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CCE-0828 Sistemas Estruturais III Profa. M.Sc. Maria Letícia C. L. Beinichis Curso – Arquitetura e Urbanismo Conteúdo Programático UNIDADE III – Pré-seção dos pilares 3.1- Carga nos pilares; 3.2- Prescrições Normativas; 3.3- Geometria adequada ; 3.4- Armadura nos Pilares: flambagem (noções); UNIDADE IV – Lajes especiais 4.1- Tipos de lajes especiais; 4.2- Critérios: formas laje nervurada; 4.3- Volume de concreto; 4.4- Redefinição dos pilares; 4.5- Novas seções dos pilares; 4.6- Vantagens e desvantagens Critérios para pré-dimensionamento Pré-dimensionamento de Lajes Laje é um elemento estrutural que possui duas dimensões muito superiores à terceira, sua espessura. Desta forma, para efeito de trnasmissão das cargas, pode ter 4, 3, 2 ou apenas 1 apoio (laje em balanço); Laje armada em uma direção – Quando L > 2l (vão maior for maior que duas vezes o vão menor). Laje armada em duas direções (em cruz) – Quando L ≤ 2l (vão maior for menor que duas vezes o vão menor). Critérios para pré-dimensionamento Pré-dimensionamento de Lajes As lajes também podem estar apoiadas em outra laje, como ocorre quando houver lajes contínuas com espessuras diferentes. Nestes casos, a laje de menor espessura (L1) é considerada engastada na de maior espessura (L2), e esta é considerada apenas apoiada na borda (viga) comum às duas lajes. Critérios para pré-dimensionamento Pré-dimensionamento de Lajes Pré-dimensionar lajes significa estimar sua espessura (h). Tomando como referência o vão (L), tem-se: a. Metodologia de Dias (2004): • Laje maciça armada em duas direções: L/50 ≤ h ≤ L/40 • Laje maciça armada em uma direção: L/45 ≤ h ≤ L/30 • Laje nervurada em concreto armado e protendido: L/30 ≤ h ≤ L/25 • Laje lisa: L/40 ≤ h ≤ L/30 • Laje cogumelo: L/45 ≤ h ≤ L/35 Critérios para pré-dimensionamento Pré-dimensionamento de Lajes b. Metodologia de Di Pietro (2000): • Laje maciça: h ≥ L/45, onde L é o maior dos menores vãos (em todas as lajes do pavimento escolhem-se os menores vãos e dentre esses adota-se o maior). • Laje mista: h ≥ L/35 • Laje nervurada: h ≥ L/40 • Laje cogumelo: h ≥ L/35 com capitel e h ≥ L/30 se, capitel. Critérios para pré-dimensionamento Pré-dimensionamento de Lajes c. Metodologia de Rebello (2007): • Laje maciça armada em duas direções: • Laje maciça armada em uma direção: h = 2% l • Laje em balanço: h = 4% do balanço • Lajes nervuradas: o Espaçamento entre as nervuras em torno de 100cm: h = 4% do vão das nervuras. o Espaçamento entre as nervuras em torno de 50cm: h = 3% do vão das nervuras. o Para as lajes nervuradas, o vão a ser tomado é o valor médio entre o comprimento e a largura da laje. O autor considera L o vão maior da laje e l o menor vão. Critérios para pré-dimensionamento Pré-dimensionamento de Lajes As fórmulas de pré-dimensionamento, em determinados casos, possuem valores extremos dentro da faixa de h e valores intermediários. Sugere-se escolher os valores extremos de h para carregamentos (cargas) pequenas e grandes, e o valor médio de h para carregamentos médios. Cargas Local Valores de carga (KN/m²) Pequena Sala de leitura, corredores sem acesso ao público, depósitos, edifícios residenciais, escada sem acesso ao público, escolas, escritórios, dormitórios, sala de cirurgia, raio X, banheiros e enfermarias de hospitais. 