 2.6 mostra os valores obtidos para as flechas das lajes e as flechas máximas permitidas pela NBR-6118/2003: Tabela 2.6: Valores das flechas das lajes e valores máximos permitidos Laje Flecha Vibracional (cm) Flecha visual (cm) Limitação das flechas Vibracional (cm) Visual (cm) L1 0,03 0,22 0,86 1,20 L2 0,03 0,28 0,89 1,24 L3 0,03 0,28 0,89 1,24 L4 0,03 0,22 0,86 1,20 L5 0,02 0,20 0,89 1,24 L6 0,01 0,09 0,77 1,08 L7 0,02 0,20 0,89 1,24 L8 0,10 1,18 1,14 1,60 L9 0,04 0,30 0,89 1,24 L10 0,04 0,30 0,89 1,24 L11 0,10 1,18 1,14 1,60 A tabela com o valor dos carregamentos das lajes é então apresentada: Tabela 2.7: Tabela resumo dos carregamentos nas lajes Laje g (kgf/m2) q (kgf/m2) p (kgf/m2) Peso próprio Paredes Revestimentos Carregamentos L1 200,00 144,78 75,00 200,00 619,78 L2 200,00 62,82 70,00 150,00 482,82 L3 200,00 62,82 70,00 150,00 482,82 L4 200,00 144,78 75,00 200,00 619,78 L5 200,00 124,96 60,00 150,00 534,96 L6 200,00 0,00 80,00 150,00 430,00 L7 200,00 124,96 60,00 150,00 534,96 L8 200,00 176,09 85,00 150,00 611,09 L9 200,00 0,00 60,00 150,00 410,00 L10 200,00 0,00 60,00 150,00 410,00 L11 200,00 176,09 85,00 150,00 611,09 2.4 Determinação das Reações das Lajes nas vigas Sabe-se que as lajes apóiam-se nas vigas. Neste item são calculadas as cargas das lajes nas vigas. A determinação dessas reações foi feita através do método conhecido como método das áreas. Ele consiste em se dividir as lajes em áreas, e considerar a carga dessa área da laje suportada pela viga em que ela está apoiada. A divisão das lajes em áreas, seguindo-se esse método é mostrada na figura 2.2: Figura 2.1: detalhe do ângulo ( no método das áreas [1] Onde o ângulo ( vale: – 45º entre dois apoios do mesmo tipo; – 60º entre engaste e simplesmente apoiado; – 90º entre apoio e borda livre; Figura 2.2: Divisão das lajes através do método das áreas Os resultados encontrados são mostrados na tabela 2.8: Tabela 2.8: Reações das lajes nas vigas Laje Viga A (m2) Lado Reação na viga (kgf/m) Laje 1 V1 3,56 ly 735,48 V3 6,03 ly 1.245,76 V8 1,77 lx 238,48 V9 2,92 lx 393,43 Laje 2 V1 1,59 lx 125,85 V6 2,63 lx 208,17 V9 7,67 ly 1.194,60 V10 7,67 ly 1.194,60 Laje 5 V3 5,31 ly 916,34 V6 5,31 ly 916,34 V8 1,48 lx 172,12 V9 2,39 lx 277,95 Laje 6 V4 1,01 lx 140,10 V6 1,01 lx 140,10 V10 3,16 ly 503,26 V11 3,16 ly 503,26 Laje 8 V6 6,74 ly 1.029,68 V7 3,96 ly 604,98 V8 2,98 lx 395,88 V9 5,24 lx 696,11 Laje 9 V6 3,23 lx 331,08 V7 1,95 lx 199,88 V9 4,92 ly 650,71 V10 2,88 ly 380,90 2.5 Cálculo dos Momentos Neste item são calculados os momentos atuantes nas lajes a fim de mais adiante, como eles, se dimensionar as armaduras das lajes. Os momentos positivos foram calculados através da fórmula 2.2: i = x, y (2.2) e os momentos negativos, nas bordas engastadas das lajes, pela fórmula 2.3: i = x,y, (2.3) onde os coeficientes ( e ( são obtidos das tabelas de Czerny, baseadas na teoria das placas elásticas, referentes às lajes em questão. Os valores dos momentos encontrados nas lajes encontram-se nas tabelas 2.9 e 2.10: Tabela 2.9: Momentos positivos Laje Lx2 (m2) p (kfg/m2) Tabela Czerny utilizada (( (( mx (kgf.m/m) my (kgf.m/m) L1 9,00 619,78 2.6 22,20 37,80 251,30 147,60 L2 9,61 482,82 2.6 18,80 40,20 246,80 115,40 L3 9,61 482,82 2.6 18,80 40,20 246,80 115,40 L4 9,00 619,78 2.6 22,20 37,80 251,30 147,60 L5 9,61 534,96 2.8 25,70 48,70 200,00 105,60 L6 7,29 430,00 2.5 24,20 47,60 129,50 65,90 L7 9,61 534,96 2.8 25,70 48,70 200,00 105,60 L8 16,00 611,09 2.6 30,10 33,90 324,80 288,40 L9 9,61 410,00 2.6 23,80 35,00 165,60 112,60 L10 9,61 410,00 2.6 23,80 35,00 165,60 112,60 L11 16,00 611,09 2.6 30,10 33,90 324,80 288,40 Tabela 2.10: Momentos negativos nas bordas engastadas das lajes Laje Lx2 (m2) p (kfg/m2) Tabela Czerny utilizada (( (( -mbx (kgf.m/m) -mby (kgf.m/m) L1 9,00 619,78 2.6 10,0 12,6 557,8 442,7 L2 9,61 482,82 2.6 8,9 12,2 521,3 380,3 L3 9,61 482,82 2.6 8,9 12,2 521,3 380,3 L4 9,00 619,78 2.6 10,0 12,6 557,8 442,7 L5 9,61 534,96 2.8 12,5 17,5 411,3 293,8 L6 7,29 430,00 2.5 12,2 - 256,9 - L7 9,61 534,96 2.8 12,5 17,5 411,3 293,8 L8 16,00 611,09 2.6 12,7 13,6 769,9 718,9 L9 9,61 410,00 2.6 10,7 12,8 368,2 307,8 L10 9,61 410,00 2.6 10,7 12,8 368,2 307,8 L11 16,00 611,09 2.6 12,7 13,6 769,9 718,9 2.6 Compatibilização dos momentos A compatibilização dos momentos consiste numa correção dos momentos negativos existentes nos engastes das lajes e no momento positivo na laje de maior momento negativo. Essa correção tem de ser feita devido às simplificações impostas pelo modelo adotado para o projeto, onde os momentos negativos encontrados em duas lajes engastadas são diferentes em cada uma delas, contrariando o que deve acontecer fisicamente. As fórmulas 2.4 e 2.5 foram usadas para calcular essas compatibilizações e uma figura que ilustra basicamente no que consiste essa compatibilização. Admitindo-se |mb2| > | mb1|, temos: (2.4) (2.5) Figura 2.3: Ilustração dos momentos nas lajes antes e depois da compatibilização [1] Os resultados das compatibilizações são apresentados nas tabelas 2.11: Tabela 2.11: Compatibilização dos momentos Momentos (kgf.m) Engaste |mb1+mb2| /2 0,8.|mmax| -me m2' L1-L5 484,5 446,2 484,5 287,9 L2-L6 389,1 417,1 417,1 298,9 L2-L9 344,1 304,3 344,1 133,5 L3-L6 389,1 417,1 417,1 298,9 L3-L10 344,1 304,3 344,1 133,5 L4-L7 484,5 446,2 484,5 287,9 L5-L8 590,6 615,9 615,9 427,1 L7-L11 590,6 615,9 615,9 427,1 L8-L9 543,6 575,1 575,1 360,3 L10-L11 543,6 575,1 575,1 360,3 A compatibilização entre os momentos das lajes L1-L2-L5 e L3-L4-L7 foi feita à parte, pois existia uma interface entre esses conjuntos de lajes. O procedimento realizado nesse caso foi o mesmo, porém, com três lajes dessa vez. Os resultados encontrados são mostrados na tabela 2.12: Tabela 2.12: Compatibilização dos momentos entre três lajes engastadas Momentos (kgf.m) Engaste |mb1+mb2+mb3| /2 0,8.