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construindoconstruindo projetoprojeto estruturalestrutural edifíciosedifícios ddeess oo ddee concretconcretoo protendidoprotendido armado earmado e J Joossé é SSéérrggiio o ddoos s SSaannttooss Copyright © 2017 Oficina de TextosCopyright © 2017 Oficina de Textos Grafia atualizada conforme o Acordo Ortográfico da Língua Portuguesa de 1990,Grafia atualizada conforme o Acordo Ortográfico da Língua Portuguesa de 1990, em vigor no Brasil desde 2009.em vigor no Brasil desde 2009. CCONSELHOONSELHO EDITORIALEDITORIAL ArtArthur Pinto Chaves; Cylon Gonçalves da Silva;hur Pinto Chaves; Cylon Gonçalves da Silva; Doris C. Doris C. C. K. KowaltowskC. K. Kowaltowski; José Galizia Tundisii; José Galizia Tundisi;; Luis Enrique Sánchez; Paulo Helene; Rozely FerreiraLuis Enrique Sánchez; Paulo Helene; Rozely Ferreira dos Santos; Teresa Gallotti Florenzanodos Santos; Teresa Gallotti Florenzano CCAPAAPA Malu VallimMalu Vallim PPROJETOROJETO GRÁFICOGRÁFICO,, PREPARAÇÃOPREPARAÇÃO DEDE FIGURASFIGURAS EE DIAGRAMAÇÃODIAGRAMAÇÃO Alexandre BabadobulosAlexandre Babadobulos PPREPARAÇÃOREPARAÇÃO DEDE TEXTOTEXTO Hélio Hideki IrahaHélio Hideki Iraha RREVISÃOEVISÃO DEDE TEXTOTEXTO Paula Marcele Sousa MartinsPaula Marcele Sousa Martins IIMPRESSÃOMPRESSÃO EE ACABAMENTOACABAMENTO Rettec artes gráficasRettec artes gráficas Dados InternacDados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP)ionais de Catalogação na Publicação (CIP) (Câmara Brasileira do Livro, SP, Brasil)(Câmara Brasileira do Livro, SP, Brasil) Santos, Santos, José José Sérgio Sérgio dosdos DesconstruindDesconstruindo o o o projeto projeto estrutural estrutural de de edifícios: edifícios: concreto concreto armado armado ee protendido protendido / / José José Sérgio Sérgio dos dos Santos. Santos. -- -- São São Paulo Paulo : : Oficina Oficina de de Textos, Textos, 20172017.. Bibliografia Bibliografia ISBN: ISBN: 978-85-7975-261978-85-7975-261-2-2 1. 1. EdifícEdifícios ios 2. 2. Engenharia Engenharia - - Projetos Projetos 3. 3. Engenharia Engenharia civcivilil 4. Estruturas de concreto armado 5. Estruturas de concreto protendido4. Estruturas de concreto armado 5. Estruturas de concreto protendido 6. Engenharia de estruturas I. Título.6. Engenharia de estruturas I. Título. 16-00016-00001 01 CDD-624.CDD-624.18341834 Índices para catálogo sistemático:Índices para catálogo sistemático: 1. 1. Projeto Projeto estrestrutural utural de de edifedifícios ícios : : Engenharia Engenharia civcivil il 624.624.18341834 Todos os direitos reservados àTodos os direitos reservados à OOFICINAFICINA DEDE T TEXTOSEXTOS Rua Cubatão, 798Rua Cubatão, 798 CEP CEP 04013-004013-003 03 São São Paulo Paulo SPSP teltel. (1. (11) 3085 79331) 3085 7933 www.ofitexto.com.brwww.ofitexto.com.br atend@ofitexto.com.bratend@ofitexto.com.br AGRADECIMENTOS GOSTARIA DE EXPRESSAR meus sinceros agradecimentos à E3 Engenha- ria Estrutural, nas pessoas de Adízio Lima, Augusto Albuquerque, Roberto Barreira, Pedro Alencar, Marcela Moreira da Rocha e Enson Portela, pela amizade de muitos anos e por terem cedido alguns dos detalhes estruturais que constam neste livro. A E3 Engenharia Estrutural está situada em Fortaleza (CE). É uma empresa especializada no projeto de estruturas de concreto armado e protendido de edifícios comerciais, residenciais e indus- triais. Seus contatos são: E3 Engenharia Estrutural Av. Cel. Miguel Dias, 50 – sala 204 Guararapes – CEP 60810-160 – Fortaleza (CE) (085) 3241-7777 Agradeço também aos colegas do Instituto Federal do Ceará Mariano da Franca, Marcos Porto e Jardel Leite, que leram o manuscri- to deste livro e deram importantes contribuições para sua forma final. APRESENTAÇÃO AS CHARGES CRIADAS POR SÉRGIO DOS SANTOS são famosas e apreciadas no Brasil inteiro. Seus traços revelam o seu enorme talento em associar uma criatividade ímpar com um conhecimento técnico afinado sobre o cálculo de estruturas de concreto. Agora, ele nos mostra que consegue aliar mais outro dom ao seu rol de habilidades, o de escrever. Desconstruindo o projeto estrutural de edifícios é um livro com conteúdo rico e abrangente sobre um tema comum para um enge- nheiro civil, o cálculo estrutural, porém abordado sob uma ótica inovadora. Deduções e formulações matemáticas dão lugar a observações práticas e relevantes para a correta interpretação dos desenhos técnicos que fazem parte de um projeto estrutural. Com capítulos objetivos e didáticos, repletos de ilustrações – e, claro, as charges não poderiam ficar de fora –, a leitura deste livro flui naturalmente e de forma muito agradável por cada um dos tópicos abordados, desde a locação dos pilares na fundação até o detalhamento dos elementos que compõem uma estrutura, inclusive com a protensão. Um requisito fundamental para o êxito na execução de uma construção precisa e segura. Um elo perfeito entre quem projeta e quem executa uma estrutura de concreto armado e protendido. Esses, a meu ver, são os pontos-chave que caracterizam esta obra. Parabéns, Sérgio dos Santos, pelo seu brilhante trabalho! Desejo que continue sempre nos brindando com suas charges. Mas torço, principalmente, para que esse seja apenas o precursor de seus livros. Alio E. Kimura Sócio-diretor da TQS Informática Ltda. PREFÁCIO LIVROS DE INDISCUTÍVEL qualidade têm sido escritos no Brasil para tratar do tema da Engenharia Estrutural voltada para estruturas de concreto armado e protendido. Essas obras têm desempe- nhado um grande papel ao transmitir para as novas gerações de engenheiros o domínio de uma tecnologia fundamental para o desenvolvimento da nação. Por que então outro livro sobre o tema se o mercado de livros técnicos já está relativamente bem suprido? A resposta vem da necessidade de se debruçar sobre um tema pouco explorado na lite- ratura disponível: a leitura de projetos estruturais. Uma imagem vale mais que mil palavras, diz o ditado. Contu- do, embora um projeto estrutural contenha centenas de imagens, não raro erros grosseiros são executados em obras de pequeno e de grande porte pelo simples fato de que a informação contida nas plantas, nos cortes e nos detalhes não é perfeitamente assimila- da pelos profissionais responsáveis pela execução da estrutura. E, mais grave, muitas vezes esses profissionais executam o projeto sem saber o porquê de aquilo estar sendo feito daquela maneira. Desconstruindo o projeto estrutural de edifícios tem por objetivo ajudar os profissionais envolvidos na execução dessas estruturas a fazer uma leitura correta dos projetos que têm em mãos, de modo que essa execução possa ser feita com o mínimo de falhas possível. Este não é um livro de teorias sobre Engenharia Estrutural com dedu- ções de equações empregadas nos dimensionamentos dos elementos; ao contrário, é um livro extremamente prático, ricamente ilustrado, que se propõe explicar como fazer a correta leitura de um projeto de concreto armado ou protendido. A sequência dos capítulos segue a sequência de execução da obra, iniciando pela locação dos pilares e passando pelo detalha- mento de fundações, pilares, cintamento, escada, forma, armadura de lajes, armadura de vigas e protensão. Meu desejo sincero é que a leitura deste livro o ajude a se tornar um melhor profissional e que isso agregue valor à sua carreira. M������ �� ������ SUMÁRIO 1 Considerações iniciais sobre o projeto estrutural 13 1.1 Materiais ..................................................................14 1.2 Sistemas estruturais .................................................15 1.3 Carregamentos..........................................................16 1.4 Cálculo .....................................................................18 1.5 Apresentação do projeto estrutural ..........................18 2 Locação de pilares 27 2.1 Ponto inicial de locação ...........................................28 2.2 Dimensõesdos elementos estruturais .......................30 2.3 Tabela de baricentros ...............................................31 2.4 Corte esquemático ....................................................31 2.5 Resumo de estacas ...................................................32 2.6 Notas........................................................................33 3 Detalhamento das fundações 35 3.1 Fundações diretas (ou rasas) ....................................37 3.2 Fundações indiretas (ou profundas) .........................39 4 Cintamento 49 4.1 Travando blocos de coroamento de estacas ..............50 4.2 Delimitando poços dos elevadores ............................50 4.3 Saída da escada........................................................50 5 Escada 53 5.1 Forma da escada.......................................................54 5.2 Corte da escada ........................................................54 5.3 Armadura da escada .................................................56 6 Pilares 61 6.1 Saída de pilares ........................................................62 6.2 Detalhamento de um lance de pilar ..........................64 6.3 Dobras e ligação entre lances ...................................65 6.4 Outros formatos........................................................66 7 Forma 69 7.1 Simbologia ...............................................................70 7.2 Lajes.........................................................................71 7.3 Elementos curvos......................................................76 8 Armadura de laje 79 8.1 Representação gráfica...............................................80 8.2 Armadura de lajes maciças .......................................81 8.3 Armadura de lajes nervuradas ...................................84 9 Armadura de viga 89 9.1 Armadura longitudinal ..............................................90 9.2 Armadura transversal ................................................94 9.3 Representação gráfica em projeto .............................95 10 Protensão 97 10.1 Cordoalha engraxada ................................................98 10.2 Detalhes de projeto ..................................................98 10.3 Traçado dos cabos ..................................................101 10.4 Protensão de lajes ..................................................102 10.5 Quantitativos de protensão ....................................111 11 Caixa-d’água 113 11.1 Laje de fundo .........................................................114 11.2 Laje de tampa.........................................................115 11.3 Armadura de ligação entre as paredes .................... 