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ENG 298 – Estática das Construções Notas de Aula - 1 11 DDIIRREETTRRIIZZEESS PPAARRAA AA EELLAABBOORRAAÇÇÃÃOO DDEE UUMM PPRROOJJEETTOO EESSTTRRUUTTUURRAALL 1.1 INTRODUÇÃO A simples observação das construções existentes no meio urbano é suficiente para indicar a grande diversidade de estilos arquitetônicos cotidianamente empregados. Não tão notória, entretanto, é a variedade de soluções estruturais às quais os projetistas podem recorrer. Cada solução estrutural consiste num conjunto de estruturas de suporte da construção, seja ela uma residência, um edifício alto, ou uma contenção, que necessita de projeto, planejamento e execução particulares. As estruturas de suporte, também denominadas sistemas estruturais, devem ser entendidas como disposições racionais e adequadas de diversos elementos estruturais, classificando-se como elementos estruturais os corpos sólidos, elásticos-deformáveis, que possuem capacidade de receber e de transmitir ações. A estrutura portante dos edifícios pode ser constituída por elementos estruturais de materiais diversos, como o concreto (simples, armado ou protendido), a alvenaria estrutural (armada ou não), os metais (aço e alumínio), a madeira, e, mais recentemente, a argamassa armada. Não são raros os casos de associações entre esses materiais, dos quais pode-se destacar a grande difusão do uso de estruturas em composite (vigas metálicas e lajes de concreto que funcionam conjuntamente). A decisão para se projetar a estrutura portante de um edifício utilizando qualquer uma das opções anteriormente citadas depende não apenas de fatores técnicos, mas também econômicos e executivos. Independente da solução adotada, os critérios de segurança da estrutura devem ser obrigatoriamente atendidos. Neste curso, as diretrizes apresentadas se referem basicamente às estruturas em concreto armado. ENG 298 – Estática das Construções Notas de Aula - 2 1.2 ELEMENTOS ESTRUTURAIS Os elementos estruturais dos sistemas estruturais convencionais dos edifícios de concreto armado arranjam-se na superestrutura ou na fundação. No primeiro grupo, destacam-se as lajes, as vigas, os pilares e os conjuntos destes elementos (como as escadas e os reservatórios); no segundo, pode-se citar as sapatas (flexíveis ou semi-rígidas) e os blocos sobre estacas. Diversas são as possibilidades de classificação desses elementos; a mais simples e direta talvez seja a classificação geométrica. E dentro dos diversos dados geométricos passíveis de serem analisados, é usual se estudar as relações entre as ordens de grandeza das três dimensões características de cada elemento estrutural. 1.2.1 CLASSIFICAÇÃO QUANTO À GEOMETRIA Com base na classificação geométrica, pode-se agrupar os elementos estruturais em quatro tipos fundamentais: a) Elementos lineares de seção delgada São os elementos que têm a espessura b muito menor que a altura h da seção transversal e, esta muito menor que o comprimento llll, como mostrado na figura abaixo. l h b Figura 1.1 - Elementos lineares de seção delgada. Estes elementos são estudados pala Teoria das Barras de Elementos Delgados. Podem ser citados como exemplos as peças de argamassa armada. b) Elementos lineares de seção não delgada ou barras São os elementos que têm a espessura b da mesma ordem de grandeza da altura h da seção transversal, ambas bem menores que o comprimento llll. Os elementos lineares de seção não delgada, nas estruturas dos edifícios, são as vigas, os pilares e, se houver, os tirantes. ENG 298 – Estática das Construções Notas de Aula - 3 Os esforços solicitantes nesses elementos são calculados a partir dos conceitos relativos à Resistência dos Materiais. l h b Figura 1.2 - Elementos lineares de seção não delgada. c) Elementos bidimensionais São os elementos estruturais que têm as suas dimensões em planta (b e l) da mesma ordem de grandeza, e muito maiores que a espessura (h). l h b Figura 1.3 - Elementos bidimensionais. Como exemplos de elementos bidimensionais têm-se as lajes dos pavimentos dos edifícios, as paredes dos reservatórios, as lajes das escadas e as cortinas de contenção, etc. d) Elementos tridimensionais ou blocos São aqueles que têm as três dimensões da mesma ordem de grandeza. São exemplos de elementos tridimensionais as sapatas, os blocos sobre estacas, os consolos entre outros. l h b Figura 1.4 - Elementos tridimensionais. ENG 298 – Estática das Construções Notas de Aula - 4 Para efeito de orientação prática, pode-se considerar da mesma ordem de grandeza as dimensões cuja relação se mantenha inferior a 1:10. Esse tipo de classificação, apesar de correto, não associa cada elemento com seu comportamento estrutural. E essa associação é de fundamental importância para um bom projeto estrutural. 1.2.2 CLASSIFICAÇÃO QUANTO AO COMPORTAMENTO ESTRUTURAL O ponto de partida de um projeto estrutural consiste na idealização de um arranjo estrutural formado por elementos estruturais, com o qual se pretende que todas as partes da construção possam ter sua resistência assegurada. Para se imaginar um arranjo estrutural eficiente, é necessário se conhecer o comportamento de cada elemento da estrutura a ser projetada, ou seja, a forma com que as ações são recebidas e transmitidas. Torna-se conveniente relacionar as características de funcionamento dos elementos com suas características geométricas, a fim de se escolher corretamente a teoria que regerá o cálculo dos esforços. Assim sendo, pode-se apresentar a seguinte classificação: a) Elementos lineares Os elementos lineares, de seção delgada ou não, são caracterizados segundo a Mecânica das Estruturas como elementos de barras. Podem ser submetidos a solicitações normais ou tangenciais. As solicitações normais (momento fletor e/ou esforço normal) são características das barras submetidas a compressão uniforme, flexão composta (normal ou oblíqua), flexão simples ou tração simples. As solicitações tangenciais (esforços cortantes) se limitam a barras submetidas a flexão simples. São exemplos de elementos lineares usuais: • Pilares Os pilares são barras submetidas a ação ou de compressão simples ou de flexão composta. Essa variação do tipo de solicitação é função da posição de cada um deles na planta do edifício, como pode ser visto na Figura 1.5. • Vigas As vigas são barras submetidas a flexão simples. Geralmente encontram-se na horizontal, servindo de apoio para as lajes. • Tirantes Os tirantes são barras submetidas a tração simples. São usualmente feitos com materiais metálicos, pois o concreto apresenta uma resistência à tração muito baixa. ENG 298 – Estática das Construções Notas de Aula - 5 Laje Viga Pilar a) Planta Mx yM N b) Pilar de canto (flexão composta oblíqua) Mx N c) Pilar de extremidade (flexão composta normal) N d) Pilar central (compressão centrada) Figura 1.5- Solicitações nos pilares. ENG 298 – Estática das Construções Notas de Aula - 6 b) Elementos bidimensionaisOs elementos bidimensionais são elementos de superfície nos quais, como já foi visto, duas das dimensões, medidas ao longo da superfície média, têm ordem de grandeza maior que a espessura. Quando a curvatura na superfície média for diferente de zero, estes elementos são chamados de cascas; caso contrário, ou seja, quando a curvatura for nula, são chamados ou de placas ou de chapas. As cascas são estruturas não planas que têm sido utilizadas na construção de coberturas de grandes vãos, tampas de reservatórios de grande capacidade de armazenamento, e silos, entre outros. Figura 1.6 - Exemplo de casca. As placas caracterizam-se por uma ação uniformemente distribuída, aplicada perpendicularmente ao plano de sua superfície média. Figura 1.7 – Exemplo de placa. As chapas, por outro lado, apresentam a ação uniformemente distribuída aplicada paralelamente ao plano da superfície média. Figura 1.8 – Exemplo de chapa. ENG 298 – Estática das Construções Notas de Aula - 7 São exemplos de elementos bidimensionais: • Lajes As lajes são placas de concreto armado, normalmente dispostas horizontalmente, podendo apresentar-se segundo alguns diferentes tipos, como: moldadas no local ou pré-fabricadas; maciças ou