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EDUARDO DA SILVA BERTOCCI LETÍCIA DE OLIVEIRA SILVA MARIANA LOPES GALLATI MONIQUE ALVES DA CRUZ NEVES CÁLCULO DE LAJE DE CONCRETO ARMADO EM BALANÇO Dimensionamento de laje em balanço ASSIS - SP 2017 EDUARDO DA SILVA BERTOCCI LETÍCIA DE OLIVEIRA SILVA MARIANA LOPES GALLATI MONIQUE ALVES DA CRUZ NEVES CÁLCULO DE LAJE DE CONCRETO ARMADO EM BALANÇO Dimensionamento de laje em balanço ASSIS- SP 2017 “Se a reta é o caminho mais curto entre dois pontos, a curva é o que faz o concreto buscar o infinito" (Oscar Niemeyer) RESUMO A proposta deste trabalho é a realização do cálculo de uma laje de concreto em balanço. A partir disto, foi realizada a visita técnica ao distrito Irapé-SP, na cidade de Chavantes-SP, a uma Super creche; uma obra realizada pelo programa do FDE – Fundação para o Desenvolvimento da Educação, onde existe esta laje. Neste trabalho, abordaremos desde a história, quando inicialmente foi usada, as vantagens e desvantagens, a presença de ruínas, e o cálculo sobre a laje em balanço como também o seu dimensionamento. Palavras-chave: Laje em balanço. Ruínas. Dimensionamento. ABSTRACT The proposal of this work is an accomplishment of calculation of a law of concrete in balance. From this, a technical visit was made to the Irapé-SP district, in the city of Chavantes-SP, to a Super nursery; a work carried out by the program of the FDE - Foundation for the Development of Education, where this slab exists. In this work, we will approach from a history, when initially it was used, as advantages and disadvantages, a presence of ruins, and the calculation on a slab in balance as well as its size. Key words: Slab in balance. Ruins. Sizing. SUMÁRIO INTRODUÇÃO ...................................................................................................................................... 1 1 HISTÓRICO E ANTECEDENTES ............................................................................................. 2 2 AGENTES CAUSADORES DE RUÍNA .................................................................................... 5 2.1 Corrosão de armadura ........................................................................................................... 5 2.2 Sobrecarga na armadura ....................................................................................................... 6 3 UTILIDADE DA LAJE ENGASTADA NA CONSTRUÇÃO .................................................. 7 3.1 Vantagens .................................................................................................................................. 7 3.2 Desvantagens ........................................................................................................................... 7 3.3 Modos de execução ................................................................................................................ 7 4 LAJE EM BALANÇO ................................................................................................................ 10 4.1 Visita a obra ............................................................................................................................ 10 5 DIMENSIONAMENTO ............................................................................................................... 11 5.1 Cálculos ................................................................................................................................... 11 CONCLUSÃO ..................................................................................................................................... 