1,5 a 2,5 Média Escada com acesso ao público, garagens e estacionamentos, corredores de hospitais, lojas, restaurantes, sala para depósito de livros, corredores com acesso ao público, depósitos 3 a 4 Grande Casa de máquinas, sala com estantes de livros, depósitos 4,5 a 7,5 Critérios para pré-dimensionamento Pré-dimensionamento de Lajes No tocante às condições de apoio, quanto “melhor” fora a condição, menor será a espessura da laje de acordo com o quadro abaixo. De forma semelhante ao carregamento, pode-se adotar nas fórmulas os valores extremos da faixa de h para condições de apoio favoráveis ou desfavoráveis e o valor médio de h para condição de apoio regular. Condição de apoio Descrição Favorável Três ou quatro bordas engastadas Duas bordas engastadas e duas apoiadas Regular Três ou quatro bordas apoiadas Uma borda engastada e duas ou três apoiadas Desfavorável Laje em balanço Laje com duas bordas livres. Critérios para pré-dimensionamento Pré-dimensionamento de Lajes As espessuras mínimas das lajes maciças, segundo NBR 6118:2007 são: • Lajes de cobertura não em balanço: 5cm • Lajes de piso ou de cobertura em balanço: 7cm • Lajes que suportam veículos de peso total menor ou igual a 30kN: 10cm • Lajes que suportem veículos de peso total maior que 30kN: 12 cm • Lajes com protensão apoiada em vigas: 15cm • Lajes lisas: 16cm • Lajes cogumelo: 14cm Critérios para pré-dimensionamento Pré-dimensionamento de Vigas De acordo com a NBR 8118/2004 vigas são “elementos lineares em que a flexão é preponderante”. Ou seja, são elementos do tipo barra horizontais ou inclinadas, que sofrem em especial momento fletor e força cortante (cisalhamento). Servem para a transmissão das cargas das lajes e as que são depositadas sobre elas mesmas, para os pilares, no caminho das forças. Para o pré-dimencionamento deve-se: 1. Identificar as caracteristicas do concreto que pretende-se utilizar – armado, protendido, premoldado, etc. 2. Padrão de modulação do projeto e demais características arquitetônicas, como pé-direto, distancia entre os apoios (pilares). 3. Cargas da estrutura. Critérios para pré-dimensionamento Pré-dimensionamento de Vigas Pré-dimensionar lajes significa estimar as dimensões de sua seção transversal (altura e largura). Seu comprimento será o correspondente ao vão que ela ocupa. Para determinar a largura (b) adota-se os seguintes valores: • Para vão ≤ 4m: b = 12cm • Para 4m ≤ vão ≤ 8m: b = 20cm • Para vão > 8m: b = 25 a 30cm Para fins de pré-dimensionamento serão adotadas vigas de concreto com seção retangular, que corresponde à maioria das aplicações. Critérios para pré-dimensionamento Pré-dimensionamento de Vigas As alturas das vigas devem, sempre que possível, ser padronizadas em dimensões múltiplas de 5cm e manter a mesma dimensões nos vários tramos do desenho estrutural. Isso facilita a concretagem e padronização de fôrmas. Uma fórmula genérica para a determinação da altura da viga seria: • Vigas regulares (biapoiadas): h = L/10 • Vigas em balanço: h = L/5 • Em ambas L o vão a ser vencido pela viga. Em alguns casos, entretanto, a altura das vigas pode ter restrições, como por ex. em vãos de portas e janelas. Nestes casos a altura da viga pode ser reduzida e utiliza-se armadura dupla. Adota-se h = L/12. Critérios para pré-dimensionamento Pré-dimensionamento de Vigas Para efeito de pré-dimensionamento tem-se três elementos – vão livre (lo), vão efetivo (lef) e vão teórico (l). l = lo + a1 + a2 a1 = menor valor entre t1/2 e 0,30 h a2 = t2/2 Critérios para pré-dimensionamento Pré-dimensionamento de Vigas a. Metodologia de Di Pietro (2000) Para o autor as alturas das vigas de edificações residenciais ou com ocupação semelhante devem seguir os seguintes valores: Vigas Biapoiadas Contínuas Em balanço Concreto Armado H = L/8 a L/12 H = L/12 a L/16 H = L/5 a L/7 Concreto Protendido H = L/12 a L/16 H = L/16 a L/18 H = L/7 a L/9 Critérios para pré-dimensionamento Pré-dimensionamento de Vigas b. Metodologia de Rebello (2007) Para o autora largura da viga deve variar entre ¼ e 1/3 da altura. Para vigas embutidas na alvenaria respeita-se a largura máxima de 20 ou 22cm, para alvenaria de 1x (tijolo deitado), e 12cm para alvenaria de 1/2x (tijolo em pé). Vigas Carga Pequena Carga Média Carga Grande Vigas biapoiadas sem balanço h = 8% do vão h = 10% do vão h = 12% do vão Vigas biapoiadas com balanço h = 16% do balanço h = 20% do balanço h = 24% do balanço Vigas contínuas sem balanço h = 6% do maior vão h = 8% do maior vão h = 10% do maior vão Vigas contínuas com balanço h = 6% do maior vão H = 16% do balanço Critérios para pré-dimensionamento Pré-dimensionamento de Pilares Os pilares cumprem funções importantes. Além de transmitir as cargas para as fundações, também resistem aos carregamentos horizontais (ação do vento) por meio da formação de pórticos com as vigas ou por meio de pilares com grande rigidez. Pré-dimensionar um pilar é definir sua seção em planta, posicionando-os em planta de forma a constituírem pórticos com maior rigidez. A NBR 6118:2007 traz recomendações sobre a seção transversal de pilares: • Menor dimensão 19cm • Pode-se chegar a 12cm em casos especiais, mas deve-se multiplicar as ações incidentes por um coeficiente adicional. Critérios para pré-dimensionamento Pré-dimensionamento de Pilares Conceitualmente os pilares são calculados para resistir aos esforços de compressão e flambagem. Quando submetidos à tração, os pilares recebem a denominação de tirantes. Critérios para pré-dimensionamento Pré-dimensionamento de Pilares a. Metodologia de Rebello (2007) • Para pilares com menos de 4,0m de altura livre (não travado por vigas ou por laje): Ac = Nd/100 (cm²) • Para pilares com mais de 4,0m de altura livre (não travado por vigas ou por laje): Ac = Nd/80 (cm²) Ac – área do pilar Nd – carga atuante no pilar conforme área de influência. Para cargas nos pavimentos, o autor recomenda: • Pra laje de piso = 800kgf/m² • Para laje de forro = 600kgf/m² Critérios para pré-dimensionamento Pré-dimensionamento de Pilares Critérios para pré-dimensionamento Pré-dimensionamento de Pilares a. Metodologia de Rebello (2007) Para efeito de simplificação, as cargas em pavimentos de edifícios pode ser considerada: • Laje maciça ou nervurada, com paredes em blocos de concreto: 1.500kfg/m² • Laje maciça ou nervurada, com paredes em tijolos cerâmicos: 1.200kgf/m² • Laje nervurada com blocos leves (EPS): 1.000kgf/m² • Lajes não maciças com paredes em gesso acartonado: 800 kgf/m² Esses valores incluem todas as cargas atuantes no pavimento: peso próprio da estrutura (lajes, vigas e pilares), alvenarias, revestimentos, cargas variáveis, etc. Critérios para pré-dimensionamento Pré-dimensionamento de Pilares a. Metodologia de Rebello (2007) A carga do telhado por unidade de área considera a ação horizontal (sobrepressão), estimada em 20kgf/m² Com telhas concerto, com madeiramento 150kgf/m² Com telhas cerâmicas, com madeiramento 120kgf/m² Com telhas de fibrocimento, com madeiramento 50kgf/m² Com telhas de aço e estrutura de aço 50kgf/m² Com telhas de alumínio e estrutura de aço 40kgf/m² Com telhas de alumínio e estrutura de alumínio 30kgf/m² Critérios para pré-dimensionamento Pré-dimensionamento de Pilares b. Metodologia de Tomás (2010) Pilares Dimensionamento Intermediário Extremidade De Canto Critérios para pré-dimensionamento Pré-dimensionamento de Pilares c. Metodologia de Bastos (2005) Pilares Dimensionamento Intermediário