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1 1. DADOS DO PROJETO O projeto é referente a um prédio de quatro pavimentos, em Rua Alexandre Gomes Chaves, esquina com Rua Anchieta – Teresina – PI. Abaixo a estrutura estudada está sendo apresentada, em 2D e 3D. Para dimensionar essas estruturas foram usadas como base as NBR’s 6118/14 e 6120/80. Foram considerados para o concreto um fck de C25, para aço CA50, já para os estribos CA25. Figura 1 - Representação do projeto 2. OBJETIVO Este trabalho tem como objetivo obter os detalhamentos/cálculos de lajes e vigas, assim como o pré-dimensionamento de pilares. 2 3. PRÉ-DIMENSIONAMENTO DE PILARES Para o pré-dimensionamento dos pilares foram usados os seguintes dados: Estabelecer a área de influência (½ – ½) Assumir carga de 10kN/m². Andar Avaliar em função do Fator de Segurança (FS = 2,0) e Tensão Admissível Classe de Agressividade Ambiental II – Moderada C25 (Fck = 25MPa) Pilar P1 = P45 A = (1,3125+1,3125) * (1,35) = 3,5438m² P = A* CARGA * ANDAR P = 3,5438m² * 10kN/m² * 4 ANDARES = 141,752kN 𝜎𝐴𝐷𝑀 = 𝜎𝑅𝑈𝑃 𝐹𝑆 𝜎𝐴𝐷𝑀 = 𝐶25 2,0 𝜎𝐴𝐷𝑀 = 25𝑀𝑃𝑎 2,0 𝜎𝐴𝐷𝑀 = 12,5MPa 𝜎𝐴𝐷𝑀 = 1,25kN/cm² 𝜎 = 𝑃 𝐴 𝐴 = 𝑃 𝜎𝐴𝐷𝑀 𝐴 = 141,752𝑘𝑁 1,25𝑘𝑁/𝑐𝑚² 𝐴 = 113,4016𝑐𝑚² a = b = 10,649cm Por compatibilização de projeto, adotamos 20 cm para a e para b. Pilar P4 = P48 A = (2,925+2,925) * (1,49375+1,49375) = 17,4769m² P = A* CARGA * ANDAR P = 17,4769m² * 10kN/m² * 4 ANDARES = 699,076kN 𝜎𝐴𝐷𝑀 = 𝜎𝑅𝑈𝑃 𝐹𝑆 𝜎𝐴𝐷𝑀 = 𝐶25 2,0 𝜎𝐴𝐷𝑀 = 25𝑀𝑃𝑎 2,0 𝜎𝐴𝐷𝑀 = 12,5MPa 𝜎𝐴𝐷𝑀 = 1,25kN/cm² 𝜎 = 𝑃 𝐴 𝐴 = 𝑃 𝜎𝐴𝐷𝑀 𝐴 = 699,076𝑘𝑁 1,25𝑘𝑁/𝑐𝑚² 𝐴 = 559,2608𝑐𝑚² a ≠ b ; b = 20cm ; a = A/20 ; a = 559,2608/20 ; a = 27,963cm Por compatibilização de projeto, adotamos b = 20cm e a = 30cm. 3 Usando o cálculo acima como referencial, obtivemos os seguintes resultados de acordo com as áreas específicas de cada pilar. Considerando que, a σADM (kN/cm²) é constante para todos os pilares. PILARES ÁREA DE INFLUÊNCIA (m²) P (kN) ÁREA DO PILAR (cm²) a = b (cm) a ≠ b b = 20 (cm) DIMENSÕES ADOTADAS (cm) P1 = P45 3,5438 141,752 113,4016 10,649 20X20 P2 = P46 6,5625 262,5 210 14,491 20X20 P3 = P47 9,5738 382,952 306,3616 17,503 20X20 P4 = P48 17,4769 699,076 559,2608 23,649 27,963 20X30 P5 = P25 = P49 = P69 9,7467 389,868 311,8944 17,661 20X20 P6 = P26 = P50 = P70 6,5334 261,336 209,0688 14,459 20X20 P7 = P27 = P51 = P71 4,9687 198,748 158,9984 12,609 20X20 P8 = P28 = P52 = P72 2,6831 107,324 85,8592 9,266 20X20 P9 = P29 = P53 = P73 1,9069 76,276 61,0208 7,812 20X20 P10 = P30 = P54 = P74 0,9262 37,048 29,6384 5,444 15X15 P11 = P31 = P55 = P75 3,3449 133,796 107,0368 10,346 5,352 20X15 P12 = P32 = P56 = P76 0,9288 37,152 29,7216 5,452 20X20 P13 = P33 = P57 = P77 3,0783 123,132 98,5056 9,925 20X20 P14 = P34 = P58 = P78 9,0372 361,488 289,1904 17,006 20X20 P15 = P35 = P59 = P79 8,0289 321,156 256,9248 16,029 20X20 P16 = P36 = P60 = P80 1,8225 72,9 58,32 7,637 20X20 P17 = P37 = P61 = P81 0,9788 39,152 31,3216 5,597 20X20 P18 = P38 = P62 = P82 3,345 133,8 107,04 10,346 20X15 P19 = P39 = P63 = P83 0,9262 37,048 29,6384 5,444 5,532 15X15 P20 = P40 = P64 = P84 1,9069 76,276 61,0208 7,812 20X20 P21 = P41 = P65 = P85 9,5937 383,748 306,9984 17,521 