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UUNNIIPP -- UUnniivveerrssiiddaaddee PPaauulliissttaa ECA – ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO Fernando de Moraes Mihalik 20 8. CONSIDERAÇÕES COMPLEMENTARES SOBRE LAJES DE EDIFÍCIOS 8.1. Cargas Parcialmente Distribuídas em Lajes Armadas e uma Direção a) Distribuição de Cargas Supõe-se que as cargas concentradas ou parcialmente distribuídas se espraiem a 45o até o plano médio da laje. b) Largura Útil - bw O cálculo dos esforços decorrentes é calculado como se fosse uma viga de largura bw, adotando-se os valores: • Quando b ≥ lx bw = b (item a) • Quando b < lx bw = b + Δb, sendo Δb fornecido abaixo: B1) Para momentos fletores positivos ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ −−= lx b1 lx )a(lx2a ∆b 11 B2) Para momentos fletores negativos ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ −−= lx b1 lx )a(2lxa ∆b 11 B3) Para forças cortantes ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ −= lx b1a∆b 1 B4) Para momentos fletores de lajes em balanço ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ −= lx b11,5a∆b 1 B5) Para forças cortantes em balanço ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ −= lx b10,5a∆b 1 UUNNIIPP -- UUnniivveerrssiiddaaddee PPaauulliissttaa ECA – ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO Fernando de Moraes Mihalik 21 Sendo a1 a distância do centro da carga ao apoio cujo lado está a seção que se estudo e a2 a distância do centro da carga à borda mais próxima. Caso a carga se estenda por toda a extensão (lx) da laje, as expressões acima ficam resumidas a: b1) Para momentos fletores positivos ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛= 2 b-l ∆b B2) Para momentos fletores negativos ( )b-l 4 3 ∆b = B3) Para forças cortantes ( )b-l 2 1 ∆b = B4) Para momentos fletores de lajes em balanço ( )b-l4 3 ∆b = B5) Para forças cortantes em balanço ( )b-l 4 1 ∆b = UUNNIIPP -- UUnniivveerrssiiddaaddee PPaauulliissttaa ECA – ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO Fernando de Moraes Mihalik 22 EXEMPLOS UUNNIIPP -- UUnniivveerrssiiddaaddee PPaauulliissttaa ECA – ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO Fernando de Moraes Mihalik 23 8.2. Lados com 2 Tipos de Apoio (Consideração de apoio / engastamento quando houver apoios diferentes no mesmo lado) 8.2.1. Para a Determinação da Espessura da Laje a) Quando o comprimento do trecho engastado for igual ou superior a 2/3 do comprimento total, o cálculo de d é feito como se o lado fosse engastado. b) Quando o comprimento do trecho engastado for inferior a 2/3 do comprimento total, o cálculo de d é feito como se o lado fosse apoiado. 