nervuradas. Além disso, podem estar diretamente apoiadas nos pilares, dispensando o uso de vigas, sendo nestes casos chamadas de lajes-cogumelo ou lajes planas. As lajes maciças são aquelas em que, ao longo de toda sua superfície, a espessura é mantida constante ou sofre pequena variação. As lajes nervuradas, por sua vez, podem ser entendidas como um conjunto de pequenas vigas (nervuras), em uma ou nas duas direções, solidarizadas a uma mesa de espessura constante (laje maciça). As lajes sem vigas apóiam-se diretamente sobre pilares. Estes pilares podem ou não possuir um aumento da sua seção transversal próximo da ligação com a laje, que é chamado capitel, cuja principal finalidade é diminuir as tensões de cisalhamento nessa região, prevenindo a punção. Quando a laje apresenta capitel, ela pode ser chamada de laje-cogumelo; quando não apresenta, é chamada de laje plana. Figura 1.9 - Lajes sem vigas, com ou sem capitéis. Quanto aos esforços, as lajes são solicitadas essencialmente a flexão simples, com momentos fletores agindo nas direções de seus eixos principais. ENG 298 – Estática das Construções Notas de Aula - 8 • Paredes As paredes estruturais são chapas de concreto armado, definidas pela NB-1/78 como "estruturas laminares planas verticais, apoiadas de modo contínuo em toda a sua base, sendo que o comprimento da seção transversal é maior que 5 vezes a largura". Como exemplo pode-se citar as paredes de reservatórios enterrados ou apoiados diretamente sobre o solo, cuja laje de fundo funciona também como fundação. As reações de apoio das lajes de tampa e de fundo, transmitidas às paredes são ações uniformemente distribuídas e que atuam paralelamente ao seu plano médio. b h > 5b Figura 1.10 - Parede • Vigas Parede As vigas parede são chapas de concreto armado, definidas pela NB-1/78 como "estruturas laminares planas verticais apoiadas de modo descontínuo, cuja altura total, no caso de peças de tramo único livremente apoiadas, seja no mínimo igual à metade do vão, e nos demais casos seja no mínimo igual a 0,4 do vão". l h ≥ 0,5 l ou h ≥ 0,4 l Figura 1.11 – Viga-parede Como exemplo de vigas parede podem ser citadas as paredes de reservatórios elevados, apoiadas sobre pilares, que além de receberem o empuxo de água (comportamento de placa), recebem as reações de apoio das lajes de tampa e de fundo. trabalhando como chapa. ENG 298 – Estática das Construções Notas de Aula - 9 c) Sapatas Flexíveis As sapatas flexíveis, que podem ser consideradas como placas, são elementos estruturais que têm a finalidade de transferir para o terreno as ações dos pilares. Elas possuem altura relativamente menor que as dimensões da base, o que contribui para que os esforços devidos à flexão simples e à punção sejam relevantes para o dimensionamento. d) Elementos tridimensionais Dentre os elementos estruturais, os tridimensionais são os de análise mais complexa, devido às dificuldades de se estudar a distribuição das tensões. São exemplos de elementos tridimensionais: • Sapatas semi-rígidas As sapatas semi-rígidas, assim como as flexíveis, são elementos estruturais que têm a finalidade de transferir para o terreno as ações dos pilares. Possuem altura da mesma ordem de grande das dimensões da base. • Blocos sobre estacas Os blocos sobre estacas são elementos de transição. Sua função é transmitir as ações dos pilares para as estacas, que, por sua vez, transmitem-nas ao terreno. Vale ressaltar que as estacas não são necessariamente de concreto, podendo ser também de madeira ou metálicas. • Consolos Os consolos podem ser definidos como vigas de pequeno vão em balanço, com relação entre vão e altura menor do que 1,0. São solicitados principalmente ao cisalhamento. e) Conjuntos de elementos estruturais Os conjuntos de elementos estruturais são aqueles formados por elementos estruturais diversos, de geometria e comportamentos não necessariamente iguais, que juntos conseguem desempenhar uma determinada função específica diferente de suas funções individuais. Muitos dos sistemas estruturais dos edifícios são compostos por conjuntos de elementos estruturais. Podem ser citados: • Reservatórios Os reservatórios são compostos por elementos de placa que apresentam comportamentos estruturais diferentes. No caso de reservatórios elevados, as paredes desempenham tanto a função de lajes verticais, submetidas a ação da água, como as de vigas parede, submetidas a ação das reações de apoio das lajes de tampa e de fundo. • Escadas ENG 298 – Estática das Construções Notas de Aula - 10 As escadas são compostas por lajes, que formam os patamares e os degraus, apoiadas em vigas, posicionadas ou transversalmente ou longitudinalmente. • Muros de Arrimo Os muros de arrimo também podem ser considerados como conjuntos de elementos estruturais quando são formados por uma parede, em contato direto com o terreno a ser contido, e por uma sapata corrida, em sua base. Enquanto a parede se comporta como uma laje submetida a uma ação linearmente variável (empuxo de terra), a sapata também se comporta como uma placa cuja finalidade seria equilibrar o momento de tombamento gerado pela parede. Esses elementos ou conjuntos de elementos estruturais descritos anteriormente podem ser visualizados nesta perspectiva de parte de um edifício. Figura 1.16 – Perspectiva de parte de um edifício. 1.3 SISTEMAS ESTRUTURAIS ENG 298 – Estática das Construções Notas de Aula - 11 Como já mencionado, os elementos estruturais podem ser utilizados de variadas formas na composição de um sistema estrutural. Em qualquer uma delas, cada elemento deve ser capaz de desempenharadequadamente sua função individual, contribuindo para a adequação do desempenho da edificação como um todo. Quando uma ação é aplicada a um dos elementos estruturais de um edifício, os demais acabam por receber parcelas dela, em forma de reações. Com isso a capacidade resistente da estrutura cresce. Em outras palavras, cada laje, viga, pilar ou parede estrutural deve apresentar, individualmente, resistência mecânica, estabilidade local e rigidez, de modo que a resistência global da edificação seja suficiente para garantir a segurança. O funcionamento conjunto dos elementos estruturais é conseguido através da transmissão das ações, verticais e horizontais. Num edifício de vários pavimentos, de estrutura convencional, as lajes (elementos de placa horizontais) recebem as ações verticais distribuídas em sua superfície e as transmitem para seus apoios: as vigas (elementos lineares horizontais). Estas, por sua vez, distribuem suas ações (reações das lajes e cargas de parede) para os pilares (elementos lineares verticais), lance a lance, de forma que a carga final na fundação corresponde à carga total incidente na edificação, mais seu peso próprio. Com relação às ações horizontais, o sistema resistente é constituído basicamente pelo conjunto de pilares e vigas, denominado pórtico. Se houver necessidade de se aumentar a capacidade desse sistema, pode-se introduzir chapas verticais rígidas, chamadas de pilares-parede, que podem atuar isolados ou em pórticos. 