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Disciplina Concreto Armado II - Prof. Me. Leandro Dias Küster - 2015 UNESC – Faculdades Integradas de Cacoal Curso: Engenharia Civil Disciplina: Concreto Armado II Exemplo numérico: Laje maciça convencional Prof. Me. Leandro Dias Küster 2015 Disciplina Concreto Armado II - Prof. Me. Leandro Dias Küster - 2015 SUMÁRIO Dados .............................................................................................................. 1 1º Passo: Determinação das vinculações das lajes ......................................... 1 2º Passo: Pré-dimensionamento das alturas das lajes .................................... 5 3º Passo: Cálculo das cargas atuantes ............................................................ 5 3.1 Consideração das paredes sobre as lajes: ............................................. 5 3.2 Cargas permanentes: ............................................................................. 5 3.3 Cargas acidentais: ................................................................................. 5 3.4 Cargas para a combinação quase permanente: ..................................... 6 3.5 Carregamentos diferenciados ................................................................ 6 4º Passo: Verificação das flechas .................................................................. 10 4.1 Flecha para a carga obtida com a combinação quase permanentepara lajes unidirecionais (Comb. 1)............................................................................... 11 4.2 Flecha para ação apenas da carga acidental para lajes unidirecionais (Comb. 2) ............................................................................................................. 11 4.3 Flecha para a carga obtida com a combinação quase permanente para lajes bidirecionais (Comb. 1) ................................................................................ 11 4.4 Flecha para ação apenas da carga acidentalpara lajes bidirecionais (Comb. 2) ............................................................................................................. 12 4.5 Consideração da fluência ..................................................................... 12 5º Passo: Cálculo dos momentos .................................................................. 14 6º Passo: Determinação das armaduras longitudinais ................................... 20 7º Passo: Cálculo das reações das lajes nas vigas de apoio ......................... 23 8º Passo: Verificação do efeito das forças cortantes (cisalhamento) ............. 23 9º Passo: Detalhamento das armaduras ........................................................ 24 BIBRIOGRAFIA ............................................................................................. 31 ANEXOS ....................................................................................................... 32 Disciplina Concreto Armado II - Prof. Me. Leandro Dias Küster - 2015 LISTA DE FIGURAS Figura 1: Planta baixa ...................................................................................... 2 Figura 2: Definição das lajes ............................................................................ 3 Figura 3: Vinculação das lajes ......................................................................... 4 Figura 4: Faixas de carregamento para as lajes L07 e L08 ............................. 6 Figura 5: Carregamento da Faixa 1 das Lajes L07 e L08 ................................ 7 Figura 6: Carregamento da Faixa 2 das Lajes L07 e L08 ................................ 8 Figura 7: Carregamento da Faixa 3 das Lajes L07 e L08 ................................ 8 Figura 8: Esquema de carregamento da Laje L13 ........................................... 9 Figura 9: Compatibilização de momentos fletores ......................................... 16 Figura 10: Compatibilização de momentos fletores - Corrigido ...................... 19 Figura 11: Detalhamento das armaduras positivas (Inferiores) ...................... 25 Figura 12: Comprimento das armaduras negativas ....................................... 26 Figura 13: Primeira opção de detalhamento das armaduras negativas (Superiores) ............................................................................................................. 28 Figura 14: Segunda opção de detalhamento das armaduras negativas (Superiores) ............................................................................................................. 29 LISTA DE TABELAS Tabela 1: Pré-dimensionamento das alturas das lajes. .................................... 5 Tabela 2: Cargas nas lajes. ............................................................................. 6 Tabela 3: Valores limites de flechas .............................................................. 10 Tabela 4: Verificação das flechas .................................................................. 13 Tabela 5: Novas cargas nas lajes – 1º revisão. ............................................. 14 Tabela 6: Nova verificação das flechas – 1º revisão ...................................... 14 Tabela 7: Cálculo dos momentos máximos ................................................... 15 Tabela 8: Determinação da altura útil mínima ................................................ 17 Tabela 9: Novas cargas nas lajes – 2º revisão. ............................................. 17 Tabela 10: Nova verificação das flechas – 2º revisão .................................... 18 Tabela 11: Cálculo dos momentos máximos – 1º revisão .............................. 18 Tabela 12: Determinação de kc e ks – armaduras positivas (face inferior)...... 20 Tabela 13: Cálculo das armaduras positivas (face inferior) ............................ 22 Tabela 14: Determinação de kc e ks – armaduras negativas (face superior) .. 22 Tabela 15: Cálculo das armaduras negativas (face superior) ........................ 22 Tabela 16: Valores de ................................................................................. 