116 11.4 Armadura das paredes ............................................118 12 Quantitativos e índices 121 12.1 Quantitativos..........................................................122 12.2 Índices relativos.....................................................125 Referências bibliográficas 127 CONSIDERAÇÕESCONSIDERAÇÕES INICIAIS SOBREINICIAIS SOBRE O PROJETOO PROJETO ESTRUTURALESTRUTURAL 1414 DesconDesconstruindo o projeto estrutural struindo o projeto estrutural de edifíciosde edifícios UUSUALMENTESUALMENTE AA PRIMEIRAPRIMEIRA prancha de um projeto estrutural é a prancha de um projeto estrutural é a locaçãolocação dos pilaresdos pilares. Isso acontece porque a lógica por detrás da numera-. Isso acontece porque a lógica por detrás da numera- ção das pranchas é que sigam a ordem em que os elementos serãoção das pranchas é que sigam a ordem em que os elementos serão construídos. Na sequência, portanto, encontram-se as pranchasconstruídos. Na sequência, portanto, encontram-se as pranchas com os detalhes de fundações, armadura de pilares, escada,com os detalhes de fundações, armadura de pilares, escada, formas, armaduras de lajes e vigas de cada um dos pavimentos,formas, armaduras de lajes e vigas de cada um dos pavimentos, culminando com a casa de máquinas e a caixa-d’água.culminando com a casa de máquinas e a caixa-d’água. Como foi dito, a locação dos pilares geralmente é a primeiraComo foi dito, a locação dos pilares geralmente é a primeira prancha do projeto a ser apresentada, mas não é por ela que oprancha do projeto a ser apresentada, mas não é por ela que o projeto se inicia. Aliás, pode-se dizer que, a rigor, projeto se inicia. Aliás, pode-se dizer que, a rigor, o projeto começao projeto começa bem antes da fase de apresentação gráfica. Envolve a escolha dosbem antes da fase de apresentação gráfica. Envolve a escolha dos materiais, a concepção do sistema estrutural, a determinação dasmateriais, a concepção do sistema estrutural, a determinação das cargas que atuarão na estrutura, a análise dos esforços, passandocargas que atuarão na estrutura, a análise dos esforços, passando pelo dimensionamento e detalhamento de todos os pelo dimensionamento e detalhamento de todos os elementos.elementos. 1.1.11 M�������� M�������� Pode-se dizer que o projeto estrutural se inicia pela escolhaPode-se dizer que o projeto estrutural se inicia pela escolha dos materiais de que a estrutura será feita. Será uma estruturados materiais de que a estrutura será feita. Será uma estrutura de aço, madeira, alumínio, concreto? No caso específico dasde aço, madeira, alumínio, concreto? No caso específico das estruturas de concreto, que é o objeto de estudo deste livro, éestruturas de concreto, que é o objeto de estudo deste livro, é preciso que se definam as classes de resistência e os tipos depreciso que se definam as classes de resistência e os tipos de aço que serão utilizados na sua execução. Caso se empreguemaço que serão utilizados na sua execução. Caso se empreguem apenas aços do tipo CA, diz-se que a estrutura é de concretoapenas aços do tipo CA, diz-se que a estrutura é de concreto armado. O uso de aços do tipo CA e CP numa mesma estruturaarmado. O uso de aços do tipo CA e CP numa mesma estrutura implica dizer que ela é feita de implica dizer que ela é feita de concreto protendido.concreto protendido. Como é realizada essa escolha da classe de resistência que oComo é realizada essa escolha da classe de resistência que o concreto deverá ter? O engenheiro estrutural geralmente consul-concreto deverá ter? O engenheiro estrutural geralmente consul- ta seu cliente sobre os valores usuais empregados em suas obras.ta seu cliente sobre os valores usuais empregados em suas obras. No caso dos novos construtores, pode-se sugerir valores habituaisNo caso dos novos construtores, pode-se sugerir valores habituais adotados em certa região. Hoje em adotados em certa região. Hoje em dia dificilmente se encontra umadia dificilmente se encontra uma estrutura com valores deestrutura com valores de f f ck ck (resistência característica do concreto à (resistência característica do concreto à 1 1 Considerações Considerações iniciais iniciais sobre sobre o o projeto projeto estrestrutural utural 1515 compressão) inferiores a 30 MPa, valor bem superior aos praticadoscompressão) inferiores a 30 MPa, valor bem superior aos praticados nas décadas de 1970, 1980 e 1990, quando se especificavanas décadas de 1970, 1980 e 1990, quando se especificava f f ck ck entre entre 15 MPa e 20 MPa mesmo para edifícios altos.15 MPa e 20 MPa mesmo para edifícios altos. Pode-se dizer o mesmo a respeito do aço. Pode-se dizer o mesmo a respeito do aço. Algumas construtorasAlgumas construtoras preferem trabalhar com estruturas de concreto armado, pois muitaspreferem trabalhar com estruturas de concreto armado, pois muitas vezes essa já é a sua prática há décadas e não desejam mudar. Jávezes essa já é a sua prática há décadas e não desejam mudar. Já outras não se importam de utilizar novos materiaisoutras não se importam de utilizar novos materiais, como o concreto, como o concreto protendido com cordoalha não aderente.protendido com cordoalha não aderente. 1.21.2S������� S������� ���������������������� Um sistema é um conjunto de elementos interconectados deUm sistema é um conjunto de elementos interconectados de modo a formar um todo organizado. Todo sistema possui ummodo a formar um todo organizado. Todo sistema possui um objetivo geral a ser atingido. No caso dos sistemas estruturais,objetivo geral a ser atingido. No caso dos sistemas estruturais, o objetivo é suportar os carregamentos que incidem sobre ao objetivo é suportar os carregamentos que incidem sobre a estrutura e conduzi-los de forma segura para estrutura e conduzi-los de forma segura para o solo.o solo. Para cada concepção arquitetônica existem várias possibilidadesPara cada concepção arquitetônica existem várias possibilidades de sistemas estruturais. O fato de se optar por certas soluções parade sistemas estruturais. O fato de se optar por certas soluções para os pavimentos implica arranjos estruturais bastante diversos.os pavimentos implica arranjos estruturais bastante diversos. Uma solução concebida para ser executada em concreto proten-Uma solução concebida para ser executada em concreto proten- dido tenderá a ser bem diferente de uma solução para concretodido tenderá a ser bem diferente de uma solução para concreto armado. Comumente essas estruturas possuem vãos maiores earmado. Comumente essas estruturas possuem vãos maiores e consequentemente menos pilares quando comparadas às estruturasconsequentemente menos pilares quando comparadas às estruturas projetadas para concreto armado. No pavimento, pode-se optar porprojetadas para concreto armado. No pavimento, pode-se optar por solução com lajes maciças, solução com lajes maciças, nervuradas, lajes planas diretamente apoia-nervuradas, lajes planas diretamente apoia- das em pilares e das em pilares e lajes pré-fabricadalajes pré-fabricadas com ou s com ou sem o uso sem o uso de protensão.de protensão. Pode-se dizer que é nessa fase que os grandes profissionaisPode-se dizer que é nessa fase que os grandes profissionais se sobressaem. É a fase da concepção, em que a criatividade e ose sobressaem. É a fase da concepção, em que a criatividade e o conhecimento sobre o comportamento dos materiais vão resultarconhecimento sobre o comportamento dos materiais vão resultar em uma estrutura mais adequada às restrições impostas pela arqui-em uma estrutura mais adequada às restrições impostas pela arqui- tetura, pelos métodos construtivos e pelos custos envolvidos paratetura, pelos métodos construtivos e pelos custos envolvidos para executá-la. Um mesmo projeto arquitetônico entregue a dez enge-executá-la. Um mesmo projeto arquitetônico entregue a dez enge- 16 Desconstruindo o projeto estrutural de edifícios nheiros diferentes resultará em dez soluções diferentes. Haverá a solução que gastará menos materiais, a de mais fácil execução e a que conduzirá à obra mais barata. 