1.3.1 DISPOSIÇÃO DOS ELEMENTOS ESTRUTURAIS EM UM SISTEMA ESTRUTURAL Dentre os aspectos que regem a disposição dos elementos estruturais dentro de um sistema estrutural, é essencial que o projetista gere condições de resistência para a estrutura, tanto às ações verticais como às horizontais. A idealização de um projeto estrutural está, portanto, intimamente associada ao conhecimento das ações incidentes. Só assim pode-se coletá-las e controlar-lhes o fluxo até a fundação. Pode-se subdividir os sistemas estruturais em subsistemas, de acordo com o tipo de ação que ele se destina a receber: horizontal ou vertical. a) Subsistemas Horizontais ENG 298 – Estática das Construções Notas de Aula - 12 Os subsistemas horizontais são formados por combinações de elementos de placa (lajes) e barra (vigas) dispostos horizontalmente. O exemplo mais simples seria formado apenas por painéis de laje, sem vigas (laje cogumelo). Esses grupos de elementos estruturais têm duas finalidades principais: coletar e transmitir as ações gravitacionais (verticais) para os diversos subsistemas verticais, em função da rigidez e disposição de cada um deles; e coletar e transmitir as ações horizontais para os subsistemas verticais que compõem os painéis resistentes às ações laterais. O caminho das ações gravitacionais já foi mencionado anteriormente. Quanto às horizontais, as lajes, por apresentarem rigidez “infinita” no plano horizontal (comportamento de diafragma rígido), distribuem essas ações de acordo com a rigidez dos elementos que as suportam (subsistemas verticais); as vigas, neste caso, funcionam como enrijecedores do subsistema horizontal e auxiliam na transmissão das ações para os pilares. b) Subsistemas Verticais Os subsistemas verticais são formados por elementos de barra ou de chapa, dos quais pode-se destacar os pilares, os pórticos, os pilares-parede, e as caixas de elevadores e escadas (arranjos tridimensionais de chapas que geralmente envolvem as regiões de fluxo humano vertical nos edifícios). Esses grupos de elementos estruturais têm três finalidades principais: suportar os subsistemas horizontais; compor com os subsistemas horizontais os painéis resistentes às ações laterais; e transmitir as ações gravitacionais e horizontais que recebe para os elementos de fundação. 1.4 ESCOLHA DA FORMA DA ESTRUTURA Para que se possa determinar o arranjo estrutural de uma edificação, ela deve estar perfeitamente delimitada através de um projeto arquitetônico. E é importante que a posição dos elementos estruturais não crie interferências neste projeto (apesar dele usualmente criar imposições estruturais) nem nos demais (instalações hidráulicas, sanitárias, elétricas, ar condicionado, incêndio, telefone, etc). A forma de uma estrutura em concreto armado é definida a partir da posição dos pilares, e depois das vigas. Com a disposição destas, os painéis das lajes ficam definidos. 1.4.1 LOCAÇÃO DOS PILARES Como já foi dito, a forma da estrutura começa a ser delineada a partir do posicionamento dos pilares, chamado de locação, e sempre em concordância com o projeto arquitetônico. Procura-se manter um certo alinhamento entre estes elementos, com a finalidade de gerar pórticos capazes de resistir às ações horizontais. Também é conveniente posicioná-los coincidindo com as paredes previstas pela arquitetura. ENG 298 – Estática das Construções Notas de Aula - 13 Não se pode deixar de ter em mente que afastamentos exagerados entre pilares exigirão vigas com alturas significativas, em decorrência do grande vão livre. Como muitas vezes essas alturas são limitadas pelas esquadrias, o melhor é se controlar as distâncias entre apoios. Quanto às dimensões, elas são adotadas em função dos esforços solicitantes, respeitando-se os limites mínimos estabelecidos por norma. 1.4.2 POSICIONAMENTO DAS VIGAS As vigas podem se apoiar diretamente nos pilares, ou em outras vigas. É conveniente posicioná-las coincidindo com as paredes previstas pela arquitetura. Entretanto, não é necessário se prever uma viga coincidindo com cada parede do pavimento, uma vez que as lajes são capazes de absorver suas cargas linearmente distribuídas. Também não se pode deixar de ter em mente que afastamentos exagerados entre vigas exigem lajes com espessuras elevadas, em decorrência do grande vão livre. Como isso acarreta um grande consumo de concreto, o melhor é se controlar as distâncias entre apoios. As larguras das vigas são adotadas em função da necessidade de compatibilizá-las com as espessuras da parede acabada de alvenaria, respeitando-se os limites mínimos estabelecidos por norma; as alturas, por sua vez, são definidas a partir dos esforços solicitantes e da arquitetura (não devem ultrapassar a distância de piso a piso menos a altura das portas e caixilhos). 1.4.3 POSICIONAMENTO DAS LAJES Uma vez definida as posições dos pilares e das vigas, as lajes ficam automaticamente determinadas. 1.4.4 PAVIMENTO DE TRANSIÇÃO Se os pilares lançados para o pavimento-tipo estiverem em posições que interferem áreas destinadas a garagem ou em algum ambiente social do playground, eles não poderão descer até o nível da fundação. O pavimento onde esses pilares nascerão é o chamado de pavimento de transição. Os pavimentos de transição caracterizam-se por vigas de grandes dimensões (vigas de transição), uma vez que elas são carregadas pelas reações dos pilares, cuja ordem de grandeza é bastante superior ao das vigas do pavimento-tipo. Por isso, este tipo de solução deve, sempre que possível, ser evitado. 1.4.5 RECOMENDAÇÕES De uma maneira geral, quando do lançamento de uma estrutura, deve-se procurar: • Atender ao projeto arquitetônico; ENG 298 – Estática das Construções Notas de Aula - 14 • Posicionar os pilares de modo a se obter distâncias entre seus eixos da ordem de 4 a 7 m, preferencialmente alinhando-os para formar pórticos; • Definir aslajes em conjunto com as vigas, de modo a se ter o menor vão da ordem de 4 a 6 m; • Verificar sempre a interferência com os outros projetos complementares. 1.5 DIMENSÕES MÍNIMAS DOS ELEMENTOS ESTRUTURAIS São apresentadas a seguir, as dimensões mínimas de alguns elementos estruturais em concreto armado, de acordo com a NB1 (1978). 1.5.1 LAJES a) Espessuras mínimas em função da utilização: Lajes maciças Lajes sem vigas Lajes de cobertura (não em balanço) 5 cm 12 cm Lajes de piso e lajes em balanço 7 cm 15 cm Lajes destinadas à passagem de veículos 12 cm 15 cm b) Observações para lajes nervuradas: A distância livre entre as nervuras não deve ultrapassar 100 cm; A espessura das nervuras não deve ser inferior a 4 cm; A espessura da mesa não deve ser inferior a 4 cm, nem a 1/15 da distância livre entre as nervuras. 1.5.2 VIGAS A largura das vigas de seção retangular, as nervuras das vigas de seção T e as paredes das vigas de seção caixão não devem ser menores do que 8 cm. 1.5.3 PILARES a) Pilares de estruturas convencionais ENG 298 – Estática das Construções Notas de Aula - 15 • Pilares não cintados: A menor dimensão deve ser maior ou igual a 20 cm ou 1/25 da altura livre. • Pilares cintados: O diâmetro do núcleo do pilar deve ser maior ou igual a 20 cm ou 1/10 da altura livre. b) Pilares que suportam lajes sem vigas • Pilares não cintados: A menor dimensão deve ser maior ou igual a 30 cm ou 1/15 da altura livre. • Pilares cintados: O diâmetro do núcleo do pilar deve ser maior ou igual a 30 cm ou 1/10 da altura livre. c) Observações 1. Para pilares que suportam lajes sem vigas, sua espessura em cada direção não deve ser inferior a 1/20 da distância entre seus eixos nessa direção. 2. Para pilares de estruturas convencionais, permite-se adotar espessuras menores que as indicadas acima em alguns casos específicos, desde que o coeficiente de majoração dos esforços adotado seja 1,8. 1.6 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS – ABNT (1978). (NB-1) NBR 6118 - Projeto e execução de obras de concreto armado. Rio de Janeiro. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS – ABNT (1997). Texto-Base para Revisão da NB-1. Rio de Janeiro. FUSCO, P. B. (1976). Estruturas de concreto: fundamentos do projeto estrutural. São Paulo. McGraw – Hill / Editora da Universidade de São Paulo. GIONGO, J. S. (1996). Concreto Armado: projeto estrutural de edifícios. Escola de Engenharia de São Carlos – Universidade de São Paulo. Publicação 059. MACGREGOR, J. G. (1992). Reinforced Concrete: Mechanics and Design. 2ed. Englewood Cliffs, Prentice Hall. ENG 298 – Estática das Construções Notas de Aula - 16 Texto provisório – Sujeito a alterações 22 AAÇÇÕÕEESS AA SSEERREEMM CCOONNSSIIDDEERRAADDAASS NNOO PPRROOJJEETTOO DDEE EEDDIIFFÍÍCCIIOOSS 2.1 INTRODUÇÃO Segundo a NBR 8681/84, ações são “as causas que provocam esforços ou deformações nas estruturas”. Na prática, os esforços e as deformações causados por essas ações são considerados como se fossem as próprias ações. Na análise estrutural, deve ser considerada a influência de todas as ações que possam produzir efeitos significativos para a estrutura em estudo, considerando-se tanto os estados limites últimos como os de utilização. Ainda de acordo com a NBR 8681/84, as ações que atuam nas estruturas podem ser divididas em ações permanentes, ações variáveis e ações excepcionais, de acordo com as variações de seus valores em torno de sua média, ao longo da vida da construção. As grandezas e os tipos de cada uma dessas ações variam segundo o as características e peculiaridades da estrutura analisada, e de acordo com as normas pertinentes a cada caso. 2.2 AÇÕES PERMANENTES Segundo o Texto-Base para Revisão da NB-1, as ações permanentes são “as que ocorrem com valores praticamente constantes durante toda a vida da construção”. Também são consideradas como permanentes as ações que crescem no tempo tendendo a um valor limite constante. As ações permanentes são consideras com seus valores representativos mais desfavoráveis para a segurança. 