23 Tabela 17: Verificação ao cisalhamento ........................................................ 24 Tabela 18: Valores de lb................................................................................. 27 Tabela 19: Determinação do comprimento das armaduras negativas. ........... 27 Tabela 20: Tabela de valores de coeficiente f2 ............................................. 32 1 Disciplina Concreto Armado II - Prof. Me. Leandro Dias Küster - 2015 Dados Calcular e detalhar a armadura do pavimento de lajes maciças cuja planta baixa está indicada na Figura 1. Serão admitidos os seguintes dados de projeto: - Edifício de salas comerciais; - Pé-direito = 324 cm - Concreto com resistência característica fck = 20 MPa (Obs. Apesar de a Classe de agressividade II pedir um concreto de 25 MPa, devido a costumes locais o exemplo numérico está tratando o concreto com 20 MPa.); - Aço CA50; - Cobrimento nominal da armadura de 25 mm, admitindo classe de agressividade ambiental II; - Paredes = 15 cm (1,8 kN/m² de parede); - Contrapiso com espessura de 2,0 cm e = 18 kN/m³; - Piso cerâmico, cujo peso é de 0,64 kN/m²; - Laje dos banheiros com rebaixo de 28 cm (utilizar piso suspenso); - Utilizar basalto como agregado para o concreto; - O escoramento será retirado 14 dias após a execução da concretagem. A Figura 1 representa a planta baixa do pavimento. As cotas e dimensões estão em cm. 1º Passo: Determinação das vinculações das lajes Antes de determinar as vinculações das lajes é preciso definir as lajes. A Figura 2 apresenta essa definição. Visualmente, dá parase ter uma noção das vinculações que podem ser feitas em determinado pavimento. Na Figura 3 é apresentada uma idéia de vinculações de lajes que pode ser trabalhada. O pavimento tem simetria em torno do eixo Y. Portanto, as lajes 1 e 4 serão iguais, as lajes 2 e 3 serão iguais, as lajes 5 e 6 serão iguais, as lajes 7 e 8 serão iguais, as lajes 9 e 10 serão iguais e as lajes 11 e 12 serão iguais. Como as lajes 2 e 3 são rebaixadas, não dá para engastá-las em nenhuma outra.As lajes 5 e 6 são lajes unidirecionais. Como as mesmas estão no nível das lajes 9 e 10, elas podem engastar nessas lajes, coisa que não dá para fazer em relação as lajes 2 e 3.As lajes 7 e 8 estão no mesmo nível das lajes vizinhas, e como são lajes pequenas em relação as que estão em volta, pode-se engasta-las nas demais.As lajes 1 e4 acabaram ficando apoiadas nos quatro bordos. As lajes 11 e 12 engastaram em um dos lados. A laje 13 engastou nas lajes 9 e 10. Para as lajes 9 e 10, foi utilizado um critério apresentado por Pinheiro (2003), onde o mesmo mostra casos onde não se possa engastar totalmente um dos bordos. Ao final da análise, essas lajes engastaram em dois dos 4 bordos. 2 Disciplina Concreto Armado II - Prof. Me. Leandro Dias Küster - 2015 Figura 1: Planta baixa 4 5 0 1 3 5 1 3 5 1 5 0 470470 400 400 110 4 5 0 400 275 540 3 5 0 S A L A 1 S A L A 2 S A L A 3 W .C . W .C . C O P A / C O Z S A C A D A 120 DESCE DESCE P L A N T A B A IX A 9 3 9 Fonte: Autor 3 Disciplina Concreto Armado II - Prof. Me. Leandro Dias Küster - 2015 Figura 2: Definição das lajes D E F IN IÇ Ã O D A S L A J E S L 0 1 L 0 2 L 0 5 L 0 9 L 0 7 L 1 1 L 0 4 L 0 3 L 0 6 L 1 0 L 0 8 L 1 2 L 1 3 415140415 127,5555125290 4 6 5 4 6 5 9 3 9 Fonte: Autor 4 Disciplina Concreto Armado II - Prof. Me. Leandro Dias Küster - 2015 Figura 3: Vinculação das lajes L 0 1 L 0 2 L 0 5 L 0 9 L 0 7 L 1 1 L 0 4 L 0 3 L 0 6 L 1 0 L 0 8 L 1 2 L 1 3 V IN C U L A Ç Ã O D A S L A J E S lx = 415 l y = 4 6 5 lx = 415 l y = 4 6 5 lx = 125 l y = 4 6 5 ly = 555 l x = 4 6 5 lx = 140 l y = 4 6 5 lx = 290 l y = 4 6 5 lx = 125 l y = 4 6 5 ly = 555 l x = 4 6 5 lx = 290 l y = 4 6 5 lx = 415 l y = 4 6 5 lx = 415 l y = 4 6 5 lx = 140 l y = 4 6 5 lx = 127,5 l y = 9 3 9 Fonte: Autor 5 Disciplina Concreto Armado II - Prof. Me. Leandro Dias Küster - 2015 2º Passo: Pré-dimensionamento das alturas das lajes O cálculo das alturas iniciais a serem adotadas será realizado conforme a expressão abaixo. 𝑑 ≥ 𝑙 Ψ2. Ψ3 (1) Sendo a espessura total da laje: = 𝑑 + 𝑐 + 𝜙 + 𝜙 2 (2) A Tabela 1 apresenta o pré-dimensionamento das alturas das lajes. Para as lajes unidirecional foram adotados os valores mínimos pela norma. Tabela 1: Pré-dimensionamento das alturas das lajes. Laje Caso lx (cm) Ly (cm) 2 3 d(cm) h(cm) h(cm) L01 = L04 1 415 465 1,12 1,10 1,46 25 11,4 15,4 15,0 L02 = L03 2A 290 465 1,60 1,60 1,34 25 8,7 12,7 12,0 L05 = L06 - 125 465 3,72 3,70 1,20 25 4,2 8,2 8,0 L07 = L08 - 140 465 3,32 3,30 1,70 25 3,3 7,3 8,0 L09 = L10 4B 465 555 1,19 1,20 1,86 25 10,0 14,0 14,0 L11 = L12 2A 415 465 1,12 1,10 1,64 25 10,12 14,12 14,0 L13 - 127,5 939 7,36 7,35 0,5 25 10,2 14,2 10,0 Obs. As colunas que estão em negrito são de dados adotados (logo após os resultados de cálculo), Fonte: Autor 3º Passo: Cálculo das cargas atuantes 3.1 Consideração das paredes sobre as lajes: - Laje armada em duas direções: Considera-se parede(s) distribuída(s) sobre toda a laje. - Laje armada em uma direção: Será analisada a possibilidade de divisão de trechos da laje. 3.2 Cargas permanentes: O peso específico do concreto é 25 kN/m³. Além do peso próprio, esse pavimento conta com as seguintes cargas: - Contrapiso com espessura de 2,0 cm e = 18 kN/m³, ou seja, 0,36 kN/m²; - Piso cerâmico, cujo peso é de 0,64kN/m²; 3.3 Cargas acidentais: De acordo com a ABNT NBR 6120:1980, as cargas acidentais para escritórios é de 2 kN/m², e para corredor com acesso ao público (varanda) é de 3 kN/m². 6 Disciplina Concreto Armado II - Prof. Me. Leandro Dias Küster - 2015 3.4 Cargas para a combinação quase permanente: A combinação quase permanente, necessária na verificação do estado limite de deformações excessivas, é obtida considerando-se as cargas permanentes mais a parcela de 1 da carga acidental (tabela em anexo). 𝑝 = 𝑔 + Ψ2. 