16 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................................................................ 17 FICHAS DE APS ................................................................................................................................ 18 1 INTRODUÇÃO Neste trabalho sobre lajes em balanço serão abordadas sucintamente sua história, utilização, evolução ao decorrer dos anos com as principais vantagens e desvantagens, seguidas de um memorial de cálculo. A laje em balanço receberá um esforço sobre ela e estará apoiada em uma viga. Essa laje não é das mais comuns utilizadas em construções civis, mas devido ao seu design e aparência, tornam a estética de um edifício ou até mesmo residência visivelmente agradável e encantadora. A norma a ser seguida é NBR 6118, utilizada em Concreto Armado e que apresenta estruturas em balanço. 2 1 HISTÓRICO E ANTECEDENTES Uma estrutura de comportamento e caráter de ruptura dúctil (aço) aliado a outro frágil em relação a tração, porém forte quando se trata de compressão (concreto), se torna um material intermediário quando unidos em um só corpo. O que se torna bastante viável e interessante, já que uma estrutura de concreto armado torna fissuras facilmente identificáveis não tornando possível o colapso repentino por desgaste dessa estrutura. Em base da Tabela 1 verifica-se que as quedas de marquises ocorrem tanto em estruturas cujo projeto estrutural é de laje diretamente engastada (Imagem 1), quanto nas quais o projeto é de laje sobre vigas engastadas (Imagem 2), e em edificações novas ou antigas. Figura 1 – Viga Diretamente Engastada Fonte: própria 3 Figura 2 – Laje sobre viga Engastada Fonte: própria Tem sido evidenciado que as causas decorrentes dos acidentes são: - corrosão da armadura; - sobrecarga na estrutura; - erro de projeto; - o mau uso da edificação; - as falhas na execução e; - mau posicionamento da armadura; - a infiltração de água. Grande parte dos erros nela apresentados são sujeitos a serem evitados por um suporte periódico e inspeção preventiva da laje em balanço, afim de que medidas sejam tomadas e evidenciadas. 4 Tabela 1 – Algumas Quedas de Marquises Obra Local Ano Tipo Causa Prédio em Construção São Leopoldo 2017 Laje Engastada Projeto/Execução da Obra Hotel Canadá Copacabana 2007 Laje sobre viga Engastada Corrosão de Armadura/Sobrecarga Bar Parada Obrigatória Rio de Janeiro 2006 Não Declarado Corrosão de Armadura Fonte: própria 5 2 AGENTES CAUSADORES DE RUÍNA Há diversos tipos de causas de colapso presentes nas lajes em balanço (marquise), como citado no tópico anterior, porém é importante frisar que a ruína não é necessariamente devida a um determinado agente avaliado isoladamente. Isso pode decorrer através de agentes principais com auxílio de outros intervenientes. Para melhor entendimento serão citados dois exemplos desses agentes. 2.1 Corrosão de armadura Esse agente causador é propenso ao surgimento de microfissuras na parte superior do engaste. No início da utilização da obra, o sistema de impermeabilização detémo acesso de umidade e de agentes agressivos nas fissuras existentes de forma mais ou menos eficiente reduzindo o risco de corrosão do aço na região do engaste. Muitas vezes o problema ocorre pela falta de manutenção deste sistema de impermeabilização, o que permite o acesso de agentes agressivos. Há fragilização do aço no local da seção de fissura onde está corroído e posteriormente o rompimento sem aviso por corrosão intercristalina ou intergranular. Ao verificar essas informações é importante salientar que estruturas especiais como as marquises devem merecer tratamento particularizado, coisa que não ocorre na atual norma brasileira de projeto. 