|mmax| -me m2' L1-L2-L5 419,3 417,1 435,6 308,5 L3-L4-L7 419,3 417,1 435,6 308,5 São mostrados, na tabela 2.13, os momentos finais nas lajes, corrigidos (os que tiveram que ser corrigidos), que serão usados mais adiante para o dimensionamento das armaduras longitudinais positivas: Tabela 2.13: Momentos positivos finais Laje m'x (kgf.m/m) m'y (kgf.m/m) L1 287,9 147,6 L2 308,5 133,5 L3 308,5 133,5 L4 287,9 147,6 L5 200,0 105,6 L6 129,5 65,9 L7 200,0 105,6 L8 427,1 360,3 L9 165,6 112,6 L10 165,6 112,6 L11 427,1 360,3 2.7 Armaduras Longitudinais Determinação das Áreas de Armadura Longitudinal: Para o dimensionamento das armaduras longitudinais das lajes, utilizou-se o software FNS [4], que calcula as áreas de armadura necessárias baseado na teoria da flexão normal simples. Como a edificação se localizará num ambiente urbano, a classe de agressividade adotada foi II, com cobrimento mínimo da armadura de 2,5 cm, de acordo com a tabela 7.2 da NBR-6118/2003. Nas tabelas 2.14 e 2.15 são mostrados os valores obtidos para as áreas de armadura necessárias para cada laje através do software FNS [4]: Tabela 2.14: Áreas de armaduras positivas Laje ASx (cm2/m) ASy (cm2/m) L1 1,75 0,88 L2 1,88 0,79 L3 1,88 0,79 L4 1,75 0,88 L5 1,20 0,63 L6 0,77 0,39 L7 1,20 0,63 L8 2,65 2,21 L9 0,99 0,67 L10 0,99 0,67 L11 2,65 2,21 Tabela 2.15: Áreas de armaduras negativas Engaste -me (kgf.m) ASb (cm2/m) L1-L5 484,54 3,03 L2-L6 417,07 2,58 L2-L9 344,07 2,11 L3-L6 417,07 2,58 L3-L10 344,07 2,11 L4-L7 484,54 3,03 L5-L8 615,90 3,94 L7-L11 615,90 3,94 L8-L9 575,14 3,66 L10-L11 575,14 3,66 L1-L2-L5 482,02 3,02 L3-L4-L7 482,02 3,02 Áreas de Armadura Mínimas e Máximas: Nesse item foram calculados os valores mínimos e máximos das áreas de armadura das lajes como indica a NBR-6118/2003 no item 17.2.4.2. Usou-se para os cálculos, a base da seção transversal da laje com um metro: Área de armadura máxima: 4% de Ac: ASmáx = 0,04*800 = 32 cm2/m Área de armadura mínima: ( ASmin = 1,17 cm2/m Como nesse projeto todas as lajes têm ly/lx ≤ 2, as áreas mínimas para as armaduras positivas e negativas são: Armaduras positivas: ASi ≥ (2/3) ASmin = 0,78 cm2/m Armaduras negativas: ASb ≥ ASmin = 1,17 cm2/m As tabelas 2.16 e 2.17 mostram os valores das áreas de armadura necessárias, obedecendo aos valores mínimos e máximos calculados acima: Tabela 2.16: Áreas das armaduras positivas respeitando os limites de ASmín Laje ASx (cm2/m) ASy (cm2/m) L1 1,75 0,88 L2 1,88 0,79 L3 1,88 0,79 L4 1,75 0,88 L5 1,20 0,78 L6 0,78 0,78 L7 1,20 0,78 L8 2,65 2,21 L9 0,99 0,78 L10 0,99 0,78 L11 2,65 2,21 Tabela 2.17: Áreas das armaduras negativas respeitando os limites de ASmin Engaste -me (kgf.m) ASb (cm2/m) L1-L5 484,54 3,03 L2-L6 417,07 2,58 L2-L9 344,07 2,11 L3-L6 417,07 2,58 L3-L10 344,07 2,11 L4-L7 484,54 3,03 L5-L8 615,90 3,94 L7-L11 615,90 3,94 L8-L9 575,14 3,66 L10-L11 575,14 3,66 L1-L2-L5 482,02 3,02 L3-L4-L7 482,02 3,02 Desbitolamento das armaduras: No processo de escolha das bitolas e do número de barras das armaduras de flexão, observaram-se primeiramente as restrições de diâmetros das barras e de espaçamentos entre elas determinados no item 20.1 da NBR 6118/2003. Diâmetro máximo das barras: h/8 = 10 mm Espaçamento máximo: Armadura Principal: 2h = 16 cm (item 20.1) Armadura Secundária: 33 cm (item 20.1) Espaçamento mínimo: 5 cm Cobrimento mínimo: 2,5 cm Na escolha do número e diâmetro das barras das armaduras de flexão foi tomado como parâmetro, a área de armadura total de armadura para cada direção das lajes, para que pudesse ser feito um dimensionamento mais preciso das armaduras, sem erros devido a arredondamentos. O número de barras para uma dada direção da laje foi determinado usando-se a fórmula 2.6: , (2.6) e o espaçamento entre as barras pela fórmula 2.7: (2.7) A escolha do diâmetro das barras foi feita sempre que possível de maneira que as armaduras nas duas direções das lajes tivessem sempre barras do mesmo diâmetro para que fosse minimizada a possibilidade de erros quando da execução projeto. Nas tabelas 2.18 encontram-se os resultados obtidos para as bitolas e número de barras para cada direção das lajes e o espaçamento entre elas. Tabela 2.18: Resultados obtidos para o desbitolamento da armadura ASx Laje ASx (cm2/m) ASx total (cm2) bitola (mm) No de barras ASef (cm2) S (cm) L1 1,75 8,05 5 41 8,05 10,9 L2 1,88 11,47 5 59 11,58 9,9 L3 1,88 11,47 5 59 11,58 9,9 L4 1,75 8,05 5 41 8,05 10,9 L5 1,20 5,52 5 29 5,69 15,7 L6 0,78 2,42 5 20 3,93 15,5 L7 1,20 5,52 5 29 5,69 15,7 L8 2,65 12,19 5 63 12,36 6,8 L9 0,99 3,96 5 25 4,91 15,9 L10 0,99 3,96 5 25 4,91 15,9 L11 2,65 12,19 5 63 12,36 6,8 ASy Laje ASy (cm2/m) ASy total (cm2) bitola (mm) No de barras área efetiva (cm2) S (cm) L1 0,88 0 5 19 3,73 15,9 L2 0,79 2,45 5 13 2,55 7,5 L3 0,79 2,45 5 13 2,55 7,5 L4 0,88 0 5 19 3,73 15,9 L5 0,78 2,42 5 13 2,55 7,5 L6 0,78 2,11 5 11 2,16 9,1 L7 0,78 2,42 5 13 2,55 7,5 L8 2,21 8,84 10 12 9,42 7,6 L9 0,78 2,42 5 13 2,55 7,5 L10 0,78 2,42 5 13 2,55 7,5 L11 2,21 8,84 10 12 9,42 7,6 ASb Engaste ASb (cm2/m) ASb total (cm2) bitola (mm) No de barras área efetiva (cm2) S (cm) L1-L5 3,03 13,94 6,3 45 14,02 9,7 L2-L6 2,58 8 6,3 26 8,1 11,5 L2-L9 2,11 6,54 6,3 21 6,54 14,6 L3-L6 2,58 8 6,3 26 8,1 11,5 L3-L10 2,11 6,54 6,3 21 6,54 14,6 L4-L7 3,03 13,94 6,3 45 14,02 9,7 L5-L8 3,94 18,14 6,3 59 18,38 7,2 L7-L11 3,94 18,14 6,3 59 18,38 7,2 L8-L9 3,66 14,63 6,3 47 14,64 7,9 L10-L11 3,66 14,63 6,3 47 14,64 7,9 L1-L2 3,02 9,06 6,3 30 9,35 9,5 L2-L5 3,02 9,36 6,3 31 9,66 9,5 L3-L4 3,02 9,06 6,3 30 9,35 9,5 L3-L7 3,02 9,36 6,3 31 9,66 9,5 Comprimento das Barras: Para o cálculo do comprimento das barras das armaduras positivas, admitimos, à favor da segurança, o uso de armadura em todo o comprimento das lajes mais o comprimento de ancoragem admitido como sendo de 6 cm. Com isso temos na tabela 2.19 o resumo dos comprimentos das barras das armaduras positivas. Tabela 2.19: Comprimento das barras das armaduras positivas Laje lx (m) Adicional (m) Total (m) ly (m) Adicional (m) Total (m) L1 3,00 0,12 3,12 4,60 0,12 4,72 L2 3,10 0,12 3,22 6,10 0,12 6,22 L3 3,10 0,12 3,22 6,10 0,12 6,22 L4 3,00 0,12 3,12 4,60 0,12 4,72 L5 3,10 0,12 3,22 4,60 0,12 4,72 L6 2,70 0,12 2,82 3,10 0,12 3,22 L7 3,10 0,12 3,22 4,60 0,12 4,72 L8 4,00 0,12 4,12 4,60 0,12 4,72 L9 3,10 0,12 3,22 4,00 0,12 4,12 L10 3,10 0,12 3,22 4,00 0,12 4,12 L11 4,00 0,12 4,12 4,60 0,12 4,72 Já as armaduras negativas entre bordas engastadas possuem um comprimento restrito à ¼ do maior lx das duas lajes engastadas em cada laje. Os resultados são mostrados na tabela 2.20, mais um adicional de 6 cm em cada lado, para penetração transversal das barras nas lajes: Tabela 2.20: Comprimento das barras das armaduras negativas Engaste lx A (m) lx B (m) Comprimento (m) Adicional (m) Total (m) L1-L5 3,00 3,10 1,55 0,12 1,67 L1-L2 3 3,1 1,55 0,12 1,67 L2-L5 3,1 3,1 1,55 0,12 1,67 L2-L6 3,1 2,7 1,55 0,12 1,67 L2-L9 3,1 3,1 1,55 0,12 1,67 L3-L4 3 3,1 1,55 0,12 1,67 L3-L6 3,1 2,7 1,55 0,12 1,67 L3-L7 3,1 3,1 1,55 0,12 1,67 L3-L10 3,1 3,1 1,55 0,12 1,67 L4-L7 3,00 3,10 1,55 0,12 1,67 L5-L8 3,1 4 2 0,12 2,12 L7-L11 3,1 4 2 0,12 2,12 L8-L9 4 3,1 2 0,12 2,12 L10-L11 4 3,1 2 0,12 2,12 2.8 Verificação da Necessidade de Armadura Transversal Neste item foi feita a verificação, como preconiza a NBR-6118/2003, para se saber se é dispensável o uso da armadura transversal nas lajes do projeto. Para isso foi verificado se (wd < (wu1, obtidos através das fórmulas 2.8 e 2.9: (2.8) (2.9) com ψ4 = 0,60. , para h ( 15 cm; ψ4 = 0,45. , para h > 15 cm; 0,001 < ρ1 < 0,015 (adotado como 0,001 a favor da segurança); bw = 1 m; : tensão convencional de cisalhamento; : tensão última de cisalhamento. Tabela 2.21: Valor dos parâmetros para a análise da necessidade de armadura transversal Laje Vd(MN/m) (wd (MPa) (1 (4 (wu1 (MPa) Situação L1 0,012 0,002 0,001 0,107 0,584 Dispensada L2 0,012 0,002 0,001 0,107 0,584 Dispensada L5 0,009 0,001 0,001 0,107 0,584 Dispensada L6 0,005 0,001 0,001 0,107 0,584 Dispensada L8 0,010 0,002 0,001 0,107 0,584 Dispensada L9 0,007 0,001 0,001 0,107 0,584 Dispensada Como mostrado na tabela acima, constatou-se que a armadura de cisalhamento pode ser dispensada para as lajes do projeto. 