𝑞 (3) O valor de 2 é 0,4. Na tabela 2 são apresentadas as cargas por laje. Tabela 2: Cargas nas lajes. Lajes Carga permanente (kN/m²) Carga Acidental (kN/m²) 2 Comb.1 (kN/m²) Total (kN/m²) Peso próprio Contrapiso Piso Parede L01 = L04 3,75 0,36 0,64 0 2,00 0,4 5,55 6,75 L02 = L03 3,00 0,36 0,64 2,60 2,00 0,4 7,40 8,60 L05 = L06 2,00 0,36 0,64 0 2,00 0,4 3,80 5,00 L07 = L08 2,00 0,36 0,64 - 2,00 0,4 3,80 5,00 L09 = L10 3,50 0,36 0,64 0 2,00 0,4 5,30 6,50 L11 = L12 3,50 0,36 0,64 0 2,00 0,4 5,30 6,50 L13 2,50 0,36 0,64 0 3,00 0,4 4,70 6,50 Obs. 1 – O 2 comentado nesta tabela é referente a tabela 11.2 da ABNT NBR 6118:2014 Obs. 2 - As lajes L02 e L03 receberam carga de parede como sendo uma carga uniformemente distribuída. Obs. 3 – As lajes L07 e L08 terão carga de parede considerando trecho a trecho. Obs. 4 – A laje L13 é uma varanda, portanto, além das cargas distribuídas na laje, precisa-se de outros carregamentos descritos a seguir. Obs. 5 – A combinação 1 é referente a combinação quase permanente. Fonte: Autor 3.5 Carregamentos diferenciados Lajes L07 e L08: A Figura 4 apresenta a divisão de cargas devido a paredes nas lajes. Figura 4: Faixas de carregamento para as lajes L07 e L08 14 0 c mPar1 = 325cm Pa r2 = 1 25 cm Faixa 1 Faixa 2 Faixa 3 bw* Fonte: Autor 7 Disciplina Concreto Armado II - Prof. Me. Leandro Dias Küster - 2015 Nas lajes L07 e L08 têm-se os seguintes carregamentos gerais: Cargas permanentes: - Peso próprio = 2,00 kN/m² - Contrapiso + piso = 1 kN/m² Sobrecarga: 2kN/m² Totais: 5,00kN/m² Cargas de parede: 3,24*1,8 = 5,832 kN/m Faixa 1: Na Figura 5 são apresentados os carregamentos da faixa 1 (utilizando como base uma faixa de largura de um metro de laje). Os momentos fletores são calculados com base na carga total. Figura 5: Carregamento da Faixa 1 das Lajes L07 e L08 q=5 kN/m p=5,832 kN 70 cm 70 cm Fonte: Autor Os esforços para este carregamento estão a seguir: 𝑚 = 𝑞. 𝑙2 24 + 𝑝. 𝑙 8 = 5. 1,42 24 + 5,832.1,4 8 = 1,43𝑘𝑁. 𝑚/𝑚 𝑚′ = 𝑞. 𝑙2 12 + 𝑝. 𝑙 8 = 5. 1,42 12 + 5,832.1,4 8 = 1,84𝑘𝑁. 𝑚/𝑚𝑟𝑒𝑎çã𝑜 𝑑𝑒 𝑎𝑝𝑜𝑖𝑜 = 𝑞. 𝑙 2 + 𝑝 2 = 5.1,4 2 + 5,832 2 = 6,42𝑘𝑁/𝑚 Faixa 2: A largura bw* na faixa 2 dá-se por: 𝑏𝑤 ∗ = 1 2 . 𝑙𝑥 = 1 2 . 1,4 = 0,7𝑚 8 Disciplina Concreto Armado II - Prof. Me. Leandro Dias Küster - 2015 O carregamento na faixa 2 (para uma largura de 100 cm) se dá por: 𝑞∗ = 5 + 5,832. 𝑙𝑝𝑎𝑟𝑒𝑑𝑒 𝑏𝑤∗ . 𝑙𝑥 = 5 + 5,832.1,25 0,7 ∗ 1,4 = 12,44𝑘𝑁/𝑚 Além da carga uniformemente distribuída, considera-se uma carga concentrada, devido a outro trecho de parede de 35cm a ser considerado. 𝑝∗ = 5,832 ∗ 0,35 = 2,04𝑘𝑁 Na Figura 6 são apresentados os carregamentos da faixa 2 (utilizando como base uma faixa de largura de um metro de laje). Figura 6: Carregamento da Faixa 2 das Lajes L07 e L08 q*=12,44 kN/m p*=2,04 kN 70 cm 70 cm Fonte: Autor Os esforços para este carregamento estão a seguir: 𝑚 = 𝑞. 𝑙2 24 + 𝑝. 𝑙 8 = 12,44. 1,42 24 + 2,04.1,4 8 = 1,37𝑘𝑁. 𝑚/𝑚 𝑚′ = 𝑞. 𝑙2 12 + 𝑝. 𝑙 8 = 12,44. 1,42 12 + 2,04.1,4 8 = 2,39𝑘𝑁. 𝑚/𝑚 𝑟𝑒𝑎çã𝑜 𝑑𝑒 𝑎𝑝𝑜𝑖𝑜 = 𝑞. 𝑙 2 + 𝑝 2 = 12,44.1,4 2 + 2,04 2 = 9,73𝑘𝑁/𝑚 Faixa 3: Na Figura 7 são apresentados os carregamentos da faixa 3 (utilizando como base uma faixa de largura de um metro de laje). Figura 7: Carregamento da Faixa 3 das Lajes L07 e L08 q=5 kN/m 70 cm 70 cm Fonte: Autor 9 Disciplina Concreto Armado II - Prof. Me. Leandro Dias Küster - 2015 Os esforços para este carregamento estão a seguir: 𝑚 = 𝑞. 𝑙2 24 = 5. 1,42 24 = 0,41𝑘𝑁. 𝑚/𝑚 𝑚′ = 𝑞. 𝑙2 12 = 5. 1,42 12 = 0,82𝑘𝑁. 𝑚/𝑚 𝑟𝑒𝑎çã𝑜 𝑑𝑒 𝑎𝑝𝑜𝑖𝑜 = 𝑞. 𝑙 2 = 5.1,4 2 = 3,5𝑘𝑁/𝑚 LajeL13: Na laje L13 têm-se os seguintes carregamentos gerais: Cargas permanentes: - Peso próprio = 2,50 kN/m² - Contrapiso + piso = 1 kN/m² Sobrecarga: 3kN/m² Totais: 6,50kN/m² Cargas de guarda corpo: - Grade metálica = 0,5 kN/m - acidental no guarda corpo: (horizontal = 0,8 kN/m; vertical = 2,0 kN/m) Na Figura 6 são apresentados os carregamentos da laje L13 (utilizando como base uma faixa de largura de um metro de laje). Figura 8: Esquema de carregamento da Laje L13 10 0 115 5 15 10 5 122,5 0,8 kN/m (2,0+0,5) kN/m q=6,5 kN/m Fonte: Autor Os esforços para este carregamento estão a seguir: 10 Disciplina Concreto Armado II - Prof. Me. Leandro Dias Küster - 2015 𝑚′ = 𝑞. 𝑙2 2 + 𝑃1. 𝑙1 + 𝑝2. 𝐿2 = 6,5. 1,2752 2 + 2,5.1,225 + 0,8.1,05 = 9,19𝑘𝑁. 𝑚/𝑚 𝑐𝑜𝑟𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒 𝑚á𝑥𝑖𝑚𝑎 = 𝑃1 + 𝑞. 𝑙 = 2,5 + 6,5.1,275 = 10,79𝑘𝑁/𝑚 4º Passo: Verificação das flechas Os deslocamentos máximos (flechas), calculados para a combinação quase permanente e para carga acidental, deverão atender aos limites dados pela ABNT 6118:2014 (está em anexo). Será considerado como limite para as lajes o valor limite de 2/3 do limite total (laje mais vigas) estabelecido. Os limites, em que l é o menor vão da laje considerada, são: - Para a combinação quase permanente (considerando a fluência) para os dois elementos (vigas mais laje): l/250; Somente para laje: (2/3) . (l/250) = l/375; - Para apenas a carga acidental para os dois elementos (vigas mais laje): l/350; Somente para laje: (2/3) x (l/350) = l/525. Os valores limites para cada situação de carregamento e para cada uma das lajes estão na Tabela 3. Tabela 3: Valores limites de flechas Laje lx (cm) Flechas limites (cm) Combinação quase permanente Carga acidental L01 = L04 415 1,11 0,79 L02 = L03 290 0,77 0,55 L05 = L06 125 0,33 0,24 L07 = L08 140 0,37 0,27 L09 = L10 465 1,24 0,89 L11 = L12 415 1,11 0,79 L13 127,5 0,68 0,49 Obs. Como a laje L13 está em balanço, o vão lx a ser considerado deve ser o dobro do valor real. Fonte: Autor Para se calcular a flecha imediata: 𝑓𝑖𝑚𝑑𝑖𝑎𝑡𝑎 = 𝑝. 𝑙𝑥 4 𝐸. 3 𝛼 100 (4) O módulo de elasticidade secante se dá pela seguinte expressão: 𝐸𝑐𝑠 = 𝛼𝑖 . 𝐸𝑐𝑖 (5) Onde: 𝐸𝑐𝑖 = 𝛼𝑒 . 5600 𝑓𝑐𝑘 (6) 𝛼𝑒 = 1,2 (para basalto e diabásio) O valor de 𝛼𝑖 está contido em tabela em anexo. 𝛼𝑖 = 0,85 11 Disciplina Concreto Armado II - Prof. Me. Leandro Dias Küster - 2015 𝐸𝑐𝑠 = 𝛼𝑖 . 𝐸𝑐𝑖 = 0,85.1,2.5600. 20 = 25544,8𝑀𝑃𝑎 = 2554,48𝑘𝑁/𝑐𝑚 2 4.1 Flecha para a carga obtida com a combinação quase permanente para lajes unidirecionais (Comb. 1) Para lajes unidirecionais utiliza-se a mesma teoria que as vigas: Princípio dos trabalhos virtuais. Laje engaste apoio – Lajes L05 e L06: 𝑓𝑔+𝑞 = 3. 𝑞. 𝑙4 554. 𝐸. 𝐼 = 3.3,8. 1,254 554.25544800. 1.0,083 12 = 4,6. 