1.3 C������������ A determinação dos carregamentos que incidem sobre a estru- tura é uma das fases mais importantes do desenvolvimento do projeto estrutural naquilo que diz respeito à segurança. É preciso que se estimem essas cargas com certa precisão para que o dimensionamento dos elementos possa ser feito de modo a evitar o desperdício ou, o que é pior, a perda da estabilidade, que poderia resultar num inteiro colapso. Quanto à ocorrência dessas cargas, as normas brasileiras as clas- sificam em permanentes, variáveis (ou acidentais) e excepcionais. Entendem-se como cargas permanentes aquelas que atuam com valores praticamente constantes durante toda a vida útil da estru- tura. Tome-se como exemplo o peso próprio que passa a atuar no momento da desforma e vai até o momento do colapso do elemento. Outros exemplos de cargas permanentes são pisos, revestimentos, paredes e protensão. As cargas acidentais, por outro lado, são aquelas cuja atuação varia com o tempo. A grande maioria são as cargas de utilização, como o peso de pessoas e objetos. Imagine-se uma laje que suporta uma sala de aula. No momento da aula, a laje está carregada com o professor e sua turma de alunos, mas no intervalo ou durante a madrugada o peso daquelas pessoas não mais estará presente. A NBR 6120 (ABNT, 1980) prescreve os valores de cargas aciden- tais que devem ser usados para cada tipo de utilização. Os valores mais usuais podem ser visualizados na Tab. 1.1. Já as cargas excepcionais são as que têm duração extremamente curta e muito baixa probabilidade de ocorrência durante a vida 1 Considerações iniciais sobre o projeto estrutural 17 da construção, mas que devem ser consideradas nos projetos de determinadas estruturas. De acordo com a NBR 8681 (ABNT, 2003), consideram-se como excepcionais as cargas decorrentes de causas tais como explosões, choques de veículos, incêndios, enchentes ou sismos excepcionais. Outra carga acidental de grande importância é o vento. Espe- cialmente em galpões e edifícios altos, sua influência sobre a estrutura é bastante significativa. Numa dada localidade, a força do vento numa edificação é fortemente influenciada pela topografia do terreno, pelas características das construções vizinhas e por sua aerodinâmica. No Brasil, a NBR 6123 (ABNT, 1988) fixa as condições exigí- veis na consideração das forças devidas à ação estática e dinâmica do vento, para efeitos de cálculo de edificações. Uma ressalva é que essa norma não se aplica a edificações de formas, dimensões ou localização fora do comum, casos em que estudos especiais devem ser feitos para determinar as forças atuantes do vento e seus efeitos. Tab. 1.1 V������ �� ����� ��������� Utilização Carga acidental(kN/m2) (kgf/m2) Forro sem acesso a pessoas 0,50 50 Residência 1,50 150 Escritório 2,00 200 Sala de aula 3,00 300 Estacionamento 3,00 300 Loja 4,00 400 Sala de ginástica 5,00 500 Fonte: NBR 6120 (ABNT, 1980). 18 Desconstruindo o projeto estrutural de edifícios 1.4 C������ Hoje em dia, o cálculo dos esforços a que os elementos esta- rão submetidos, bem como o dimensionamento de suas seções e o detalhamento de sua armadura, é realizado por meio de sistemas computacionais extremamente sofisticados. No Brasil, esses sistemas precisam trazer na sua programação os métodos de cálculo preconizados pela NBR 6118 (ABNT, 2014). São sistemas que simulam o comportamento do edifício em modelos 3D e por isso conseguem prever se as oscilações da estrutura causarão desconforto aos ocupantes. Por serem bastante complexos, esses sistemas exigem um alto grau de perícia na sua utilização. 1.5 A����������� �� ������� ���������� Do ponto de vista da apresentação gráfica, o projeto estrutural tem basicamente dois tipos de desenhos: forma e armadura. Como o nome diz, os desenhos de forma (fôrma) determinam a forma (fórma) da estrutura. Nessa planta, portanto, está definida toda a geometria da edificação, o que inclui a indicação dos elemen- tos estruturais acompanhados de suas respectivas dimensões. Assim como a planta baixa utilizada nos projetos arquitetônicos, o dese- nho de forma é obtido a partir de um corte horizontal feito à altura de 1,50 m em relação a um plano de referência. A diferença é que na planta baixa representa-se o que está abaixo do plano e na forma representa-se o que está acima. Os desenhos de armadura detalham a forma das barras e cabos e especificam suas quantidades e diâmetros, bem como seu posicionamento dentro dos elementos estruturais. Os aços mais utilizados em estruturas de concreto armado são os do tipo CA50 e CA60. As barras de CA50 são fabricadas pelo processo de laminação a quente, com saliências longitudinais e nervuras trans- versais. Na sua nomenclatura, o CA significa aço para concreto armado 1 Considerações iniciais sobre o projeto estrutural 19 e o 50 refere-se à sua tensão de escoamento, que é de 50 kgf/mm2 ou 5.000 kgf/cm2. Esses aços são geralmente comercializados em barras de 12 m. Tamanhos maiores precisam ser encomendados diretamentedos fabricantes. Os aços do tipo CA60, por terem diâmetros inferiores a 10 mm e serem obtidos pelo processo de trefilação de máquina, são classi- ficados como fios pela NBR 7480 (ABNT, 2007). São fornecidos em rolos com peso aproximado de 170 kg. De modo similar ao CA50, são aços para concreto armado cuja tensão de escoamento é de 60 kgf/mm2. Na Tab. 1.2 podem-se observar os diâmetros mais usuais encon- trados nos projetos estruturais, acompanhados de suas respectivas áreas e pesos. O Boxe 1.1 demonstra como se pode obter o peso linear para qualquer bitola de aço. Em cada prancha de armadura encontram-se a tabela e o resumo de armadura. O objetivo da tabela de armadura é orientar o corte das barras, pois, conforme pode ser visto na Tab. 1.3, ela especifica o elemento estrutural com suas repetições e a bitola da barra com suas quantidades e seu comprimento unitário. Tab. 1.2 D�������� ������ �� ���� �� ���� CA Tipo de aço (mm) Área (cm2) Peso (kg/m) CA60 5,0 0,20 0,16 6,0 0,28 0,22 CA50 8,0 0,50 0,40 10,0 0,80 0,63 12,5 1,25 1,00 16,0 2,00 1,60 20,0 3,15 2,50 25,0 4,91 3,85 20 Desconstruindo o projeto estrutural de edifícios Por exemplo, para preparar a armadura de oito elementos B0260, o armador de ferragens cortará: Tab. 1.3 T����� �� �������� Elemento Posição Bitola (mm) Quantidade Comprimentounitário (cm) B0260 (X8) 1 12,5 80 290 2 25 96 400 3 12,5 64 396 4 10 160 355 B0260A (X2) 1 20 12 453 2 20 12 563 3 12,5 16 559 4 10 66 355 B0360 (X4) 1 20 52 425 2 20 60 405 3 12,5 40 292 4 12,5 40 272 5 12,5 44 290 6 12,5 48 270 B0460 (X16) 1 25 480 460 2 12,5 384 292 3 12,5 384 290 B0760 (X2) 1 25 50 615 2 25 44 655 3 12,5 80 400 4 12,5 36 440 5 12,5 32 402 6 12,5 32 442 7 8 16 342 8 8 14 382 9 8 112 200 1 Considerações iniciais sobre o projeto estrutural 21 • 80 barras de 12,5 mm com 290 cm de comprimento; • 96 barras de 25 mm com 400 cm de comprimento; • 64 barras de 12,5 mm com 396 cm de comprimento; • 160 barras de 10 mm com 355 cm de comprimento. Notar que a coluna Posição identifica a barra. Por exemplo, no desenho de armadura, a barra identificada como N1 aparecerá na tabela de armadura na Posição 1, N2 na Posição 2 e assim por diante. O resumo de armaduras tem por objetivo indicar a quantidade de aço necessária para executar os elementos constantes na pran- cha. É um item importante, pois, como o aço é comprado pelo peso, essa tabela facilita o processo. Um exemplo de resumo pode ser visto na Tab. 1.4. Para executar os elementos detalhados na prancha são necessários 133 kg de 8,0 mm, 505 kg de 10,0 mm etc. Ao todo serão precisos quase 19 t de aço para a execução dos elementos. Um aspecto importante dos desenhos de armadura é que não se desenha cada uma das barras que serão colocadas dentro das peças estruturais, como está demonstrado na Fig. 1.1A. O desenho ficaria confuso e muito carregado. Em vez disso, desenha-se um ferro repre- sentativo e nele se põe uma codificação, conforme pode ser visto na Fig. 1.1B. Tab. 1.4 R����� �� ��������� Resumo aço CA50-60 Aço Bitola (mm) Comprimento (m) Peso (kg) 50A 8 332 133 50A 10 802 505 50A 12,5 4.041 4.041 50A 20 586 1.465 50A 25 3.188 12.751 Peso total 50A = 18.895 kg 22 Desconstruindo o projeto estrutural de edifícios 4 5 N 2 φ 1 0 C / 1 0 C = 3 9 5 17 N1 φ 8 C/20 C = 495 10 10 2 0 2 0 B A Fig. 1.1 Representação de armadura de lajes: (A) com todas as barras desenha- das; (B) com a codificação adotada nos projetos estruturais O termo ferro ou ferragem é largamente utilizado nas construções, apesar do fato de o material constituinte dos fios e vergalhões ser o aço. 1 Considerações iniciais sobre o projeto estrutural 23 Existem duas maneiras de codificar as armaduras. A primeira, utilizada em armaduras distribuídas, está demonstrada na Fig. 1.2. A leitura que se faz do ferro N1 é: 18 barras de 10,0 mm espaçadas a cada 12 cm e com comprimento de 261 cm. O ferro terá ainda duas dobras de 7 cm. Esse tipo de representação é utilizada em armadura de sapatas, blocos de coroamento de estacas e lajes. Para armadura não distribuída, a representação é feita confor- me a Fig. 1.3. No exemplo mostrado nessa figura, a leitura do ferro N3 é feita do seguinte modo: duas barras de 12,5 mm com comprimento de 580 cm; dobra esquerda, 40 cm, e dobra direita, 40 cm. Essa representação é comumente encontrada em armadura de vigas e pilares. 