20X20 P22 = P42 = P66 = P86 8,4417 337,668 270,1344 16,436 20X20 P23 = P43 = P67 = P87 8,8622 354,488 283,5904 16,840 20X20 P24 = P44 = P68 = P88 6,5938 263,752 211,0016 14,526 20X20 Tabela 1 - Pré-dimensionamento de pilares 4 4. PRÉ-DIMENSIONAMENTO DE LAJES No pré-dimensionamento de lajes foram feitos os cálculos referentes à altura (h), utilizando como dado o menor vão da laje (Lx) e o maior vão (Ly). De acordo com a NBR 6118/14 usa-se a Tabela 6.1 – Classes de agressividade ambiental (CAA), para avaliar posteriormente qual será o fck do concreto utilizado. Após a analise da tabela citada foi considerada a CAA II. Figura 2 - NBR 6118/14 Após a escolha da classe de agressividade ambiental (CAA II), foi consultada a Tabela 7.1 – Correspondência entre a classe de agressividade e a qualidade do concreto, nela é especificada a classe do concreto de acordo com a classe de agressividade ambiental citada acima, para concreto armado a norma sugere concreto C25, o mesmo foi utilizado no projeto. Figura 3 - NBR 6118/14 5 Na Tabela 7.2 – Correspondência entre a classe de agressividade ambiental e o cobrimento nominal para ∆c = 10 mm, a norma sugere o cobrimento nominal para lajes de 25 mm. Figura 4 - NBR 6118/14 Com os dados coletados acima é possível estabelecer os valores para os cálculos do pré-dimensionamento, como os cálculos a seguir: Dados: A fórmula usada para achar a altura da laje será: h = ∆c + c + d Onde: ∆c = 1 cm (∆c = Cobrimento nominal) c = 2,5cm (c = Cobrimento nominal referente à classe de agressividade ambiental) d ≈ 𝐿𝑥 40 (d: Distância da fibra mais comprimida da peça até o centro de gravidade do aço) Usando como exemplo a Laje 1. Lox = LX – ½ bviga – ½ bviga L0X = 2,5m – ½ ×0,10m – ½ ×0,10m = 2,3m Loy = LY – ½ bviga – ½ bviga L0Y = 2,625m – ½ ×0,10m – ½ ×0,10m = 2,425m d ≈ 230𝑐𝑚 40 d ≈ 5,75cm h = 1 cm + 2,5 cm + 5,75 cm h = 9,25 cm Adotamos h = 10cm λ = Loy/Lox λ = 2,425m/2,3m λ = 1,05 λ ˂ 2 Trabalha em duas direções λ ˃2 Trabalha em uma direção. 6 Usando o cálculo acima como referencial, obtivemos os seguintes resultados de acordo com as dimensões do projeto. Considerando que, ∆c = 1 cm e c = 2,5cm. Laje Lx (m) Ly (m) 1/2 bviga 1/2 bviga Lox (m) Loy (m) d (cm) h (cm) h ADOT. (cm) 1 = 16 = 27 = 42 2,5 2,625 0,1 0,1 2,3 2,425 5,75 9,25 10 2 = 17 = 28 = 43 1,175 2,675 0,075 0,1 1 2,5 2,5 6 10 3 = 18 = 29 = 44 2,5 3,7 0,1 0,1 2,3 3,5 5,75 9,25 10 4 = 19 = 30 = 45 2,5 2,825 0,1 0,1 2,3 2,625 5,75 9,25 10 5 = 20 = 31 = 46 2,675 5,85 0,1 0,1 2,475 5,65 6,1875 9,6875 10 6 = 21 = 32 = 47 3,3 5,175 0,1 0,1 3,1 4,975 7,75 11,25 10 7 = 22 = 33 = 48 2,675 5,175 0,1 0,1 2,475 4,975 6,1875 9,6875 10 8 = 23 = 34 = 49 2,5 3,7 0,1 0,1 2,3 3,5 5,75 9,25 10 9 = 24 = 35 = 50 2,5 2,825 0,1 0,1 2,3 2,625 5,75 9,25 10 10 = 25 = 36 = 51 1,175 2,675 0,075 0,1 1 2,5 2,5 6 10 11 = 26 = 37 = 52 2,5 2,625 0,1 0,1 2,3 2,425 5,75 9,25 10 12 = 38 1,35 2,5 0,1 0,1 1,15 2,3 2,875 6,375 10 13 = 39 1,35 2,5 0,1 0,1 1,15 2,3 2,875 6,375 10 14 = 40 1,35 2,675 0,1 0,1 1,15 2,475 2,875 6,375 10 15 = 41 1,35 3,3 0,1 0,1 1,15 3,1 2,875 6,375 10 Tabela 2 - Pré-dimensionamento de lajes 5. DIMENSIONAMENTO DE LAJES Como exemplo de cálculo foi utilizada a laje 1, considerada em projeto um dormitório de casal. 