10−5𝑚 = 0,0046𝑐𝑚 Laje biengastada – Lajes L07 e L08: 𝑓𝑔+𝑞 = 1. 𝑞. 𝑙4 384. 𝐸. 𝐼 + 1. 𝑝. 𝑙3 192. 𝐸. 𝐼 = 11,24. 1,404 384.25544800. 1.0,083 12 + 2,04. 1,403 192.25544800. 1.0,083 12 𝑓𝑔+𝑞 = 1,30. 10 −4𝑚 = 0,013𝑐𝑚 Laje em balanço – Laje L13: 𝑓𝑔+𝑞 = 1. 𝑞. 𝑙4 8. 𝐸. 𝐼 + 1. 𝑝. 𝑙3 3. 𝐸. 𝐼 = 4,7. 1,2754 8.25544800. 1.0,13 12 + (0,4 ∗ 2 + 0,5). 1,2253 3.25544800. 1.0,13 12 𝑓𝑔+𝑞 = 7,29. 10 −4 + 3,74. 10−4 = 1,10. 10−3𝑚 = 0,11𝑐𝑚 4.2 Flecha para ação apenas da carga acidental para lajes unidirecionais (Comb. 2) Laje engaste apoio – Lajes L05 e L06: 𝑓𝑞 = 3. 𝑞. 𝑙4 554. 𝐸. 𝐼 = 3.2. 1,254 554.25544800. 1.0,083 12 = 2,4. 10−5𝑚 = 0,0024𝑐𝑚 Laje biengastada – Lajes L07 e L08: 𝑓𝑞 = 1. 𝑞. 𝑙4 384. 𝐸. 𝐼 = 2. 1,404 384.25544800. 1.0,083 12 = 1,8. 10−5𝑚 = 0,0018𝑐𝑚 Laje em balanço – Laje L13: 𝑓𝑞 = 1. 𝑞. 𝑙4 8. 𝐸. 𝐼 + 1. 𝑝. 𝑙3 3. 𝐸. 𝐼 = 3. 1,2754 8.25544800. 1.0,13 12 + 2. 1,2253 3.25544800. 1.0,13 12 𝑓𝑞 = 4,65. 10 −4 + 5,76. 10−4 = 1,04. 10−3𝑚 = 0,104𝑐𝑚 4.3 Flecha para a carga obtida com a combinação quase permanente para lajes bidirecionais(Comb. 1) Para se calcular a flecha com a combinação quase permanente: 12 Disciplina Concreto Armado II - Prof. Me. Leandro Dias Küster - 2015 𝑓𝑔+𝑞 = 𝑔1 + 𝑔2 + 𝑔3 + Ψ2 . 𝑞 . 𝑙𝑥 4 𝐸. 3 𝛼 100 (7) 4.4 Flecha para ação apenas da carga acidental para lajes bidirecionais (Comb. 2) Para se calcular a flecha para ação apenas de carga acidental: 𝑓𝑞 = 𝑞. 𝑙𝑥 4 𝐸. 3 𝛼 100 (8) 4.5 Consideração da fluência 𝑓𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 ,∞ = 𝑓𝑖𝑚𝑑𝑖𝑎𝑡𝑎 . 1 + 𝛼𝑓 (9) 𝛼𝑓 = Δ𝜉 1 + 50𝜌′ (10) Δ𝜉 = 𝜉 𝑡 − 𝜉 𝑡0 (11) 𝜉 𝑡 = 0,68. 0,996𝑡 . 𝑡0,32 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑡 ≤ 70 𝑚𝑒𝑠𝑒𝑠 2 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑡 > 70 𝑚𝑒𝑠𝑒𝑠 (12) Onde: t = tempo, em meses, quando se deseja o valor da flecha diferida; t0 = idade, em meses, relativa à data de aplicação da carga de longa duração. Considerou-se que todas as ações atuarão após a retirada do escoramento (14 dias). Logo: 𝑡0 = 14 30 = 0,47 𝜉 𝑡0 = 0,68. 0,996 0,47 . 0,470,32 = 0,53 Como não há armadura comprimida, 𝜌′ = 0. Sendo assim: 𝛼𝑓 = Δ𝜉 1 + 50𝜌′ = 2 − 0,53 1 + 50 𝑥 0 = 1,47 1 = 1,47 𝑓𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 ,∞ = 𝑓𝑖𝑚𝑑𝑖𝑎𝑡𝑎 . 1 + 𝛼𝑓 = 𝑓𝑖𝑚𝑑𝑖𝑎𝑡𝑎 . 1 + 1,47 = 2,47𝑓𝑖𝑚𝑑𝑖𝑎𝑡𝑎 13 Disciplina Concreto Armado II - Prof. Me. Leandro Dias Küster - 2015 Tabela 4: Verificação das flechas Laje Caso Lx(cm) FComb. 1 Flechas elásticas e limites (cm) ftotal, ftotal,lim fq fq,lim L01 = L04 1 415 1,10 5,74 0,110 0,27 1,11 0,10 0,79 L02 = L03 2A 290 1,60 8,32 0,099 0,24 0,77 0,07 0,55 L05 = L06 - 125 3,70 0,0046 0,011 0,33 0,006 0,24 L07 = L08 - 140 3,30 0,013 0,032 0,37 0,004 0,27 L09 = L10 4B 465 1,20 2,61 0,092 0,23 1,24 0,09 0,89 L11 = L12 2A 415 1,10 4,11 0,092 0,23 1,11 0,09 0,79 L13 - 127,5 7,35 0,110 0,27 0,68 0,26 0,49 Fonte: Autor Carvalho & Figueiredo Filho (2014) comentam que se o limite de flecha está folgado, pode-se igualar o valor da flecha limite com a equação, deixando a altura como incógnita. 𝑓𝑞 = 𝑞. 𝑙𝑥 4 𝐸.3 𝛼 100 3 ≥ 𝑞. 𝑙𝑥 4 𝐸.𝑓𝑞 𝛼 100 Desta forma, a nova altura das lajes seria: Lajes L01 e L04: 𝑓𝑔+𝑞 = 𝑔1 + 𝑔2 + 𝑔3 + Ψ2.𝑞 . 𝑙𝑥 4 𝐸. 3 𝛼 100 . 2,47 ≤ 1,11 → 0,000555. 4154 2554,48. 3 5,74 100 . 2,47 ≤ 1,11 ≥ 9,37𝑐𝑚 Lajes L02 e L03: 𝑓𝑔+𝑞 = 𝑔1 + 𝑔2 + 𝑔3 + Ψ2 . 𝑞 . 𝑙𝑥 4 𝐸. 3 𝛼 100 . 2,47 ≤ 0,77 → 0,00074. 2904 2554,48. 3 8,32 100 . 2,47 ≤ 0,77 ≥ 8,18𝑐𝑚 Lajes L09 e L10: 𝑓𝑔+𝑞 = 𝑔1 + 𝑔2 + 𝑔3 + Ψ2 . 𝑞 . 𝑙𝑥 4 𝐸. 3 𝛼 100 . 2,47 ≤ 1,24 → 0,00053. 4654 2554,48. 3 2,61 100 . 2,47 ≤ 1,24 ≥ 7,96𝑐𝑚 Lajes L11 e L12: 𝑓𝑔+𝑞 = 𝑔1 + 𝑔2 + 𝑔3 + Ψ2 . 𝑞 . 𝑙𝑥 4 𝐸. 3 𝛼 100 . 2,47 ≤ 1,11 → 0,00053. 4154 2554,48. 3 4,11 100 . 2,47 ≤ 1,11 ≥ 8,27𝑐𝑚 Para as lajes mencionadas, será adotada altura de laje de 12 cm. Sendo assim, a nova configuração de cargas está na Tabela 5. 14 Disciplina Concreto Armado II - Prof. Me. Leandro Dias Küster - 2015 Tabela 5: Novas cargas nas lajes – 1º revisão. Lajes h (cm) Carga permanente (kN/m²) Carga Acidenta l (kN/m²) 2 Comb. 1 (kN/m²) Total (kN/m²) Peso próprio Contrapiso Piso Paredes L01 = L04 12,0 3,00 0,36 0,64 0 2,00 0,4 4,80 6,00 L02 = L03 12,0 3,00 0,36 0,64 2,60 2,00 0,4 7,40 8,60 L05 = L06 8,0 2,00 0,36 0,64 0 2,00 0,4 3,80 5,00 L07 = L08 8,0 2,00 0,36 0,64 - 2,00 0,4 3,80 5,00 L09 = L10 12,0 3,00 0,36 0,64 0 2,00 0,4 4,80 6,00 L11 = L12 12,0 3,00 0,36 0,64 0 2,00 0,4 4,80 6,00 L13 10,0 2,50 0,36 0,64 0 3,00 0,4 4,70 6,50 Obs. 1 – O 2 comentado nesta tabela é referente a tabela 11.2 da ABNT NBR 6118:2014 Obs. 2 - As lajes L02 e L03 receberam carga de parede como sendo uma carga uniformemente distribuída. Obs. 3 – As lajes L07 e L08 terão carga de parede considerando trecho a trecho. Obs. 4 – A laje L13 é uma varanda, portanto, além das cargas distribuídas na laje, precisa-se de outros carregamentos. Obs. 5 – A combinação 1 é referente a combinação quase permanente. Fonte: Autor A Tabela 6 apresenta uma nova verificação das flechas. Tabela 6: Nova verificação das flechas – 1º revisão Laje Caso Lx(cm) FComb. 1 Flechas elásticas e limites (cm) ftotal, ftotal,lim fq fq,lim L01 = L04 1 415 1,10 5,74 0,185 0,46 1,11 0,19 0,79 L02 = L03 2A 290 1,60 8,32 0,099 0,24 0,77 0,07 0,55 L05 = L06 - 125 3,70 0,0046 0,011 0,33 0,006 0,24 L07 = L08 - 140 3,30 0,013 0,032 0,37 0,004 0,27 L09 = L10 4B 465 1,20 2,61 0,133 0,33 1,24 0,14 0,89 L11 = L12 2A 415 1,10 4,11 0,133 0,33 1,11 0,14 0,79 L13 - 127,5 7,35 0,110 0,27 0,68 0,26 0,49 Fonte: Autor 5º Passo: Cálculo dos momentos O cálculo dos momentos por tabela serão realizados apenas para as lajes bidirecionais. 𝑚𝑥 = 𝜇𝑥 . 𝑝. 𝑙𝑥 2 100 (13) 𝑚𝑥 ′ = 𝜇𝑥 ′ . 𝑝. 𝑙𝑥 2 100 (14) 𝑚𝑦 = 𝜇𝑦 . 𝑝. 𝑙𝑥 2 100 (15) 𝑚𝑦 ′ = 𝜇𝑦 ′ . 𝑝. 𝑙𝑥 2 100 (16) Para o cálculo dos momentos máximos, utiliza-se a carga total. 15 Disciplina Concreto Armado II - Prof. Me. Leandro Dias Küster - 2015 Tabela 7: Cálculo dos momentos máximos Lajes Caso Lx (m) P (kN / m²) Momentos (kN.m/m) 𝜇𝑥 𝑚𝑥 𝜇𝑥 ′ 𝑚𝑥 ′ 𝜇𝑦 𝑚𝑦 𝜇𝑦 ′ 𝑚𝑦 ′ L01 = L04 1 4,15 1,10 6,00 5,00 5,17 - - 4,27 4,41 - - L02 = L03 2A 2,90 1,60 8,60 7,07 5,11 - - 3,81 2,76 11,55 8,35 L09 = L10 4B 4,65 1,20 6,00 3,57 4,63 7,70 9,99 1,63 2,11- - L11= L12 2A 4,15 1,10 6,00 3,61 3,73 - - 3,74 3,86 9,18 9,49 Fonte: Autor Para as lajes unidirecionais, abaixo estão as especificações dos momentos. L05 e L06: Os esforços para este carregamento estão a seguir: 𝑚′ = 𝑞. 