Extremidade e canto Critérios para pré-dimensionamento Pré-dimensionamento de Pilares c. Metodologia de Bastos (2005) Pilares Dimensionamento Intermediário Extremidade e canto Critérios para pré-dimensionamento Pré-dimensionamento de Pilares Considerações finais • Quando o pilar tem a sua maior dimensão maior a cinco vezes sua menor dimensão tem-se um pilar parede. • Área mínima para seção de pilares é de 360cm² • A seção transversal mínima dos pilares, conforme a NBR 6118/2004, é de 19cm. Porém, são admitidas seções entre 19 e 12cm desde que as cargas incidentes sejam multiplicadas por um coeficiente adicional γn γn = 1,95 – 0,05 x b Onde b é a menor dimensão da seção transversal do pilar (cm). Lajes Especiais 1. Lajes Nervuradas Conforme a NBR6118/2004, “lajes nervuradas são as lajes moldada no local ou com nervuras prémoldadas, cuja zona de tração para momentos positivos esteja localizada nas nervuras entre as quais pode ser colocado material inerte. Elas podem ser unidirecionais ou bidirecionais. Lajes Especiais Lajes Especiais Lajes Especiais 1. Lajes Nervuradas As lajes nervuradas são constituídas por vigas que se cruzam e um mesa intermediária, vazia de concreto. Este elemento faz com que as lajes nervuradas tenham menor peso próprio e consequentemente menor quantidade de concreto e aço. Características: • As nervuras permitem maior resistência aos esforços de flexão, pois levam à laje a ter maior momento de inércia pela maior espessura final; • Podem funcionar como elemento de distribuição das cargas diretamente para os pilares, aumentando assim a estabilidade e melhorando o contraventamento dos pilares; • São construídas moldadas in loco ou premoldadas. Para as lajes moldadas in loco são utilizadas chapas de polipropileno ou metal. As lajes premoldadas são executas com vigotas premoldadas (concreto armado, concreto protendido e treliçada) e possuem elemento de enchimento (EPS ou tijolo). Lajes Especiais 1. Lajes Nervuradas Dimensões: • A espessura mínima da mesa da nervura é de 3cm; • A dimensão mínima das nervuras é 5cm. Não poderão existir nervuras inferiores à essa medida. • Na presença de tubulações horizontais embutidas, a espessura da mesa dever ser maior ou igual a 1/15 da distância entre as nervuras. Para tubulações embutidas com diâmetro máximo de 12,5mm, a espessura da mesa deve ser maior ou igual a 4cm. • Quando houver armaduras de compressão, a largura das nervuras deve ser maior que 6cm. Lajes Especiais 1. Lajes Nervuradas Laje nervurada com viga Lajes Especiais 1. Lajes Nervuradas Laje nervurada lisa Lajes Especiais 1. Lajes Nervuradas Laje nervurada cogumelo Lajes Especiais 1. Lajes Nervuradas Laje nervurada Pilar Região Maciça Laje nervurada cogumelo Lajes Especiais 1. Lajes Nervuradas Laje nervurada com viga faixa Lajes Especiais 1. Lajes Nervuradas Laje nervurada com viga faixa Faixa Maciça Laje nervurada Pilar Faixa Maciça Lajes Especiais 1. Lajes Nervuradas Laje nervurada com viga faixa Lajes Especiais 1. Lajes Nervuradas Laje nervurada premoldada com EPS Lajes Especiais 1. Lajes Nervuradas Laje nervurada premoldada com tijolo cerâmico Lajes Especiais 1. Lajes Nervuradas Lajes Especiais 1. Lajes Nervuradas Lajes Treliçadas Lajes Especiais 1. Lajes Nervuradas Lajes Treliçadas – EPS • Menos carga nas estruturas e fundações; • Lajes mais leves; • Economia de mão de obra; • Economia nas fôrmas e cimbramentos • Menor prazo de montagem das lajes • Flexibilidade de medidas • Peças não quebram Lajes Especiais 1. Lajes Nervuradas Lajes Treliçadas – Tijolo
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