6 Figura 3 – Corrosão na Armadura Fonte: https://www.google.com.br/search?q=corrosao+na+armadura&source=lnms&tbm=isc h&sa=X&ved=0ahUKEwjL18aum8zXAhWGUJAKHQxrDaEQ_AUICygC&biw=1366& bih=662#imgrc=JAzv0zx4QzW1kM 2.2 Sobrecarga na armadura A ação de cargas não prognosticadas em projeto é muito frequente em lajes em balanço e pode ser tanto um fator prejudicial a sua durabilidade como o próprio agente causador isolado da ruína da estrutura. Um dos casos mais comuns é o da manutenção de forma imprudente do sistema de impermeabilização. Muitas empresas do ramo tendem a tomar o caminho mais fácil para a renovação dos sistemas de impermeabilização vencidos dessas lajes. Ao invés de remover todo o sistema antigo juntamente com sua argamassa de proteção para só então aplicar a nova impermeabilização, instala-se o sistema novo sobre o antigo. 7 3 UTILIDADE DA LAJE ENGASTADA NA CONSTRUÇÃO 3.1 Vantagens Quando é necessário o piso superior se sobrepor ao piso inferior sem o uso de apoios (pilares), assim o piso inferior fica livre obstáculos, e tem mais espaço para ser utilizado. Exemplo imagem 1: Figura 4 – Estrutura em balanço Fonte: http://equipedeobra.pini.com.br/construcao-reforma/59/conceitos-estruturais- conheca-e-entenda-como-funcionam-alguns-dos-284523-1.aspx 3.2 Desvantagens Por não ter apoio pode sofrer deformações e fissurações, são mais flexíveis que as totalmente apoiadas, e por sua armadura ser concentrada na face superior, deve-se ter o cuidado com a corrosão por acumulo de umidade na camada de cobrimento. 3.3 Modos de execução 8 A execução deve ser pratica e rápida, assim todas as etapas devem ser seguidas corretamente, erros podem gerar atrasos e maiores gastos financeiros. Etapas: 1° Confeccionar as formas: o mercado oferece algumas opções, como, madeira, metálicas, PVC, papelão e fibra de vidro. Nessa etapa são colocadas as escoras, escoras mais utilizadas são de madeira ou metálicas; 2° Execução de armadura segundo o projeto; 3° Instalações de caixas e eletrodutos entre as barras, (essa etapa não deve deixar passar nenhum detalhe, pois, depois de pronta as instalações podem causar danos a estrutura da laje); 4° Concretagem, o uso de produzir o concreto em betoneiras na obra foi diminuindo com as opções das empresas de concreto, que são levados por caminhões até a obra e bombeado sobre a laje. Figura 5 – Montagem de uma laje: Escoramento do balanço Fonte: http://cessconsultoria.blogspot.com.br/2009/11/uma-laje-bem- montada.html 9 Figura 6 – Armação da laje do beiral do telhado Fonte: http://bosquelaranjeiraslote17.blogspot.com.br/2008/11/detalhe-do-beiral-do- telhado.html. 10 4 LAJE EM BALANÇO 4.1 Visita a obra Dimensionamento da laje em balanço visita na obra da Super creche no município de Chavantes-SP, distrito Irapé-SP. Figura 7 – Laje em balanço Fonte: Própria Figura 8 – Visita com engenheiro Fonte: Própria 11 5 DIMENSIONAMENTO 5.1 Cálculos Determinação da carga na laje Figura 9 – Laje em planta baixa Fonte: Própria Peso próprio: espessura x ɣ do concreto, sendo o ɣc = 2,5 Tf/m² Portanto, peso próprio da laje = 0.10 m x 2,5 = 0,250 Tf/m² Revestimento = 0,110 Tf/m² Regularização= 0,05 Tf/m² Sobrecarga acidental = 0,150 Tf/m² Sendo assim a carga total sobre a laje será: 0,250 + 0,110 + 0,05 + 0,150 = 0,560 Tf/m² Definição das condições de contorno Para a L2, que está em balanço, temos: 7,20 m . 