𝑙2 8 = 5. 1,252 8 = 0,98𝑘𝑁.𝑚/𝑚 Quando não se tem tabelado algum esforço, deve-se proceder com o cálculo manual. Desta forma, para se encontra o máximo momento positivo, deve-se encontrar as reações de apoio, e montar a equação base: A reação vertical no engaste se dá por: 𝑅1 = 5. 𝑝. 𝑙 8 = 5.5.1,25 8 = 3,91𝑘𝑁/𝑚 A reação vertical no apoio simples se dá por: 𝑅2 = 3. 𝑝. 𝑙 8 = 3.5.1,25 8 = 2,34𝑘𝑁/𝑚 Ajustando a formulação, têm-se: 𝑚 = 3,91. 𝑥 − 5. 𝑥. 𝑥 2 − 0,98 = −2,5𝑥2 + 3,91𝑥 − 0,98 Derivando, se encontra a equação da cortante: 𝑣 = −5𝑥 + 3,91 Igualando a 0, para descobrir o máximo momento, têm-se: −5𝑥 + 3,91 = 0 → 𝑥 = 0,7816 Colocando o valor de x na equação do momento, achamos o momento máximo. 𝑚 = −2,5𝑥2 + 3,91𝑥 − 0,98 = −2,5. 0,78162 + 3,91.0,7816 − 0,98 = 0,55𝑘𝑁. 𝑚/𝑚 Os outros esforços de momento já foram apresentados no 3º Passo. Na Figura 9 são apresentadas as compatibilizações de momentos fletores. 16 Disciplina Concreto Armado II - Prof. Me. Leandro Dias Küster - 2015 Figura 9: Compatibilização de momentos fletores L 0 1 L 0 2 L 0 5 L 0 9 L 0 7 L 1 1 L 0 4 L 0 3 L 0 6 L 1 0 L 0 8 L 1 2 L 1 3 M o m e n to s f le to r e s lx = 415 l y = 4 6 5 lx = 415 l y = 4 6 5 lx = 125 l y = 4 6 5 ly = 555 l x = 4 6 5 lx = 140 l y = 4 6 5 lx = 290 l y = 4 6 5 lx = 125 l y = 4 6 5 ly = 555 l x = 4 6 5 Mx = 290 l y = 4 6 5 lx = 415 l y = 4 6 5 lx = 415 l y = 4 6 5 lx = 140 l y = 4 6 5 lx = 127,5 l y = 9 3 9 M y = 4 ,4 1 k N m /m Mx = 5,17kNm/m M y = 4 ,4 1 Mx = 5,17 M y = 2 ,7 6 Mx = 5,11 M y = 2 ,7 6 Mx = 5,11 Mx = 0,55 Mx = 0,55 M y = 3 ,8 6 Mx = 3,73 M x = 4 ,6 3 My = 2,11 M 'y = 8 ,3 5 M 'y = 8 ,3 5 M 'x = 9 ,9 9 M 'x = 9 ,9 9 My = 2,11 M 'x = 9 ,9 9 M 'y = 9 ,4 9 M ' = 9 ,7 4 M 'x = 9 ,4 9 M 'y = 9 ,9 9 M ' = 9 ,7 4 M y = 3 ,8 6 Mx = 3,73 M'x = 0,98 M'x = 0,98 M'x = 9,19 4 ,7 6 M x = 4 ,6 3 4 ,7 6 = 1 ,1 0 = 1 ,1 0 = 1 ,6 0 = 1 ,6 0 = 3 ,7 0 = 3 ,7 0 = 3 ,3 0 = 3 ,3 0 = 1 ,1 0 = 1 ,1 0 = 1 ,2 0 = 1 ,2 0 = 7 ,3 5 Fonte: Autor 17 Disciplina Concreto Armado II - Prof. Me. Leandro Dias Küster - 2015 Utilizando os momentos encontrados, podemos determinar a altura útil mínima da laje. A fórmula a ser utilizada encontra-se abaixo: 𝑑𝑚𝑖𝑛 = 2,0. 𝑀𝑑 𝑏𝑤 . 𝑓𝑐𝑑 (17) Na tabela 8 são apresentados os valores mínimos para d. Tabela 8: Determinação da altura útil mínima Lajes bw (m) h (m) Momento positivo (kN.m/m) d (m) Momento negativo (kN.m/m) d (m) Mk Md dmin d M’k M’d d'min d' L01 = L04 1,00 0,12 5,17 7,24 0,045 0,08 - - - - L02 = L03 1,00 0,12 5,11 7,15 0,045 0,08 8,35 11,69 0,057 0,09 L05 = L06 1,00 0,08 0,55 0,77 0,013 0,04 0,98 1,37 0,017 0,05 L07 = L08 1,00 0,08 1,43 2,00 0,024 0,04 2,39 3,35 0,029 0,05 L09 = L10 1,00 0,12 4,63 6,48 0,043 0,08 9,99 13,99 0,063 0,09 L11 = L12 1,00 0,12 3,86 5,40 0,040 0,08 9,49 13,29 0,061 0,09 L13 1,00 0,10 - - - - 9,19 18,66 0,072 0,07 Obs.1 - Para o cálculo de d, pega-se o maior momento de cada laje. Obs.2 – Como a laje L13 está em balanço, para a obtenção do momento Md, além de multiplicar por 1,4 precisa-se multiplicar pelo coeficiente n da tabela 13.2 da ABNT NBR 6118:2014. Fonte: Autor Como para a laje L13 o valor de d’min foi maior que o valor de d’, a altura da laje L13 deve ser alterada. Na Tabela 9 são apresentados os novos valores de cargas (por causa da alteração da espessura da laje L13). Tabela 9: Novas cargas nas lajes – 2º revisão. Lajes h (cm) Carga permanente (kN/m²) Carga Acidenta l (kN/m²) 2 Comb. 1 (kN/m²) Total (kN/m²) Peso próprio Contrapiso Piso Paredes L01 = L04 12,0 3,00 0,36 0,64 0 2,00 0,4 4,80 6,00 L02 = L03 12,0 3,00 0,36 0,64 2,60 2,00 0,4 7,40 8,60 L05 = L06 8,0 2,00 0,36 0,64 0 2,00 0,4 3,80 5,00 L07 = L08 8,0 2,00 0,36 0,64 - 2,00 0,4 3,80 5,00 L09 = L10 12,0 3,00 0,36 0,64 0 2,00 0,4 4,80 6,00 L11 = L12 12,0 3,00 0,36 0,64 0 2,00 0,4 4,80 6,00 L13 11,0 2,75 0,36 0,64 0 3,00 0,4 4,95 6,75 Obs. 1 – O 2 comentado nesta tabela é referente a tabela 11.2 da ABNT NBR 6118:2014 Obs. 2 - As lajes L02 e L03 receberam carga de parede como sendo uma carga uniformemente distribuída. Obs. 3 – As lajes L07 e L08 terão carga de parede considerando trecho a trecho. Obs. 4 – A laje L13 é uma varanda, portanto, além das cargas distribuídas na laje, precisa-se de outros carregamentos. Obs. 5 – A combinação 1 é referente a combinação quase permanente. Fonte: Autor Os esforços para a nova altura da laje L13 estão abaixo: 𝑚′ = 𝑞. 𝑙2 2 + 𝑃1. 𝑙1 + 𝑝2. 𝐿2 = 6,75. 1,2752 2 + 2,5.1,225 + 0,8.1,05 = 9,39𝑘𝑁. 𝑚/𝑚 18 Disciplina Concreto Armado II - Prof. Me. Leandro Dias Küster - 2015 𝑐𝑜𝑟𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒 𝑚á𝑥𝑖𝑚𝑎 = 𝑃𝑖 + 𝑞. 𝑙 = 2,5 + 6,75.1,275 = 11,11𝑘𝑁/𝑚 Abaixo está o cálculo da flecha da laje L13 obtida com a combinação quase permanente. 𝑓𝑔+𝑞 = 1. 𝑞. 𝑙4 8. 𝐸. 𝐼 + 1.𝑝. 𝑙3 3. 𝐸. 𝐼 = 4,95. 1,2754 8.25544800. 1.0,113 12 + 1,3. 1,2253 3.25544800. 1.0,113 12 𝑓𝑔+𝑞 = 5,77. 10 −4 + 2,81. 10−4 = 8,58. 10−4𝑚 = 0,086𝑐𝑚 Abaixo está o cálculo da flecha da laje L13 obtida apenas com as cargas acidentais 𝑓𝑞 = 1. 𝑞. 𝑙4 8. 𝐸. 𝐼 + 1.𝑝. 𝑙3 3. 𝐸. 𝐼 = 3. 1,2754 8.25544800. 1.0,113 12 + 2. 1,2253 3.25544800. 1.0,113 12 𝑓𝑞 = 3,50. 10 −4 + 4,33. 10−4 = 7,83. 10−4𝑚 = 0,078𝑐𝑚 A Tabela 10 apresenta uma nova verificação das flechas. Tabela 10: Nova verificação das flechas – 2º revisão Laje Caso Lx(cm) FComb. 