7 247 7 18 N1 φ 10 C = 261 Comprimento Espaçamento Bitola Posição Quantidade C/12 Fig. 1.2 Representação de armadura distribuída 4 0 N3 4 0500 2 φ 12,5 C = 580 Comprimento Bitola Posição Quantidade Fig. 1.3 Representação de armadura 24 Desconstruindo o projeto estrutural de edifícios Boxe 1.1 C������ �� ���� ������ �� ��� ����� �� ��� Para calcular o quanto determinada barra de aço pesa por metro de comprimento, é preciso saber seu peso específico e seu diâmetro. O peso específico de um material é definido como: P γ = ∀ (1.1) em que P é o peso do material (kgf) e é o volume (m3). O peso então é calculado conforme a equação: P = γ ⋅∀ (1.2) A barra tem formato cilíndrico (Fig. 1.4), então seu volume pode ser expresso pelo produto da área do círculo pelo comprimento. Como os diâmetros são expressos em milímetros, é preciso convertê-los em metros para que o volume seja calculado em metros cúbicos. Isso é feito dividindo-os por 1.000. A equação do volume fica como mostrado a seguir: 2 1 000 4 . L φ π ∀ = (1.3) Ao fazer L = 1 m, tem-se o volume da barra para 1 m de comprimento. Simplificando a Eq. 1.3, chega-se a: 2 4 000 000. . π⋅φ∀ = (1.4) Para o aço, = 7.850 kgf/m3. Ao substituir e na Eq. 1.2, tem-se: 27 850 4 000 000 .P . . π= φ (1.5) Fig. 1.4 Barra com formato cilíndrico φ L 1 Considerações iniciais sobre o projeto estrutural 25 M������ �� ������ Mesmo tendo disponível a NBR 6120 (ABNT, 1980), pode-se dizer que prever as cargas que atuarão na estrutura ao longo de toda sua vida útil pode ser um exercício de futurologia. Por exemplo, em Fortaleza (CE) há vários casarões construídos entre as décadas de 1940 e 1970 que posteriormente foram transformados em escolas Simplificando a Eq. 1.5, obtém-se a expressão para o cálculo do peso linear das barras de aço: 20 006165P ,= φ (1.6) Exemplo: Calcular o peso linear de uma barra de 12,5 mm de diâmetro. Resposta: ( )20 006165 12 5 0 9633kg/m 1kg/mP , , ,= = 26 Desconstruindo o projeto estrutural de edifícios de idiomas ou receberam órgãos governamentais. Via de regra, essas edificações são amplas, com quartos grandes com áreas que podem chegar a 20 m2 ou mais. Para quartos, a NBR 6120 (ABNT, 1980) preconiza cargas acidentais de 150 kgf/m2. Hoje esses espaços projetados para abrigar um casal funcionam como salas de aula cuja carga é de 300 kgf/m2. Ou seja, o dobro do projetado! Também não é incomum que, após algum tempo, se deseje utilizar as lajes de coberta dos edifícios para outras atividades, tais como terraços para uso comum ou mesmo como espaços para a instalação de condensadores de aparelhos de ar condicionado, placas solares acopladas a sistemas de aquecimento de água, ou mesmo antenas de celular, com todo seu conjunto de aparelhos usado para processar os sinais. Por isso, esta charge é pertinente e o Dr. Chico tenta prever o que acontecerá daqui a alguns anos com a edificação que ele está projetando. LOCAÇÃO DE PILARES 28 Desconstruindo o projeto estrutural de edifícios É COM A PLANTA de locação que se dá início à execução da estru- tura, uma vezque é com ela que se posicionam no terreno todos os pilares e elementos de fundação. Um dos elementos mais importantes dessa prancha é o ponto inicial de locação, pois é a partir dele que serão locados os baricen- tros dos pilares da edificação. Qualquer erro na demarcação desse ponto provocará uma translação de toda a edificação em relação ao seu posicionamento dentro do terreno. Por conta disso, é preciso que ele esteja cotado em duas direções ortogonais em relação a pelo menos um dos vértices do terreno. 2.1 P���� ������� �� ������� O ponto inicial de locação é geralmente posicionado no bari- centro de um pilar retangular, e a partir dele é definido um sistema de coordenadas cartesianas ( X , Y ) que servirá de refe- rência à locação dos demais pilares. A Fig. 2.1 mostra como o ponto inicial de locação pode ser encontrado num projeto, sendo um detalhe dessa figura exibido na Fig. 2.2. A vantagem desse sistema, que utiliza cotas acumuladas em vez de cotas parciais, é que se consegue marcar os baricentros dos pilares sempre a partir do mesmo ponto, o que evita o acúmulo de erros a cada medição. Percebe-se pela Fig. 2.1 que a cotagem é sempre feita nos bari- centros dos pilares. Isso também facilita a locação dos elementos de fundação, conforme será visto no capítulo seguinte. Baricentro ou centroide de um corpo é o ponto onde pode ser considerada a aplicação da força de gravidade. Palavra de origem grega que designa o centro dos pesos. 2 Locação de pilares 29 P13 P16P15 P21 P20 85 � 30 30 � 18025 � 156 30 � 96 45 � 96 42,5 52,5 52,5 42,5 190 3 5 3 5 7 0 2,5 Cota acumulada em y 705,5 1 2 246,5 458 3,5 4 7 7 35 52,5 52,5 35 175 3 5 , 5 9 1 9 1 3 5 , 5 2 5 3 C o t a a c u m u l a d a e m x 35 105 105 35 280 3 5 1 0 5 1 0 5 3 5 2 8 0 3 5 1 0 5 1 0 5 2 8 0 3 5 3552,552,535 175 34 250 91 5 2 , 5 3 5 5 2 , 5 5 2 , 5 5 2 , 5 2 8 0 34 3 5 91 X Y Ponto inicial de locação 0 477 489 2 4 4 0 - 2 , 5 7 0 5 , 5 7 0 2 B0241 h = 80 h = 140 B0541 h = 140 B0941 h = 180 B0641 B0841h = 160 Fig. 2.1 Locação dos pilares X Y Ponto inicial de locação 0 0 Cota acumulada em y 35 52,5 52,5 35 175 3 5 , 5 9 1 9 1 3 5 , 5 2 5 3 C o t a a c u m u l a d a e m x B0541 h = 140 P20 30 � 96 Fig. 2.2 Ponto inicial de locação 30 Desconstruindo o projeto estrutural de edifícios 2.2 D�������� ��� ��������� ����������� Ao lado de cada título de pilar encontram-se as dimensões que ele possui naquele lance. Na prancha de locação, essas dimen- sões são comumente chamadas de saída de pilares. No caso de pilares cuja fundação é um bloco de coroamento de esta- cas, também as informações sobre as dimensões do bloco são descritas logo abaixo do texto do pilar. Isso pode ser facilmente identificado nas Figs. 2.1 e 2.2. Por exemplo, na Fig. 2.1 identifica-se que o pilar P16 é um pilar de seção transversal retangular de 30 cm por 180 cm cuja fundação é um bloco de coroamento de estacas que possui 250 cm de largura, 280 cm de comprimento e 160 cm de altura. No caso de pilares de seção não retangular, como pilares em C, L ou U, é preciso que se cotem todas as suas dimensões, o que inclui comprimentos e espessuras. Também se deve marcar o seu centro de gravidade, pois, assim como os pilares retangulares, sua fundação é centrada a partir do baricentro, e não pelo retângulo que os envolve, conforme mostrado na Fig. 2.3. Notar que a fundação desse pilar, que em planta tem 440 cm × 440 cm, está centralizada pelo centro de gravi- dade, e, portanto, percebe-se que ele fica mais deslocado para a direita. P7 CG 85,5 153,5 1 2 7 , 5 1 2 7 , 5 20 219 239 2 0 2 0 2 1 5 2 5 5 P7 CG E16E15E13 E14 E9 E11E10 E6 E7 E4 E8 E12 E3E1 E2 E5 4 0 1 2 0 1 2 0 1 2 0 4 0 4 4 0 40 120 120 120 40 440 h = 220 B1640-A Fig. 2.3 Locação de pilar em C 2 Locação de pilares 31 2.3 T����� �� ����������� A tabela de baricentros é um modo de apresentar as cotas acumu- ladas de forma tabulada. Por exemplo, ver o pilar P16 mostrado nas Figs. 2.1 e 2.4. Sua abscissa é 702 cm e sua ordenada é 489 cm. Isso significa dizer que esse pilar dista, do ponto inicial de locação, 702 cm ao longo do eixo X e 489 cm ao longo do eixo Y . Na obra, essa infor- mação pode ser confirmada consultando-se essa tabela. 2.4 C���� ����������� O corte esquemático mostra a quantidade de pavimentos com seus respectivos pés- -direitos. Também indica os níveis de assentamento de sapatas ou cotas de topos de blocos de coroamen- to de estacas. Um exemplo de corte esquemático pode ser visto na Fig. 2.5. Notar nesse desenho que os blocos de coroamento de estacas dos pilares P11 e P17 encon- tram-se rebaixados 110 cm em relação aos demais. Isso geral- mente acontece para que não interfiram na execução dos poços dos elevadores. Esse desenho também ajuda a identificar pavi- mentos com pé-direito duplo. P16 30 � 180 489 7 0 2 34 250 91 5 2 , 5 3 5 5 2 , 5 5 2 , 5 5 2 , 5 2 8 0 34 3 5 91 -2,5P15 P24 -18,0 0,0P20 P22 244,0P13 P20 0,0 621,5P1 P23 0,0 632,5P10 P21 0,0 639,5P4 P19 477,0 702,0P16 P15 477,0 705,5P21 P18 489,0 1.116,5P2 P16 489,0 1.128,5P5 P17 554,5 1.261,0P22 P14 792,0 1.368,5P11 P13 792,0 1.368,5P17 P12 959,5 1.431,5P3 P11 962,0 1.601,5P8 P10 964,5 1.640,0P6 P9 1.162,5 1.816,5P23 P8 1.172,5 1.820,0P18 P4 1.509,5 1.886,0P12 P5 1.513,0 2.054,5P7 P7 1.601,5 2.054,5P9 P6 1.621,5 2.278,0P14 P3 1.971,0 2.527,0P24 P1 2.220,0 2.532,0P19 P2 2.225,0 0,0 B0841 h = 160 (cm) Baricentros de pilares Pilar X Pilar Y(cm) Fig. 2.4 Tabela de baricentros 32 Desconstruindo o projeto estrutural de edifícios 2.5 R����� �� ������� Em se tratando de fundações profundas, apresenta-se um quadro-resumo com as quantidades de estacas, o diâmetro e a carga de trabalho utilizada no dimensionamento (Fig. 2.6). Subsolo 2 1º teto 2 , 8 8 2º teto 3 , 2 4 3º teto 4º teto 2 , 8 8 5º teto 2 , 8 8 6º teto 2 , 8 8 7º teto 2 , 8 8 8º teto 2 , 8 8 9º teto 2 , 8 8 10º teto 2 , 8 8 11º teto 2 , 8 8 12º teto 2 , 8 8 13º teto 2 , 8 8 14º teto 2 , 8 8 15º teto 2 , 8 8 16º teto 2 , 8 8 17º teto 2 , 8 8 18º teto 2 , 8 8 19º teto 2 , 8 8 20º teto 2, 8 8 21º teto 2 , 8 8 22º teto 2 , 8 8 23º teto 2 , 8 8 Caixa d'água rebaixados Topo dos blocos Topo dos blocos (sem escala) 1 , 7 2 2 , 6 3 P11 e P17 106,920 109,800 112,680 115,560 118,440 121,320 124,200 127,080 129,960 132,840 135,720 138,600 141,480 144,360 147,240 150,120 153,000 155,880 158,760 161,640 164,520 166,240 168,870 3 , 5 4 103,380 100,140 96,860 97,260 95,760 Corte