8.2.2. Para o Cálculo dos Momentos Fletores Positivos a) Quando o comprimento do trecho engastado for inferior a 2/3 do comprimento total, o cálculo dos Momentos Positivos é feito como se o lado fosse apoiado. b) Quando o comprimento do trecho engastado for igual ou superior a 2/3 do comprimento total, o cálculo dos Momentos Positivos é feito como se o lado fosse engastado, a não ser quando o comprimento do trecho apoiado for significativo – por exemplo, 2 metros. Em casos como esse, pode ser feita a simplificação ilustrada abaixo: UUNNIIPP -- UUnniivveerrssiiddaaddee PPaauulliissttaa ECA – ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO Fernando de Moraes Mihalik 24 8.2.3. Para o Cálculo dos Momentos Fletores Negativos a) Quando o comprimento do trecho engastado for igual ou superior a 1/3 do comprimento total, o cálculo dos Momentos Negativos é feito como se o lado fosse engastado. O Momento Negativo final no trecho contínuo será obtido após a compatibilização deste momento com o obtido para a laje adjacente. Exemplo: b) Quando o comprimento do trecho engastado for inferior a 1/3 do comprimento total, consideraremos esse lado como simplesmente apoiado. O Momento Negativo final no trecho contínuo será então 80% do momento de borda da laje adjacente. 8.3. Cisalhamento em Lajes Dispensa-se a colocação de armadura transversal para resistir aos esforços de cisalhamento em uma laje quando tivermos Vsd ≤ VRd1. A resitência de projeto ao cisalhamento é dada pela expressão abaixo: UUNNIIPP -- UUnniivveerrssiiddaaddee PPaauulliissttaa ECA – ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO Fernando de Moraes Mihalik 25 Na grande maioria dos casos essa armadura não é necessária, pois o valor de Vsd é inferior a VRd1. Quando, porém, Vsd for superior a VRd1, deve-se dispor uma armadura transversal para combater o cisalhamento, podendo esta ser composta por estribos ou barras dobradas. O cálculo dessa armadura é idêntico ao de uma armadura transversal de vigas. UUNNIIPP -- UUnniivveerrssiiddaaddee PPaauulliissttaa ECA – ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO Fernando de Moraes Mihalik 26 8.4. Aberturas em Lajes 8.4.1. Lajes Armadas em 1 Direção UUNNIIPP -- UUnniivveerrssiiddaaddee PPaauulliissttaa ECA – ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO Fernando de Moraes Mihalik 27 UUNNIIPP -- UUnniivveerrssiiddaaddee PPaauulliissttaa ECA – ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO Fernando de Moraes Mihalik 28 8.4.2. Lajes Armadas em Cruz UUNNIIPP -- UUnniivveerrssiiddaaddee PPaauulliissttaa ECA – ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO Fernando de Moraes Mihalik 29 8.5. Critério para Cálculo e Detalhamento de Lajes em L (sem o auxílio de métodos computacionais) 8.5.1. Cálculo das armaduras de flexão ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ UUNNIIPP -- UUnniivveerrssiiddaaddee PPaauulliissttaa ECA – ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO Fernando de Moraes Mihalik 30 8.5.2. Determinação da espessura da laje 8.5.3. Utilização da tabelas de lajes com bordo livre UUNNIIPP -- UUnniivveerrssiiddaaddee PPaauulliissttaa ECA – ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO Fernando de Moraes Mihalik 31 8.6. Armaduras nos Cantos das Lajes com Apoios Simples UUNNIIPP -- UUnniivveerrssiiddaaddee PPaauulliissttaa ECA – ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO Fernando de Moraes Mihalik 32 Esquema Típico de Armação dos Cantos 8.7. Cargas