2.2.1 AÇÕES PERMANENTES DIRETAS ENG 298 – Estática das Construções Notas de Aula - 17 Texto provisório – Sujeito a alterações As ações permanentes diretas são constituídas pelo peso próprio dos elementos de concreto armado que compõem a estrutura, dos elementos construtivos e das instalações permanentes, além dos empuxos devidos ao peso próprio de terras não removíveis e ao peso da água de piscinas e reservatórios. 2.2.2 AÇÕES PERMANENTES INDIRETAS As ações permanentes indiretas são constituídas pelas deformações impostas pelos fenômenos de retração ou fluência do concreto, deslocamentos de apoio, imperfeições geométricas ou protensão. 2.2.3 QUANTIFICAÇÃO DAS AÇÕES PERMANENTES DIRETAS De acordo com a NBR 6120/80, devem ser considerados nos projetos de edifícios, os pesos próprios de elementos estruturais (lajes, vigas, pilares e fundações), elementos de vedação (paredes de alvenaria), caixilhos e divisórias, elementos de revestimento de paredes (como argamassas, azulejos, pedras decorativas e madeiras), elementos de revestimentos de lajes (rebocos na face inferior das lajes, contrapisos ou camadas de regularização, e pisos de madeira, cerâmica, pedras, carpetes, etc.). O projetista da estrutura deve ter conhecimento de todos os materiais de acabamento especificados e seus respectivos pesos próprios, para não cometer erros na avaliação das ações. Por exemplo, um piso de 2 cm de espessura em ipê róseo tem peso por unidade de área igual a 0,20 kN/m 2 ; se for usado um piso de mármore de mesma espessura, o peso passa para 0,56 kN/m 2 , o que significa uma diferença de 180%. Para situações gerais, e na falta de determinação experimental, a NBR 6120/80 fornece valores aproximados dos pesos específicos aparentes de materiais de construção como os anteriormente citados. Tais valores são apresentados na Tabela 2.1. Para situações específicas, devem ser consultados catálogos do fabricante ou seu departamento técnico, a fim de se tomar conhecimento do peso específico correto do material. Na falta de dados normalizados ou de catálogos, há necessidade de se determinar experimentalmente os pesos específicos dos materiais. Em termos de projeto, é mais conveniente que os valores dos pesos próprios dos materiais estejam referidos por unidade de área, e não de volume (pesos específicos). Por exemplo, para se determinar o valor da ação de uma alvenaria atuante sobre uma viga de um edifício, por unidade de comprimento, o cálculo se restringe à multiplicação da altura da alvenaria pelo peso por unidade de área pré-determinado. Utilizando os valores dos pesos específicos aparentes indicados na Tabela 2.1, pode-se determinar esses pesos por unidade de área para qualquer um dos materiais listados. ENG 298 – Estática das Construções Notas de Aula - 18 Texto provisório – Sujeito a alterações Materiais Peso específico aparente (kN/m3) Arenito 26 Basalto 30 Gnaiss 30 Granito 28 Mármore e calcário 28 Blocos de argamassa 22 Cimento amianto 20 Blocos Lajotas cerâmicas 18 Artificiais Tijolos furados 13 Tijolos maciços 18 Tijolos sílico-calcários20 Argamassa de cal, cimento e areia 19 Revestimentos Argamassa de cimento e areia 21 e Argamassa de gesso 12,5 concretos Concreto simples 24 Concreto armado 25 Pinho, cedro 5 Louro, imbuia, pau óleo 6,5 Guajuvirá, guatambu, grápia 8 Angico, cabriuva, ipê róseo 10 Aço 78,5 Alumínio e ligas 28 Bronze 85 Chumbo 114 Cobre 89 Ferro fundido 72,5 Estanho 74 Latão 85 Zinco 72 Alcatrão 12 Asfalto 13 Materiais Borracha 17 diversos Papel 15 Plástico em folhas 21 Vidro plano 26 Rochas Madeiras Metais Tabela 2.1- Peso específico dos materiais de construção (Retirada da NBR 6120/80). Exemplo do cálculo do peso próprio de alvenaria de um tijolo furado revestida Seja uma alvenaria de tijolos furados, com dimensões de 9cm x 19cm x 19cm, revestida com argamassa mista (cimento, areia, cal) de 2 cm de espessura. Pela tabela o peso específico aparente dos tijolos furados é de 13 kN/m3, e da argamassa é de 19 kN/m3. O assentamento dos tijolos será com a mesma argamassa, com camadas de 1cm de espessura entre as fiadas horizontais e entre as faces verticais dos tijolos, como mostrado na Figura 2.1. Ainda ENG 298 – Estática das Construções Notas de Aula - 19 Texto provisório – Sujeito a alterações nesta figura, nota-se que a espessura final da alvenaria é de 23cm, já que a largura do tijolo é 19cm e o revestimento de argamassa em cada face é de 2cm. 1 190,5 0,519 19 19 19 1 1 1 100 1 9 0, 5 9 1 9 1 9 1 9 1 9 1 9 1 9 1 9 1 9 0, 5 1 2 3 4 5 19 10 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 2 2 Figura 2.1 - 1m2 de alvenaria de tijolos furados com revestimento. Para se construir uma parede de 1m2, são necessários 50 tijolos, cujo peso próprio é dado por: 50 x (0,19 x 0,19 x 0,09) x 13 = 2,11 kN/m2 Para se computar o peso próprio da argamassa de assentamento basta determinar o volume da argamassa, na direção horizontal e vertical, e multiplicar pelo peso específico aparente da argamassa, resultando: 10 x (0,19 x 0,01 x 0,95) x 19 + 5 x (0,19 x 0,01 x 1,00) x 19 = 0,52 kN/m2 O valor do peso próprio do revestimento em ambas as faces da alvenaria é dado por: 2 x (0,02 x 1,00 x 1,00) x 19 = 0,76 kN/m2 Portanto, o peso próprio de 1m2 de alvenaria de tijolo furado (Figura 2.1), revestida de argamassa em cada face, é igual: 2,11 + 0,52 + 0,76 = 3,39 kN/m2 Na determinação deste valor já se imaginou que a resultante de cada parcial estava dividida por 1m2. Para alvenarias com outros tipos de tijolos ou outras dimensões e tipos de revestimento, o procedimento é análogo. ENG 298 – Estática das Construções Notas de Aula - 20 Texto provisório – Sujeito a alterações Na Tabela 2.2 são apresentados os pesos por unidade de área, m2, para os principais materiais de alvenaria, enchimento de lajes rebaixadas, forros, coberturas, formas, esquadrias e caixilhos utilizados nos edifício usuais. Para as paredes, considerou-se uma espessura de 1cm para a camada de assentamento e 1,5cm para a de revestimento. Para as coberturas, considerou-se o peso específico de telhas úmidas, prevendo a ocorrência de chuvas. Item Material Ação (kN/m2) Tijolos maciços, com 25cm de espessura 4,0 Tijolos maciços, com 15cm de espessura 2,5 Tijolos furados, com 23cm de espessura 3,2 Tijolos furados, com 13cm de espessura 2,2 Tijolos de concreto, com 23cm de espessura 3,5 Tijolos de concreto, com 13cm de espessura 2,2 Tijolos de concreto celular, com 23cm de espessura 0,8 Tijolos de concreto celular, com 13cm de espessura 0,5 Com telhas cerâmicas, com madeiramento 1,2 Com telhas de fibrocimento, com madeiramento 0,4 Com telhas de alumínio e estrutura de aço 0,3 Com telhas de alumínio e estrutura de alumínio 0,2 Com painéis de gesso, com estrutura de madeira e aço 0,5 Com blocos sólidos de gesso 0,7 Com estruturas de alumínio, com vidros 0,2 Com estruturas de aço, com vidros 0,3 De fibrocimento tipo Canalete 43 0,28 De fibrocimento tipo Canalete 90 0,25 Telhas Paredes Coberturas Forros Caixilhos Tabela 2.2 - Ações permanentes por unidade de área. 2.3 AÇÕES VARIÁVEIS Segundo a NBR 8681/84, as ações variáveis são “as que ocorrem com valores que apresentam variações significativas em torno de sua média, durante toda a vida da construção”. Correspondem às ações que ocorrem no uso das edificações, quantificadas através de estudos probabilísticos de ocorrência. 