esquemático 0,40 Platô 1 , 5 0 Fig. 2.5 Corte esquemático 2 Locação de pilares 33 2.6 N���� As notas são importantes informações textuais que precisam ser lidas por quem for executar a estrutura. Para o caso de fundação direta, apresentam o nível de assenta- mento das sapatas, bem como o valor da tensão admissível do solo utilizado no dimensionamento. Para fundações profundas, entre outras coisas, informam que para a determinação do comprimento das estacas deve ser consultado um engenheiro geotécnico. Também indicam que o valor encontrado do comprimento deverá ser confirmado por meio de controle da nega e de ensaios de prova de carga de acordo com a NBR 6122 (ABNT, 2010). Quantidade Seção Carga φ 410 N = 110 tf142 Fig. 2.6 Resumo de estacas M������ �� ������ A violência crescente fez o herói de Gotham City abandonar a vida de combate ao crime para abrir uma empresa de cravação de estacas – a BAT-Estaca Ltda. Algo bem mais seguro. DETALHAMENTO DAS FUNDAÇÕES 36 Desconstruindo o projeto estrutural de edifícios DEPOIS DE FEITA a marcação dos baricentros dos pilares, inicia- -se a execução propriamente dita da estrutura, e os primeiros elementos a serem executados são as fundações. Para que o dimensionamento das fundações possa ser realiza- do, é preciso que se conheça a resistência do solo onde elas serão assentadas. Isso pode ser feito por meio de ensaios de investigação geotécnica, sendo o mais comum deles a sondagem à percussão SPT ( standard penetration test ) ou ensaio de penetração padrão. Esse ensaio fornece informações sobre o material de que é constituída a formação onde será assentada a estrutura, indicando o índice de resistência à penetração (N SPT ) a cada metro de profun- didade. Com base nesse relatório é possível estimar, para cada metro, o nível máximo de tensão que o solo é capaz de suportar. Isso é feito correlacionando-se o N SPT com a tensão admissível dos solos. As seguintes equações empíricas encontradas na literatura podem ser utilizadas nesse procedimento (Moraes, 1976; Oliveira Filho, 1988): σ = 4 SPT adm N (3.1) para areia, argila pura. σ = 5 SPT adm N (3.2) para argila siltosa. σ = 7 5 SPT adm N , (3.3) para argila arenosa siltosa. Caso o valor da tensão admissível seja compatível com as cargas dos pilares, é possível adotar a solução em fundação direta. A Tab. 3.1 mostra um indicativo do número ideal de pavimentos em função dessa taxa do terreno. 3 Detalhamento das fundações 37 Quando o valor de tensão admissível é incompatível com o carregamento da edificação, parte-se para a solução em fundação indireta. 3.1 F�������� ������� (�� �����) Na fundação direta, a estrutura transmite seu carregamento diretamente para a camada de solo que está em contato com a fundação. Isso é feito nas camadas mais superficiais do solo, daí essas estruturas também serem chamadas de fundações rasas (Fig. 3.1). O princípio do dimensionamento das dimensões em planta desse tipo de fundação é não permitir que o valor da carga do pilar dividido pela área da sapata ultrapasse o valor-limite, denominado tensão admissível. Também efeitos de momentos precisam ser consi- derados para que o dimensionamento seja realizado corretamente. As sapatas mais comuns encontradas nas obras são as chamadas sapatas rígidas isoladas. Nesse tipo de sapata, sua altura é pelo menos igual a dois terços do seu balanço. Em virtude de sua grande rigidez, os recalques são uniformes, embora as pressões no solo não o sejam. Também é preciso que a altura da sapata seja suficiente para que a peça resista aos momentos fletores a que estará sujeita e às tensões de punção que aparecem no entorno do pilar. Como esses elementos estão sujeitos a grandes forças de tração na sua parte Tab. 3.1 T����� ���������� × ������ �� ����� Tensão admissível no solo Número de lajes (kgf/cm2) (MPa) 0,50 a 1,0 0,05 a 0,10 1 a 2 1,0 a 1,5 0,10 a 0,15 4 a 5 2,0 a 3,0 0,20 a 0,30 10 a 15 4,0 a 5,0 0,40 a 0,50 15 a 20 38 Desconstruindo o projeto estrutural de edifícios inferior, não podem prescindir de armadura. Mais informações podem ser vistas no Boxe 3.1. A representação de funda- ções diretas no projeto é bastante simples, conforme pode ser visto na Fig. 3.3. Por ser um desenho simples, é possível misturar no mesmo desenho as informações de forma e armadura. No exemplo mostrado na figura, tem-se uma fundação para um pilar de 20 cm × 40 cm. A sapata possui 255 cm × 275 cm em planta e a altura total é de 80 cm. Em termos de armadura, há uma malha de 10 mm a cada 10 cm nas duas direções. O cálculo do comprimento das armaduras foi feito Boxe 3.1 P�������� �� ��������������� �� ��������� ������� A tensão no solo terá de ser menor que a tensão admissível (adm) e pode ser calculada pela seguinte equação: σ = + ≤ σ ⋅ ⋅ 2 6 solo adm N M A B A B em que N é a carga do pilar, M é o momento fletor, A e B são as dimensões da sapata em planta e H é a altura da sapata (Fig. 3.2). N Fig. 3.1 Forças atuantes em uma fundação direta Fig. 3.2 Verificação das tensões no solo B A H M N 3 Detalhamento das fundações 39 deixando um cobrimento de 4 cm para cada um dos lados. Para o ferro N1, tem-se: Para calcular a quantidade de armaduras, divide-se o vão onde elas serão distribuídas pelo espaçamento entre cada uma delas. Para o N1, tem-se: 3.2 F�������� ��������� (�� ���������) Quando as camadas superficiais do solo não tiverem resistência suficiente para receber as cargas provenientes da estrutura, deve- Dobras: 15 cm – 4 cm – 4 cm = 7 cm Comprimento reto: 255 cm – 4 cm – 4 cm = 247 cm Comprimento total: 7 cm + 247 cm + 7 cm = 261 cm 275 cm/10 cm = 27,5 = 28 unidades Cobrimento é a distância da extremidade da armadura à face externa do elemento estrutural. Serve para proteger a armadura contra a corrosão. 28 N1 φ 10 C/10 C = 261 2 6 N 2 φ 1 0 C / 1 0 C = 2 8 1 2 6 7 7 7 7 7247 Camada de regularização 117,5 20 117,5 255 1 1 7 , 5 4 0 1 1 7 , 5 2 7 5 1 5 6 5 8 0 5 Fig. 3.3 Detalhamento de sapata de concreto armado 40 Desconstruindo o projeto estrutural de edifícios -se buscar nas camadas mais profundas a capacidade de supor- te necessária para fazê-lo. Na prática, isso é realizado por meio de fundações profundas. Conforme apresentado na Fig. 3.4, nesse tipo de fundação a carga proveniente do pilar é transmitida para um conjun- to de estacas, que por sua vez a transmite para a formação. O elemento de ligação entre o pilar e o conjunto de estacas chama-se bloco de coroamento (Alonso, 2012). 3.2.1 Estacas As estacas geralmente são de concreto armado ou metálicas. Quanto ao processo construtivo, podem ser moldadas in loco ou pré-fabricadas. Os tipos mais usuais são: • hélice contínua monitorada; • raiz; • Franki; • perfis laminados (metálicos); • pré-moldadas de concreto. Independentemente do materialde que é constituída, a estaca recebe sua carga através do bloco de coroamento e a transmite para o solo através da ponta inferior, do atrito lateral ou de ambos. Para que haja estabilidade é preciso, portanto, que tanto a estaca quanto o solo que lhe dá suporte resistam a essa carga que lhes é aplicada. O princípio de dimensionamento é mostrado no Boxe 3.2. Bloco de coroamento Estaca Pilar Fig. 3.4 Forças atuantes em uma fundação indireta 3 Detalhamento das fundações 41 Diâmetros usuais e valores médios de capacidade de estacas podem ser encontrados na Tab. 3.2. Esses valores, utilizados em projetos na cidade de Fortaleza (CE), são apenas para referência e não podem ser usados indiscriminadamente. Esse cálculo da capacidade da estaca e do seu comprimento é feito pelo consultor geotécnico com base no relatório de sondagem do terreno em ques- tão. Na Fig. 3.6 pode-se ver o detalhe de uma estaca tipo hélice contínua monitorada. Tab. 3.2 V������ ������ �� ����� ���������� ��� ������� Estaca Franki Estaca raiz (mm) Carga usual (mm) Carga usual (tf) (kN) (tf) (kN) 520 130 1.300 350 95 950 600 170 1.700 410 115 1.150 Boxe 3.2 P�������� �� ��������������� �� ��������� ��������� A carga admissível da estaca (Radm) é igual a (ver Fig. 3.5): P L adm R RR CS + = em que RP é a resistência na ponta da estaca, RL é a soma das resistências laterais e CS é o coeficiente de segurança. Na figura, N é a carga do pilar transmitida para o conjunto de estacas. RL RL RP RL RL RP N Fig. 3.5 Equilíbrio em fundação indireta 42 Desconstruindo o projeto estrutural de edifícios 3.2.2 Bloco de coroamento O bloco de coroamento de estacas é o elemento estrutural que tem a função de receber a carga do pilar e distribuí-la o mais equi- tativamente possível ao conjunto de estacas que repousa abaixo dele. Para que isso ocorra, é preciso que o bloco seja extre- mamente rígido, o que na prática se traduz pela grande altura que lhe é peculiar. Outra condição é que os centros de gravidade do pilar, do conjunto de estacas e do bloco de coroamento coinci- dam no mesmo ponto. Quando isso não acontece, excentricida- des são geradas e as cargas que as estacas recebem ficam desba- lanceadas. A estimativa da quantidade de estacas que o bloco deverá Cota de arrasamento Concreto magro 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 Fig. 3.6 Estaca hélice contínua moni- torada Tab. 3.2 V������ ������ �� ����� ���������� ��� ������� (cont.) Estaca hélice contínua Estaca pré-moldada de concreto (mm) Carga usual L (mm) Carga usual (tf) (kN) (tf) (kN) 400 70 700 20 × 20 25 250 500 120 1.200 25 × 25 40 400 600 150 