5.1. Avaliação de Cargas: Material Peso Específico Aparente (kN/m³) Carga (kN/m²) Espessura (m) Forro - 0,5 - Porcelanato 21 - 0,012 Argamassa CP c-a21 - 0,025 Concreto Armado 25 - - Cargas Permanentes (g): As cargas permanentes (g) são as cargas constituídas pelo peso próprio da estrutura e pelo peso de elementos fixos na estrutura. gpp = hlaje ∗ ℽcto gpp = 0,1m ∗ 25kN/m³ 𝐠𝐩𝐩 = 𝟐, 𝟓𝐤𝐍/𝐦² gcp = e ∗ ℽargc − a gcp = 0,025m ∗ 21kN/m³ 𝐠𝐜𝐩 = 𝟎, 𝟓𝟐𝟓𝐤𝐍/𝐦² gporc = e ∗ ℽporc gporc = 0,012 ∗ 21kN m3 𝐠𝐩𝐨𝐫𝐜 = 𝟎, 𝟐𝟓𝟐𝐤𝐍/𝐦² 𝐠𝐟𝐨𝐫𝐫𝐨 = 𝟎, 𝟓𝐤𝐍/𝐦² 7 gtotal = gpp + gcp + gporc + gforro gtotal = 2,5kN/m² + 0,525kN/m² + 0,252kN/m² + 0,5kN/m² 𝐠𝐭𝐨𝐭𝐚𝐥 = 𝟑, 𝟕𝟕𝟕𝐤𝐍/𝐦² Em casos de muros sobre a laje: gmuro = e ∗ h ∗ l ∗ ℽtijolo 𝐴 𝑙𝑎𝑗𝑒 garg.muro = e ∗ h ∗ l ∗ℽ arg 𝑐−𝑐−𝑎 𝐴 𝑙𝑎𝑗𝑒 Cargas Acidentais (q): As cargas acidentais (q) são as cargas atuantes sobre a estrutura de acordo com o uso. Como a laje considerada no cálculo é um dormitório, logo segundo a NBR 6120/80, a carga acidental considerada é igual a q=1,5 kN/m². 5.2. Combinações de cargas: Para os cálculos das combinações de cargas foram usadas as tabelas a seguir, de acordo com NBR 6118/14. Figura 5 - NBR 6118/14 8 Figura 6 - NBR 6118/14 As combinações de cargas referem-se ao Estado Limite Ultimo e Estado Limite de Serviço, sendo assim gerando duas combinações C1 e C2 referente aos estados. E.L.U. (Estado Limite Último): É o estado limite relacionado ao projeto, ao colapso/ruína da estrutura. C1 = 1,4 * g + 1,4 * q C1 = 1,4 * 3,777 kN/m² + 1,4 * 1,5kN/m² C1 = 7,3878kN/m² E.L.S. (Estado Limite de Serviço): É o estado limite relacionado as condições de desempenho e fissuração. C2 = 1,0 * g + 1,0 * q C2 = 1,0 * 3,777kN/m² + 1,0 * 1,5kN/m² C2 = 5,277kN/m² 5.3.Avaliação de Esforços As avaliações de esforços consistem em calcular os momentos, logo para isso usa- se a relação entre as distâncias de Loy e Lox, possibilitando assim achar o λ, posteriormente usado na Tabela de Czerny, com esse valor é possível achar os valores de αx, αy, βx, βy e α2. A laje 1 é classificada como LAJE TIPO 3, denominada assim pela Tabela de Czerny. Os valores obtidos são usados nas seguintes formulações: 𝑀𝑥 = 𝑃(𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎)∗𝐿𝑥𝑜2 𝛼𝑥 𝑘𝑁 ∗ 𝑚 𝑀𝑦 = 𝑃(𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎)∗𝐿𝑥𝑜2 𝛼𝑦 𝑘𝑁 ∗ 𝑚 𝑀′𝑥 = 𝑃(𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎)∗𝐿𝑥𝑜2 𝛽𝑥 𝑘𝑁 ∗ 𝑚 𝑀′𝑦 = 𝑃(𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎)∗𝐿𝑥𝑜2 𝛽𝑦 𝑘𝑁 ∗ 𝑚 9 Os cálculos a seguir foram considerados para uma faixa de 100 cm. 𝑀𝑥 = 𝐶1∗𝐿𝑥𝑜2 𝛼𝑥 ∗ 𝑓𝑎𝑖𝑥𝑎 𝑀𝑥 = 7,3878𝑘𝑁 𝑚2 ∗(2,3𝑚)² 32,1 ∗ 100𝑐𝑚 𝑴𝒙 = 121,749 kN*cm 𝑀𝑦 = 𝐶1∗𝐿𝑥𝑜2 𝛼𝑦 ∗ 𝑓𝑎𝑖𝑥𝑎 𝑀𝑦 = 7,3878𝑘𝑁 𝑚2 ∗(2,3𝑚)² 33,7 ∗ 100𝑐𝑚 𝑴𝒚 = 115,969 kN*cm 𝑀′𝑥 = 𝐶1∗𝐿𝑥𝑜2 𝛽𝑥 ∗ 𝑓𝑎𝑖𝑥𝑎 𝑀′𝑥 = 7,3878𝑘𝑁 𝑚2 ∗(2,3𝑚)² 13,3 ∗ 100𝑐𝑚 𝑴𝒙′ = 293,846 kN*cm 𝑀′𝑦 = 𝐶1∗𝐿𝑥𝑜2 𝛽𝑦 ∗ 𝑓𝑎𝑖𝑥𝑎 𝑀′𝑦 = 7,3878𝑘𝑁 𝑚2 ∗(2,3𝑚)² 13,8 ∗ 100𝑐𝑚 𝑴𝒚′ = 283,199 kN*cm 5.4.Compatibilização de momentos As compatibilizações dos momentos foram feitos apenas com os momentos negativos. Logo, em caso de lajes com vãos muito diferentes: ℓmenor ≥ 2 3 ℓmaior ℓmenor < 2 3 