2.9 Detalhamento No detalhamento das armaduras, é definido como elas serão posicionadas nas peças. As armaduras positivas, a favor da segurança, serão usadas em toda a extensão das lajes. As armaduras negativas de canto e de bordas apoiadas devem obedecer aos limites de área mínima de armadura e comprimento mostrados na figura 2.4: Figura 2.4: esquema ilustrativo das áreas mínimas e comprimentos de armaduras de canto e de bordas simplesmente apoiadas Tabela 2.22: Desbitolamento da armadura de canto Laje 1/5 lx (m) As (cm2) Bitola (mm) No de barras ASef(cm2) S (cm) Comprimento total (m) L1 0,60 6,03 10 8 6,28 7,1 0,60 L2 0,62 8,68 12,5 8 9,81 7,1 0,62 L3 0,62 8,68 12,5 8 9,81 7,1 0,62 L4 0,60 6,03 10 8 6,28 7,1 0,60 L8 0,80 9,35 10 12 9,42 6,0 0,80 L9 0,62 3,06 9,5 5 3,54 13,7 0,62 L10 0,62 3,06 9,5 5 3,54 13,7 0,62 L11 0,80 9,35 10 12 9,42 6,0 0,80 Os ganchos da armadura negativa de bordas apoiadas possuem, em uma extremidade 46 cm (até alcançar o fundo da forma da viga), e na outra 6 cm. Tabela 2.23: Desbitolamento e comprimento da armadura negativa de bordas apoiadas Laje Direção AS (cm2) li/5 (m) bitola (mm) No de barras ASef (cm2) S (cm) Adicional (m) Comprimento total (m) L1 x 2,01 0,60 5 11 2,16 5,2 0,52 1,12 y 0,69 0,60 5 4 0,79 18,5 0,52 1,12 L2 x 1,43 0,62 5 8 1,57 7,9 0,52 1,14 y 0,61 0,62 5 4 0,79 19,2 0,52 1,14 L3 x 1,43 0,62 5 8 1,57 7,9 0,52 1,13 y 0,61 0,62 5 4 0,79 19,2 0,52 1,13 L4 x 2,01 0,60 5 11 2,16 5,2 0,52 1,11 y 0,69 0,60 5 4 0,79 18,5 0,52 1,11 L5 x 1,39 0,62 5 8 1,57 7,9 0,52 1,14 y - - - - - - 0,52 - L6 x 0,62 0,54 5 5 0,98 12,3 0,52 1,06 y - - - - - - 0,52 - L7 x 1,39 0,62 5 8 1,57 7,9 0,52 1,13 y - - - - - - 0,52 - L8 x 3,05 0,80 8 7 3,52 12,0 0,52 1,32 y 2,21 0,80 8 5 2,51 18,4 0,52 1,32 L9 x 0,99 0,62 5 6 1,18 11,3 0,52 1,14 y 0,60 0,62 5 4 0,79 19,2 0,52 1,14 L10 x 0,99 0,62 5 6 1,18 11,3 0,52 1,13 y 0,60 0,62 5 4 0,79 19,2 0,52 1,13 L11 x 3,05 0,80 8 7 3,52 12,0 0,52 1,31 y 2,21 0,80 8 5 2,51 18,4 0,52 1,31 As plantas com o detalhamento das armaduras das lajes encontram-se no Anexo II. 2.10 Numeração das Barras A tabela 2.24 foi confeccionada com os índices explicados abaixo designando os tipos de armadura nas linhas: Lkx: barras da armadura ASx da laje k Lky: barras da armadura ASy da laje k Lkc: barras da armadura de canto da laje k Lkbx: barras da armadura ASbx da laje k Lkby: barras da armadura ASby da laje k Tabela 2.x: lista de barras das lajes Barras Comprimento (m) Bitola (mm) Grupo No de barras S (cm) Numeração L1x 3,12 5 N1 41 11 N1-41 5 c/11-312 L1y 4,72 5 N2 14 22 N2-14 5 c/23-472 L2x 3,22 5 N3 59 10 N3-59 5 c/10-322 L2y 6,22 5 N4 13 25 N4-13 5 c/25-622 L3x 3,22 5 N3 59 10 59 N3 c/10 L3y 6,22 5 N4 13 25 13 N4 c/25 L4x 3,12 5 N1 41 11 41 N1 c/11 L4y 4,72 5 N2 14 22 14 N2 c/22 L5x 3,22 3,8 N5 49 9 N5-49 3,8 c/10-322 L5y 4,72 3,8 N6 22 14 N6-22 3,8 c/15-472 L6x 2,82 3,8 N7 22 14 N7-22 3,8 c/15-282 L6y 3,22 3,8 N5 19 14 19 N5 c/14 L7x 3,22 3,8 N5 49 9 49 N5 c/9 L7y 4,72 3,8 N6 22 14 22 N6 c/14 L8x 4,12 6,3 N7 40 11 40 N7 c/11 L8y 4,72 6,3 N8 29 13 N8-29 6,3 c/14-472 L9x 3,22 3,8 N5 36 11 36 N5 c/11 L9y 4,12 3,8 N9 22 14 N9-22 3,8 c/15-412 L10x 3,22 3,8 N5 36 11 36 N5 c/11 L10y 4,12 3,8 N9 22 14 22 N9 c/14 L11x 4,12 6,3 N7 40 11 40 N7 c/11 L11y 4,72 6,3 N8 29 13 29 N8 c/13 L1-L5 1,62 6,3 N10 45 10 N10-45 6,3 c/10-162 L1-L2 1,62 6,3 N10 30 9,5 30 N10 c/9,6 L2-L5 1,67 6,3 N11 31 9,5 N11-31 6,3 c/10-167 L2-L6 1,47 6,3 N12 26 11,5 N12-26 6,3 c/12-147 L2-L9 1,67 6,3 N11 21 14,6 21 N11 c/14,6 L3-L4 1,62 6,3 N10 31 9,5 31 N10 c/9,6 L3-L6 1,47 6,3 N12 26 11,5 26 N12 c/11,6 L3-L7 1,67 6,3 N11 30 9,5 30 N11 c/9,6 L3-L10 1,67 6,3 N11 21 14,6 21 N11 c/14,6 L4-L7 1,62 6,3 N10 45 9,7 45 N10 c/9,7 L5-L8 1,67 6,3 N11 59 7,2 59 N11 c/7,3 L7-L11 1,67 6,3 N11 59 7,2 59 N11 c/7,3 L8-L9 1,67 6,3 N11 47 7,9 47 N11 c/8 L10-L11 1,67 6,3 N11 47 7,9 47 N11 c/8 L1c 0,60 10 N13 8 7,1 N13-8 10 c/8-60 L2c 0,62 12,5 N14 8 7,1 N14-8 12,5 c/8-62 L3c 0,62 12,5 N14 8 7,1 8 N14 c/7,1 L4c 0,60 10 N13 8 7,1 8 N13 c/7,1 L8c 0,80 10 N15 12 6 N15-12 10 c/6-80 L9c 0,62 9,5 N16 5 13,7 N16-5 9,5 c/14-62 L10c 0,62 9,5 N16 5 13,7 5 N16 c/13,7 L11c 0,80 10 N15 12 6 12 N15 c/6 L1bx 1,12 5 N17 11 5,2 N17-11 5 c/6-112 L1by 1,12 5 N17 4 18,5 4 N17 c/18,5 L2bx 1,14 5 N18 8 7,9 N18-8 5 c/8-114 L2by 1,14 5 N18 4 19,2 4 N18 c/19,2 L3bx 1,14 5 N18 8 7,9 8 N18 c/7,9 L3by 1,14 5 N18 4 19,2 4 N18 c/19,2 L4bx 1,12 5 N17 11 5,2 11 N17 c/5,2 L4by 1,12 5 N17 4 18,5 4 N17 c/18,5 L5bx 1,14 5 N18 8 7,9 8 N18 c/7,9 L6bx 1,06 5 N19 5 12,3 N19-5 5 c/13-106 L7bx 1,14 5 N18 8 7,9 8 N18 c/7,9 L8bx 1,32 8 N20 7 12 N20-7 8 c/12-132 L8by 1,32 8 N20 5 18,4 5 N20 c/18,4 L9bx 1,14 5 N18 6 11,3 6 N18 c/11,3 L9by 1,14 5 N18 4 19,2 4 N18 c/19,2 L10bx 1,14 5 N18 6 11,3 6 N18 c/11,3 L10by 1,14 5 N18 4 19,2 4 N18 c/19,2 L11bx 1,32 8 N20 7 12 7 N20 c/12 L11by 1,32 8 N20 5 18,4 5 N20 c/18,4 2.11 Resumo das Barras A tabela 2.x foi confeccionada, somando-se o comprimento de todas as barras usadas nas armaduras das lajes organizadas pela bitola. Os dados usados foram os seguintes: Custo do aço: R$ 3,50 / kg Peso específico do aço: 7850 kgf/m3 Edifício com 4 pavimentos (3 andares + cobertura) 10% extra de aço (para o caso de perdas) Tabela 2.x: Resumo de compras das barras Bitola (mm) Comprimento (m) Peso (kg) Perdas (kg) Peso por andar (kg) Peso total (kg) Custo (R$) 3,8 1059,6 94,3 9,4 103,7 414,9 1452,0 5,0 1037,0 159,8 16,0 175,7 702,9 2460,2 6,3 1450,5 354,8 35,5 390,2 1560,9 5463,2 8,0 31,7 12,5 1,2 13,7 55,0 192,4 9,5 19,0 10,6 1,1 11,6 46,5 162,7 10 40,0 24,6 2,5 27,1 108,5 379,6 12,5 25,0 24,1 2,4 26,5 105,9 370,7 Total 2.994,5 10.480,8 Dimensionamento das Vigas Este capítulo mostra como foi feito o dimensionamento das vigas V6, V7 e V8 do pavimento tipo do edifício. 