2.3.1 AÇOES VARIÁVEIS NORMAIS São aquelas com probabilidade de ocorrência suficientemente grande para que sejam obrigatoriamente consideradas no projeto estrutural, de acordo com a NBR 8681/84. São as chamadas cargas acidentais atuantes sobre as lajes dos pavimentos, decorrentes da presença, por exemplo, de pessoas, móveis, utensílios e veículos. 2.3.2 AÇÕES VARIÁVEIS ESPECIAIS São consideradas ações variáveis especiais aquelas que ocorrem durante um curto período na vida útil da estrutura, como as ações sísmicas e as cargas de natureza ou intensidade especiais. ENG 298 – Estática das Construções Notas de Aula - 21 Texto provisório – Sujeito a alterações 2.3.3 QUANTIFICAÇÃO DAS AÇÕES VARIÁVEIS NORMAIS As ações variáveis normais são supostas verticais, uniformemente distribuídas e atuantes numa superfície horizontal e plana, como uma laje. Seus valores mínimos para edifícios residenciais e comerciais destinados a escritórios estão indicados na NBR 6120/80, e são apresentados na Tabela 2.3. Ação (kN/m2) (Incluindo a massa das máquinas) a ser determinada em cada caso, porém com valor mínimo de Com acesso ao público 3,0 Sem acesso ao público 2,5 Edifícios Dormitórios, sala, copa, cozinha e banheiro 1,5 Residenciais Dispensa, área de serviço e lavanderia 2,0 Com acesso ao público 3,0 Sem acesso ao público 2,5 Anfiteatro com assentos fixos, corredor e sala de aula 3,0 Outras salas 2,0 Escritórios Salas de uso geral e banheiros 2,0 Forros Sem acesso a pessoas 0,5 Galerias de Arte Galerias de lojas Garagens e Para veículo de passageiros ou semelhantes com carga Estacionamentos máxima de 25 kN por veículo Ginásio de esportes 5,0 Sem acesso ao público 2,0 Terraços Com acesso ao público 3,0 Inacessível a pessoas 0,5 A ser determinada em cada caso, porém com o mínimo de 3,0 3,0 Escolas A ser determinada em cada caso, porém com o mínimo de 3,0 7,5 Ambiente Arquitetônico Casas de Máquinas Corredores Escadas Tabela 2.3- Valores mínimos das ações variáveis normais (NBR 6120/80). Para projetos de edifícios com outras finalidades, devem ser consultadas normas específicas. Vale destacar que no caso de balcões e parapeitos, deve-se prever a mesma carga acidental do ambiente com o qual há comunicação, além de uma ação horizontal de 0,8 kN/m na altura do corrimão e uma ação vertical mínima de 2,0 kN/m. 2.4 AÇÕES EXCEPCIONAIS As ações excepcionais são aquelas que têm duração extremamente curta e muito baixa probabilidade de ocorrência durante a vida útil da construção, mas que devem ser consideradas no ENG 298 – Estática das Construções Notas de Aula - 22 Texto provisório – Sujeito a alterações projeto de determinadas estruturas. São provocadas por fenômenos como incêndios, enchentes, choques de veículos e explosões. Nocaso de concreto armado, existe uma norma específica para projeto de estruturas resistentes ao fogo. 2.5 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS – ABNT (1978). (NB-1) NBR 6118 - Projeto e Execução de Obras de Concreto Armado. Rio de Janeiro. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS – ABNT (1980). (NB-5) NBR 6120 - Cargas para Cálculo de Estruturas de Edificações. Rio de Janeiro. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS – ABNT (1984). (NB-862) NBR 8681 - Ações e Segurança nas Estruturas. Rio de Janeiro. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS – ABNT (1997). Texto-Base para Revisão da NB-1. Rio de Janeiro. GIONGO, J. S. (1996). Concreto armado: projeto estrutural de edifícios. Escola de Engenharia de São Carlos – Universidade de São Paulo. Publicação 059. 2,0 ENG 298 – Estática das Construções Notas de Aula - 23 Texto provisório – Sujeito a alterações 33 AAÇÇÕÕEESS VVEERRTTIICCAAIISS:: CCAARRRREEGGAAMMEENNTTOO DDEE UUMM PPAAVVIIMMEENNTTOO 3.1 INTRODUÇÃO Já foi visto que a estrutura convencional de um edifício de vários pavimentos é constituída de lajes, vigas e pilares. As ações verticais distribuídas na superfície das lajes são transmitidas, através das reações de apoio, para as vigas. Estas, por sua vez, transmitem as ações que recebem para os pilares, lance a lance, de forma que a carga final que chega na fundação corresponde à carga total incidente na edificação. Este capítulo indica como se determinar as ações verticais atuantes nas lajes, vigas e pilares. Para isto, será desenvolvido, como exemplo, o carregamento de um pavimento de um edifício destinado a salas de escritórios. Convém ressaltar que, nesta etapa do curso, ainda não serão consideradas as ações horizontais. 3.2 DESCRIÇÃO DO EDIFÍCIO ESTUDADO Seja um edifício destinado a salas de escritórios, cuja planta do pavimento tipo encontra-se na Figura 3.1a, e sendo o pé-direito de 2,80 m. Foram escolhidas as seguintes especificações: • pisos: L1 e L4, lajotas cerâmicas, com 1 cm de espessura; L2, L3 e L5, tabuado em ipê róseo, com 2 cm de espessura; • camada de regularização: argamassa de cimento e areia, com 2,5 cm de espessura; • forro: argamassa de cal, cimento e areia, com 1cm de espessura; • parede: tijolos maciços de 15cm de espessura; • enchimento: L4, entulho (peso específico aparente de aproximadamente17 kN/m3); ENG 298 – Estática das Construções Notas de Aula - 24 Texto provisório – Sujeito a alterações 347 39 7 31715 15 39 7 15 15 11 5 15 15 15 Mureta (H = 100cm) Terraço Sala 1 Sala 2 Sala 3 Sanitário Sanitário 15 151 15115 15 10 0 28 2 15 15 Figura 3.1 - Planta de arquitetura ENG 298 – Estática das Construções Notas de Aula - 25 Texto provisório – Sujeito a alterações 350 40 0 32012 12 40 0 12 12 11 8 12 12 12 V1 (12/60) V2 (12/60) V3 (12/60) V4 (12/60) V 5 (1 2/ 60 ) V 6 (1 2/ 60 ) V 7 (1 2/ 60 ) L1 h = 8 L2 h = 10 L3 h = 10 L5 h = 10 L4 h = 10 P1 (20/40) P2 (20/40) P3 (20/40) P5 (20/40) P6 (20/40) P7 (20/40) P4 (20/20) CORTE A-A' 30 10 20 50 10 A A' B B ' 30102 0 528 501 0 C O R T E B -B ' Figura 3.2 - Planta de forma 3.3 CARREGAMENTO DE LAJES ENG 298 – Estática das Construções Notas de Aula - 26 Texto provisório – Sujeito a alterações Atuam nas lajes as ações permanentes diretas, provenientes dos pesos próprios da placa de concreto e dos materiais de acabamento, e as ações variáveis normais, decorrentes da utilização de cada ambiente. Essas ações são adotadas por unidade de área. 3.3.1 CÁLCULO DO CARREGAMENTO DAS LAJES DO EDIFÍCIO ESTUDADO a) AÇÕES PERMANENTES DIRETAS • Laje L1 De acordo com as informações fornecidas, a laje L1 apresenta as seguintes camadas: 1.0 2.5 8.0 1.0 Piso Camada de regularização Forro Laje Figura 3.3 - Espessuras para cálculo dos pesos próprios na laje L1. Utilizando-se os pesos específicos da Tabela 2.1, tem-se: � peso próprio da laje: 0,08 × 25 = 2,000 kN/m2 � peso próprio da camada de regularização: 0,025 × 21 = 0,525 kN/m2 � peso próprio do piso (lajota cerâmica): 0,01 × 18 = 0,180 kN/m2 � peso próprio do forro: 0,01 × 19 = 0,190 kN/m2 Portanto, a ação permanente direta total na laje L1 é igual a 2,895 kN/m2. • Lajes L2, L3 e L5 As lajes L2, L3 e L5 apresentam as camadas ilustradas na Figura 3.4. ENG 298 – Estática das Construções Notas de Aula - 27 Texto provisório – Sujeito a alterações 2.0 2.5 10.0 1.0 Piso Camada de regularização Forro Laje Figura 3.4 - Espessuras para cálculo dos pesos próprios nas lajes L2, L3, L5. Utilizando-se novamente os pesos específicos da tabela 2.1, tem-se: � peso próprio da laje: 0,10 × 25 = 2,500 kN/m2 � peso próprio da camada de regularização: 0,025 × 21 = 0,525 kN/m2 � peso próprio do piso (ipê róseo) 0,02 × 10 = 0,200 kN/m2 � peso próprio do forro: 0,01 × 19 = 0,190 kN/m2 Portanto, a ação permanente direta total nas lajes L2, L3 e L5 é igual a 3,415 kN/m2. • Laje L4 Como pode ser visto na figura 3.5, a laje L4 é rebaixada em relação às demais, e, de acordo com a Tabela 2.1, têm-se os seguintes pesos próprios para as diversas camadas que a compõem: � peso próprio da laje: 0,10 × 25 = 2,500 kN/m2 � peso próprio do piso (lajota cerâmica): 0,01 × 18 = 0,180 kN/m2 � peso próprio da camada de regularização: 0,025 × 21 = 0,525 kN/m2 � peso próprio do forro: 0,01 × 19 = 0,190 kN/m2 � peso próprio do enchimento: 0,20 × 17 = 3,400 kN/m2 ENG 298 – Estática das Construções Notas de Aula - 28 Texto provisório – Sujeito a alterações Piso Camada de regularização L5 V6 ForroL4 20.0 10.0 1.0 1.0 2.5 Enchimento Figura 3.5 - Espessuras para cálculo dos pesos próprios na laje L4 � peso da