ℓmaior A compatibilização é feita por duas fórmulas: 0,8*Mmáx ou a média dos momentos negativos. Usando as formulações: 0,8*Mmáx = 0,8*(My’) = 0,8*(283,199 kN*cm) = 226,5592 kN*cm MédMomentos = My′+My′ 2 = 283,199kN∗cm+283,199 kN∗cm 2 = 283, 199 kN*cm O momento negativo compatibilizado é o maior valor, comparando o resultado das duas equações. Sendo assim, o valor do momento negativo compatibilizado é 283,199 kN*cm. λ αx αy βx βy α2 1,05 32,1 33,7 13,3 13,8 37,1 10 5.5.Momento mínimo O momento mínimo é calculado a partir das especificações do item 17.3.5.2.1, da NBR 6118/14. Mdmin = 0,8 ∗ Wo ∗ fctk, sup Wo = b ∗ h2 6 Wo = 100cm∗ 10cm2 6 = 1666,67cm³ fct, m = 0,3 ∗ (fck)2/3 fct, m = 0,3 ∗ 252/3Mpa fct, m = 𝟐, 𝟓𝟔𝟓𝐌𝐏𝐚 fctk, sup = 1,3 ∗ fct, m fctk, sup = 1,3 ∗ 2,56MPa fctk, sup = 3,328MPa fctk, sup = 𝟎, 𝟑𝟑𝟑𝟒 𝐤𝐍/𝐜𝐦² Mdmin = 0,8 ∗ 1666,67cm³ ∗ 0,3334 kN/cm² 𝐌𝐝𝐦𝐢𝐧 = 𝟒𝟒𝟒, 𝟓𝟗𝟑𝟕 𝐤𝐍 ∗ 𝐜𝐦 5.6. Cálculo da Linha Neutra Para o cálculo de linha neutra foi usado como base o item 14.6.4.3, da NBR 6118/14. Na norma estão especificadas as seguintes condições com a posição da linha neutra, para proporcionar o comportamento adequado em lajes. a) x/d ≤ 0,45, para concretos com fck ≤ 50 MPa b) x/d ≤ 0,35, para concretos com 50 MPa <fck ≤ 90 Mpa Para o valor de Fcd (Resistência de cálculo à compressão do concreto), foi usada a tabela 12.1 (NBR 6118/14). Figura 7 - NBR 6118/14 11 Calculando a linha neutra (x): 𝑥 = 1,25 ∗ 𝑑 ∗ (1 − √1 − 𝑀 0,425 ∗ 𝑏 ∗ 𝑑2 ∗ 𝐹𝑐𝑑 ) 𝑐𝑚 d = h – c - ∆c d = 10 cm – 2,5cm – 1cm d = 6,5cm 𝐹𝑐𝑑 = 𝐹𝑐𝑘 𝛾𝑐 𝐹𝑐𝑑 = 2,5𝑘𝑁/𝑐𝑚² 1,4 𝐹𝑐𝑑 = 1,7857𝑘𝑁/𝑐𝑚² 𝑥 = 1,25 ∗ 6,5 ∗ (1 − √1 − 121,749 kN ∗ cm 0,425 ∗ 100𝑐𝑚 ∗ 6,52 ∗ 1,7857𝑘𝑁/𝑐𝑚² ) 𝑐𝑚 𝒙 = 𝟎, 𝟏𝟓𝟓𝟕𝒄𝒎 Aplicando as condições: x/d= 0,1557 𝑐𝑚 6,5 𝑐𝑚 = 0,024 → OK! 5.7. Armaduras e detalhamento Calculando a área de aço: As = M (d − 0,4 ∗ x) ∗ Fyd As = 121,749 kN ∗ cm (6,5cm − 0,4 ∗ 0,024) ∗ 43,478kN ∗ cm² As= 0,431 𝒄𝒎𝟐 𝒎 𝒍𝒂𝒋𝒆 Área de aço mínima para a estrutura é representada pela seguinte equação: 𝐴𝑠𝑚𝑖𝑛 = 0,15% ∗ Á𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑒 𝐶𝑜𝑛𝑐𝑟𝑒𝑡𝑜 = 0,15% ∗ 𝑏 ∗ ℎ Neste caso: 𝐴𝑠𝑚𝑖𝑛 = 𝐴𝑠𝑥 = 𝐴𝑠𝑦 = 𝐴𝑠𝑦′ 𝐴𝑠𝑚𝑖𝑛 = 0,15% ∗ 100 ∗ 10 = 𝟏, 𝟓 𝒄𝒎𝟐 𝒎 𝒍𝒂𝒋𝒆 Como a área de aço é menor que a área de aço mínima, adota-se o valor de Asmin. 12 5.8. Detalhamento No detalhamento é feito a determinação do número de barras, a área de aço e o diâmetro das mesmas. Para determinação das áreas de aço, números de barras e seus respectivos diâmetros, foi utilizada a tabela a seguir: Bitola NÚMERO DE BARRAS (n) (mm) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 5,0 0,20 0,39 0,59 0,79 0,98 1,18 1,37 1,57 1,77 1,96 6,3 0,31 0,62 0,94 1,25 1,56 1,87 2,18 2,49 2,81 3,12 8,0 0,50 1,01 1,51 2,01 2,51 3,02 3,52 4,02 4,52 5,03 10,0 0,79 1,57 2,36 3,14 3,93 4,71 5,50 6,28 7,07 7,85 12,5 1,23 2,45 3,68 4,91 6,14 7,36 8,59 9,82 11,04 12,27 16,0 2,01 4,02 6,03 8,04 10,05 12,06 14,07 16,08 18,10 20,11 20,0 3,14 6,28 9,42 12,57 15,71 18,85 21,99 25,13 28,27 31,42 22,0 3,80 7,60 11,40 15,21 19,01 22,81 26,61 30,41 34,21 38,01 25,0 4,91 9,82 14,73 19,63 24,54 29,45 34,36 39,27 44,18 49,09 32,0 8,04 16,08 24,13 32,17 40,21 48,25 56,30 64,34 72,38 80,42 40,0 12,57 25,13 