3.1 Avaliação dos Carregamentos Os carregamentos nas vigas provêm de três fontes basicamente: Peso próprio das vigas: (C x bviga x hviga; Peso das paredes nas vigas: (tijolo x bparede x hparede; Reações das lajes nas vigas: mostrado no capítulo anterior; A viga V6, no entanto, além das três fontes citadas acima, suporta também o peso da escada do edifício. Avaliação do carregamento da escada na viga 6: A figura 3.1 mostra como a escada se apóia na viga 6: Figura 3.1: Representação esquemática do apoio da escada na viga 6 gescada = peso das áreas planas + peso dos degraus = (C x 0,08 x [(3 x 1 x 2,5) + (2 x 2,42 x 1,15)] = 3121,8 kgf. Carga acidental da escada: pela NBR-6120/1980, a carga acidental de escada sem acesso público é de 250 kgf/m2. Então qescada = 250 x 9,5 = 2375,0 kgf. Dividindo-se o valor dos carregamentos gerados pela escada pelo comprimento do tramo 3 da viga 6, onde ela se apóia, temos a reação da escada na viga: pescada = (gescada + qescada) /Ltramo3 = 2035,8 kgf/m As tabelas 3.1 e 3.2 mostram os resultados dos carregamentos nas vigas: Tabela 3.1: Carregamentos nas vigas V7 e V8 Viga 7 Tramo Comprimento (m) Carr. paredes (kg/m) Reação lajes (kg/m) Peso próprio (kgf/m) Total (kgf/m) 1 4,6 540 604,98 200 1344,98 2 3,1 540 199,88 200 939,88 3 2,7 540 0,00 200 740,00 Viga 8 Tramo Comprimento (m) Carr. paredes (kg/m) Reação lajes (kg/m) Peso próprio (kgf/m) Total (kgf/m) 1 3,0 540 238,48 200 978,48 2 3,1 540 172,12 200 912,12 3 4,0 540 395,88 200 1135,88 Tabela 3.2: Carregamentos na viga 6 Tramo Comprimento (m) Carr. paredes (kg/m) Reação lajes (kg/m) Peso Próprio (kgf/m) Escada (kgf/m) Total (kgf/m) 1 4,6 540 1056,44 200 0 1796,44 2 3,1 540 539,24 200 0 1279,24 3 2,7 540 140,10 200 2035 2915,10 3.2 Obtenção dos Esforços Solicitantes A obtenção dos esforços solicitantes nas vigas foi feita com o uso do software Nastran. As imagens obtidas do programa, dos diagramas de momentos fletores e esforços cortantes nas vigas encontram-se no Anexo III deste relatório. Como a idealização estrutural das vigas foi feita considerando-as como contínuas, a obtenção dos momentos fletores e esforços cortantes nas mesmas deve ser feita com as mesmas estando submetidas às três condições de contorno conforme indica a NBR-6118/2003. Condição 1: todos os nós simplesmente apoiados: Figura 3.2: 1ª condição de apoio das vigas Condição 2: nós das extremidades engastados e nós internos simplesmente apoiados: Figura 3.3: 2ª condição de apoio das vigas Condição 3: nós internos engastados e extremidades simplesmente apoiadas: Figura 3.4: 3ª condição de apoio das vigas Com a análise das vigas feita sob essas três condições, foram tomados os máximos momentos fletores positivos e negativos, os esforços cortantes máximos e as reações geradas pelos pilares nas vigas, para com isso então se dimensionar as vigas e posteriormente os pilares. Análise da viga V6: � Figura 3.5: seção longitudinal da viga 6 Tabela 3.3: carregamentos na viga 6 Tramo Comprimento (m) Carr. paredes (kg/m) Reação lajes (kg/m) Peso próprio (kgf/m) Escada (kgf/m) Total (kgf/m) 1 4,6 540 1056,44 200 0 1796,44 2 3,1 540 539,24 200 0 1279,24 3 2,7 540 140,10 200 2035 2915,10 4 3,1 540 539,24 200 0 1279,24 5 4,6 540 1056,44 200 0 1796,44 Tabela 3.4: Esforços solicitantes na viga V6 nas condições de contorno 1 Maior momento positivo (kgf.m) 3266,5 Menor momento negativo (kgf.m) -3239,4 Esforço cortante máximo (módulo) (kgf) 4136,7 Momento fletor no pilar 15 (kgf.m) -978,0 Reação no pilar 15 (kgf) 5088,9 Tabela 3.5: Esforços solicitantes na viga V6 nas condições de contorno 2 Maior momento positivo (kgf.m) 1852,2 Menor momento negativo (kgf.m) -3678,8 Esforço cortante máximo (módulo) (kgf) 4274,1 Momento fletor no pilar 15 (kgf.m) -1216,3 Reação no pilar 15 (kgf) 5229,2 Tabela 3.6: Esforços solicitantes na viga V6 nas condições de contorno 3 Maior momento positivo (kgf.m) 2671,4 Menor momento negativo (kgf.m) -4726,7 Esforço cortante máximo (módulo) (kgf) 4359,8 Momento fletor no pilar 15 (kgf.m) -1770,2 Reação no pilar 15 (kgf) 5318,3 Resumo para a viga V6: Tabela 3.7: Resumo dos esforços na viga V6 Maior momento positivo (kgf.m) 3266,5 Menor momento negativo (kgf.m) -4726,7 Esforço cortante máximo (módulo) (kgf) 5159,8 Momento fletor no pilar 15 (kgf.m) -1770,2 Reação no pilar 15 (kgf) 5318,3 Viga 7 � Figura 3.7: seção longitudinal da viga 7 Tabela 3.8: carregamentos na viga V7 Tramo Comprimento (m) Carr. paredes (kg/m) Reação lajes (kg/m) Peso próprio (kgf/m) Total (kgf/m) 1 4,6 540 604,98 200 1344,98 2 3,1 540 199,88 200 939,88 3 2,7 540 0,00 200 740,00 4 3,1 540 199,88 200 939,88 5 4,6 540 604,98 200 1344,98 Tabela 3.9: Esforços solicitantes na viga V7 nas condições de contorno 1 Maior momento positivo (kgf.m) 2408,1 Menor momento negativo (kgf.m) -2519,4 Esforço cortante máximo (módulo) (kgf) 3641,6 Momento fletor no pilar 20 (kgf.m) -2518,8 Reação no pilar 20 (kgf) 4446,7 Tabela 3.10: Esforços solicitantes na viga V7 nas condições de contorno 2 Maior momento positivo (kgf.m) 1358,7 Menor momento negativo (kgf.m) -2706,3 Esforço cortante máximo (módulo) (kgf) 3114 Momento fletor no pilar 20 (kgf.m) -1691,1 Reação no pilar 20 (kgf) 3951,3 Tabela 3.11: Esforços solicitantes na viga V7 nas condições de contorno 3 Maior momento positivo (kgf.m) 1999,0 Menor momento negativo (kgf.m) -1904,3 Esforço cortante máximo (módulo) (kgf) 3563,8 Momento fletor no pilar 20 (kgf.m) -2518,1 Reação no pilar 20 (kgf) 4319,5 Resumo para a viga 7: Tabela 3.12: resumo dos esforços na viga V6 Máximo Momento Positivo (kgf.m) 2408,1 Mínimo Momento Positivo (kgf.m) -2706,3 Esforço cortante no pilar 20 (kgf) 3863,8 Reação no pilar 20 (kgf) 4446,7 Viga 8 � Figura 3.8: seção longitudinal da viga 8 Tabela 3.3: carregamentos na viga 8 Tramo Comprimento (m) Carr. paredes (kg/m) Reação lajes (kg/m) Peso próprio (kgf/m) Total (kgf/m) 1 3,0 540 238,48 200 978,48 2 3,1 540 172,12 200 912,12 3 4,0 540 395,88 200 1135,88 Tabela 3.13: Esforços solicitantes na viga V8 nas condições de contorno 1 Maior momento positivo (kgf.m) 1543,4 Menor momento negativo (kgf.m) -1596,8 Esforço cortante máximo (módulo) (kgf) 2671,1 Momento fletor no pilar 1 (kgf.m) 0 Reação no pilar 1 (kgf) 1236,4 Tabela 3.14: Esforços solicitantes na viga V8 nas condições de contorno 2 Maior momento positivo (kgf.m) 851,3 Menor momento negativo (kgf.m) -1695,8 Esforço cortante máximo (módulo) (kgf) 2409,4 Momento fletor no pilar 1 (kgf.m) -790,1 Reação no pilar 1 (kgf) 1425,6 Tabela 3.15: Esforços solicitantes na viga V8 nas condições de contorno 3 Maior momento positivo (kgf.m) 1279,3 Menor momento negativo (kgf.m) -2256,6 Esforço cortante máximo (módulo) (kgf) 2836,2 Momento fletor no pilar 1 (kgf.m) 0 Reação no pilar 1 (kgf) 1105,2 Resumo para a viga 8: Tabela 3.16: resumo dos esforços na viga V8 Maior momento positivo (kgf.m) 1543,4 Menor momento negativo (kgf.m) -2256,6 Esforço cortante máximo (módulo) (kgf) 2836,2 Momento fletor no pilar 1 (kgf.m) -790,1 Reação no pilar 1 (kgf) 1425,6 A seguir é apresentada a obtenção dos esforços solicitantes nas vigas V1, V9 e V10, importantes para o dimensionamento dos pilares no próximo capítulo. Viga 1 � Figura 3.9: seção longitudinal da viga 1 Tabela 3.17: Carregamentos na viga 1 Tramo Comprimento (m) Carr. paredes (kgf/m) Reação lajes (kgf/m) Peso próprio (kgf/m) Total (kgf/m) 1 4,6 540 735,48 200 1475,48 2 3,1 540 125,85 200 865,85 Tabela 3.18: Esforços gerados no pilar 1 pela viga 1 nas condições de contorno 1 Momento fletor no pilar 1 (kgf.m) Reação no pilar 1 (kgf) 0 2738,9 Tabela 3.19: Esforços gerados no pilar 1 pela viga 1 nas condições de contorno 2 Momento fletor no pilar 1 (kgf.m) Reação no pilar 1 (kgf) -2854,1 3565,3 Tabela 3.20: Esforços gerados no pilar 1 pela viga 1 nas condições de contorno 3 Momento fletor no pilar 1 (kgf.m) Reação no pilar 1 (kgf) 0 2494,0 Resumo para a viga 1: Tabela 3.21: resumo dos esforços gerados no pilar 1 pela viga 1 Momento fletor no pilar 1 (kgf.m) Reação no pilar 1 (kgf) -2854,1 3565,3 Viga 9 � Figura 3.10: seção longitudinal da viga 9 Tabela 3.22: Carregamentos na viga 9 Tramo Comprimento (m) Carr. paredes (kgf/m) Reação lajes (kgf/m) Peso próprio (kgf/m) Total (kgf/m) 1 3,0 540 1588,03 200 2328,03 2 3,1 540 1472,55 200 2212,55 3 4,0 540 1346,82 200 2086,82 Tabela 3.23: Esforços gerados no pilar 20 pela viga 9 nas condições de contorno 1 Momento fletor no pilar 20 (kgf.m) Reação no pilar 20 (kgf) 0 3401,2 Tabela 3.24: Esforços gerados no pilar 20 pela viga 9 nas condições de contorno 2 Momento fletor no pilar 20 (kgf.m) Reação no pilar 20 (kgf) -3013,5 4349,9 Tabela 3.25: Esforços gerados no pilar 20 pela viga 9 nas condições de contorno 3 Momento fletor no pilar 20 (kgf.m) Reação no pilar 20 (kgf) 0 3137,5 Resumo para a viga 9: Tabela 3.26: resumo dos esforços gerados no pilar 20 pela viga 9 Momento fletor no pilar 20 (kgf.m) Reação no pilar 20 (kgf) -3013,5 4349,9 Viga 10 � Figura 3.11: seção longitudinal da viga 10 Tabela 3.27: Carregamentos na viga 10 Tramo Comprimento (m) Carr. paredes (kgf/m) Reação lajes (kgf/m) Peso próprio (kgf/m) Total (kgf/m) 1 3,0 540 1194,60 200 1934,60 2 3,1 540 1697,86 200 2437,86 3 4,0 540 380,90 200 1120,90 Tabela 3.28: Esforços gerados no pilar 15 pela viga 10 nas condições de contorno 1 Momento fletor no pilar 15 (kgf.m) Reação no pilar 15 (kgf) -2093,0 5063,8 Tabela 3.29: Esforços gerados no pilar 15 pela viga 10 nas condições de contorno 2 Momento fletor no pilar 15 (kgf.m) Reação no pilar 15 (kgf) -1765,7 4620,6 Tabela 3.30: Esforços gerados no pilar 15 pela viga 10 nas condições de contorno 3 Momento fletor no pilar 15 (kgf.m) Reação no pilar 15 (kgf) -2226,1 4811,4 Resumo para a viga 10: Tabela 3.31: resumo dos esforços gerados no pilar 15 pela viga 10 Momento fletor no pilar 15 (kgf.m) Reação no pilar 15 (kgf) -2226,1 5063,8 3.3 Armaduras Longitudinais Inicialmente nessa seção foram definidas as áreas mínimas e máximas de armadura longitudinal em vigas preconizadas pela NBR-6118/2003. Área mínima de armadura de tração: de acordo com o item 17.3.5.2.1 da NBR-6118/2003, o valor da área mínima de armadura longitudinal numa viga deve ser o maior valor entre: - 0,15% da área da seção transversal de concreto; - Armadura dimensionada para o momento fletor: Md = 0,8 WO fctk,sup, onde WO é o módulo de resistência da seção transversal bruta do concreto relativo à fibra mais tracionada e; fctk,sup é a resistência característica superior do concreto à tração; Porém, a área dimensionada para o momento fletor mínimo pode ser calculada através de um valor de taxa mínima de armadura obtido da tabela 17.3 da NBR-6118/2003, que para o caso em questão vale 0,035. O valor então adotado como área mínima de armadura de tração é o maior entre os mostrados na tabela 3.31: Tabela 3.31: Áreas mínimas de armadura de tração AC (cm2) ASmin absoluta (cm2) AS momento fletor mínimo (cm2) ASmin adotada (cm2) 800 1,20 1,38 1,38 Área máxima de armadura longitudinal: de acordo com o item 17.3.5.2.4 da NBR-6118/2003, o valor da área máxima de armadura longitudinal (tração e compressão) numa viga deve ser de 4% o valor da área de concreto da seção transversal da viga. Assim sendo, tem-se para o presente projeto o seguinte valor: ASmax = 32cm2. Logo, tem-se que a área de armadura das vigas do projeto tem que respeitar os limites 1,38 ( AS ( 32 cm2. Para as vigas, consultando-se a tabela 7.2 da NBR-6118/2003, tem-se como cobrimento mínimo 3 cm. Área necessária de armadura longitudinal: assim como para as lajes, as armaduras longitudinais das vigas foram dimensionadas utilizando-se a teoria de flexão normal simples, através do software FNS [4]. Os valores dos esforços usados como entrada no programa e as áreas encontradas pelo software são mostradas na tabela 3.32: Tabela 3.32: áreas de armadura longitudinal necessárias Viga Momento (kgf.m) AS nec (cm2) V6 3266,0 2,98 V6 -4726,0 4,42 V7 2408,0 2,17 V7 -2706,3 2,45 V8 1543,0 1,37 V8 -2256,0 2,02 Desbitolamento da Armadura: Para a determinação da bitola e do número de barras para as armaduras longitudinais, os fatores principais levados em conta foram que a área de armadura deveria estar satisfazendo os valores de áreas mínimas e máximas calculados acima (e obviamente a área de armadura necessária) e o espaçamento mínimo estabelecido pelo item 18.3.2.2 da NBR-6118/2003 que para o presente projeto é de 20 mm. Além disso, foi observado também que é recomendável que as barras usadas numa mesma viga devem ter sempre a mesma bitola, de modo que haja menos risco de má execução dessas vigas. Encontra-se na tabela 3.33 o resumo com a escolha das barras para as armaduras positivas e negativas das vigas. O valor de d’, como já mencionados antes, é de 3 cm. Tabela 3.33: escolha das barras das armaduras longitudinais Viga Armadura AS (cm2) Bitola (mm) No de barras ASef (cm2) S (cm) V6 positiva 2,98 12,5 3 3,68 5,1 V6 negativa 4,42 12,5 4 4,91 3,0 V7 positiva 2,17 10 3 2,36 5,5 V7 negativa 2,45 10 4 3,14 3,3 V8 positiva 1,37 8 3 1,51 5,8 V8 negativa 2,00 8 4 2,01 3,6 Comprimento de ancoragem: De acordo com os itens 9.4.2.4 e 9.4.2.5 e 9.3.2.1 da NBR-6118/2003, o comprimento de ancoragem das vigas é a seguir calculado. Primeiramente calculou-se o comprimento básico de ancoragem pela fórmula 3.1: , (3.1) onde: fbd = η1· η2· η2· fctd sendo η1 = 1 (barras lisas) η2 = 1 (condição de boa aderência) η3 = 1 (( < 32 mm) Em seguida