1 Flechas elásticas e limites (cm) ftotal, ftotal,lim fq fq,lim L01 = L04 1 415 1,10 5,74 0,185 0,46 1,11 0,19 0,79 L02 = L03 2A 290 1,60 8,32 0,099 0,24 0,77 0,07 0,55 L05 = L06 -125 3,70 0,0046 0,011 0,33 0,006 0,24 L07 = L08 - 140 3,30 0,013 0,032 0,37 0,004 0,27 L09 = L10 4B 465 1,20 2,61 0,133 0,33 1,24 0,14 0,89 L11 = L12 2A 415 1,10 4,11 0,133 0,33 1,11 0,14 0,79 L13 - 127,5 7,35 0,110 0,21 0,68 0,19 0,49 Fonte: Autor Na Tabela 11 são apresentadas as determinações de altura útil mínima (revisão devido a laje L13). Tabela 11: Cálculo dos momentos máximos – 1º revisão Lajes bw (m) h (m) Momento positivo (kN.m/m) d (m) Momento negativo (kN.m/m) d (m) Mk Md dmin d M’k M’d d'min d' L01 = L04 1,00 0,12 5,17 7,24 0,045 0,08 - - - - L02 = L03 1,00 0,12 5,11 7,15 0,045 0,08 8,35 11,69 0,057 0,09 L05 = L06 1,00 0,08 0,55 0,77 0,013 0,04 0,98 1,37 0,017 0,05 L07 = L08 1,00 0,08 1,43 2,00 0,024 0,04 2,39 3,35 0,029 0,05 L09 = L10 1,00 0,12 4,63 6,48 0,043 0,08 9,99 13,99 0,063 0,09 L11 = L12 1,00 0,12 3,86 5,40 0,040 0,08 9,49 13,29 0,061 0,09 L13 1,00 0,11 - - - - 9,39 18,40 0,072 0,08 Obs.1 - Para o cálculo de d, pega-se o maior momento de cada laje. Obs.2 – Como a laje L13 está em balanço, para a obtenção do momento Md, além de multiplicar por 1,4 precisa-se multiplicar pelo coeficiente n da tabela 13.2 da ABNT NBR 6118:2014. Fonte: Autor 19 Disciplina Concreto Armado II - Prof. Me. Leandro Dias Küster - 2015 Na Figura 10 são apresentadas as compatibilizações de momentos fletores corrigida. Figura 10: Compatibilização de momentos fletores - Corrigido L 0 1 L 0 2 L 0 5 L 0 9 L 0 7 L 1 1 L 0 4 L 0 3 L 0 6 L 1 0 L 0 8 L 1 2 L 1 3 M o m e n to s f le to r e s - c o r r ig id o lx = 415 l y = 4 6 5 lx = 415 l y = 4 6 5 lx = 125 l y = 4 6 5 ly = 555 l x = 4 6 5 lx = 140 l y = 4 6 5 lx = 290 l y = 4 6 5 lx = 125 l y = 4 6 5 ly = 555 l x = 4 6 5 Mx = 290 l y = 4 6 5 lx = 415 l y = 4 6 5 lx = 415 l y = 4 6 5 lx = 140 l y = 4 6 5 lx = 127,5 l y = 9 3 9 M y = 4 ,4 1 k N m /m Mx = 5,17kNm/m M y = 4 ,4 1 Mx = 5,17 M y = 2 ,7 6 Mx = 5,11 M y = 2 ,7 6 Mx = 5,11 Mx = 0,55 Mx = 0,55 M y = 3 ,8 6 Mx = 3,73 M x = 4 ,6 3 My = 2,11 M 'y = 8 ,3 5 M 'y = 8 ,3 5 M 'x = 9 ,9 9 M 'x = 9 ,9 9 My = 2,11 M 'x = 9 ,9 9 M 'y = 9 ,4 9 M ' = 9 ,7 4 M 'x = 9 ,4 9 M 'y = 9 ,9 9 M ' = 9 ,7 4 M y = 3 ,8 6 Mx = 3,73 M'x = 0,98 M'x = 0,98 M'x = 9,39 4 ,7 6 M x = 4 ,6 3 4 ,7 6 = 1 ,1 0 = 1 ,1 0 = 1 ,6 0 = 1 ,6 0 = 3 ,7 0 = 3 ,7 0 = 3 ,3 0 = 3 ,3 0 = 1 ,1 0 = 1 ,1 0 = 1 ,2 0 = 1 ,2 0 = 7 ,3 5 Fonte: Autor 20 Disciplina Concreto Armado II - Prof. Me. Leandro Dias Küster - 2015 Devido a compatibilização de momentos, o momento Mx das lajes L09 e L10 alteraram de 4,63 kN.m/m para 4,76 kN.m/m. 6º Passo: Determinação das armaduras longitudinais Para a determinação da armadura longitudinal, será utilizado o cálculo mediante o coeficiente k. 𝑘𝑐 = 𝑏𝑤 . 𝑑 2 𝑀𝑑 (18) 𝐴𝑠 = 𝑘𝑠 . 𝑀𝑑 𝑑 (19) Md = Momento fletor solicitante de cálculo; bw = Largura da seção (para lajes geralmente se adota 1 m); d = Altura útil; As = Área de armadura; Kc e Ks = Coeficientes tabelados. Na tabela 12 são apresentados os resultados de cálculo de kc e ks. Tabela 12: Determinação de kc e ks – armaduras positivas (face inferior) Lajes h (cm) d (cm) direção mk (kN.cm/m) md (kN.cm/m) kc ks L01 = L04 12 8 x 517 724 8,84 0,024 y 441 617 10,37 0,024 L02 = L03 12 8 x 511 715 8,95 0,024 y 276 386 16,58 0,024 L05 = L06 8 4 x 55 77 20,78 0,0235 y distribuída - - - L07 = L08 8 4 x 143 200 8,00 0,024 y distribuída - - - L09 = L10 12 8 x 488 683 9,37 0,024 y 211 295 21,69 0,0235 L11 = L12 12 8 x 373 522 12,26 0,024 y 386 541 11,83 0,024 L13 11 7 x - - - - y - - - - Fonte: Autor O valor da armadura mínima é dado pela formulação abaixo: 𝜌𝑠 = 𝐴𝑠 𝑏𝑤 . (20) Ajustando a formulação, têm-se: 𝐴𝑠 = 𝜌𝑠 .𝑏𝑤 . (21) O valor de 𝜌𝑠 é encontrado na Tabela em anexo. Valores de armadura mínima: 21 Disciplina Concreto Armado II - Prof. Me. Leandro Dias Küster - 2015 Armaduras negativas: s≥min; Armaduras positivas de lajes armadas nas duas direções: s≥0,67min; Armadura positiva (principal) de lajes armadas em uma direção: s≥min; Valores de armadura de distribuição: (As/s) ≥ 20% da armadura principal e 0,9 cm²/m; s ≥ 0,5 min. Obs. Utilizar o maior valor dos apresentados. O espaçamento máximo (Smáx) se dá por: 𝑆𝑚á𝑥 = 20 𝑐𝑚 2 . (22) Obs. Utilizar o menor valor dos apresentados. Para lajes unidirecionais, o espaçamento máximo da armadura de distribuição (secundária) é 33 cm. O diâmetro máximo das barras é expresso pela seguinte fórmula: 𝜙𝑚á𝑥 = 8 (23) O número de barras por metro é expresso pela seguinte equação: 𝑛 = 𝐴𝑠 𝐴𝑠𝜙 (24) Obs. Caso a divisão apresente número quebrado, arredonda-se o valor para cima. O espaçamento efetivo das armaduras é expresso pela seguinte equação: 𝑆𝑒𝑓 = 100 𝑛 (25) Obs. Caso a divisão apresente número quebrado, arredonda-se o valor para baixo. Na Tabela 13 são apresentados os valores de cálculo das armaduras positivas. Nas tabelas 14 e 15 são apresentados os cálculos para a obtenção das armaduras longitudinais negativas. 22 Disciplina Concreto Armado II - Prof. Me. Leandro Dias Küster - 2015 Tabela 13: Cálculo das armaduras positivas (face inferior) Lajes direção As,cal (cm²/m) As,min (cm²/m) Smáx (cm) máx (mm) (mm) As (cm²) Sef (cm) As,ef (cm²/m) L01 = L04 x 2,17 1,21 20 15 6,3 0,31 14 2,23 y 1,85 1,21 20 6,3 0,31 16 1,95 L02 = L03 x 2,15 1,21 20 15 6,3 0,31 14 2,23 y 1,16 1,21 20 5 0,20 14 1,40 L05 = L06 x 0,45 1,20 16 10 5 0,20 14 1,40 y - 0,09 / 0,90 / 0,60 33 5 0,20 20 0,98 L07 = L08 x 1,20 1,20 16 10 5 0,20 14 1,40 y - 0,24 / 0,90 / 0,6033 5 0,20 20 0,98 L09 = L10 x 2,05 1,21 20 15 6,3 0,31 14 2,23 y 0,87 1,21 20 5 0,20 14 1,40 L11 = L12 x 1,57 1,21 20 15 5 0,20 12 1,64 y 1,62 1,21 20 5 0,20 12 1,64 L13 x - 1,11 20 13,75 5 0,20 16 12,23 y - 0,9 / 0,56 33 5 0,20 20 0,98 Fonte: Autor Tabela 14: Determinação de kc e ks – armaduras negativas (face superior) Lajes h (cm) d (cm) direção mk (kN.cm/m) md (kN.cm/m) kc ks L01 = L04 12 9 - - - - - - - - - - L02 / L03 12 9 Principal 835 1169 6,93 0,025 Secundária - - - - L05 / L09 L06 / L10 8 5 Principal 98 137 18,25 0,024 Secundária - - - - L07 /L01 L07 /L11 L08 /L04 L08 /L12 8 5 Principal 239 335 7,46 0,024 Secundária - - - - L09 / L11 L10 / L12 12 9 Principal 974 1364 5,94 0,025 Secundária - - - - L09 / L10 12 9 Principal 999 1399 5,79 0,025 Secundária - - - - L13 / L09 L13 / L10 11 8 Principal 939 1840 3,48 0,027 Secundária - - - - Fonte: Autor Tabela 15: Cálculo das armaduras negativas (face superior) Lajes direção As,cal (cm²/m) As,min (cm²/m) Smáx (cm) máx (mm) (mm) As (cm²) Sef (cm) As,ef (cm²/m) L01 = L04 - - - - - - - - - - - - - - - - - L02 / L03 Principal 