2 3 = 4,80 m Como 4,80 > 4,20 Segundo a tabela de Czerny temos uma laje caso 2B 12 Figura 10 - laje caso 2B Fonte: Própria Cálculo do momento fletor. ɛ = 𝑙𝑦 𝑙𝑥 = 4,20 1 = 4,20 Sendo assim, o valor adotado para os cálculos foi de 2,00 𝑀𝑥 = 𝑝 . 𝑙𝑥² mx = 0,560 . 1² 17,1 = 0,033 𝑇𝑓 . 𝑚 𝑀𝑦 = 𝑝 . 𝑙𝑥² my = 0,560 . 1² 59,2 = 0,019 𝑇𝑓 . 𝑚 𝑋𝑥 = − 𝑝 . 𝑙𝑥2 nx = 0,560 . 12 8,3 = 0,067 𝑇𝑓 . 𝑚 Cálculo das armações devidos os momentos com o auxílio das tabelas fornecidas em sala de aula do professor Lauro Modesto dos Santos. Para Mx = 0,033 tf.m x 100 = 3,30 Tf . cm 𝐾6 = 𝑏 . 𝑑2 Mx , 𝑠𝑒𝑛𝑑𝑜 𝑏 = 100 𝑐𝑚 𝑒 𝑑 = 10 − 2,5(𝑐𝑜𝑏𝑟𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜) = 7,5 𝑐𝑚 𝐾6 = 100 . 7,5² 3,30 = 1704, 545 Em consulta a tabela, considerando um fck de 20 Mpa e um aço CA50, o valor do coeficiente K3 = 0,326. 𝐴𝑠 = 𝐾3 . 𝑀𝑥 d = 0,326 . 3,30 7,5 = 0,143 𝑐𝑚2/ 𝑚 13 Utilizar a armadura mínima imposta pela norma NBR 6118 de 1,50 cm²/m. A ɸ 5mm = 0,196 cm² 1,50 / 0,196 = 8 barras 100 / 8 = 13 cm 8 ɸ 5mm c/ 13 cm Portanto 8 barras de aço com diâmetro 5 milímetros a cada 13 centímetros. Para My = 0,019 Tf.m x 100 = 1,90 Tf. cm 𝐾6 = 100 . 7,5² 1,90 = 2 960,526 K3 = 0,325 𝐴𝑠 = 0,325 . 1,90 7,5 = 0,082 𝑐𝑚2/ 𝑚 Utilizar a armadura mínima imposta pela norma NBR 6118 de 1,50 cm²/m. A ɸ 5mm = 0,196 cm² 1,50 / 0,196 = 8 barras 100 / 8 = 13 cm 8 ɸ 5mm c/ 13 cm Portanto 8 barras de aço com diâmetro 5 milímetros a cada 13 centímetros. Para Xx= 0,067 Tf.m x 100 = 6,70 Tf. cm 𝐾6 = 100 . 7,5² 6,70 = 839,51 K3 = 0,329 𝐴𝑠 = 0,329.6,70 7,5 = 0,294 𝑐𝑚2/ 𝑚 Utilizar a armadura mínima imposta pela norma NBR 6118 de 1,50 cm²/m. A ɸ 5mm = 0,196 cm² 14 1,50 / 0,196 = 8 barras 100 / 8 = 13 cm 8 ɸ 5mm c/ 13 cm Portanto 8 barras de aço com diâmetro 5 milímetros a cada 13 centímetros. Tabela 2 – Tabela de cálculo das lajes conforme Czerny Fonte: Apostila Estruturas de Concreto Armado I – Universidade Federal da Bahia 15 Tabela 3 – Flexão normal simples (seção retangular) Fonte: Prof. Lauro Modesto dos Santos/ Prof. Roberto Sérgio Martins 16 CONCLUSÃO Devido a todas as particularidades retratadas, é notável que uma laje em balanço é um objeto estrutural que necessita cuidado exclusivo com o projeto, execução e a manutenção periódica. No decorrer do projeto é preciso se atentar para detalhes relacionados à sua durabilidade, como classe de concreto, cobertura e essencialmente abertura de fissuras, que deve ser preferencialmente evitada. 17 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS PATOLOGIA < http://ricardodolabella.com/downloads/patologia.pdf > CORROSÃO DO CONCRETO < https://www.aecweb.com.br/cont/m/rev/corrosao-do-concreto-e-causada-por- umidade-e-gases-nocivos_6412_0_1 > CORROSÃO NA ARMADURA < https://www.google.com.br/search?q=corrosao+na+armadura&source=lnms&tbm=isc h&sa=X&ved=0ahUKEwjL18aum8zXAhWGUJAKHQxrDaEQ_AUICygC&biw=1366&bih=662#imgrc=JAzv0zx4QzW1kM > QUEDA DE UMA MARQUISE < http://www.jornalvs.com.br/_conteudo/2017/07/noticias/regiao/2148354- especialistas-analisam-as-possiveis-causas-da-queda-da-marquise-em-sao- leopoldo.html > DESABAMENTO DE UMA MARQUISE < https://g1.globo.com/rs/rio-grande-do-sul/noticia/video-mostra-desabamento-de- marquise-de-predio-que-causou-duas-mortes-em-sao-leopoldo.ghtml > DESABAMENTO DE UMA MARQUISE < https://extra.globo.com/noticias/rio/marquise-de-hotel-desaba-em-copacabana- deixando-dois-mortos-740557.html > DESABAMENTO DE UMA MARQUISE < https://oglobo.globo.com/rio/marquise-de-bar-desaba-deixa-tres-mortos-em-vila- isabel-4593501 > 18 FICHAS DE APS 19 20 21