calculou-se o comprimento necessário de ancoragem e comparou-se seu valor com o maior dos três comprimentos mínimos de ancoragem. Se ele fosse maior que esse comprimento mínimo, ele seria adotado, senão o comprimento mínimo seria adotado. O cálculo do Lbnec foi feito através da fórmula 3.2: (3.2) Tabela 3.34: Comprimento de ancoragem para as vigas Vigas Armadura Bitola(mm) Lb (cm) Lb nec(cm) Lb min Lb adotado(cm) 0,3Lb(cm) 10((cm) 10 cm V6 positiva 12,5 7,5 4,2 2,2 12,5 12,5 12,5 V6 negativa 12,5 7,5 4,7 2,2 12,5 12,5 12,5 V7 positiva 10 6,0 4,8 1,8 10 10 10 V7 negativa 10 6,0 4,1 1,8 10 10 10 V8 positiva 8 4,2 4,6 1,3 10 10 10 V8 negativa 8 4,2 4,6 1,3 10 10 10 Tabela 3.35: Comprimento das barras da armadura longitudinal das vigas Vigas Armadura Comprimento base (m) Lb adotado (cm) Gancho (cm) Comprimento total (m) V6 positiva 10,4 12,5 2,5 10,70 negativa 10,4 12,5 2,5 10,70 V7 positiva 10,4 10,0 2,0 10,64 negativa 10,4 10,0 2,0 10,64 V8 positiva 10,1 10,0 1,4 10,33 negativa 10,1 10,0 1,4 10,33 3.4 Armaduras Transversais O cálculo da armadura transversal das vigas foi realizado como descrito no item 17.4.2.2 da NBR-6118/2003, que por sua vez se baseia na teoria da treliça de Mörsch. Um resumo do procedimento é descrito abaixo: Obtenção da força cortante solicitante de cálculo: VSd = 1,4 . Vk Sendo que os esforços cortantes característicos (Vk) foram obtidos através da analise das vigas feita com o uso do software Nastran. a) verificação da compressão diagonal do concreto: VSd ≤ VRd2 VRd2 = 0,27 (V2 fcd bw d (3.3) onde: (V2 = (1 – fck / 250); cálculo da armadura transversal: VSd ≤ VRd3 (3.4) sendo VRd3 = Vc + V sw (3.5) Vsw = (Asw / s) 0,9 d fywd (sen ( + cos () (3.6) VC = VC0 = 0,6 fctd bw d (flexão simples) fctd = fctk,inf / (c onde: Asw = área da armadura transversal; s = espaçamento entre os elementos da armadura transversal Asw; fywd = tensão na armadura transversal passiva; ( = ângulo de inclinação da armadura transversal em relação ao eixo longitudinal do elemento estrutural (adotado como 90o nesse projeto); bW = menor largura da seção compreendida ao longo da altura útil d; fctk,inf = 0,21fck2/3 Trabalhando as equação (3.4), (3.5) e (3.6), chega-se a: (3.7) O valor do espaçamento foi determinado pela regra mostrada abaixo, de acordo com a NBR-6118/2003: Se VSd ≤ 0,67·VRd2 então smax = 0,6·d Se VSd > 0,67·VRd2 então smax = 0,3·d Os resultados são apresentados nas tabelas 3.36, 3.37 e 3.38: Tabela 3.36: Esforços cortantes nas vigas Viga Vk (kgf) VSd (kgf) V6 5159,9 7222,6 V7 3863,4 5408,2 V8 2836,2 3970,4 Tabela 3.37: Parâmetros usados nas equações (v2 (MPa) 0,88 fctk,inf (MPa) 2,03 fctd (MPa) 1,45 Tabela 3.38: Resultados dos cálculos das áreas ASw Parâmetros calculados Viga 6 Viga 7 Viga 8 VSd (kgf) 7.222,6 5.408,2 3.970,4 VRd2 (kgf) 32.025,1 32.025,1 32.025,1 0,67.VRd2 (kgf) 21.456,8 21.456,8 21.456,8 Smáx (cm) 22,2 22,2 22,2 Sadotado (cm) 20,0 20,0 20,0 Asw (cm2) 0,4100 0,2847 0,1854 A tabela 3.39 apresenta os resultados obtidos para o cálculo de VRd3: Tabela 3.39: Cálculo de VRd3 Viga 6 Viga 7 Viga 8 Vsw (kgf) 2.968,3 2.061,1 1.342,2 VCO (kgf) 6.438,0 6.438,0 6.438,0 VRd3 (kgf) 9406,3 8499,1 7780,2 Foram feitas então as verificações: Tabela 3.40: Verificação dos valores de Vsd, VRd2 e VRd3 Viga 6 Viga 7 Viga 8 Vsd (kgf) 7222,6 5408,2 3970,4 Vrd2 (kgf) 32025,1 32025,1 32025,1 Vrd3 (kgf) 9406,3 8499,1 7780,2 Vsd < Vrd2 Ok Ok Ok Vsd < Vrd3 Ok Ok Ok Para a determinação das bitolas da armadura transversal, deve-se observar os limites máximo e mínimo de bitola, que de acordo com a NBR-6118/2003 18.3.2.2 são de 1/10 da largura da seção transversal (20 mm) e 5 mm respectivamente. Deve-se observar também que a área necessária obtida representa duas vezes o valor da área fornecida por uma dada bitola. A tabela 3.41 mostra os resultados do desbitolamento da armadura transversal: Tabela 3.41: Escolha das barras de ASw Viga ASw (cm2) Bitola (mm) ASwef (cm2) no de estribos V6 0,410 6 0,565 52 V7 0,285 5 0,393 52 V8 0,185 5 0,393 51 Determinação dos comprimentos das barras O comprimento das barras dos estribos é dado pela soma dos comprimentos horizontais, verticais e mais os ganchos dos mesmos. Os ganchos dos mesmos foram adotados com um ângulo de 45º interno. De acordo com o item 9.4.6.1 da NBR-6118/2003, o comprimento dos mesmos deve seguir a seguinte condição: “semicirculares ou em ângulo de 45° (interno), com ponta reta de comprimento igual a 5 φt, porém não inferior a 5 cm.” Tabela 3.42: Comprimentos dos ganchos do estribo Viga φt (cm) 5. φt (cm) Gancho mínimo (cm) Gancho do estribo (cm) V6 0,6 3 5 5 V7 0,5 2,5 5 5 V8 0,5 2,5 5 5 Tabela 3.43: Comprimento total dos estribos Viga Comprimento horizontal (m) Comprimento vertical (m) Ganchos (m) Comprimento total (m) V6 0,14 0,34 0,05 1,06 V7 0,14 0,34 0,05 1,06 V8 0,14 0,34 0,05 1,06 3.5 Numeração das Barras Tabela 3.44: Numeração das barras das vigas Viga Tipo de armadura Comprimento (m) Bitola (mm) Grupo Numeração V6 positiva 18,35 12,5 N21 N21-3 12,5 c/5,2 - 1835 negativa 18,35 12,5 N21 4 N21 c/3 V7 positiva 18,32 10 N22 N22-3 10 c/5,5 - 1832 negativa 18,32 10 N22 4 N22 c/3,4 V8 positiva 10,31 8 N23 N23-3 8 c/5,8 - 1032 negativa 10,31 8 N23 4 N23 c/3,6 V6 transversal 1,06 6 N24 N24-52 6 c/20 - 106 V7 transversal 1,06 5 N25 N25-52 5 c/20 - 106 V8 transversal 1,06 5 N25 51 N25 c/20 3.6 Tabela Resumo Nas tabelas 3.45 e 3.46 encontram-se a lista para compra das barras e uma estimativa do custo dos aços das vigas. A metodologia utilizada foi a mesma das lajes. Dados considerados: R$ 3,50 / kg Peso específico do aço: 7850 kgf / m3 4 pavimentos considerados (3 andares + cobertura) Tabela 3.45: Tabela resumo das barras das vigas Bitola (mm) Comprimento total (m) Peso (kg) Perdas (kg) Peso por andar (kg) Peso total (kg) Custo (R$) 12,5 129,5 124,7 12,5 137,2 548,63 1920,2 10 129,08 79,5 8,0 87,5 349,99 1225,0 7 104,28 31,5 3,1 34,6 138,54 484,9 6 55,12 12,2 1,2 13,5 53,80 188,3 5 109,18 16,8 1,7 18,5 74,01 259,0 Total 1164,97 4077,4 Tabela 3.46: Estimativas de peso e custo do aço das vigas restantes do projeto Peso das vigas detalhadas (kg) Comprimento das vigas detalhadas (kg) P/L (kg/m) comprimento total das vigas restantes (m) Peso (kg) Perdas (kg) Total (kg) Custo (R$) 1.165,0 46,6 25,0 314,0 7.849,8 785,0 8.634,8 30.221,8 Estimativa do custo total dos aços das vigas: R$ 34.229,2 3.7 Detalhamento O detalhamento das vigas dimensionadas encontra-se no Anexo II. 4. Dimensionamento dos Pilares Nesse capítulo é mostrado como foi feito o dimensionamento dos pilares escolhidos (P1, P15 e P20) e o detalhamento dos mesmos. 