parede: Deve-se considerar também a ação das paredes que se apóiam na laje L4. A ação da parede pode ser suposta uniformemente distribuída na área da laje, e determinada a partir dos comprimentos medidos de eixo a eixo (vão teórico) das vigas de apoio. Para a L4 em estudo: Lx = 3,20 + 0,12 = 3,32m Ly = 4,00 + 0,12 = 4,12m Portanto, a resultante da ação das paredes na laje L4 é: 22,96kN/m 4,12 3,32 2,50 0,10)(2,80 2,82)(3,17 = ⋅ ⋅−⋅+ onde, (3,17 + 2,82) é o somatório dos comprimentos das paredes; (2,80 - 0,10) é a altura total da parede, que corresponde ao pé direito, menos a espessura da laje; 2,50 é o peso por unidade de área da parede de tijolos maciços, com 15 cm de espessura (Tabela 2.2); 3,32 × 4,12 é a área da laje; corresponde ao produto dos comprimentos medidos de eixo a eixo das vigas de apoio. Portanto, a ação permanente direta total da laje L4 vale 9,755 kN/m2 ENG 298 – Estática das ConstruçõesNotas de Aula - 29 Texto provisório – Sujeito a alterações b) AÇÕES VARIÁVEIS NORMAIS Como o edifício em estudo é destinado a escritórios, a ação variável normal a ser considerada é igual a 2,0 kN/m2 , segundo a NBR 6120/80 (Tabela 2.3). c) AÇÕES VERTICAIS TOTAIS Para as lajes analisadas nos itens anteriores, as ações verticais totais, correspondentes à soma das ações permanentes diretas (g) e das ações variáveis normais (q), são apresentadas a seguir. Camada de Regularização L1 8 2 0,18 0,525 0,19 - - 2,895 2 4,895 L2 L3 L5 L4 10 2,5 0,18 0,525 0,19 3,4 2,96 9,755 2 11,755 2 5,415 Laje Piso Forro Enchimento Parede q (kN/m2) p (kN/m2) 10 2,5 0,2 0,525 0,19 - - 3,415 Laje h(cm) Peso próprio (kN/m2) g (kN/m2) 3.3.2 CÁLCULO DO PESO PRÓPRIO DE LAJES NERVURADAS No caso de lajes nervuradas, como a da figura a seguir, o peso próprio deve ser calculado da seguinte forma: 70 0 400 117 711 8 17 21 11 17 Enchimento: - Tijolo furado de 11x17x21 cm Detalhe das Nervuras Mesa (ou capa) Nervura Figura 3.6 - Laje com nervuras em uma direção � peso próprio da mesa (ou capa): ENG 298 – Estática das Construções Notas de Aula - 30 Texto provisório – Sujeito a alterações 0,08 × 25 × 1,00 = 2,00 kN/m2 � peso próprio das nervuras: 2kN/m 1,03 29 100 x 25 x 0,17 x 0,07 = � peso próprio dos tijolos (enchimento): 2kN/m 1,68 29 100 x 13 x 0,17 x 0,22 = Portanto, a ação permanente direta total da laje nervurada vale 4,71 kN/m2. 3.4 CARREGAMENTO DE VIGAS As ações atuantes nas vigas são provenientes do seu peso próprio e das paredes ou divisórias que nelas se apóiam, e das reações de apoio das lajes. 3.4.1 REAÇÕES DE APOIO DAS LAJES A NB-1 (1978) sugere que as reações de apoio de lajes retangulares sejam determinadas a partir das linhas de plastificação. Diz o seguinte: ”Permite-se calcular as reações de apoio das lajes retangulares, com ação uniformemente distribuída, considerando-se para cada apoio ação correspondente aos triângulos ou trapézios obtidos traçando-se, a partir do vértice, na planta da laje, retas inclinadas de”: - 45o entre dois apoios de mesmo tipo; 45° 45° - 60o a partir do apoio engastado quando o outro for simplesmente apoiado; 60° 60° - 90o a partir do apoio quando a borda vizinha for livre. 90° Na Figura 3.7 são apresentados alguns tipos de sistemas estáticos e suas configurações de linhas de plastificação, para lajes retangulares usuais submetidas a carregamento uniformemente distribuído. ENG 298 – Estática das Construções Notas de Aula - 31 Texto provisório – Sujeito a alterações 45° 45 ° 60° 60° 60° 60 °45° 45 °45° 45°45 ° 45°45 ° 45 °45° 45° 45 ° 45°45 ° 45° 60° 60 ° 60° 60 ° 60 ° 60° 60° 60 °45° 45 ° Simplesmente apoiada (sem continuidade) Engastada (com continuidade) Borda livre Figura 3.7 - Esquemas estáticos das lajes Como aplicação da recomendação da norma, sejam os exemplos a seguir. Exemplo 1: Calcular as reações de apoio da laje da Figura 3.8, cuja ação total incidente é de 6 kN/m2. ENG 298 – Estática das Construções Notas de Aula - 32 Texto provisório – Sujeito a alterações 30 0 500 A1 15 0 15 0 87263 60 °45° 45 ° 60° 150 A 2 3A A 4 1R 2R 3R 4R Figura 3.8 - Laje do exemplo 1 2 21 m 5,721,50 x 2 2,635,0 AA = +== ⇒ kN/m 6,87 5,00 6,00 x 5,72p A RR 1 1 21 ==== l 2 3 m 2,252 1,50 x 3,00 A == ⇒ kN/m 4,50 3,00 6,00 x 2,25p A R 2 3 3 === l 2 4 m 1,3052 0,87 x 3,00 A == ⇒ kN/m 2,61 3,00 6,00 x 1,305p A R 2 4 4 === l Exemplo 2: Calcular as reações de apoio da laje apresentada a seguir, cuja ação total incidente é de (p+g). l l A1 l - l 45° 45 ° l /2 A2 3A A 4 1R 2R 3R 4R 2 1 1 45° 45 ° 22 l /2 2 l /2 2 l /22 Figura 3.9 - Laje do exemplo 2 ( ) 4 )2( 22 AA 221 2211 21 l ll llll −= −+ == ⇒ 4 p 2 pA RR 2 1 2 1 1 21 l l l l −=== 4 AA 2 2 43 l == ⇒ 4 pp A RR 2 2 3 43 l l === 3.4.2 PESO PRÓPRIO DAS VIGAS ENG 298 – Estática das Construções Notas de Aula - 33 Texto provisório – Sujeito a alterações O peso próprio das vigas deve ser dado por metro linear. Para isso, multiplica-se o peso específico do concreto armado pela área da seção transversal da viga (b × h). Por exemplo, uma viga em concreto armado, com seção transversal de 15 cm de largura por 60 cm de altura tem peso próprio igual a: 25 × 0,15 × 0,60 = 2,25 kN/m 3.4.3 PESO PRÓPRIO DE PAREDES O peso próprio de paredes (ou divisórias) que se apoiam em vigas também deve ser dado por metro linear, e é obtido pela multiplicação da altura da parede pelo seu peso por unidade de área (dado na Tabela 2.2). Sendo assim, uma parede de tijolos furados, com 23cm de espessura (3,2 kN/m2) e 2,80m de altura, se apoiando sobre uma viga, causa nesta uma ação por metro linear de: 3,20 × 2,80 = 8,96 kN/m 3.4.4 CÁLCULO DO CARREGAMENTO DAS VIGAS DO EDIFÍCIO ESTUDADO a) V1 (12 x 60) • Peso próprio da viga: 25 × 0,12 × 0,60 = 1,80 kN/m • Reação de apoio da laje L1: (p = 4,895 kN/m2 calculado anteriormente) 59848 48 694 130 82 48A1 2A 3A 4A 1R 2R 3R 4R Figura 3.10 - Esquema estático da laje L1 2 1 m 3,100,48 x 2 5,986,94 A = += kN/m 2,19 6,94 4,895 x 3,10 l p A R 1 1 1 === • Peso próprio da mureta de 1m de altura, com tijolos maciços, com 15 cm de espessura: 2,50 × 1,0 = 2,50 kN/m • Ação vertical total atuante, por metro linear, na viga V1: (1,80 + 2,19 + 2,50) = 6,49 kN/m • Esquema estático da viga V1 ENG 298 – Estática das Construções Notas de Aula - 34 Texto provisório – Sujeito a alterações 694 6,49 kN/m A B V5 V7 Figura 3.11 - Esquema estático da viga V1 b) V5 (12/60) • Peso próprio da viga: 25 × 0,12 × 0,60 = 1,80 kN/m • Peso próprio da parede nos vãos 1 e 2 (hpar = 2,80 - 0,60 = 2,20m) 2,50 × 2,20 = 5,50 kN/m • Peso próprio da parede no balanço (hpar = 1,00m) 2,50 × 1,00 = 2,50 kN/m • Reação de apoio das lajes: No vão 1 (L4): p = 11,755 kN/m2 (calculado anteriormente) 16 6 80 16 6 166166 41 2 332 45 °45° 45°45 ° A3R 3 Figura 3.12 - Esquema estático da laje L4 2 3 m 4,08 66,1 2 0,804,12 A =⋅ += ⇒ kN/m 11,64 4,12 11,755 x 4,08p A R 3 3 3 === l No vão 2 (L2): p = 5,415 kN/m2 (calculado anteriormente) ENG 298 – Estática das Construções Notas de Aula - 35 Texto provisório – Sujeito a alterações 2 3 m 3,001,22 x 2 0,804,12 A = += ⇒ kN/m 3,94 4,12 5,415 x 3,00p A R 3 3 3 === l 41 2 332 A3 R 3 21 0 80 12 2210122 60° 45°60 ° 45° Figura 3.13 - Esquema estático da laje L2 No balanço (L1, ver figura 3.12) 2 3 m31,02 48,030,1 A = += ⇒ m/kN17,1 30,1 895,4x31,0pA R 3 3 3 === l • Ação vertical total atuante, por metro linear, na viga V1: Vão 1 ⇒ 1,80 + 5,50 + 11,64 = 18,94 kN/m Vão 2 ⇒ 1,80 + 5,50 + 3,94 = 11,24 kN/m Vão 3 ⇒ 1,80 + 2,50 + 1,17 = 5,47 kN/m • Reação de apoio de V1 É importante observar que, na extremidade do balanço, existe uma carga concentrada oriunda da reação de apoio da viga V1 na viga V5, que vale: kN 22,52 2 6,94 x 6,49 2 p (V1)R A === l • Esquema estático da viga V5 ENG 298 – Estática das Construções Notas de Aula - 36 Texto provisório – Sujeito a alterações 18,94 kN/m 11,24 kN/m 5,47 kN/m R V = 22,52 kNA 1 398 150398 A B C Figura 3.14 - Esquema estático da viga V5 3.5 CARREGAMENTO DE PILARES A ação vertical atuante nos pilares é proveniente do peso próprio destes e das reações das vigas que neles se apóiam. 