1.500 30 × 30 60 600 35 × 35 80 800 3 Detalhamento das fundações 43 conter é feita dividindo-se a carga do pilar (N pilar ) pela capacidade de carga da estaca (Radm): pilar adm N N R ≥ (3.4) Para que a capacidade de suporte não fique comprometida, é preciso resguardar uma distância mínima (D) entre as estacas. Para estacas circulares: 2 5D ,= φ (3.5) em que é o diâmetro da estaca. Para estacas quadradas: 3D a= (3.6) em que a é o lado da estaca. Ressalta-se que a quantidade resultante da relação N pilar / Radm pode ser alterada ao se considerar a atuação de (1) momentos fletores e (2) efeito de grupo. A primeira situação é analisada pelo engenheiro calculista, e a segunda, pelo engenheiro geotécnico. A distribuição regular de estacas nos blocos, portanto, é feita para que uma distância mínima entre as estacas seja resguardada. Nos blocos de quatro, seis e nove estacas essa distribuição é baseada em quadrados, ao passo que nos blocos de três, cinco, sete e oito estacas essa distribuição é baseada em triângulos equiláteros. A Fig. 3.7 mostra como fica essa distribuição. Nos projetos estruturais, o detalhamento do bloco de coroamento é realizado por meio do desenho de forma e do de armaduras. O dese- nho de forma, mostrado na Fig. 3.8 para um bloco de quatro estacas, é composto de uma planta e uma vista lateral do bloco. Na planta é desenhado o contorno do bloco e marcado o centro de gravidade e a posição das estacas. No bloco de coroamento 44 Desconstruindo o projeto estrutural de edifícios mostrado na figura, as estacas têm diâmetro de 60 cm, e a distância mínima que as separa é igual a 2,5, ou seja, 150 cm. A vista lateral indica que o bloco possui 140 cm de altura. Notar que as estacas penetram 10 cm no bloco. CG CG CG CG CG CGCG CG D D D D D D D D D D D D D D D D D D D D D D D D 6 0 ° 6 0 ° 60° 60° Fig. 3.7 Distribuição de estacas no bloco de coroamento 3 Detalhamento das fundações 45 O desenho de armadura do bloco mostrado na Fig. 3.8 pode ser visto na Fig. 3.9. Notar que nesse bloco há armadura em todas as faces, formando o que nas obras recebe o nome de gaiola. A armadura principal, responsável por resistir aos grandes esforços de tração, fica na parte inferior e está representada no ferro N1. Para dirimir qualquer dúvida sobre seu posicionamento, há indicações em planta e também na vista lateral. Contudo, o detalhamento mais importan- te desse ferro é aquele em que ele é desenhado fora da peça. Nesse desenho, percebe-se com bastante clareza que se trata de 15 barras de 25 mm com comprimento de 460 cm dispos- tas em cada direção. O termo alternados significa que, quando uma barra é posicionada com a dobra de 125 cm no lado esquerdo, a seguinte deverá ter essa dobra posicionada no lado direito e assim sucessivamen- te. Já o termo positivo reforça o fato de que as barras deverão ficar na parte inferior do bloco. Armaduras positivas são dese- nhadas com linhas contínuas. Os ferros N2 serão posicionados nas quatro faces laterais do bloco. Notar que as armaduras localizadas nessa posição são chamadas de costelas. A função desses ferros é combater a retração provocada pelo grande volume de concreto que esse tipo de peça possui. CG 240 45 75 75 45 4 5 7 5 7 5 4 5 2 4 0 1 3 0 1 4 0 1 0 Fig. 3.8 Forma de bloco de coroa- mento de quatro estacas de 60 cm 46 Desconstruindo o projeto estrutural de edifícios Fig. 3.9 Armadura de bloco de coroamento de quatro estacas de 60 cm (Alternados) φ N2 φ N1 φ N1 2 0 2 0 2 0 2 0 φ N 2 3 0 3 0 3030 (Negativo) ( C o s t e l a s ) (Positivo) φ N3 φ N3 230 230 2 3 2 2 0 1 5 1 2 φ N 3 C / 2 0 12 φ N3 C/20 125 105 2 � 12 N3 φ 12,5 C = 290 4 � 6 N 2 φ 1 2 , 5 C = 2 9 2 2 � 15 N1 φ 25 C = 460 15 φ N1 C/16 1 5 φ N 1 C / 1 6 3 Detalhamento das fundações 47 Os ferros N3, desenhados com linha tracejada, são a armadura negativa do bloco e por isso devem ser posicionados na face supe- rior. Embora não haja tensões de tração na face superior do bloco em questão, essa armadura é muito importante para combater os efeitos de retração provocados pelos cimentos usados atualmente na produção dos concretos. M������ �� ������ A profissão de engenheiro estrutural é considerada das mais estressantes. É muito trabalho e pouco prazo para cumprir todas as metas.Mas, mesmo com toda essa pressão, tudo precisa ser feito com cuidado e seriedade para que não haja erros no projeto. Assim, a atitude zen deste calculista não poderia ser melhor. Ele precisa, melhor do que ninguém, saber como lidar com stress (tensão) na vida e também nos elementos que projeta. CINTAMENTO 50 Desconstruindo o projeto estrutural de edifícios O CINTAMENTO nos edifícios de múltiplos andares cumpre basica- mente as seguintes funções: • travar blocos de coroamento de estacas; • travar pilares cujo comprimento de flambagem é muito grande; • delimitar o poço do elevador e a saída da escada. 4.1 T������� ������ �� ���������� �� ������� Quando a fundação do pilar é um bloco de coroamento de uma ou duas estacas, faz-se neces- sário travar o pilar, conforme demonstrado na Fig. 4.1. Isso precisa ser feito porque esse tipo de bloco não possui sufi- ciente estabilidade lateral contra forças horizontais que atuam na estrutura. 4.2 D���������� ����� ��� ���������� Os blocos dos pilares que ficam na área de projeção dos poços dos elevadores precisam ser rebaixados de 1,00 m a 2,00 m em relação aos demais para possibilitar a instalação de para- -choques e polias. Em planta, a Fig. 4.2 mostra um conjunto de vigas fazendo a delimitação do poço. Para que as guias do elevador se mantenham no prumo, é importante que as dimensões internas dos poços sejam as mesmas desde o cintamento até a casa de máquinas. 4.3 S���� �� ������ Para manter toda a região da escada e da antecâmara apoia- da na estrutura, é muito comum fazer um cintamento como o V1 30 � 50P525 � 60 P4 25 � 60 Fig. 4.1 Viga V1 travando os blocos de coroamento de estacas 4 Cintamento 51 mostrado na Fig. 4.3. Notar que a escada não terá uma funda- ção apoiada diretamente no terreno, mas sairá da viga V4. 2 0 � 3 0 2 0 � 3 0 V5 20 � 50 20 � 50V7 V 1 0 V 1 1 AA P23 25 � 203 P22 25 � 203 Corte A-A B0460 B0460 P22 P23 1 1 0 V10 V11 Nível subsolo Topo blocos rebaixados V7 4 0 Fig. 4.2 Conjunto de vigas delimitando o poço do elevador P6 107 � 30 P7 P8 30 � 100 P9 V 1 3 V 1 4 V4 V5 V 1 2 V3 1 4 � 5 0 1 4 � 5 0 14 � 60 20 � 50 14 � 50 A A V 4 C o r t e A - A V 1 3 E n c h i m e n t o 2 0 � 5 0 4 0 T o p o d o s b l o c o s 30 � 70 30 � 80 Fig. 4.3 Cintamento delimitando a saída da escada 52 Desconstruindo o projeto estrutural de edifícios Detalhes de armadura das vigas serão abordados no Cap. 9. M������ �� ������ A nova norma de desempenho de edificações (NBR 15575 – ABNT, 2013) foi concebida com o intuito de mudar para melhor os parâmetros de qualidade das construções brasileiras. Os empresários desta charge, preocupados em oferecer um produto de qualidade aos seus clientes, contrataram o engenheiro egípcio especialista em construções duráveis. As pirâmides projetadas por ele há 4.500 anos continuam impecáveis! ESCADA 54 Desconstruindo o projeto estrutural de edifícios POR SE TRATAR de um elemento que faz a interligação de níveis diferentes, é preciso que o detalhamento da escada seja feito por meio de plantas e cortes, tanto no desenho de forma quanto no de armaduras. Seus elementos principais são: piso, espelho, largura, patamar e altura. Os primeiros são definidos no projeto arquitetônico, enquan- to o último, a altura, é definido no projeto estrutural. O espelho (e) e o piso ( p) da escada podem ser relacio- nados pela equação empírica mostrada a seguir, ao passo que o dimensionamento da altura (h) é função dos vãos e do carrega- mento (Fig. 5.1). Já a largura mínima é definida pelos códigos de obras dos municípios. 2 62 cm a 64 cme p+ = (5.1) 5.1 F���� �� ������ Na Fig. 5.2 encontra-se a forma da escada do pavimento tipo de um edifício. É preciso que todos os degraus estejam numerados para que se possa identificar o sentido de subida, que nesse caso é anti-horário. Notar também que os pisos dos degraus e os patamares estão devidamente cotados. As vigas que delimitam a caixa da escada, V1, V3, V22 e V26, estão todas no plano do pavimento, enquanto a VE está posicionada entre as lajes (ver corte A-A na Fig. 5.3). 5.2 C���� �� ������ Para facilitar o processo construtivo, é desejável que o valor do espelho seja um número inteiro em vez de quebrado. Por Fig. 5.1 Elementos de uma escada p h e 5 Escada 55 exemplo, é bastante comum que o pé-direito nos pavimentos tipo seja de 288 cm, pois permite uma escada com 16 degraus de 18 cm. V1 V3 VE V2 V 2 2 1 4 � 6 0 V 2 6 1 4 � 6 0 L3 L4 P4 25 � 60 P5 25 � 60 PÉ-DIREITO (16 � 18 = 288) 1 2 3 4 5 678 9 10 11 12 13 14 15 16 1 3 4 , 5 2 7 2 7 2 7 2 7 1 2 0 , 5 3 6 3 Nível patamar 137,4 27 27 137,4 328,8 1 3 4 , 5 2 7 2 7 2 7 2 7 1 2 0 , 5 3 6 3 137,4 27 27 137,4 A A 15 15 1 5 1 5 FORMA ESCADA "CHEGA" PAV. TIPO 14 � 66 14 � 5014 � 6614 � 66 28 � 60 Fig. 5.2 Forma da escada 56 Desconstruindo o projeto estrutural de edifícios Uma informação importantíssima que precisa ser mostrada no corte é aquela que se refere à altura da laje da escada. No exemplo da Fig. 5.3, seu valor é de 12 cm. Também no corte define-se o nível em que ficará a viga escada. No exemplo em questão, seu topo ficará 144 cm acima da laje. 5.3 A������� �� ������ Assim como a forma, a armadura da escada precisa ser detalha- da em planta e em corte. O detalhe em planta pode ser visto na Fig. 5.4. No exemplo mostrado neste capítulo, a escada tem quatro lances, sendo dois principais e dois secundários. Os lances principais, detalhados nos cortes 1-1 e 2-2 (Fig. 5.5), apoiam-se na viga V3 e na VE. Os lances secundários, mostrados nos cortes 3-3 e 4-4 (Fig. 5.6), apoiam-se nos lances principais. 