4.1 Representação dos Pilares Os pilares são foram divididos em 4 tramos, sendo representados pelas letras A. B, C e D, de cima para baixo como mostrado na figura 4.1. Figura 4.1: Letras atribuídas aos andares 4.2 Pré-cálculo A primeira etapa no dimensionamento dos pilares é o pré-cálculo da área da seção transversal dos mesmos. Através do modelamento das vigas no software Nastran, obtiveram-se os esforços normais nos pilares A tabela 4.1 mostra os esforços solicitantes nos pilares em estudo: Tabela 4.1: Esforços normais nos pilares Pilar Nk (kgf) Nd (kgf) P1A 4.690,9 6.567,3 P1B 8.209,1 11.492,7 P1C 12.900,0 18.060,0 P1D 17.590,9 24.627,2 Pilar Nk (kgf) Nd (kgf) P15A 10.382,1 14.534,9 P15B 18.168,7 25.436,1 P15C 28.550,8 39.971,1 P15D 38.932,9 54.506,0 Pilar Nk (kgf) Nd (kgf) P20A 8.496,6 11.895,2 P20B 14.869,1 20.816,7 P20C 23.365,7 32.711,9 P20D 31.862,3 44.607,2 Pela fórmula 4.1 pode-se chegar à expressão que fornece o valor de AC procurado: , (4.1) onde , e ((2) = 0,966 AS/AC = 0,01 Rearranjando a equação 4.1 chegamos na equação 4.2 (4.2) A partir da expressão acima, chega-se nos valores de AC: Tabela 4.2: Resultados do pré-calculo Pilar Ac (cm2) L (cm) Ladotado (cm) P1 1.098,7 33,1 35,0 P15 2.455,2 49,5 50,0 P20 1.990,1 44,6 45,0 4.3 Análise dos Efeitos de Primeira Ordem De acordo com o item 11.3.3.4 da NBR-6118/2003, deve ser considerado nos pilares os efeitos de imperfeições originadas devido ao desaprumo e a falta de retilinidade dos mesmos. Isso é traduzido na consideração de um momento mínimo atuante na estrutura que é calculado através da fórmula 4.3. M1d,min = Nd.(0,015+0,03.h) (4.3) Os valores dos momentos nos pilares gerados pelas vigas, os obtidos pela fórmula 4.3 os momentos adotados para o dimensionamento dos pilares encontram-se na tabela 4.3: Tabela 4.3: Momentos nos pilares Momentos adotados Pilar M1dx,min (kgf.m) M1dy,min (kgf.m) Mdx (kgf.m) Mdy (kgf.m) Mdx (kgf.m) Mdy (kgf.m) 1ª 163,8 163,8 1.106,1 3.995,7 1.106,1 3.995,7 1B 286,7 286,7 1.106,1 3.995,7 1.106,1 3.995,7 1C 450,5 450,5 1.106,1 3.995,7 1.106,1 3.995,7 1D 614,3 614,3 1.106,1 3.995,7 1.106,1 3.995,7 15A 433,1 433,1 3.116,5 2.478,3 3.116,5 2.478,3 15B 757,8 757,8 3.116,5 2.478,3 3.116,5 2.478,3 15C 1.190,9 1.190,9 3.116,5 2.478,3 3.116,5 2.478,3 15D 1.623,9 1.623,9 3.116,5 2.478,3 3.116,5 2.478,3 20A 337,6 337,6 4.218,9 5.409,3 4.218,9 5.409,3 20B 590,8 590,8 4.218,9 5.409,3 4.218,9 5.409,3 20C 928,5 928,5 4.218,9 5.409,3 4.218,9 5.409,3 20D 1.266,1 1.266,1 4.218,9 5.409,3 4.218,9 5.409,3 4.4 Análise dos efeitos de 2ª ordem Segundo a NBR-6118/2003, no item 15.8.2, os esforços locais de 2ª ordem em elementos isolados podem ser desprezados quando o índice de esbeltez do elemento for menor que o valor limite (1 definido como: , (4.4) onde (b = 0,6 + 0,4.(MB/MA) ( 0,4 para pilares bi-apoiados sem cargas transversais e (4.5) Como os momentos no topo e na base dos pilares são iguais, tem-se (b = 1. O índice de esbeltez dos pilares é calculado pela fórmula 4.6: (4.6) Tabela 4.4: Verificação da necessidade da análise de 2ª ordem Pilar ( (1 min Análise de 2ª ordem 1A 28,1 35 dispensada 1B 28,1 35 dispensada 1C 28,1 35 dispensada 1D 28,1 35 dispensada 15A 20,5 35 dispensada 15B 20,5 35 dispensada 15C 20,5 35 dispensada 15D 20,5 35 dispensada 20A 22,9 35 dispensada 20B 22,9 35 dispensada 20C 22,9 35 dispensada 20D 22,9 35 dispensada 4.5 Dimensionamento das Armaduras Longitudinais O dimensionamento das armaduras longitudinais dos pilares foi feito com o auxilio do software nFOCCA [5]. Os dados de armadura máxima e mínima usados no programa são mostrados na tabela 4.5. O valor de d’ adotado para os pilares foi de 4,5 cm, para se evitar o congestionamento de armaduras devido à localização dos mesmos em relação às vigas mostrada nas figuras 4.2, 4.3 e 4.4. Tabela 4.5 Limites da área de armadura Pilar Área mínima de armadura (cm2) Área máxima de armadura (cm2) 1A 4,9 87,9 1B 10,0 194,5 1C 8,1 159,2 Os resultados do dimensionamento encontram-se na tabela 4.6 Tabela 4.6: Resultado do dimensionamento dos pilares Pilar AS (cm2) Bitola (mm) No de barras 1A 7,60 16 4 1B 8,76 20 4 1C 10,31 20 4 1D 11,85 20 4 15A 10,00 20 4 15B 10,00 20 4 15C 12,44 20 4 15D 15,79 25 4 20A 9,04 20 4 20B 11,08 20 4 20C 13,82 22 4 20D 16,57 25 4 Na tabela 4.7 é mostrado o resultado do dimensionamento do comprimento de ancoragem para as barras da armadura longitudinal dos pilares. A metodologia utilizada foi a mesma que no caso das vigas, de acordo com os itens 9.4.2.4 e 9.4.2.5 e 9.3.2.1 da NBR-6118/2003. Tabela 4.7: comprimento das barras da armadura longitudinal Comprimento base (m) lb (m) lb nec (m) Comprimento total (m) S (cm) 3,00 1,20 1,14 4,14 29 3,00 1,50 1,05 4,05 29 3,00 1,50 1,23 4,23 29 3,00 1,50 1,42 4,42 29 3,00 1,50 1,20 4,20 44 3,00 1,50 1,20 4,20 44 3,00 1,50 1,49 4,49 44 3,00 1,88 1,51 4,51 44 3,00 1,50 1,08 4,08 39 3,00 1,50 1,32 4,32 39 3,00 1,65 1,50 4,50 39 3,00 1,88 1,58 4,58 39 4.6 Dimensionamento das Armaduras Transversais O detalhamento da armadura transversal dos pilares foi feita de acordo com o item 18.4.3 da NBR-6118/2003. O mesmo pode ser feito dessa maneira, pois não há forças cortantes consideradas nos pilares neste projeto. Os valores referentes à mesma são listados abaixo: Diâmetro mínimo das barras: 5 mm ou ¼ do diâmetro da barra isolada que constitui a armadura longitudinal; Espaçamento longitudinal: 200 mm, menor dimensão da seção ou 12(. O resultado da escolha das barras e do espaçamento adotado entre elas encontra-se na tabela 4.8: Tabela 4.8: definição das características da armadura transversal nos pilares Bitola (mm) Espaçamento (cm) Comprimento (m) Fixo da norma 12 ( Adotado 5 20 19,2 19 1,16 5 20 24 20 1,16 5 20 24 20 1,16 5 20 24 20 1,16 5 20 24 20 1,76 5 20 24 20 1,76 5 20 24 20 1,76 6,3 20 30 20 1,76 5 20 24 20 1,56 5 20 24 20 1,56 5,5 20 26,4 20 1,56 6,3 20 30 20 1,56 Com as armaduras dos pilares dimensionadas, pode-se ter uma idéia do posicionamento dos mesmos em relação às vigas: Figura 4.2: Localização do pilar 1 em relação às vigas dos pavimentos Figura 4.3: Localização do pilar 15 em relação às vigas dos pavimentos Figura 4.4: Localização do pilar 20 em relação às vigas dos pavimentos Como os mesmos apresentam o problema de “quinas” nos cômodos, estas podem ser escondidas através do uso de armários embutidos nos quartos ou com outros artifícios arquitetônicos nos outros cômodos. 