37,70 50,27 62,83 75,40 87,96 100,53 113,10 125,66 Tabela 3 - Aço 5.9. Ganchos De acordo com o item 9.4.2.3 da NBR 6118/14, os ganchos das extremidades das barras da armadura longitudinal de tração podem ser: a) Semicirculares, com ponta reta de comprimento não inferior a 2ɸ; b) Em ângulo de 45º (interno), com ponta reta de comprimento não inferior a 4ɸ; c) Em ângulo reto, com ponta reta de comprimento não inferior a 8ɸ. Seguindo as recomendações da norma, foram estimados os seguintes valores: Em Asx: Lg = 4ɸ Lg = 4 ∗ 6,3mm 𝐋𝐠 = 𝟐𝟓,𝟐 𝐦𝐦 Ltotal = Llaje + 2 ∗ extensão apoios + 2 ∗ Lgancho Ltotal = 2,3m + 2 ∗ 0,10m + 2 ∗ 0,0252m 𝐋𝐭𝐨𝐭𝐚𝐥 = 𝟐, 𝟓𝟓𝐦 13 Em Asy: Lg = 4ɸ Lg = 4 ∗ 6,3mm 𝐋𝐠 = 𝟐𝟓, 𝟐 𝐦𝐦 Ltotal = Llaje + 2 ∗ extensão apoios + 2 ∗ Lgancho Ltotal = 2,425m + 2 ∗ 0,10m + 2 ∗ 0,0252m 𝐋𝐭𝐨𝐭𝐚𝐥 = 𝟐, 𝟔𝟖𝐦 De acordo com os dados acima, o detalhamento da laje 1, será: Laje 1 As ɸ n As (Real) Esp. Nº Barras Total lg (45º) (mm) ltotal (m) Asx 1,5 6,3 5 1,56 20 13 25,2 2,55 Asy 1,5 6,3 5 1,56 20 12 25,2 2,68 Tabela 4 - Detalhamento laje 1 Os dados acima está constando somente a laje 1, sem suas devidas compatibilizações, o restante dos dados/cálculos estará em uma planilha geral, devidamente calculados. 5.10. Verificação de serviço Flecha máxima: Wmáx = P ∗ Lox4 Ecs ∗ h3 ∗ α2 = Wmáx = C2 ∗ Lox4 Ecs ∗ h3 ∗ α2 Os valores de αE e Ecs foram calculados de acordo com o item 8.2.8, da NBR 6118/14. Eci = módulo de elasticidade ou módulo de deformação tangente inicial do concreto, referindo-se sempre ao módulo cordal. Eci = αE ∗ 5600√fck αE = parâmetro em função da natureza do agregado que influencia o módulo de elasticidade. αE= 1,2 (considerando basalto) Eci = 1,2 ∗ 5600√25 𝐄𝐜𝐢 = 𝟑𝟑𝟔𝟎𝟎𝟎𝟎𝟎 kN/m² 14 αi = 0,8 + 0,2 ∗ Fck 80 ≤ 1,0 αi = 0,8 + 0,2 ∗ 25 80 ≤ 1,0 𝛂𝐢 = 𝟎, 𝟖𝟔𝟐𝟓 ≤ 𝟏, 𝟎 OK! Ecs = módulo de deformação secante do concreto. Ecs = αi ∗ Eci Ecs = 0,8625 ∗ 33600000 kN/m² 𝐄𝐜𝐬 = 𝟐𝟖𝟗𝟖𝟎𝟎𝟎𝟎 𝐤𝐍/𝐦² Com os seguintes valores obtidos é possível calcular a flecha máxima, logo: Wmáx = 5,277kN/m² ∗ 2,425m4 28980000 kN/m² ∗ 0,13 ∗ 37,1 𝐖𝐦á𝐱 = 𝟎, 𝟏𝟒 𝐦𝐦 Flecha deferida: De acordo com o item 17.3.2.1.2, a flecha deferida é definida como: é decorrente das cargas de longa duração em função da fluência. É calculada pela formula: ρ′ = As′ b ∗ d ρ′ = 0 100cm ∗ 6,5cm 𝛒′ = 𝟎 𝛼𝐹 = ∆𝜀 1 + 50 ∗ 𝜌′ ε = é um coeficiente função do tempo, que pode ser obtido diretamente na Tabela 17.1 ou ser calculado pelas expressões seguintes: ∆ε = ε(tf) − ε(t0) tf= t > 70 meses ε(t) = 0,68 ∗ (0,996t) ∗ t0,32 15 Figura 8- NBR 6118/14 Calculando o αF e ε (t) para t0=25 dias ou 0,83 meses: 𝛼𝐹 = 2 𝑚ê𝑠 − 0,83 𝑚ê𝑠 1 + 50 ∗ 0 𝜶𝑭 = 𝟏, 𝟏𝟕 ε(t) = 0,68 ∗ (0,996t) ∗ t0,32 ε(t = 0,83) = 0,68 ∗ (0,9960,83) ∗ 0,830,32 𝛆(𝐭 = 𝟎, 𝟖𝟑) = 𝟎, 𝟔𝟑𝟗𝟑 Para obter o valor da flecha deferida usa-se a fórmula: Wdeferida = αF ∗ Wmáx Wdeferida = 1,17 ∗ 0,14mm 𝐖𝐝𝐞𝐟𝐞𝐫𝐢𝐝𝐚 = 𝟎, 𝟏𝟔𝟎𝟐𝐦𝐦 De acordo com a norma há uma aceitabilidade visual a ser seguida, ou seja, uma flecha limite. A flecha limite é calculada de acordo com a tabela 13.3, sendo diferente para cada tipo de estrutura, sendo ela estrutural ou não estrutural. 