3.5.1 CÁLCULO DO CARREGAMENTO DOS PILARES DO EDIFÍCIO ESTUDADO a) Pilar P1 • Peso próprio 0,40 × 0,20 × 2,80 × 25 = 5,60 kN • Reações de apoio das vigas RA V2 e RC V5 b) Pilar P2 • Peso próprio 0,40 × 0,20 × 2,80 × 25 = 5,60 kN • Reações de apoio das vigas RB V2 e RC V7 c) Pilar P3 • Peso próprio 0,40 × 0,20 × 2,80 × 25 = 5,60 kN • Reações de apoio das vigas RB V5 e RA V3 d) Pilar P4 • Peso próprio 0,20 × 0,20 × 2,80 × 25 = 2,80 kN • Reações de apoio das vigas RB V3 e RB V6 e) Pilar P5 • Peso próprio ENG 298 – Estática das Construções Notas de Aula - 37 Texto provisório – Sujeito a alterações 0,40 × 0,20 × 2,80 × 25 = 5,60 kN • Reações de apoio das vigas RC V3 e RB V7 f) Pilar P6 • Peso próprio 0,40 × 0,20 × 2,80 × 25 = 5,60 kN • Reações de apoio das vigas RA V5 e RA V4 g) Pilar P7 • Peso próprio 0,40 × 0,20 × 2,80 × 25 = 5,60 kN • Reações de apoio das vigas RB V4 e RA V7 3.6 EXERCÍCIO 1 Para a estrutura em concreto armado, apresentada na Figura 3.15, determinar o carregamento das lajes, vigas e pilares. Sabe-se que: � revestimento = 1,50 kN/m2 � ação variável normal = 2,50 kN/m2 � parede: tijolos furados, com 13 cm de espessura (2,2 kN/m2) � considerar paredes em V1, V3 e V4. 3.6.1 CARREGAMENTO DAS LAJES a) L1 (h = 12 cm) � peso próprio (0,12 × 25) = 3,00 kN/m2 � revestimento = 1,50 kN/m2 � ação variável normal = 2,50 kN/m2 Total = 7,00 kN/m2 b) L2 (h = 8 cm) � peso próprio (0,08 × 25) = 2,00 kN/m2 � revestimento = 1,50 kN/m2 � ação variável normal = 2,50 kN/m2 Total = 6,00 kN/m2 c) L3 (h = 10 cm) � peso próprio (0,10 × 25) = 2,50 kN/m2 � revestimento = 1,50 kN/m2 ENG 298 – Estática das Construções Notas de Aula - 38 Texto provisório – Sujeito a alterações � ação variável normal = 2,50 kN/m2 Total = 6,50 kN/m V1 (12/50) V 4 (1 5/ 60 ) P1 (25/60) P2 (20/50) P3 (25/60) P4 (20/50) L1 h = 12 L3 h = 10 L2 h = 8 V2 (12/50) V3 (12/50) V 5 (2 0/ 60 ) 12 38 0 32 0 12 15 425 20 100 12 295 295 Corte Esquemático Planta de Forma Figura 3.15 – Planta de forma 3.6.2 CÁLCULO DAS REAÇÕES DE APOIO DAS LAJES a) L1 (p = 7,00 kN/m2) A1 60 ° 45 ° A 2 3A A 4 1R 2R 3R 4R 45° 60° 24 9 442,5 39 2 14 3 156,5143 143 Figura 3.16 – Esquema estático da laje L1 kN/m 6,78 4,425 7,00 x 1,43 x 2 1,5654,425 R1 = += ENG 298 – Estática das Construções Notas de Aula - 39 Texto provisório – Sujeito a alterações kN/m 80,11 4,425 7,00 x 2,49 x 2 1,5654,425 R 2 = += kN/m 5,00 3,92 7,00 x 2 1,4392,3 RR 43 = ⋅== b) L2 (p = 6,00 kN/m2) 3A3R39 2 1A 2A 60° 60° R1 R 2 110 26 4 64 64 Figura 3.17 – Esquema estático da laje L2 c) L3 (p = 6,50 kN/m2) A1 A 2 3A A 4 2R 3R 4R 442,5 122 122198,5 21 0 12 2 33 2 1R 60 ° 60° 45 °45° Figura 3.18 – Esquema estático da laje L3 kN/m 89,9 4,425 6,50 x 2,10 x 2 1,9854,425 R1 = += kN/m 74,5 4,425 6,50 x 1,22 x 2 1,9854,425 R 2 = += kN/m ,921 1,10 6,00 x 2 64,010,1 R 21 = ⋅ == R kN/m 52,5 3,92 6,00 x x1,10 2 64,292,3 R 3 = += ENG 298 – Estática das Construções Notas de Aula - 40 Texto provisório – Sujeito a alterações kN/m 97,3 3,32 6,50 x 2 1,2232,3 RR 43 = ⋅== 3.6.3 CARREGAMENTO DAS VIGAS a) V1 (12/50) Vão: � peso próprio: 0,12 × 0,50 × 25 = 1,50 kN/m � parede: 2,20 × (2,95 - 0,50) = 5,39 kN/m � reação de apoio de laje (R1 L1) = 6,78 kN/m Total =13,67 kN/m Balanço: � peso próprio: 0,12 × 0,50 × 25 = 1,50 kN/m � parede: 2,20 × 2,45 = 5,39 kN/m � reação de apoio de laje (R1 L2) = 1,92 kN/m Total = 8,81 kN/m Esquema estático: 422,5 13,67 kN/m 125 8,81 kN/m A B P1 P2 Cálculo das reações de apoio: kN 25,27R 0 2 1,25 8,81 2 4,225 13,674,225 R 0M A 22 AB =⇒=⋅+⋅−⋅→=∑ kN 52,41R 04,225 2 1,25 1,25 8,81 2 4,225 13,674,225 R 0M B 2 BA =⇒= +⋅⋅−⋅−⋅→=∑ b) V2 (12/50) Vão: � peso próprio: 0,12 × 0,50 × 25 = 1,50 kN/m � reações de apoio de laje (R2 L1) = 11,80 kN/m (R1 L3) = 9,89 kN/m Total = 23,19 kN/m ENG 298 – Estática das Construções Notas de Aula - 41 Texto provisório – Sujeito a alterações Balanço: � peso próprio: 0,12 × 0,50 × 25 = 1,50 kN/m � reação de apoio de laje (R2 L2) = 1,92 kN/m Total = 3,42 kN/m Esquema estático: 442,5 23,19 kN/m 110 3,42 kN/m A B V4 V5 Cálculo das reações de apoio: 0 2 1,10 x 42,3 2 4,225 x 3,1924,225 x R 0M 22 AB =+−→=∑ ⇒ RA = 50,84 kN 04,225 2 1,10 x 1,10 x 42,3 2 4,225 x 3,1924,225 x R 0M 2 BA = +−−→=∑ ⇒ RB = 55,54 kN c) V3 (12/50) � peso próprio: 0,12 × 0,50 × 25 = 1,50 kN/m � parede: 2,20 × 2,45 = 5,39 kN/m � reação de apoio de laje (R2 L3) = 5,74 kN/m Total = 12,63 kN/m Esquema estático: 422,5 12,63 kN/m A B P3 P4 Cálculo das reações de apoio: kN 26,68 2 4,225 x 12,63 RR BA === d) V4 (15/60) 1o trecho: � peso próprio: 0,15 × 0,60 × 25 = 2,25 kN/m � parede: 2,20 × (2,95 - 0,60) = 5,17 kN/m � reação de apoio de laje (R3 L3) = 3,97 kN/m Total = 11,39 kN/m ENG 298 – Estática das Construções Notas de Aula - 42 Texto provisório – Sujeito a alterações 2o trecho: � peso próprio: 0,15× 0,60 × 25 = 2,25 kN/m � parede: 2,20 × (2,95 - 0,60) = 5,17 kN/m � reação de apoio de laje (R3 L1) = 5,00 kN/m Total = 12,42 kN/m Reação de apoio de V2: � RAV2 = 50,84 kN Esquema estático: 11,39 kN/m 368308 12,42 kN/m R V2 = 50,84 kN AP3 B P1 A Cálculo das reações de apoio: 0 2 3,68 x 12,423,68 x 50,843,68 2 3,08 x 3,08 x 11,396,76 x R 0M 2 AB =−− +−→=∑ ⇒ RA = 67,21 kN 03,08 2 3,68 x 3,68 x 12,423,08 x 50,84 2 3,08 x 11,396,76 x R 0M 2 BA = +−−−→=∑ ⇒ RB = 64,42 kN e) V5 (20/60) 1o trecho: � peso próprio: 0,20 × 0,60 × 25 = 3,00 kN/m � reação de apoio de laje (R4 L3) = 3,97 kN/m Total = 6,97 kN/m 2o trecho: � peso próprio: 0,20 × 0,60 × 25 = 3,00 kN/m � reações de apoio de laje (R4 L1) = 5,00 kN/m (R3 L2) = 5,52 kN/m Total = 13,52 kN/m Reação de apoio de V2: � RBV2 = 55,54 kN Esquema estático: ENG 298 – Estática das Construções Notas de Aula - 43 Texto provisório – Sujeito a alterações 6,97 kN/m 388328 13,52 kN/m R V2 = 55,54 kN A P4 B P2 B Cálculo das reações de apoio: 0 2 3,88 x 13,523,88 x 55,543,88 2 3,28 x 3,28 x 97,67,16 x R 0M 2 AB =−− +−→=∑ ⇒ RA = 61,94 kN 03,28 2 3,88 x 3,88 x 13,523,28 x 55,54 2 3,28 x 97,67,16 x R 0M 2 BA = +−−−→=∑ ⇒ RB = 68,92 kN 3.6.4 CARREGAMENTO DOS PILARES a) P1 (25/60) � peso próprio: 0,25 × 0,60 × 2,95 × 25 = 11,06 kN � reações de apoio das vigas RA V1 = 27,25 kN RB V4 = 64,42 kN � Total = 102,73 kN b) P2 (20/50) � peso próprio: 0,20 × 0,50 × 2,95 × 25 = 7,38 kN � reações de apoio das vigas RB V1 = 41,52 kN RB V5 = 68,92 kN � Total = 117,82 kN c) P3 (25/60) ENG 298 – Estática das Construções Notas de Aula - 44 Texto provisório – Sujeito a alterações � peso próprio: 0,25 × 0,60 × 2,95 × 25 = 11,06 kN � reações de apoio das vigas RA V3 = 26,68 kN RA V4 = 67,21 kN � Total = 104,95 kN d) P4 (20/50) � peso próprio: 0,20 × 0,50 × 2,95 × 25 = 7,38 kN � reações de apoio das vigas RB V3 = 26,68 kN RA V5 = 61,94 kN � Total = 96,00 kN 3.7 EXERCÍCIO 2 Para a estrutura em concreto armado, apresentada na figura abaixo, determinar o carregamento das lajes, vigas e pilares. Sabe-se que: • Pé-direito = 3,0 m • Revestimento das lajes (piso, camada de regularização, forro) = 1,50 kN/m2 • A estrutura faz parte de uma escola (sala de aula) • As paredes são de tijolos de concreto celular, com 13 cm de espessura • Existem paredes até o teto, em toda a extensão das vigas V1, V2 e V4 ENG 298 – Estática das Construções Notas de Aula - 45 Texto provisório – Sujeito a alterações V1 (15/50) V2 (15/50) V 3 (1 5/ 65 ) V 4 (1 5/ 60 ) 39015 1585 15 59 0 15 P1 (25/35) P2 (20/40) P3 (25/50) P4 (20/50) L2 h = 12 L1 h = 8 VISTA 1 V IS T A 2 A A' B B' CORTE A-A’ 37585 25 20 P1 P2 V1V3 V4 L1 L2 8 42 12 38 CORTE B – B’ P4 P2 V4 V2 V1 12 48 53050 40 PLANTA DE FORMA ENG 298 – Estática das Construções Notas de Aula - 46 Texto provisório – Sujeito a alterações VISTA 1 37585 25 20 P3 P4 V2V3 V4 L1 L2 VISTA 2 53550 35 P3 P1 V3 V2 V1 L1 3.7.1 CARREGAMENTO DAS LAJES a) L1: Carga permanente: • Peso próprio da laje = 0,08 × 25 = 2,00 kN/m2 • Revestimento = 1,50 kN/m2 Carga variável (utilização: terraço com acesso ao público): q = 3,00 kN/m2 Carga vertical total: = g + q = p = 6,50 kN/m2 b) L2: Carga permanente: • Peso próprio da laje = 0,12 × 25 = 3,00 kN/m2 • Revestimento = 1,50 kN/m2 Carga variável (utilização: sala de aula): q = 3,00 kN/m2 Carga vertical total: = g + q = p = 7,50 kN/m2 2kN/m 3,50 g =⇒ 2kN/m 4,50 g =⇒ ENG 298 – Estática das Construções Notas de Aula - 47 Texto provisório – Sujeito a alterações 3.7.2 CARREGAMENTO DAS VIGAS a) Reações de apoio das lajes: � L1 605 92,5 498,2 