4.7 Numeração das Barras A tabela 4.9 mostra a numeração das barras dos pilares. Na primeira coluna, o índice t, junto à indicação do pilar, designa armadura transversal. Tabela 4.9: Numeração das barras dos pilares Pilar Comprimento (m) Bitola (mm) Grupo Numeração 1A 4,14 16 N27 N27-4 (16 c/29 - 414 1B 4,05 20 N28 N28-4 (20 c/29 - 405 1C 4,23 20 N29 N29-4 (20 c/29 - 424 1D 4,42 20 N30 N30-4 (20 c/29 - 442 15A 4,20 20 N31 N31-4 (20 c/44 - 442 15B 4,20 20 N31 4 N31 c/44 15C 4,49 20 N32 N32-4 (20 c/44 - 449 15D 4,51 25 N33 N33-4 (25 c/44 - 451 20A 4,08 20 N34 N34-4 (20 c/39 - 409 20B 4,32 20 N35 N35-4 (20 c/39 - 433 20C 4,50 22 N36 N36-4 (22 c/39 - 451 20D 4,58 25 N37 N37-4 (25 c/39 - 459 1At 1,26 5 N38 N38-16 (5 c/19 – 126 1Bt 1,26 5 N38 15 N38 c/20 1Ct 1,26 5 N38 15 N38 c/20 1Dt 1,26 5 N38 15 N38 c/20 15At 1,86 5 N39 N39-15 (5 c/20 – 186 15Bt 1,86 5 N39 15 N39 c/20 15Ct 1,86 5 N39 15 N39 c/20 15Dt 1,86 6,3 N40 N40-15 (6,3 c/20 – 186 20At 1,66 5 N41 N41-15 (5 c/20 – 166 20Bt 1,66 5 N41 15 N41 c/20 20Ct 1,66 5,5 N42 N42-15 (5,5 c/20 - 166 20Dt 1,66 6,3 N42 15 N42 c/20 4.8 Tabela resumo Na tabela resumo para o custo do aço nos pilares analisados foram feitas as mesmas considerações para os casos das lajes e das vigas, que foram: Custo do aço: R$ 3,50 / kg; Peso específico do aço: 7850 kgf/m3; Adicional de perdas: 10% em peso; Tabela 4.10: Resumo de custos do aço nos pilares analisados Bitola (mm) Comprimento total(m) Peso (kg) Perdas (kg) Peso Total (kg) Custo (R$) 5 210,4 32,4 3,2 35,6 124,77 5,5 24,9 4,6 0,5 5,1 17,87 6,3 52,8 12,9 1,3 14,2 49,72 16 16,5 26,1 2,6 28,7 100,46 20 153,9 379,4 37,9 417,3 1460,62 22 18,0 53,7 5,4 59,1 206,76 25 36,4 140,1 14,0 154,1 539,38 Total 714,16 2.499,58 Tabela 4.11: Custo individual e total do aço nos pilares Custo médio por pilar (R$) Custo total (R$) 833,19 19.996,62 4.9 Detalhamento O detalhamento dos pilares encontra-se no Anexo II. 5. Verificação da Estabilidade Global Neste capítulo foi analisada a estabilidade global do edifício. Essa analise deve ser feita para se verificar se a estrutura é de nós fixos, o que garante a dispensa da análise global dos efeitos de segunda ordem. O método utilizado foi o parâmetro (, calculado de acordo com o item 15.5.2 da NBR-6118/2003. Para o cálculo do parâmetro ( é necessário, determinar-se o carregamento total do edifício, o momento de inércia dos pilares do edifício em relação ao seu centro de gravidade e finalmente o parâmetro ( é calculado através da fórmula 5.1: (5.1) com ( = 0,6 para n ≥ 4, onde: n é o número de níveis de barras horizontais (andares) acima da fundação ou de um nível pouco deslocável do subsolo; Htotal é a altura total da estrutura, medida a partir do topo da fundação ou de um nível pouco deslocável do subsolo, que tem o valor de 12 m para o presente projeto; Nk é o somatório de todas as cargas verticais atuantes na estrutura (a partir do nível considerado para o cálculo de Htot); Ecs·Ic representa o somatório dos valores de rigidez de todos os pilares na direção considerada, sendo Ic calculado considerando as seções brutas dos pilares. Para a determinação do momento de inércia dos pilares em relação ao CG dos mesmos, fixou-se um sistema de eixos cartesianos mostrado na figura 5.1: Figura 5.1 Posicionamento dos eixos X e Y em relação ao pavimento tipo do edifício Para a determinação do momento de inércia dos pilares em relação ao CG dos mesmos, utilizou-se o teorema de Steiner, com a fórmula 5.2: (5.2) Como para os três pilares dimensionados foram encontradas áreas de seção transversal diferentes, foi adotada a média do valor dessas três áreas para os pilares nesse ponto (pilar quadrado de lado 43 cm). Tabela 5.1: Determinação de Ic Pilar x (m) y (m) d2 (m2) Ipilar + d2.A (m4) P1 0,0 10,1 105,2 20,2 P2 4,6 10,1 43,0 8,2 P3 7,7 10,1 24,9 4,8 P4 10,4 10,1 24,8 4,8 P5 13,5 10,1 42,7 8,2 P6 18,2 10,1 106,5 20,4 P7 0,0 7,1 85,4 16,4 P8 4,6 7,1 23,2 4,4 P9 7,7 7,1 5,1 1,0 P10 10,4 7,1 5,0 1,0 P11 13,5 7,1 22,9 4,4 P12 18,2 7,1 86,7 16,6 P13 0,0 4,0 83,9 16,1 P14 4,6 4,0 21,6 4,1 P15 7,7 4,0 3,6 0,7 P16 10,4 4,0 3,5 0,7 P17 13,5 4,0 21,3 4,1 P18 18,2 4,0 85,1 16,3 P19 0,0 0,0 110,3 21,1 P20 4,6 0,0 48,0 9,2 P21 7,7 0,0 30,0 5,7 P22 10,4 0,0 29,9 5,7 P23 13,5 0,0 47,7 9,2 P24 18,2 0,0 111,5 520,6 XCG 9,1 Ic (m4) 723,9 YCG 5,3 Para a determinação de Nk, estimou-se o peso total do edifício baseado nos carregamentos permanentes e acidentais das lajes, mais o peso próprio das vigas e dos pilares do edifício. Tabela 5.2: estimativa do peso total do edifício Cargas verticais Valor Lajes (kgf) 329.000 Vigas – Peso Próprio (kgf) 72.110 Pilares – Peso Próprio (kgf) 138.240 Peso Total (kgf) 539.340 Calculando-se, encontrou-se ( = 0,02 < 0,6. Logo a estrutura pode ser considerada de nós fixos e não precisa de uma estrutura de contraventamento especifica pois os próprios pilares da edificação já garantem o contraventamento da mesma. 6. Orçamento Na tabela 6.1 encontra-se o custo total do aço usado no projeto. Tabela 6.1: Custos do aço da estrutura Estrutura Custo do aço (R$) Lajes 10.480,85 Vigas 34.299,22 Pilares 19.996,62 Custo Total (R$) 64.776,68 Uma regra de bolso adotada para se fazer uma estimativa grosseira do custo total do empreendimento consiste em se adotar o custo da obra como 4 vezes o custo total do aço contabilizado no projeto.Com isso ter-se-ia para o edifício Ninho do Urubu, um custo de R$ 260.000,00. Com isso, o preço de custo de cada apartamento para a construtora seria de aproximadamente R$ 43.300,00. 7. Referências Bibliográficas [1] – MENDES, Flávio. Notas de Aula EDI-49. São José dos Campos: ITA, 2007. [2] – ABNT, Associação Brasileira de Normas Técnicas, NBR 6118. Projeto de Estruturas de Concreto, São Paulo, 2004. [3] – ABNT, Associação Brasileira de Normas Técnicas, NBR 6120. Cargas para o Cálculo de Estruturas de Edificações, São Paulo, 1980. [4] – MENDES, Flávio. Programa Flexão Normal Simples (FNS), versão 1.11. São José dos Campos: ITA, 1997. [5] – MEDEIROS, Gustavo. Programa nFOCCA, versão 1.0. São José dos Campos: ITA, 2004. [6] - LONGO, Henrique Innecco. Lajes de Edifícios de Concreto Armado. São Paulo, 2000. P9 P15 P3 3,1 m 4,0 m 3,0 m P21 P8 P14 P2 3,1 m 4,0 m 3,0 m P20 P2 P1 3,1 m 4,6 m P3 P7 P13 P1 3,1 m 4,0 m 3,0 m P19 4,6 m P21 P22 P23 P20 P19 3,1 m 3,1 m 2,7 m 4,6 m P24 4,6 m P15 P16 P17 P14 P13 3,1 m 3,1 m 2,7 m 4,6 m P18 � EMBED Equation.DSMT4 ��� �PAGE � �PAGE �2� _1214592230.unknown _1244580865.unknown _1245013426.unknown _1245013573.unknown _1245013628.unknown _1244924433.unknown _1245012670.unknown _1244818851.unknown _1214604708.unknown _1241078932.unknown _1244536648.unknown _1214604729.unknown _1214603068.unknown _1214589534.unknown _1214590514.unknown _1214590532.unknown _1214589559.unknown _1214428896.unknown _1214589336.unknown _1214589388.unknown _1214588833.unknown _1214490217.unknown _1214338803.unknown _1214428706.unknown _1214338715.unknown