Concentradas em Lajes em Balanço UUNNIIPP -- UUnniivveerrssiiddaaddee PPaauulliissttaa ECA – ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO Fernando de Moraes Mihalik 33 8.8. Cantos de Marquises UUNNIIPP -- UUnniivveerrssiiddaaddee PPaauulliissttaa ECA – ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO Fernando de Moraes Mihalik 34 UUNNIIPP -- UUnniivveerrssiiddaaddee PPaauulliissttaa ECA – ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO Fernando de Moraes Mihalik 35 9. EXERCÍCIO Dada a planta de formas de um pavimento tipo, detalhar as armaduras das lajes. Dados: Concreto fck = 20MPa Aço CA-50A Cobrimento das armaduras- para lajes = 1 cm*; para vigas = 1,5 cm Carga acidental = 2 kN/m2 Revestimento de piso = 1 kN/m2 Paredes de 18 cm de espessura e 2,60 m de altura sobre todas as vigas, com peso específico = 13kN/m3. Gradil de 1 m de altura e peso de 120 kgf/m na extremidade dobalanço * O VALOR DO COBRIMENTO NÃO ESTÁ RESPEITANDO O MÍNIMO RECOMENDADO PELA NBR-6118/2003, mas vale toda a seqüência de cálculo e dimensionamento. UUNNIIPP -- UUnniivveerrssiiddaaddee PPaauulliissttaa ECA – ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO Fernando de Moraes Mihalik 36 L1 - h = 8 = lx ly = ly = = > 2 → laje armada em 1 direçã lx g laje = x = kN/m² g revest = kN/m² q = kN/m² p = + + = kN/m² Mx = p x lx² = x = kNm/m Mbx = p x lx² = x = kNm/m L2 - h = 9 = ly tabela 6 lx = ly = = → laje armada em cruz lx g laje = x = kN/m² g revest = kN/m² q = kN/m² p = + + = kN/m² Mx = p x lx² = x = kNm/m My = p x lx² = x = kNm/m Mbx = p x lx² = x = kNm/m Mby = p x lx² = x = kNm/m 6,64 2,84 2,34 2,00 1,00 14,2 14,2 28 4 2,00 5,00 664 0,08 25 2,00 1,00 2,00 8,075,00 2,84 5,00 8,07 5,04 8 8 42 4 340 4,24 1,25 3,40 0,09 25 2,25 1,00 2,00 2,25 1,00 2,00 5,25 5,25 11,6 2,44 αx 24,9 5,25 11,6 1,76 αy 34,4 5,25 11,6 5,47 βx 11,1 5,25 11,6 4,70 βy 12,9 UUNNIIPP -- UUnniivveerrssiiddaaddee PPaauulliissttaa ECA – ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO Fernando de Moraes Mihalik 37 L3 - h = 9 = ly tabela 6 lx = ly = = → laje armada em cruz lx g laje = x = kN/m² g revest = kN/m² q = kN/m² p = + + = kN/m² Mx = p x lx² = x = kNm/m My = p x lx² = x = kNm/m Mbx = p x lx² = x = kNm/m Mby = p x lx² = x = kNm/m L4 - h = 8 = lx laje em balanço → laje armada em 1 direção g laje = x = kN/m² g revest = kN/m² q = kN/m² p = + + = kN/m² 4,31 βy 12,8 βx 10,7 5,25 10,5 1,57 αy 35 5,25 10,5 5,15 αx 23,8 5,25 10,5 5,25 5,25 10,5 2,32 2,00 2,25 1,00 2,00 0,09 25 2,25 1,00 324 4,24 1,31 3,24 42 4 2,00 16 7 2,00 2,00 1,00 0,08 25 1,00 2,00 5,00 UUNNIIPP -- UUnniivveerrssiiddaaddee PPaauulliissttaa ECA – ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO Fernando de Moraes Mihalik 38 NUNCA SE FAZ EQUILÍBRIO QUANDO SE TRATA DE LAJE EM BALANÇO: O MOMENTO A SER CONSIDERADO É O DO BALANÇO carga vertical (V) na extremidade do balanço: carga acidental vertical = kN/m g gradil = kgf/m = kN/m V = + = kN/m carga horizontal (H) na extremidade do balanço: carga acidental horizontal = kN/m H = kN/m Mbx = p x lx² + V x lx + H x h = Mbx = x + x + x = Mbx = kNm/m Compatibilização dos momentos negativos: + = kNm/m M1-2 = maior x = kNm/m + = kNm/m M1-3 = maior x = kNm/m + = kNm/m M2-3 = maior x = kNm/m M3-4 = não há equilíbrio = Mbalanço = kNm/m 5,04 4,31 4,67 0,80 0,8 5,04 4,03 2 4,87 1,00 2 13,12 4,705,04 3,20 1,67 0,80 0,80 2 5,00 2,79 2,00 120,00 1,20 2,00 1,20 3,20 2 0,8 5,04 4,03 5,47 5,15 5,31 2 0,8 5,47 4,37 13,12 UUNNIIPP -- UUnniivveerrssiiddaaddee PPaauulliissttaa ECA – ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO Fernando de Moraes Mihalik 39 Cá l cu lo das Armaduras de F lexão Concreto: fck = 20MPa = 200 kgf/cm2 = 0,20 tf/cm2 = 2,0 kN/cm2 fc= 0,85 fcd = 0,85 x 2,0 / 1,4 = 1,21 kN/cm2 Esquema - Momentos finais nas lajes (kNm/m) Momentos Positivos Laje L1 h = cm adotando d = h - 2 cm = 6 cm Mx = kNm/m = kNcm/m k6 = b x d² x fc = x x = na tabela = → k3 = Asnec = x Mk = x = cm²/m d Asmin = x h = x 8 = cm²/m Adotamos φ C/ 1,60 10 0,338 0,15 0,15 1,20 284 6 15,32 0,338 k3 10 36 1,21 284 15,39 8 2,84 284 Mk 100 5,0 12 UUNNIIPP -- UUnniivveerrssiiddaaddee PPaauulliissttaa ECA – ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO Fernando de Moraes Mihalik 40 Laje L 2 h = cm adotando d = h - 2 cm = 7 cm Mx = kNm/m = kNcm/m k6 = b x d² x fc = x x = na tabela = → k3 = Asnec = x Mk = x = cm²/m d Asmin = x h = x 9 = cm²/m Adotamos φ C/ My = kNm/m = kNcm/m k6 = b x d² x fc = x x = na tabela = → k3 = Asnec = x Mk = x = cm²/m d Asmin = x h = x 9 = cm²/m Adotamos φ C/ Laje L 3 h = cm adotando d = h - 2 cm = 7 cm Mx = kNm/m = kNcm/m k6 = b x d² x fc = x x = na tabela = → k3 = Asnec = x Mk = x = cm²/m d Asmin = x h = x 9 = cm²/m Adotamos φ C/ My = kNm/m = kNcm/m k6 = b x d² x fc = x x = na tabela = → k3 = Asnec = x Mk = x = cm²/m d Asmin = x h = x 9 = cm²/m Adotamos φ C/ 9 2,44 244 100 49 1,21 24,41 Mk 244 22,60 0,333 k3 0,333 244 1,16 10 10 7 0,10 0,10 0,90 1,76 176 100 49 1,21 33,73 0,83 Mk 176 29,88 0,330 0,10 0,90 k3 0,330 176 5,0 17 10 10 7 0,10 5,0 20 22,60 0,333 0,333 232 49 1,21 25,69 Mk 9 2,32 232 100 1,10 10 10 0,10 0,10 0,90 7 k3 232 5,0 18 1,57 157 100 49 1,21 37,79 Mk 157 29,88 0,330 k3 0,330 157 0,74 10 10 7 0,10 0,10 0,90 5,0 20 UUNNIIPP -- UUnniivveerrssiiddaaddee PPaauulliissttaa ECA – ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO Fernando de Moraes Mihalik 41 Momentos Negativos Lajes 1 e 2 h = cm adotando d = h - 2 cm = 6 cm Mx = kNm/m = kNcm/m k6 = b x d² x fc = x x = na tabela = → k3 = Asnec = x Mk = x = cm²/m d Asmin = x h = x 8 = cm²/m Adotamos φ C/ Lajes 1 e 3 h = cm adotando d = h - 2 cm = 6 cm Mx = kNm/m = kNcm/m k6 = b x d² x fc = x x = na tabela = → k3 = Asnec = x Mk = x = cm²/m d Asmin = x h = x 8 = cm²/m Adotamos φ C/ Lajes 2 e 3 h = cm adotando d = h - 2 cm = 7 cm Mx = kNm/m = kNcm/m k6 = b x d² x fc = x x = na tabela = → k3 = Asnec = x Mk = x = cm²/m d Asmin = x h = x 9 = cm²/m Adotamos φ C/ 0,10 0,10 0,80 10 10 6 k3 0,353 487 2,87 Mk 487 8,72 0,353 100 36 1,21 8,97 8 4,87 487 8,0 17 8 4,67 467 100 36 1,21 9,35 Mk 467 8,72 0,353 k3 0,353 467 2,75 10 10 6 0,10 0,10 0,80 8,0 17 9 5,31 531 100 49 1,21 11,21 Mk 531 10,48 0,347 k3 0,347 531 