3,24 1,80 20 15 8,0 0,50 14 3,59 Secundária - 0,65/ 0,90 / 0,90 20 5,0 0,20 20 0,98 L05 / L09 L06 / L10 Principal 0,66 1,20 16 10 5,0 0,20 14 1,40 Secundária - 0,13 / 0,90 / 0,60 33 5,0 0,20 20 0,98 L07 /L01 L07 /L11 L08 /L04 L08 /L12 Principal 1,51 1,20 16 10 5,0 0,20 12 1,64 Secundária - 0,30 / 0,90 / 0,60 33 5,0 0,20 20 0,98 L09 / L11 L10 / L12 Principal 3,79 1,80 20 15 10,0 0,79 20 3,93 Secundária - 0,76 / 0,90 / 0,90 20 5,0 0,20 20 0,98 L09 / L10 Principal 3,88 1,80 20 15 10,0 0,79 20 3,93 Secundária - 0,79 / 0,90 / 0,90 20 5,0 0,20 20 0,98 L13 / L09 L13 / L10 Principal 6,21 1,65 20 13,75 10,0 0,79 12 6,54 Secundária - 1,24 / 0,90 / 0,83 20 5,0 0,20 14 1,40 Fonte: Autor 23 Disciplina Concreto Armado II - Prof. Me. Leandro Dias Küster - 2015 7º Passo: Cálculo das reações das lajes nas vigas de apoio Para encontrar as reações das lajes nas vigas de apoio em lajes bidirecionais, deve-se encontrar o valor de . Já para as lajes unidirecionais, as reações de apoio são calculadas da mesma forma que os cálculos de análise de estruturas (já foram calculadas). Na Tabela 16 são apresentados os valores de , encontrados nas tabelas de Pinheiro (2007). Tabela 16: Valores de Lajes h (cm) d (cm) Lx (m) Caso Carga Total (kN/m²) x 'x y 'y (maior) L01 = L04 12 9 4,15 1 1,1 6 2,7 - 2,5 - 2,7 L02 = L03 12 9 5,11 2A 1,6 8,6 2,9 - 3,0 4,3 4,3 L05 = L06 8 5 1,25 - 3,7 - - - - - - L07 = L08 8 5 1,4 - 3,3 - - - - - - L09 = L10 12 9 4,65 4B 1,2 6 - 3,8 1,4 - 3,8 L11 = L12 12 9 4,15 2A 1,1 6 2,0 - 2,9 4,2 4,2 L13 11 8 1,275 - 7,4 - - - - - - Fonte: Autor O maior valor de será utilizado para a verificação ao cisalhamento. Para se encontrar o valor das reações de apoio, utiliza-se a seguinte fórmula: 𝑉𝑘 = 𝜈. 𝑝. 𝑙𝑥 10 (26) Os valores das reações de apoio são expressos na Tabela 17. 8º Passo: Verificação do efeito das forças cortantes (cisalhamento) Para a verificação da dispensa do aço devido as forças cortantes em lajes maciças convencionais, utilizaremos a seguinte fórmula: 𝑉𝑠𝑑 ≤ 𝑉𝑅𝑑1 = 𝜏𝑅𝑑 . 𝑘. 1,2 + 40. 𝜌1 . 𝑏𝑤 . 𝑑 (27) Onde: 𝜏𝑅𝑑 = 0,25. 𝑓𝑐𝑡𝑑 = 0,25. 𝑓𝑐𝑡𝑘 ,𝑖𝑛𝑓 𝛾𝑐 (28) Para concretos de classes até C50, têm-se: 𝑓𝑐𝑡𝑘 ,𝑖𝑛𝑓 = 0,7. 𝑓𝑐𝑡 ,𝑚 = 0,7.0,3.𝑓𝑐𝑘 2 3 (29) Desta forma: 𝜏𝑅𝑑 = 0,25. 0,7.0,3. 𝑓𝑐𝑘 2 3 𝛾𝑐 (30) Obs. Tanto o fck quanto o fct,m são expressos em Mpa. 𝜏𝑅𝑑 = 0,25. 0,7.0,3. 202 3 1,4 = 0,2763𝑀𝑃𝑎 = 276,3𝑘𝑁/𝑚² 24 Disciplina Concreto Armado II - Prof. Me. Leandro Dias Küster - 2015 k = 1para elementos em que 50% da armadura inferior não chegam até ao apoio; K = (1,6 - d) ≥ 1, com d em metros, para os demais casos. 𝜌1 = 𝐴𝑠1 𝑏𝑤 . 𝑑 ≤ 0,02 (31) Obs. Se a cortante máxima estiver em um bordo apoiado, utilizar o As,ef da tabela de armadura positiva. Porém, se a cortante máxima estiver em um bordo engastado, utilizar o As,ef da tabela de armadura negativa. A verificação da compressão diagonal do concreto (bielas comprimidas), em elementos sem armadura de cisalhamento, é feita comparando-se a força cortante solicitante de cálculo VSd com a resistência de cálculo VRd2, dada por: 𝑉𝑅𝑑2 = 0,5. 𝛼𝑣1. 𝑓𝑐𝑑 . 𝑏𝑤 . 0,9.𝑑 (32) Onde: v1 = (0,7 – fck / 200) ≤ 0,5 (fck em Mpa); v1 = (0,7 – 20 / 200) = 0,6 Portanto, utiliza-se o valor de 0,5 fcd = fck / c = fck /1,4 = 14,2856 MPa = 14285,6 kN/m² Na Tabela 17 São apresentadas as verificações das forças cortantes (Cisalhamento). Tabela 17: Verificação ao cisalhamento Lajes h (cm) d (cm) Lx (m) (maior) vk (kN/m) vSd (kN/m) As,ef (cm²) 1 k vRd1 (kN/m) vRd2 (kN/m) L01 L04 12 9 4,15 2,7 6,80 9,52 2,23 0,0025 1,51 48,78 289,29 L02 L03 12 9 5,11 4,3 19,03 26,64 3,59 0,0040 1,51 51,05 289,29 L05 L06 8 5 1,25 - 3,91 5,47 1,4 0,0028 1,55 28,09 160,71 L07 L08 8 5 1,4 - 9,73 13,62 1,64 0,0033 1,55 28,51 160,71 L09 L10 12 9 4,65 3,8 10,60 14,84 4,91 0,0055 1,51 53,25 289,29 L11 L12 12 9 4,15 4,2 10,38 14,54 3,93 0,0044 1,51 51,62 289,29 L13 11 8 1,275 - 10,79 21,15 6,54 0,0082 1,52 51,30 257,14 Fonte: Autor Como todos os valores de VSd são inferiores aos valores de VRd1, não precisa armar a cortante. Como todos os valores de VSd são inferiores aos valores de VRd2, as bielas de compressão não estão sofrendo ruptura. 9º Passo: Detalhamento das armaduras Na Figuras 11 é apresentado o detalhamento das armaduras positivas. 25 Disciplina Concreto Armado II - Prof. Me. Leandro Dias Küster - 2015 Figura 11: Detalhamento das armaduras positivas (Inferiores) D e ta lh a m e n to d a s a r m a d u r a s p o s it iv a s ( in fe r io r e s ) L 0 1 L 0 2 L 0 5 L 0 9 L 0 7 L 1 1 L 0 4 L 0 3 L 0 6 L 1 0 L 0 8 L 1 2 L 1 3 2 6 N 1 Ø 6 .3 C /1 6 C = 4 8 7 33 N7 Ø 6.3 C/14 C=4376 6 6 6 2 6 N 1 Ø 6 .3 C /1 6 C = 4 8 7 6 6 2 0 N 2 Ø 5 C /2 0 C = 4 8 7 6 6 2 0 N 2 Ø 5 C /2 0 C = 4 8 7 6 6 33 N7 Ø 6.3 C/14 C=4376 6 33 N11 Ø 6.3 C/14 C=3126 6 33 N11 Ø 6.3 C/14 C=3126 6 33 N6 Ø 5 C/14 C=150 33 N10 Ø 5 C/14 C=135 6 N 3 Ø 5 C /2 0 C = 4 7 5 C/14 C=135 6 N 3 Ø 5 C /20 C = 4 7 5 7 N 3 Ø 2 C /2 0 C = 4 7 5 33 N6 Ø 5 C/14 C=150 7 N 3 Ø 2 C /2 0 C = 4 7 5 2 6 N 1 Ø 6 .3 C /1 6 C = 4 8 7 38 N5 Ø 5 C/12 C=4376 6 6 6 2 6 N 1 Ø 6 .3 C /1 6 C = 4 8 7 6 6 3 9 N 1 Ø 6 .3 C /1 4 C = 4 8 7 6 6 3 9 N 1 Ø 6 .3 C /1 4 C = 4 8 7 6 6 38 N5 Ø 5 C/12 C=4376 6 33 N9 Ø 5 C/14 C=5776 6 33 N9 Ø 5 C/14 C=5776 6 h = 1 2 h = 1 2 h = 8 h = 1 2 h = 8 h = 1 2 h = 1 2 h = 1 2 h = 8 h = 1 2 h = 8 h = 1 2 h = 1 1 59 N8 Ø 5 C/16 C=140 55 7 N 4 Ø 5 C /2 0 C = 9 4 4 5 5 33 N10 Ø 5 ( 4 5 0 ) ( 4 5 0 ) ( 4 5 0 ) ( 4 5 0 ) ( 4 5 0 ) ( 4 5 0 ) ( 4 5 0 ) ( 4 5 0 ) ( 4 5 0 ) ( 4 5 0 ) ( 4 5 0 ) ( 9 3 9 ) (400) (400)(125) (400) (400)(125) (275) (110) (540) (275) (110) (540) (120) Fonte: Autor 26 Disciplina Concreto Armado II - Prof. Me. Leandro Dias Küster - 2015 Para o comprimento das armaduras negativas (menos a laje em balanço), será adotada a seguinte forma de detalhamento: Figura 12: Comprimento das armaduras negativas Fonte: Pinheiro (2003) Sendo que: 𝑎1 ≥ 𝑎𝑙 + 𝑙𝑏 0,25𝑙 + 10𝜙 (33) 𝑎𝑙 = 1,5𝑑 𝑙𝑏 = 𝜙. 𝑓𝑦𝑑 4. 𝑓𝑏𝑑 (34) Onde: 𝑓𝑦𝑑 = resistência de cálculo do aço = 50 1,15 = 43,48 𝑓𝑏𝑑 = 𝜂1. 𝜂2. 𝜂3 . 