53,4 53,4 A1 A 3 A 2 60° 60° � L2 Caso 1: Totalmente apoiada: 202,5 202,5 202,5 202,5 200 405 605 45° 45° 45 °45° A 1 2A 3A A4 22 21 m 0,247 cm 2470 2 4,535,92 AA == ⋅ == m/kN 74,1 925,0 6,50 247,0 p A RR 1 1 21 = ⋅ = ⋅ ==⇒ l ( ) 22 3 m 5,102 cm 51023 2 5,92 2,498605 A == ⋅+ = kN/m 48,5 05,6 6,50 102,5p A R 3 3 3 = ⋅ = ⋅ =⇒ l 2 21 2 21 m 10,4AA cm 41006 2 202,5 405 AA ==⇒ = ⋅ == kN/m 59,7RR 05,4 7,50 10,4pA RR 21 1 1 21 ==⇒ ⋅ = ⋅ == l ( ) 2 43 2 43 m 15,8AA cm 81506 2 5,202200605 AA ==⇒ = ⋅+ == kN/m 10,10RR 05,6 50,715,8pA RR 43 3 3 43 ==⇒ ⋅ = ⋅ == l ENG 298 – Estática das Construções Notas de Aula - 48 Texto provisório – Sujeito a alterações Caso 2: Um lado engastado e os demais apoiados: 405 605 A 1 2A 3A A4 308,6 148,2 148,2 256,8 148,2 60° 60° 45° 45° b) Carregamento total das vigas • Viga V1 = Viga V2 (15/50) Balanço: • Peso próprio = 0,15 × 0,50 × 25 = 1,875 kN/m • Reação de apoio de L1 (R1) = 1,740 kN/m • Peso de parede = hparede × pparede 38 250 12 38 12 300 L2 (1 PAV.) L2 (2 PAV.) o o V1 (2 PAV.)o oV1 (1 PAV.) → Peso da parede = 2,50 × 0,50 = 1,25 kN/m ⇒ Carga vertical total do balanço = 1,875 + 1,74 + 1,25 = 4,865 kN/m Vão 1: 2 21 2 21 m 00,3AA cm 30010 2 148,2 405 AA ==⇒ = ⋅ == kN/m 56,5 05,4 7,50 00,3 RR 21 = ⋅ == ( ) 2 3 2 3 m 73,11A cm 117306 2 8,2566,308605 A =⇒ = ⋅+ = kN/m 54,14 05,6 50,773,11pA R 3 3 3 = ⋅ = ⋅ = l ( ) 2 4 2 4 m 77,6A cm 67698 2 2,1486,308605 A =⇒ = ⋅+ = kN/m 39,8 05,6 50,777,6 4 pA R 44 = ⋅ = ⋅ = l = == 2.2) (Tabela kN/m 0,50 p m 2,50 0,50 - 3,00 h 2 parede parede ENG 298 – Estática das Construções Notas de Aula - 49 Texto provisório – Sujeito a alterações Caso 1 • Peso próprio = 0,15 × 0,50 × 25 = 1,875 kN/m • Reação de apoio de L2 (R1) = 7,590 kN/m • Peso de parede = 1,250 kN/m ⇒ Carga vertical total do vão 1 = 1,875 + 7,59 + 1,25 = 10,715 kN/m Caso 2 • Peso próprio = 0,15 × 0,50 × 25 = 1,875 kN/m • Reação de apoio de L2 (R1) = 5,560 kN/m • Peso de parede = 1,250 kN/m ⇒ Carga vertical total do vão 1 = 1,875 + 5,56 + 1,25= 8,685 kN/m Esquema estático e reações de apoio da viga V1 (= V2): Caso 1: 4,865 kN/m 10,715 kN/m 3,9750,975 A B Reações de apoio da viga V1: kN 26,621 R 0 2 3,975 975,3 715,10R 975,3975,3 2 0,975 0,975 865,4 - 0M A AB =⇒ =⋅⋅−+ +⋅⋅→=∑ kN 714,20R 0R 975,3 2 3,975 759,3 715,10 2 0,975 0,975 4,865 - 0M B BA =⇒ =−⋅⋅+⋅⋅→=∑ Caso 2: ENG 298 – Estática das Construções Notas de Aula - 50 Texto provisório – Sujeito a alterações 4,865 kN/m 8,685 kN/m 3,9750,975 A B Reações de apoio da viga V1: kN 22,587 R 0 2 3,975 759,3 685,8R 975,3975,3 2 0,975 0,975 865,4 - 0M A AB =⇒ =⋅⋅−+ +⋅⋅→=∑ kN 680,16R 0R 975,3 2 3,975 759,3 685,8 2 0,975 0,975 4,865 - 0M B BA =⇒ =−⋅⋅+⋅⋅→=∑ • Viga V3 (15/65) Caso 1: • Peso próprio = 0,15 × 0,65 × 25 = 2,438 kN/m • Reações de apoio das lajes: L1 (R3) = 5,480 kN/m L2 (R3) = 10,100 kN/m ⇒ Carga vertical total de V3 = 2,438 + 5,48 + 10,10 = 18,018 kN/m Caso 2: • Peso próprio = 0,15 × 0,65 × 25 = 2,438 kN/m • Reações de apoio das lajes L1 (R3) = 5,480 kN/m L2 (R3) = 14,54 kN/m ⇒ Carga vertical total de V3 = 2,438 + 5,48 + 14,54 = 22,458 kN/m Esquema estático reações de apoio da viga V3: Caso 1: 18,018 kN/m 5,775 A B Reações de apoio da viga V3: ENG 298 – Estática das Construções Notas de Aula - 51 Texto provisório – Sujeito a alterações kN 027,52 2 5,775 8,0181 2 p RR BA = ⋅ === l Caso 2: 22,458 kN/m 5,775 A B Reações de apoio da viga V3: kN 847,64 2 5,775 458,22 2 p RR BA = ⋅ === l • Viga V4 (15/60) Caso 1 • Peso próprio = 0,15 × 0,60 × 25 = 2,25 kN/m • Reações de apoio da laje L2 (R4) = 10,10 kN/m • Peso de parede = (3,00-0,60) × 0,50 = 1,20 kN/m ⇒ Carga vertical total de V4 = 2,25 + 10,10 + 1,20 = 13,55 kN/m Caso 2 • Peso próprio = 0,15 × 0,60 × 25 = 2,25 kN/m • Reações de apoio da laje L2 (R4) = 8,39 kN/m • Peso de parede = (3,00-0,60) × 0,50 = 1,20 kN/m ⇒ Carga vertical total de V3 = 2,25 + 8,39 + 1,20 = 11,84 kN/m Esquema estático e reações de apoio da viga V4: Caso 1 13,55 kN/m 5,75 A B Reações de apoio da viga V4: kN 956,38 2 5,75 3,551 2 p RR BA = ⋅ === l ENG 298 – Estática das Construções Notas de Aula - 52 Texto provisório – Sujeito a alterações Caso 2 11,84 kN/m 5,75 A B Reações de apoio da viga V4: kN 04,34 2 5,75 84,11 2 p RR BA = ⋅ === l 3.7.3 CARREGAMENTO DOS PILARES a) P1 (25/35) • Peso próprio = 0,25 × 0,35 × 3,00 × 25 = 6,56 kN Caso 1 • Reação RA de V1 = 26,621 kN • Reação RB de V3 = 52,027 kN ⇒ Carga total de P1 = 85,208 kN Caso 2 • Reação RA de V1 = 22,587 kN • Reação RB de V3 = 64,847 kN ⇒ Carga total de P1 = 93,994 kN b) P2 (20/40) • Peso próprio = 0,20 × 0,40 × 3,00 × 25 = 6,00 kN Caso 1 • Reação RB de V1 = 20,774 kN • Reação RB de V4 = 38,956 kN ⇒ Carga total de P2 = 65,730 kN Caso 2 • Reação RB de V1 = 16,680 kN • Reação RB de V4 = 34,040 kN ⇒ Carga total de P2 = 56,720 kN ENG 298 – Estática das Construções Notas de Aula - 53 Texto provisório – Sujeito a alterações c) P3 (25/50) • Peso próprio = 0,25 × 0,50 × 3,00 × 25 = 9,375 kN Caso 1 • Reação RA de V2 = 26,621 kN • Reação RA de V3 = 52,027 kN ⇒ Carga total de P3 = 88,023 kN Caso 2 � Reação RA de V2 = 22,587 kN � Reação RA de V3 = 64,847 kN ⇒ Carga total de P3 = 96,809 kN d) P4 (20/50) � Peso próprio = 0,20 × 0,50 × 3,00 × 25 = 7,50 kN Caso 1 � Reação RB de V2 = 20,774 kN � Reação RA de V4 = 38,956 kN ⇒ Carga total de P4 = 67,230 kN Caso 2 � Reação RB de V2 = 16,680 kN � Reação RA de V4 = 34,040 kN ⇒ Carga total de P4 = 58,220 kN Carregamento dos pilares (em kN) Pilar Caso 1 Caso 2 P1 85,208 93,994 P2 65,730 56,720 P3 88,023 96,809 P4 67,230 58,220 ΣΣΣΣ 306,2 305,7 3.8 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS – ABNT (1978). (NB-1) NBR 6118 - Projeto e Execução de Obras de Concreto Armado. Rio de Janeiro. ENG 298 – Estática das Construções Notas de Aula - 54 Texto provisório – Sujeito a alterações ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS – ABNT (1980). (NB-5) NBR 6120 - Cargas para Cálculo de Estruturas de Edificações. Rio de Janeiro. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS – ABNT (1984). (NB-862) NBR 8681 - Ações e Segurança nas Estruturas. Rio de Janeiro. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS – ABNT (1997). Texto-Base para Revisão da NB-1. Rio de Janeiro. GIONGO, J. S. (1996). Concreto armado: projeto estrutural de edifícios. Escola de Engenharia de São Carlos – Universidade de São Paulo. Publicação 059. ENG 298 – Estática das Construções Notas de Aula - 55 Texto provisório – Sujeito a alterações 44 AAÇÇÃÃOO DDOO VVEENNTTOO NNAASS EEDDIIFFIICCAAÇÇÕÕEESS 4.1 INTRODUÇÃO Vento é o movimento de massas de ar, causado por condições de pressão e de temperatura na atmosfera. O estudo dessas condições é do domínio da meteorologia, que nos deve fornecer informações sobre as características do fluxo de ar, necessárias para a determinação os efeitos do vento sobre as edificações. Para que um engenheiro projetista possa desenvolver todas as análises sobre a ação do vento em estruturas é necessário o conhecimento das seguintes características: � direção do vento; � gradiente de velocidade do vento; � máxima velocidade do vento e indicação de ocorrência durante a vida útil da estrutura; � intensidade de turbulência e espectro de energia das rajadas. 4.2 VELOCIDADE DO VENTO A velocidade do vento em uma região depende, além de aspectos meteorológicos, de vários fatores, dentre os quais podem ser citados: � Topografia do terreno. � Rugosidade do terreno (tipo e altura dos obstáculos à passagem do vento). � Altura em relação ao nível do terreno Fica evidente, então, que para a determinação da velocidade do vento é necessária a consideração de todos esses fatores, que são comentados a seguir. ENG 298 – Estática das Construções Notas de Aula - 56 Texto provisório – Sujeito a alterações 4.2.1 VELOCIDADE GRADIENTE DO VENTO Como já foi comentado, a velocidade do vento varia com a altura e com a condição de ocupação (rugosidade) do terreno. Entretanto, a partir de determinada altura, as massas de ar movem-se a uma velocidade aproximadamente constante. Essa altura limite, a partir da qual não ocorrerão alterações significativas na velocidade do vento, varia com a rugosidade
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