2,63 10 10 7 0,10 0,10 0,90 8,0 19 UUNNIIPP -- UUnniivveerrssiiddaaddee PPaauulliissttaa ECA – ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO Fernando de Moraes Mihalik 42 Lajes 24 e 3 (balanço) h = cm adotando d = h - 2 cm = 6 cm Mx = kNm/m = kNcm/m k6 = b x d² x fc = x x = k6 =muito baixo; vamos aumentar 1 cm a altura da L4; (k6 limite para aço CA-50A: pela tabela, para εyd = 2,07 por mil, k6=3,75) alterando para 9 cm, teremos: h = cm adotando d = h - 2 cm = 7 cm k6 = b x d² x fc = x x = na tabela = → k3 = Asnec = x Mk = x = cm²/m d Asmin = x h = x 9 = cm²/m Adotamos φ C/ (embora não esteja dentro do espaçamento recomendável, vamos adotá-lo) Observação: Caso refizéssemos o cálculo do momento fletor, vejam no que daria: g laje = x = kN/m² g revest = kN/m² q = kN/m² p = + + = kN/m² carga vertical (V) na extremidade do balanço: carga acidental vertical = kN/m g gradil = kgf/m = kN/m V = + = kN/m carga horizontal (H) na extremidade do balanço: carga acidental horizontal = kN/m H = kN/m Mbx = p x lx² + V x lx + H x h = Mbx = x + x + x = Mbx = kNm/m Armadura de distribuição: Laje L1 1/5 Asprinc = 1/5 x 1,60 = + cm²/cm Asdistr = cm²/cm Adotamos φ C/ 8 13,12 1312 100 36 1,21 3,33 2,00 120,00 1,20 2,00 1,20 Mk 1312 4,51 0,399 k3 0,399 1312 7,48 2,00 10 10 7 0,15 0,15 1,35 5,25 1,00 2,00 2,25 1,00 8,0 6 0,09 25 2,25 2 13,46 5,25 2,79 9 100 0,80 1,003,20 1,67 3,20 0,80 0,80 2 49 1,21 4,54 Mk 1312 0,32 0,9 5,0 30 UUNNIIPP -- UUnniivveerrssiiddaaddee PPaauulliissttaa ECA – ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO Fernando de Moraes Mihalik 43 DESENHOS DE ARMAÇÃO UUNNIIPP -- UUnniivveerrssiiddaaddee PPaauulliissttaa ECA – ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO Fernando de Moraes Mihalik 44L1 / L2: a = ¼ 340 = 85 cm L1 / L3: a = ¼ 324 = 81 cm = adotaremos por igualdade 85 cm L2 / L3: a = ¼ 340 = 85 cm L4 / L3: a = ¼ 324 = 81 cm apenas para o lado da L3; do lado da L4 deve ser estendido até a extremidade do balanço. As distrib L3: 1/5 7,48 = 1,5 cm2/m : adotado φ 6,3 c/21 Armadura de borda: Adotada φ 5 c/25; comprimentos: considerados a = 1/5 284 ≈ 60 cm para a L1, e a= 1/5 340≈ 70 cm para as demais. UUNNIIPP -- UUnniivveerrssiiddaaddee PPaauulliissttaa ECA – ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO Fernando de Moraes Mihalik 45 TABELAS DE FERROS E RESUMOS DAS ARMAÇÕES DIAMETRO PESO LINEAR COMPRIMENTO PESO UNIT. TOTAL (mm) (kg/m) (m) (kg) 1 9 5 6,87 61,83 5 0,16 540,28 86,4 2 55 5 3,01 165,55 6,3 0,25 3 25 5 3,58 89,5 8 0,40 4 17 5 4,42 75,14 10 0,63 5 23 5 3,42 78,66 12,5 1,00 6 16 5 4,35 69,6 86,4TOTAL (SEM PERDAS) TABELA DE FERROS ARMADURA POSITIVA RESUMO COMPRIMENTO (m)POSIÇÃO QUANT DIAM DIAMETRO PESO LINEAR COMPRIMENTO PESO UNIT. TOTAL (mm) (kg/m) (m) (kg) 1 37 8 1,83 67,71 5 0,16 87,81 14,0 2 22 8 1,84 40,48 6,3 0,25 26,88 6,7 3 55 8 2,91 160,05 8 0,40 268,24 107,3 4 8 6,3 3,36 26,88 10 0,63 5 48 5 0,96 46,08 12,5 1,00 6 39 5 1,07 41,73 128,1TOTAL (SEM PERDAS) ARMADURA NEGATIVA TABELA DE FERROS RESUMO POSIÇÃO QUANT DIAM COMPRIMENTO (m)
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