𝑓𝑐𝑡𝑑 35 𝜂1 = 1,0 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑏𝑎𝑟𝑟𝑎𝑠 𝑙𝑖𝑠𝑎𝑠 1,4 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑏𝑎𝑟𝑟𝑎𝑠 𝑒𝑛𝑡𝑎𝑙𝑎𝑑𝑎𝑠 2,25 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑏𝑎𝑟𝑟𝑎𝑠 𝑛𝑒𝑟𝑣𝑢𝑟𝑎𝑑𝑎𝑠 𝜂2 = 1,0 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑠𝑖𝑡𝑢𝑎çõ𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑏𝑜𝑎 𝑎𝑑𝑒𝑟ê𝑛𝑐𝑖𝑎 0,7 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑠𝑖𝑡𝑢𝑎çõ𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑚á 𝑎𝑑𝑒𝑟ê𝑛𝑐𝑖𝑎 𝜂3 = 1,0 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝜙 ≤ 32𝑚𝑚 132 − ∅ 100 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝜙 > 32𝑚𝑚 𝑓𝑐𝑡𝑑 = 𝑓𝑐𝑡𝑘 ,𝑖𝑛𝑓 𝛾𝑐 = 0,7. 𝑓𝑐𝑡 ,𝑚 𝛾𝑐 = 0,7.0,3. 𝑓𝑐𝑘 2 3 𝛾𝑐 Para transformar o valor de 𝑓𝑐𝑡𝑑 de MPa para kN/cm², deve-se dividir o valor por 10. Desta forma: 27 Disciplina Concreto Armado II - Prof. Me. Leandro Dias Küster - 2015 𝑙𝑏 = 𝜙. 𝑓𝑦𝑑 4. 𝑓𝑏𝑑 = 𝜙. 50 1,15 4.2,25.1,0.1,0. 0,7.0,3.𝑓𝑐𝑘 2 3 10.𝛾𝑐 Na Tabela 18 são apresentados valores de 𝑙𝑏 para diferentes diâmetros de armadura. Tabela 18: Valores de lb 𝜙 (mm) 𝑙𝑏 (cm) 5,0 21,86 6,3 27,54 8,0 34,97 10,0 43,71 12,5 54,64 16,0 69,94 20,0 87,42 Fonte: Autor Na Tabela 19 são apresentados os devidos comprimentos das armaduras negativas. Tabela 19: Determinação do comprimento das armaduras negativas. Lajes d (cm) 𝜙 (mm) 𝑎𝑙 + 𝑙𝑏 (cm) lx (cm) 0,25𝑙 + 10𝜙 (cm) Valor mínimo (cm) L02 / L03 9,0 8,0 48,47 290 80,5 80,5 L05 / L09 L06 / L10 5,0 5,0 29,36 125 36,25 36,25 L07 / L01 L07 / L11 L08 / L04 L08 / L12 5,0 5,0 29,36 140 40,0 40,0 L09 / L11 L10 / L12 9,0 10,0 57,21 465 126,25 126,25 L09 / L10 9,0 10,0 57,21 465 126,25 126,25 Fonte: Autor Pinheiro (2003) recomenda arredondar o comprimento das barras de 5 em 5cm. Para a laje em balanço, Pinheiro (2003) recomenda engastar a armadura negativa 1,5lx, sendo lx o comprimento do balanço. Soriano (2003) apresenta o detalhamento das armaduras negativas das lajes conforme a Figura 13 Carvalho & Figueiredo Filho (2014) e Pinheiro (2003) apresentam o detalhamento das armaduras negativas conforme a Figura 14. Em situações onde não se tenha alteração brusca de carregamento e as lajes são bem definidas, é usual armar lajes maciças convencionais conforme recomendação apresentada na Figura 14. Porém, quando se tem carregamentos muito diferentes e/ou as lajes não são tão bem definidas, recomenda-se que se utilize o detalhamento conforme a Figura 13. 28 Disciplina Concreto Armado II - Prof. Me. Leandro Dias Küster - 2015 Figura 13: Primeira opção de detalhamento das armaduras negativas (Superiores) D e ta lh a m e n to d a s a r m a d u r a s n e g a ti v a s ( s u p e r io r e s ) L 0 1 L 0 2 L 0 5 L 0 9 L 0 7 L 1 1 L 0 4 L 0 3 L 0 6 L 1 0 L 0 8 L 1 2 L 1 3 6 9 N11 Ø 5 C/20 C=312 6 6 h = 1 2 h = 1 2 h = 8 h = 1 2 h = 8 h = 1 2 h = 1 2 h = 1 2 h = 8 h = 1 2 h = 8 h = 1 2 h = 1 1 55 2 3 N 5 Ø 5 C /2 0 C = 9 4 4 5 5 ( 1 6 5 ) ( 9 3 9 ) (275) (323) 6 2 0 N 1 Ø 8 C /1 4 C = 1 7 7 8 2 ,5 6 13 N10 Ø 5 C/20 C=577 6 6 ( 1 6 5 ) (540) 6 2 8 N 4 Ø 1 0 C /2 0 C = 2 6 7 1 2 7 ,5 6 13 N7 Ø 5 C/20 C=577 6 6 ( 1 6 5 ) (400) 6 2 1 N 4 Ø 1 0 C /2 0 C = 2 6 7 1 2 7 ,5 6 13 N7 Ø 5 C/20 C=577 6 6 ( 1 6 5 )(400) 6 2 1 N 4 Ø 1 0 C /2 0 C = 2 6 7 1 2 7 ,5 6 6 38 N6 Ø 5 C/12 C=232 ( 4 5 0 ) 40 6 6 1 2 N 2 Ø 5 C /2 0 C = 4 8 7 (225) 6 6 38 N6 Ø 5 C/12 C=232 40 (225) 6 6 1 2 N 2 Ø 5 C /2 0 C = 4 8 7 ( 4 5 0 ) ( 4 5 0 ) 3 6 33 N9 Ø 5 C/14 C=84 37,5 6 6 4 N 3 Ø 5 C /2 0 C = 9 5 2 (75) ( 4 5 0 ) ( 4 5 0 ) 3 6 33 N9 Ø 5 C/14 C=84 37,5 ( 4 5 0 ) ( 4 5 0 ) 26 79 N8 Ø 10 C/12 C=356 Fonte: Autor 29 Disciplina Concreto Armado II - Prof. Me. Leandro Dias Küster - 2015 Figura 14: Segunda opção de detalhamento das armaduras negativas (Superiores) D e ta lh a m e n to d a s a r m a d u r a s n e g a ti v a s ( s u p e r io r e s ) L 0 1 L 0 2 L 0 5 L 0 9 L 0 7 L 1 1 L 0 4 L 0 3 L 0 6 L 1 0 L 0 8 L 1 2 L 1 3 6 h = 1 2 h = 1 2 h = 8 h = 1 2 h = 8 h = 1 2 h = 1 2 h = 1 2 h = 8 h = 1 2 h = 8 h = 1 2 h = 1 1 55 2 3 N 5 Ø 5 C /20 C = 9 4 4 ( 9 3 9 ) (275) 6 2 0 N 1 Ø 8 C /1 4 C = 1 7 7 8 2 ,5 6 (540) 6 2 8 N 4 Ø 1 0 C /2 0 C = 2 6 7 1 2 7 ,5 6 (400) 6 2 1 N 4 Ø 1 0 C /2 0 C = 2 6 7 1 2 7 ,5 6 (400) 6 2 1 N 4 Ø 1 0 C /2 0 C = 2 6 7 1 2 7 ,5 6 6 38 N6 Ø 5 C/12 C=232 ( 4 5 0 ) 40 6 6 38 N6 Ø 5 C/12 C=232 40 ( 4 5 0 ) ( 4 5 0 ) 3 6 33 N9 Ø 5 C/14 C=84 37,5 ( 4 5 0 ) ( 4 5 0 ) 3 6 33 N9 Ø 5 C/14 C=84 37,5 ( 4 5 0 ) ( 4 5 0 ) 26 79 N8 Ø 10 C/12 C=356 Fonte: Autor 30 Disciplina Concreto Armado II - Prof. Me. Leandro Dias Küster - 2015 Araújo (2014) menciona que Quando as vigas de borda possuem grande rigidez à torção, deve-se colocar uma armadura de bordo. O comprimento (da face da viga em diante) da armadura de bordo deve ser igual a 0,15.lx. A Taxa de armadura de bordo deve ser a seguinte: 𝐴𝑠 ≥ 0,25. 𝐴𝑠1 0,67. 𝐴𝑆,𝑚𝑖𝑛 Onde: 𝐴𝑠1 = armadura positiva paralela à borda mencionada. 31 Disciplina Concreto Armado II - Prof. Me. Leandro Dias Küster - 2015 BIBLIOGRAFIA ABNT, ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6118. Projeto de estruturas de concreto – Procedimento. Rio de Janeiro: ABNT, 1980. ABNT, ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6118. Projeto de estruturas de concreto – Procedimento. Rio de Janeiro: ABNT, 2014. ABNT, ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6120. Cargas para o cálculo de estruturas de edificações. Rio de Janeiro: ABNT, 2014. ARAÚJO, J. M. Curso de concreto armado. Vol. 1. 4. ed. Rio Grande: Editora Dunas, 2014. ARAÚJO, J. M. Curso de concreto armado. Vol. 2. 4. ed. Rio Grande: Editora Dunas, 2014. CARVALHO, R. C.; PINHEIRO, L. M. Cálculo e detalhamento de estruturas usuais de concreto armado. Vol. 2. 2. ed. São Paulo: PINI, 2013. PINHEIRO, L. M. Concreto armado: tabelas de lajes. São Carlos: EESC-USP, 2007. PINHEIRO, L.M. Lajes maciças. São Carlos, São Carlos: EESC-USP, 2003. SORIANO, J. Estruturas de concreto A. Notas de Aula: Dimensionamento de lajes maciças. UNASP, 2003. 32 Disciplina Concreto Armado II - Prof. Me. Leandro Dias Küster - 2015 ANEXOS Tabela 20: Tabela de valores de coeficiente f2 Fonte: ABNT NBR 6118:2014 Fonte: ABNT NBR 6118:2014
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