2 8 8 5 4 9 0 5 4 9 0 5 4 9 0 5 4 1º Pav. tipo (2º Teto) 2º Pav. tipo (3º Teto) 18 1 2 1 2 18 18 18 18 18 18 1 2 1 2 18 18 18 VE VE V22 V3 V32 V22 V3 V32 L21 L21 Fig. 5.3 Corte da escada 5 Escada 57 4 3 1 2 3 4 2 1 1 1 N 1 φ 1 0 1 1 N 2 φ 1 0 7 N 3 φ 8 7 N 3 φ 8 7 N 3 φ 8 7 N 3 φ 8 9 N5 φ 6 C/20132 30 8 C = 170 132 30 8 C = 170 φ 6N59 C/20 1 1 N 1 φ 1 0 6 N4 φ 6 6 N4 φ 6 6 N4 φ 6 6 N4 φ 6 1 1 N 2 φ 1 0 6 N6 φ 6 6 N6 φ 6 1 3 2 3 0 8 C = 1 7 0 φ 6 N 5 C / 2 0 3 0 8 1 3 2 C = 1 7 0 φ 6 N 5 C / 2 0 6 6 Fig. 5.4 Armadura da escada Corte 1-1 1 1 N 1 φ 1 0 C / 1 2 C = 3 7 1 11 N2 φ 10 C/12 C = 175 8 50 8 7 N3 φ 8 C/20 C = 66 8 50 8 N3 φ 8 C/20 C = 66 C/20 C = 119 6 N4 φ 6 C/20 C = 1196 N4 φ 6 9 N 5 φ 6 8117 5 0 8 136 1 7 7 50 7 Fig. 5.5 Armadura dos lances principais de uma escada em corte (1-1) 58 Desconstruindo o projeto estrutural de edifícios Notar a diferença no detalhamento da armadura principal dos lances mostrados nos cortes 1-1 e 2-2 (Fig. 5.5). Para que a resul- Corte 4-4 arm. longitudinal Apoiar sobre 50 1 1 2 50 6 N 6 φ 6 C / 2 0 C = 2 1 2 6 N 5 φ 6 Corte 3-3 arm. longitudinal Apoiar sobre 50 C = 2 1 2 1 1 2 φ 6 C / 2 0 N 6 6 50 6 N 5 φ 6 Fig. 5.6 Armadura dos lances secundários de uma escada em corte (3-3) (4-4) Corte 2-2 8 50 8 N3 φ 8 C/20 C = 66 8 50 8 7 N3 φ 8 C/20 C = 66 C = 3 7 1 C / 1 2 φ 1 0 N 1 1 1 11 N2 φ 10 C/12 C = 175 C/20 C = 119 6 N4 φ 6 C/20 C = 119 6 N4 φ 6 9 N 5 φ 6 5 0 1178 8 136 1 7 7 50 7 Fig. 5.5 Armadura dos lances principais de uma escada em corte (2-2) (cont.) 5 Escada 59 tante R das forças de tração aponte para dentro da laje, é preciso que se separe a armadura em duas barras na chegada ao patamar (ver Fig. 5.7B). Caso contrário, a resultante apontaria para fora e as barras tenderiam a sacar para fora da laje. A Fig. 5.7A mostra uma situação onde não há a necessidade de se fazer isso. R RA B Fig. 5.7 Detalhes corretos na mudança de direção da laje M������ �� ������ 60 Desconstruindo o projeto estrutural de edifícios O colega do calculista retratado nesta charge quer saber em que cidade estão localizados seus últimos prédios projetados. Parece que ele não entendeu bem a pergunta e na resposta referiu-se a onde tem armazenado virtualmente os modelos computacionais das estruturas que projetou. A onda agora é cloud computing ou computação nas nuvens. PILARES 62 Desconstruindo o projeto estrutural de edifícios OS PILARES são elementos lineares de eixo reto, usualmente dispostos na vertical, em que as forças normais de compressão são preponderantes. Sustentam os pavimentos e conduzem as cargas atuantes na estrutura para as fundações. O detalhamento de pilares é feito lance por lance, geralmente começando pela saída (da fundação) e terminando no lance que sus- tenta o último teto. Compõe-se basicamente de desenhos que mostram a seção transversal, em geral apresentada na escala 1:20 ou 1:25, acompanhada da armadura longitudinal, comumente repre- sentada na escala 1:50. Um exemplo desse tipo de detalhamento pode ser visto na Fig. 6.1. 6.1 S���� �� ������� A armadura de saída de pilares precisa estar devidamente ancorada na fundação. No caso de fundação em sapata, que Fig. 6.1 Lance de pilar: (A) representação em projeto e (B) perspectiva 2 0 40 6 N1 φ 12,5 32 N2 φ 5 C/15 C = 108 34 1 4 20 6 N 1 φ 1 2 , 5 C = 5 0 5 N 2 3 2 φ 5 C / 1 5 0 1 Sapata 1º Teto 4 9 2 1:25 1 : 5 0 4 8 5 5 Piso subsolo 1 5 0 3 4 2 A B 6 Pilares 63 comumente possui altura pequena quando comparada com a dos blocos de coroamento, mergulha-se a armadura até o fundo do elemento. Também é adicionada uma dobra inferior, que em alguns lugares recebe o nome de patinha (Fig. 6.2). No caso de blocos de coroamento, basta entrar o comprimento necessário para ancorar a barra, algo em torno de 40. Um detalhe genéri- co pode ser visto na Fig. 6.3. Camada de regularização (concreto magro) sapata Cota de assentamento Armaduras Dobra inferior do pilar Armaduras da Fig. 6.2 Armadura de saída de pilares para fundação em sapata Fonte: cortesia de E3 Engenharia Estrutural. H ( H – 1 0 ) 1 0 Bloco de coroamento das estacas Pilar Ancoragem da armadura da estaca no bloco Ancoragem da armadura do pilar no bloco Estaca em concreto > 4 0 φ > 4 0 φ Fig. 6.3 Armadura de saída de pilares para fundação em bloco de coroamento de estacas Fonte: cortesia de E3 Engenharia Estrutural. 64 Desconstruindo o projeto estrutural de edifícios 6.2 D����������� �� �� ����� �� ����� Na Fig. 6.4 pode-se ver o detalhamento do primeiro lance de um pilar, também chamado de saída de pilares. As informações que podem ser extraídas desse desenho são as seguintes: • Trata-se de um pilar retangular cuja seção transversal é de 120 cm × 25 cm. A altura do lance é de 328 cm. • Esse lance sustenta o primeiro teto (ou primeira laje do empreendimento), que corresponde ao pavimento denominado subsolo 01. • A armadura longitudinal será composta de 20 barras de 25 mm dispostas conforme o desenho, ou seja, uma barra em cada canto, sete em cada face de 120 cm e uma em cada face de 25 cm. • Notar que a representação da armadura longitudinal é feita em dois locais: na seção transversal e também na lateral direi- ta, onde o comprimento da barra é especificado. No exemplo, observa-se que a barra tem 530 cm de comprimento e penetra 100 cm no bloco de coroamento. • Os estribos são detalhados sacados da seção transversal, de modo que se possa identificar com facilidade seu formato e suas dimensões. No exemplo, têm-se estribos retangulares de 115 cm × 20 cm. Para chegar às suas dimensões, basta subtrair o cobrimento da armadura, que nesse caso é de 2,5 cm. Para determinar o comprimento total, deve-se calcular o perímetro e somar o comprimento da dobra que permite que o ferro seja amarrado com arame recozido. O valor dessa dobra é de apro- ximadamente 24. Os cálculos estão demonstrados a seguir. Dimensões: Comprimento do estribo: 120 – 2,5 – 2,5 = 115 cm 25 – 2,5 – 2,5 = 20 cm 115 + 20 + 115 + 20 + 19 = 289 cm 6 Pilares 65 • Para calcular a quantidade de estribos no lance, basta dividir a altura do lance do pilar pelo espaçamento do estribo. No exem- plo, tem-se o estribo especificado como 8 c/20. Desse modo: • Os estribos abertos, que aparecem na posição N3, são chama- dos de grampos e utilizados em pilares alongados. Sua quantidade é calculada da mesma maneira que no estribo. 6.3 D����� � ������� ����� ������ Se o edifício é composto de múltiplos andares, é preciso que se deixe uma armadura de espera no andar de baixo para permitir uma emenda com as barras que serão posicionadas no lance superior. O valor dessa espera é em torno de 40. Já para o caso da dobra inferior da armadura de saída da sapata, esse valor é de 15. Um exemplo ilustrativo pode ser visto na Fig. 6.5. 328/20 = 16 estribos 2 5 120 20 N1 φ 25 16 N2 φ 8 C/20 C = 289 115 2 0 2 � 1 6 N 3 φ 8 C / 2 0 2 0 N 1 φ 2 5 C = 5 3 0 1 0 0 N 2 2 � N 3 1 6 φ 8 C / 2 0 0Topo Bloco 3 2 8 1:25 1 : 5 0 1º Teto S u b s o l o 0 1 1 9 C = 3 9 Fig. 6.4 Saída de pilares para fundação em bloco de coroamento de estacas 66 Desconstruindo o projeto estrutural de edifícios 6.4 O����� �������� Os pilares de seção transver- sal retangular são os mais frequentemente utilizados nas estruturas dos edifícios de concreto armado. Contudo, em algumas situações faz-se neces- sário o uso de outros formatos. Pilares em forma de L ou U são muitas vezes posicionados contornando os poços dos eleva- dores para formar um núcleo rígido que garantirá a estabi- lidade global do edifício. Há ainda pilares com seção circu- lar (Fig. 6.6) oumesmo em T. Esses pilares alongados têm um comportamento diferente demais. Quando a maior dimen- são em planta é cinco vezes maior que a menor, diz-se que se trata de um pilar parede. Nas Figs. 6.7 e 6.8 são mostrados exemplos de como podem ser detalhados. 2 0 40 6 N1 φ 16 27 N2 φ 6 C/18 C = 110 34 1 4 25 6 N 1 φ 1 6 C = 5 7 5 N 2 2 7 φ 6 C / 1 8 0Sapata 4 9 2 1:25 1 : 5 0 2 0 40 6 N3 φ 12,5 19 N4 φ 5 C/15 C = 108 34 1 4 6 N 3 φ 1 2 , 5 C = 2 8 5 N 4 1 9 φ 5 C / 1 5 1 2 1º Teto 2 8 8 5 5 0 5 Piso subsolo 1 5 0 3 4 2 40φ 15φ 2º Teto Fig. 6.5 Dobras e traspasse típicos das armaduras de pilares 15 8 N1 φ 12,5 N2 φ 5 C/15 C = 9417 Fig. 6.6 Pilar com seção circular 6 Pilares 67 20 2 3 9 N3 φ 8 C/15 C = 249 100 1 5 N5 φ 8 C/15 C = 39 2 0 25 80 105 N 2 φ 8 C / 1 5 C = 5 3 7 2 2 4 2 0 2 4 4 N 4 φ 8 C / 1 5 C = 3 4 1 564 φ 25 38 3 � 3 8 3 8 9 � 38 Fig. 6.7 Pilar com seção em L N5 N10 C/15 N 1 0 C / 1 5 1 4 N 1 0 C / 1 5 1 4 6 � 7 4 6 � 7 4 9 � 74 14 φ 8 C = 3 0 φ 8 C = 3 0 φ 8 C = 30 N 1 1 14 2 4 9 7 4 C = 5 4 0 C / 1 5 φ 8 N12 C/15 1 4 2 � 74 233 φ 8 C = 510 98 φ 20 2 5 5 2 0 2 1 5 2 0 239 21920 239 21920 Fig. 6.8 Pilar com seção em C 68 Desconstruindo o projeto estrutural de edifícios M������ �� ������ A eterna briga entre engenheiros e arquitetos vem do dilema entre a busca pela forma perfeita idealizada pelo arquiteto e a exequibilidade estrutural racionalizada pelo engenheiro. Vigas e pilares, ao ficarem aparentes, interferem na estética da edificação. Como demonstrado nesta charge, um inteiro pavimento sem vigas e pilares é o sonho de todo arquiteto. FORMA 70 Desconstruindo o projeto estrutural de edifícios P LANTA DE FORMA ou desenho para execução de forma é uma repre- sentação gráfica da geometria de um pavimento de concreto que pode ou não ser moldado na obra. As plantas de forma orientam a confecção de um molde ( fôrma), feito de madeira, plástico ou aço, dentro do qual são posicionadas armaduras para que, posteriormente, seja despejado o concreto. Essas plantas geralmente trazem suas dimensões expressas em centímetros. Uma particularidade importante dessas plantas é que, diferentemente do que ocorre na planta baixa usada na Arquitetura, a visualização dos elementos é invertida. Aquilo que não é visto numa planta arquitetônica e que aparece tracejado nos desenhos dessa planta é mostrado em linhas contínuas na planta de forma. E aquilo que é visto numa planta arquitetônica aparece em linhas tracejadas na planta de forma. 