16 Figura 9 - NBR 6118/14 Seguindo a tabela acima, sendo a laje um elemento estrutural, usa-se a fórmula: Wlimite = Lox 250 Wlimite = 2,3m 250 𝐖𝐥𝐢𝐦𝐢𝐭𝐞 = 𝟎, 𝟗𝟐 𝐦𝐦 Fazendo uma análise dos resultados das flechas: Wmáx < Wlimite 0,14mm < 0,92 mm OK! Para lajes em que o Wmáx > Wlimite (exemplo da laje 6), o deslocamento previsto deve ser compensado por contra flechas. 5.11. Distribuição de cargas As fórmulas usadas para o cálculo das distribuições de cargas são retiradas da tabela de Quinhões, mostrada a seguir: 17 18 Tabela 5 - Tabela de Quinhões A laje 1 é uma laje tipo 3, logo as fórmulas utilizadas são: Q1 = 0,732 ∗ P ∗ Lox 4 Q2 = 1,732 ∗ Q1 Q4 = Q1 ∗ (2 − Lox Loy ) Q3 = 1,732 ∗ Q4 Sabendo que o valor de P é igual ao total de cargas permanentes (gtotal) da laje. Com a aplicação das fórmulas acima se obtém os seguintes valores: DISTRIBUIÇÃO DE CARGAS Laje P(kN/m²) Lox (m) Loy (m) Tipo Q1 (kN/m) Q2 kN/m) Q3 kN/m) Q4 kN/m) 1 = 16 = 27 = 42 5,2770 2,3 2,425 3 2,2211 3,8469 4,0452 2,3356 19 6. PRÉ-DIMENSIONAMENTO DE VIGAS No pré-dimensionamento das vigas foram feitos os cálculos referente aos comprimentos, para assim obter os valores das alturas (h assumido). As vigas foram calculadas considerando um concreto C25, aço CA50 e estribos C25. Deste modo usamos as seguintes formulações: Para vigas isoladas ℎ ≈ 1 10 ∗ 𝑙 Para vigas contínuas ℎ ≈ 1 12 ∗ 𝑙𝑚á𝑥 Para vigas contínuas com vãos de dimensões aproximadas ℎ ≈ 1 12 ∗ 𝑙𝑚é𝑑 Para obter o comprimento médio das vigas 𝑙𝑚é𝑑 = 𝐿𝐴+𝐿𝐵 𝑛 Para bases 1 3 ∗ ℎ ≤ 𝑏 ≤ 1 2 ∗ ℎ Para obter os resultados, usamos as equações acima. Viga contínua: V5 = V38 ℎ ≈ 1 12 ∗ 497,5𝑐𝑚 ℎ ≈ 42𝑐𝑚 1 3 ∗ 42𝑐𝑚 ≤ 𝑏 ≤ 1 2 ∗ 42𝑐𝑚 14𝑐𝑚 ≤ 𝑏 ≤ 21𝑐𝑚 Adotamos b = 20cm Viga contínua: V1 = V46 𝑙𝑚é𝑑 = 2,625𝑚 + 2,625𝑚 2 = 2,625𝑚 ℎ ≈ 1 12 ∗ 262,5𝑐𝑚 ℎ ≈ 22𝑐𝑚 1 3 ∗ 22𝑐𝑚 ≤ 𝑏 ≤ 1 2 ∗ 22𝑐𝑚 7,33𝑐𝑚 ≤ 𝑏 ≤ 11𝑐𝑚 Adotamos b = 20cm Viga isolada: V9 = V42 ℎ ≈ 1 10 ∗ 250 ℎ ≈ 25c𝑚 1 3 ∗ 25𝑐𝑚 ≤ 𝑏 ≤ 1 2 ∗ 25𝑐𝑚 8,33𝑐𝑚 ≤ 𝑏 ≤ 12,5𝑐𝑚 Adotamos b = 20 cm 20 PRÉ-DIMENSIONAMENTO VIGA Lméd (m) Li (m) Lmáx (m) h (cm) h ADOTADO (cm) > b (cm) < b (cm) b ADOTADO (cm) V1 = V34 2,625 21,875 30 7,292 10,938 20 V2 = V35 2,175 18,125 30 6,042 9,063 20 V3 = V36 3,263 27,188 30 9,063 13,594 20 V4 = V37 5,85 48,75 40 16,250 24,375 20 V5 = V38 4,975 41,458 40 13,819 20,729 20 V6 = V39 3,5 29,167 30 9,722 14,583 20 V7 = V40 2,5 20,833 30 6,944 10,417 20 V8 = V41 2,425 20,208 30 6,736 10,104 20 V9 = V42 2,5 25 30 8,333 12,500 15 V10 = V43 2,5 25 30 8,333 12,500 15 V11 = V44 2,5 25 30 8,333 12,500 15 V12 = V45 2,5 25 30 8,333 12,500 15 V13 = V46 2,558 21,317 30 7,106 10,658 20 V14 = V47 = V24 = V57 2,3 23 30 7,667 11,500 20 V15 = V48 = V25 = V58 1 10 30 3,333 5,000 15 V16 = V49 = V26 = V59 2,3 23 30 7,667 11,500 20 V17 = V50 = V27 = V60 2,3 23 30 7,667 11,500 20 V18 = V51 = V28 = V61 2,883 24,025 30 8,008 12,013 20 V19 = V52 = V29 = V62 2,3 23 30 7,667 11,500 20 V20 = V53 = V30 = V63 2,3 23 30 7,667 11,500 20 V21 = V54 = V31 = V64 1 10 30 3,333 5,000 15 V22 = V55 = V32 = V65 2,3 23 30 7,667 11,500 20 V23 = V56 = V33 = V66 2,74375 22,865 30 7,622 11,432 20 Tabela 6 - Pré-dimensionamento de vigas 21 6.1. Transferência de Cargas Usando como exemplo a Viga 1 = 34. Através da tabela de quinhões é possível obter as fórmulas. Por ser lajes do Tipo 3 apoiada sobre a viga em análise, usaremos as seguintes fórmulas mostrada na figura acima para obtermos as combinações de cargas. Temos: C2= 5,2770 kN/cm² da laje 1 = 16. 𝑄1 = 0,732 ∗ 𝑃∗𝑙𝑥 4 𝑄2 = 1,732 ∗ 𝑄1 𝑄4 = 𝑄1 ∗ (2 − 𝑙𝑥 𝑙𝑦 ) 𝑄3 = 1,732 ∗ 𝑄4 𝑄1 = 0,732 ∗ 5,277∗2,625 4 = 2,221 kN/m 𝑄2 = 1,732 ∗ 2,221 = 3,846 kN/m 𝑄4 = 2,221 ∗ (2 − 2,5 2,625 ) = 𝟐, 𝟑𝟑𝟓 kN/m 𝑄3 = 1,732 ∗ 2,335 = 𝟒, 𝟎𝟒𝟓 kN/m Cargas Permanentes (g) gpp = b ∗ h ∗ ℽcto gpp = 0,2m ∗ 0,3m ∗ 25kN/m³ 𝐠𝐩𝐩 = 𝟏, 𝟓𝐤𝐍/𝐦 gpar = At ∗ ℽtijolo gpar = 2,45m ∗ 0,09m ∗ 13kN/m³ 𝐠𝐩𝐚𝐫 = 𝟐, 𝟖𝟕𝐤𝐍/𝐦 gacab = At ∗ ℽ arg c − c − agpar = 2 ∗ (0,02m) ∗ 2,45m ∗ 19kN/m³ 𝐠𝐩𝐚𝐫 = 𝟏, 𝟖𝟔𝐤𝐍/𝐦 Combinações de Cargas C1 = 1,4 ∗ (Σglaje + qlaje + Σviga) C1 = 1,4 ∗ ( 2,335kN/m + (1,5kN/m + 2,87kN/m + 1,86kN/m) C1 = 1,4 ∗ (8,56kN/m) 𝐂𝟏 = 𝟏𝟏, 𝟗𝟗𝐤𝐍/𝐦 C2 = Σglaje + qlaje + Σviga 𝐂𝟐 = 𝟖, 𝟓𝟔𝐤𝐍/𝐦 22 6.2. Avaliação de Cargas A1 = A2 = Menor valor entre: T1/2 ou 0,3h A1 = A2 = 10cm Lef = lo + A1 + A2 Lef = 2,425 + 0,1 + 0,1 Lef = 2,605 No Ftool temos os seguintes dados. Envoltória V [kN] Envoltória M [kN*m] Nesse caso, é necessário fazer a compatibilização dos momentos negativos. Usamos o maior momento absoluto seguido do mais próximo à ele. Vsd = 171kN Mmáx - = 740kN*cm <> M - = 730kN*cm Compatibilizando-os: 0,8*>Momento = 0,8*740 = 592kN*cm M + = 560kN*cm 𝑀1+𝑀2 𝑁 ; 740+730 2 = 735𝑘𝑁 ∗ 𝑐𝑚 Feito isso, usamos o maior dos valores. Figura 10 - Esquema de viga Figura 11 - Momentos Fletores Figura 12- Cortantes 23 6.3. Verificação de Cortante a) Verificação da compressão diagonal do concreto: VRd2 = 0,27 αv2 fcd bw d Assumindo: ɸe = 0,63cm d = h – (c + ∆c) − ɸe − ɸt/2 ɸt = 2,50cm d = 30cm – (3cm + 1cm) – 0,63cm – 2,5cm 𝐝 = 𝟐𝟒, 𝟏𝟐𝐜𝐦 αv2 = (1 − fck / 250) e fck, expresso em megapascal (MPa); αv2 = (1 − 25 250 ) αv2 = 0,90 Fcd = ( Fck 1,4 ) Fcd = 2,5 1,4 = 𝟏,𝟕𝟖𝟔𝒌𝑵 𝒄𝒎𝟐 VRd2 = 0,27 ∗ 0,90 ∗ 1,786kN cm2 ∗ 20 ∗ 24,12 VRd2 = 209,33kN Verificando: Vsd = 171 kN < VRd2 = 209,33 kN 6.4. Estribos Diâmetro adotado: ɸe = 0,63cm O espaçamento máximo deve atender às seguintes condições: a) se Vd ≤ 0,67 VRd2 , então smáx = 0,6 d ≤ 300 mm; b) se Vd > 0,67 VRd2 , então smáx = 0,3 d ≤ 200 mm. Vsd = 171kN > 0,67 ∗ 209,33kN Vsd = 171kN > 140,25kN Smáx = 0,3 d ≤ 200 mm Smáx = 0,3*24,12 ≤ 200 mm be = b – 2 ∗ (c + ∆c) − ɸe be = 20cm – 2 ∗ (3cm + 1cm) – 0,63cm be = 11,37 ≈ 12cm he = ht – 2*(c+∆c) - ɸe he = 30cm – 2 ∗ (3cm + 1cm) – 0,63cm he = 21,37 ≈ 22cm lg 45º = 5ɸ lg45º = 5 ∗ 0,63cm = 3,15cm Adotamos 5 cm lt = 2 ∗ be + 2 ∗ he + 2 ∗ lg lt = 2 ∗ 12cm + 2 ∗ 22cm + 2 ∗ 5cm lt = 78cm ≈ 80cm N = Comprimento da viga (1vão) / Espaçamento N = 262,5cm/20cm = 13,125 ≈ 14 barras 24 6.5. Detalhamento à Flexão A armadura mínima de tração, em elementos estruturais armados ou protendidos deve ser determinada pelo dimensionamento da seção a um momento fletor mínimo dado pela expressão a seguir, respeitada a taxa mínima absoluta de 0,15 %: Md, mín = 0,8W0 fctk, sup Onde: W0 é o módulo de resistência da seção transversal bruta de concreto, relativo à fibra mais tracionada e fctk,sup é a resistência característica superior do concreto à tração Wo = bh2 6 Wo = 20∗302 6 W0 = 3000 cm³ Fctk,sup = 1,3fct,m Para concretos de classes até C50: fct,m = 0,3 fck2/3 Fct, m = 0,3 ∗ 25 2 3 Fct, m = 0,3 ∗ 25 2 3 Fct,m = 2,564MPa = 0,2564kN/cm² Fctk, sup = 1,3 ∗ fct, m Fctk, sup = 1,3 ∗ 0,2564 Fctk,sup = 0,3334kN/cm² 6.6. Momento Mínimo Md, mín = 0,8 ∗ 3000cm³ ∗ 0,3334kN/cm² Md,mín = 800,3 kN*cm M + = 560kN*cm < Md,mín = 800,3kN*cm → Calcula-se aço mínimo. M - = 735kN*cm < Md,mín = 800,3kN*cm → Calcula-se aço mínimo. Caso M ± > Md,mín – é necessário calcular a linha neutra e usar a equação de As. Onde: As é a área de armadura na zona tracionada. As,mín = ( 0,15 100 ) ∗ Ac As,mín = ( 0,15 100 ) ∗ 20cm ∗ 30cm As,mín = 0,9cm² 25 6.7. Detalhamento Na tabela referente à área de aço real (As Real), identificamos o valor mais próximo da área de aço encontrada através do Md,mín. Bitola NÚMERO DE BARRAS (n) (mm) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 5,0 0,20 0,39 0,59 0,79 0,98 1,18 1,37 1,57 1,77 1,96 6,3 0,31 0,62 0,94 1,25 1,56 1,87 2,18 2,49 2,81 3,12 8,0 0,50 1,01 1,51 2,01 2,51 3,02 3,52 4,02 4,52 5,03 10,0 0,79 1,57 2,36 3,14 3,93 4,71 5,50 6,28 7,07 7,85 12,5 1,23 2,45 3,68 4,91 6,14 7,36 8,59 9,82 11,04 12,27 16,0 2,01 4,02 6,03 8,04 10,05 12,06 14,07 16,08 18,10 20,11 20,0 3,14 6,28 9,42 12,57 15,71 18,85 21,99 25,13 28,27 31,42 22,0 3,80 7,60 11,40 15,21 19,01 22,81 26,61 30,41 34,21 38,01 25,0 4,91 9,82 14,73 19,63 24,54 29,45 34,36 39,27 44,18 49,09 32,0 8,04 16,08 24,13 32,17 40,21 48,25 56,30 64,34 72,38 80,42 40,0 12,57 25,13 37,70 50,27 62,83 75,40 87,96 100,53 113,10 125,66 Tabela 7 - Aço Através da tabela encontramos: V1 = V34 As (cm²) ɸ (mm) n As (Real) C (cm) As + 0,9 8 2 1,01 525 As - 0,9 8 2 1,01 525 Tabela 8 - Detalhamento viga 1 Observação: Para vigas, deve-se ter no mínimo quatro barras longitudinais para distribuição dos estribos. Seção A-A da viga: Figura 13 - Detalhamento De acordo a NBR6118-2014, para vigas com altura inferior à 60 cm, dispensa a armadura de pele. 26 6.8. Fator Equivalente αe = Ey Ecs 𝛼𝑒 = 210000𝑀𝑃𝑎 28980𝑀𝑃𝑎 αe = 7,25 Ecs = αi*Eci Ecs = 0,8625 ∗ 33600MPa Ecs = 28980MPa Basalto = 1,2 Eci = 1,2*5600√25𝑀𝑝𝑎 Eci = 33600MPa αi = 0,8 + 0,2* 25Mpa/80 αi = 0,8625 Ey = 210000MPa x = linha neutra calculada d’ = ɸt/2 + (c+∆c) d’ = 5,25 cm Ix = (αe – 1)*As’(x-d’)² Ix = αe * As(d’-x)² III = 𝑏𝑥³ 3 + (αe − 1) ∗ As′(x − d)2 + αe ∗ As(d − x)² III = 20∗1,43 3 + (7,25 − 1) ∗ 0,9(1,4 − 5,25)2 + 7,25 ∗ 0,9(5,25 − 1,4)2 III = 3468,55cm 4 6.9. Flecha instantânea Wi = 5 384 ∗ 𝐶2∗𝐿𝑒4 𝐸𝑐𝑠∗𝐼 Wi = 5 384 ∗ 8,56 𝑘𝑁 𝑚 ∗5,21𝑚4 28980000 𝑘𝑁 𝑚2 ∗3468,55𝑐𝑚4∗( 1 100𝑐𝑚 )4 *1000 Wi = 7,8mm to = 28 dias tf > 70 meses = 2,0 ρ′ = As’ bd ρ′ = 0,9cm2 20cm∗24,12cm ρ' = 0,00178 27 ξ (t28) = 1mês / 30dias * 28 ξ (t28) = 0,9 meses ξ (t0) = 0,68*(0,996 0,9 )*0,9 0,32 ξ (t0) = 0,66 ∆ξ (t) = ξ(tf) – ξ(t0) ∆ξ (t) = 1,34 αf = ∆ξ/1+50 ρ' αf = 1,34/(1+50*(0,00178)) αf = 1,22 Wf = αf*Wi Wf = 1,22*7,8 Wf = 9,6mm Wt = Wi+Wf Wt = 7,8+9,6 Wt = 17,4mm Wt ≤ 𝑙𝑒 250 → 17,4 ≤ 5250 250 → 17,4 ≤ 21 Para elementos não estruturais, usa-se 𝑊𝑡 ≤ 𝑙𝑒 500 Caso as verificações de flechas não supra a necessidade, é necessário adicionar uma contra flecha.
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