7.1 S��������� Um dos principais componentes da planta de forma é a indica- ção dos elementos estruturais em conjunto com suas dimensões. Para tanto, geralmente se adota a simbologia indicada no Quadro 7.1. Essa simbologia é bastante intuitiva, pois o símbolo é a primei- ra letra do nome do elemento seguida de sua numeração. A seguir será visto como fazer a leitura desses símbolos para cada elemento. Quadro 7.1 S��������� �� ������ �� ����� Elemento Símbolo Exemplo Laje L L1 h = 10 cf = 1,0 Viga V V15 – 14 × 60 Pilar P P3 – 25 × 80 Tirante T T1 – 20 × 20 em que h é a altura, e cf , a contraflecha. 7 Forma 71 7.2 L���� 7.2.1 Lajes maciças Observar a laje L2 na Fig. 7.1. O desenho de forma mostra que se trata de uma laje maciça com 15 cm de espessura e contra- flecha de 1,0 cm no meio da laje. Entende-se por contraflecha uma deformação vertical para cima imposta ao elemento estrutural de modo a prevenir a formação de flechas elevadas quando da atuação do carregamento. Esse recurso é utilizado tanto em lajes quanto em vigas. No desenvolvimento do projeto estrutural, procura-se minimizar essas deformações para que fiquem dentro de valores preconizados em norma. Por exemplo, em lajes e vigas destinadas a receber habitações residenciais e cuja alvenaria de vedação seja feita de tijolos, o valor da flecha não deve ultrapassar 1,0 cm. V6 V 6 4 V 6 6 V1 191,5 2 5 5 1 , 9 7 0 1 3 5 30 � 60 2 0 � 6 0 2 5 � 6 0 20 � 60 L2 L3 h = 15 h = 15 cf = 1,0 P106 P6 P102 P103 100 � 20 30 � 120 60 � 20 60 � 20 Fig. 7.1 Forma com laje maciça 72 Desconstruindo o projeto estrutural de edifícios 7.2.2 Lajes nervuradas As lajes nervuradas têm sido vastamente empregadas em todo o Brasil. Em Fortaleza (CE), por exemplo, são quase onipresen- tes independente do porte da obra. O motivo é que essas lajes conseguem vencer grandes vãos com considerável economia de material quando comparadas às lajes maciças. Como resultado, consegue-se uma forma mais “limpa”, isto é, com bem menos elementos estruturais. Ademais, empresas especializadas em produzir os moldes para esse tipo de laje também fornecem sistemas de escoramento que dispensam o assoalho de madeira. Isso confere a essas lajes um viés ambiental, o que constitui um forte apelo, especialmente numa época em que se tem a consciência de que os recursos naturais são limitados e precisam ser utilizados de modo sustentável. Como desvantagem, pode-se mencionar a utilização de forros de gesso nas habitações e também uma espessura consideravelmente maior que a das lajes maciças. 7.2.3 Alturas equivalentes Para facilitar a comparação das lajes nervuradas com as lajes maciças, os fabricantes de moldes geralmente apresentam em seus catálogos as alturas equivalentes de consumo e de inércia. A definição dessas alturas é dada a seguir (Fig. 7.2): • Altura real ( ht ): é a soma da espessura da lâmina (também chamada de capa ou mesa) com a altura do molde. • Altura de consumo ( hc ): expressa em centímetros, indica a equivalência entre a laje nervurada e a laje maciça em termos de consumo de concreto. Por exemplo, ao dizer que uma laje nervurada com altura real de 26 cm possui altura de consumo de 11,32 cm, indica-se que o seu consumo de material é equi- valente ao de uma laje maciça de 11,32 cm. 7 Forma7 Forma 7373 •• Altura Altura de de inérciainércia ( ( hihi ) ): expressa em centímetros, indica a equi-: expressa em centímetros, indica a equi- valência entre a laje nervurada e a laje maciça em termosvalência entre a laje nervurada e a laje maciça em termos de inércia, que é levada em conta no cálculo da deformaçãode inércia, que é levada em conta no cálculo da deformação da laje. Por exemplo, ao dizer que uma laje nervurada comda laje. Por exemplo, ao dizer que uma laje nervurada com altura de consumo de 11,32 cm possui altura de inércia dealtura de consumo de 11,32 cm possui altura de inércia de 17,20 cm, indica-se que ela se deforma de modo equivalente17,20 cm, indica-se que ela se deforma de modo equivalente ao de uma laje maciça de ao de uma laje maciça de 17,20 cm.17,20 cm. A Fig. 7.3 mostra a representação desse tipo delaje numaA Fig. 7.3 mostra a representação desse tipo de laje numa planta de forma. Notar que os caixotes são desenhados e devida-planta de forma. Notar que os caixotes são desenhados e devida- mente cotados para orientar seu posicionamento. No caso de nãomente cotados para orientar seu posicionamento. No caso de não caber um número inteiro de caixotes, como ocorreu na L527, pode-caber um número inteiro de caixotes, como ocorreu na L527, pode- -se utilizar o meio-caixote no bordo, conforme indica -se utilizar o meio-caixote no bordo, conforme indica a figura.a figura. A laje da Fig. 7.3 foi projetada para ter uma altura real deA laje da Fig. 7.3 foi projetada para ter uma altura real de 26 cm. Via de regra, nessa mesma prancha há um detalhe numa26 cm. Via de regra, nessa mesma prancha há um detalhe numa escala maior onde as dimensões do caixote e da espessura da lâminaescala maior onde as dimensões do caixote e da espessura da lâmina estão indicadas. O detalhe do molde para a L527 pode ser visto naestão indicadas. O detalhe do molde para a L527 pode ser visto na Fig. 7.4.Fig. 7.4. 7.2.47.2.4 Lajes Lajes prépré-moldadas-moldadas Bastante empregadas em residências e outras construçõesBastante empregadas em residências e outras construções de menor porte, as lajes pré-moldadas são representadas nosde menor porte, as lajes pré-moldadas são representadas nos projetos estruturais conforme mostrado na Fig. 7.5. Atentarprojetos estruturais conforme mostrado na Fig. 7.5. Atentar para a seta posicionada ao lado da indicação da laje, que indicapara a seta posicionada ao lado da indicação da laje, que indica h h t t hh i i h h c c AA BB CC Fig. 7.2Fig. 7.2 Alturas da laje nervurada: (A) altura real; (B) Alturas da laje nervurada: (A) altura real; (B) altura de inércia;altura de inércia; (C) altura de consumo(C) altura de consumo 7744 Desconstruindo o projeto estrutural de edifíciosDesconstruindo o projeto estrutural de edifícios o sentido de colocação das vigotas. Essa mesma representaçãoo sentido de colocação das vigotas. Essa mesma representação é feita tanto para lajes tipo volterranas quanto para lajes treli-é feita tanto para lajes tipo volterranas quanto para lajes treli- çadas. No exemplo apresentado na figura, a altura real da lajeçadas. No exemplo apresentado na figura, a altura real da laje é de 12 cm, sendo 8 cm da é de 12 cm, sendo 8 cm da vigota e do tijolo e vigota e do tijolo e 4 cm da lâmina.4 cm da lâmina. Ver o detalhe elucidativo mostrado na Fig. 7.6. Em lajes muitoVer o detalhe elucidativo mostrado na Fig. 7.6. Em lajes muito carregadas ou de grandes vãos, pode acontecer de a armaduracarregadas ou de grandes vãos, pode acontecer de a armadura não caber dentro da vigota. Um modo de resolver esse problemanão caber dentro da vigota. Um modo de resolver esse problema é utilizar a nervura dupla, ou até mesmo tripla, como indicadoé utilizar a nervura dupla, ou até mesmo tripla, como indicado na Fig. 7.7.na Fig. 7.7. V V 5 5 1 1 6 6 1 1 4 4 � � 6 6 0 0 V V 5 5 1 1 7 7 1 1 4 4 � � 6 6 0 0 L527L527 h = 26h = 26 P537P537 20 � 4020 � 40 P538P538 20 � 4020 � 40 P529P529 20 � 4020 � 40 P530P530 20 � 4020 � 40 "Morre""Morre" "Morre""Morre" ""MMoorrrree"" ""MMoorrrree"" 77 5454 88 1010 5454 77 77 5454 1010 77 5454 77 1 1 1 1 5 5 4 4 7 7 7 7 5 5 4 4 7 7 2 2 7 7 7 7 6,96,9 5 5 4 4 7 7 710710 Fig. 7.3Fig. 7.3 Forma com laje nervurada Forma com laje nervurada 7 Forma7 Forma 7575 Fig. 7.4Fig. 7.4 Molde com 61 × 61 × (21 + 5) para a laje nervurada L527 Molde com 61 × 61 × (21 + 5) para a laje nervurada L527 Fonte: cortesia de E3 Fonte: cortesia de E3 EngenhariEngenharia Estrutural.a Estrutural. MesaMesaMoldes plásticosMoldes plásticos reaproveitáveisreaproveitáveis concreto armadoconcreto armado Nervura deNervura de madeiramadeira Forma deForma de d d e e c c o o n n c c r r e e t t o o a a r r m m a a d d o o N N e e r r v v u u r r a a m m a a d d e e i i r r a a F F o o r r m m a a d d e e M M e e s s a a M M o o l l d d e e s s p p l l á á s s t t i i c c o o s s 77 775454 77 5544 77 7 7 5 5 4 4 7 7 r r e e a a p p r r o o v v e e i i t t á á v v e e i i s s 2121 1133 1133 1 1 3 3 1 1 3 3 4 4 8 8 4848 2525 44 7 7 5 5 4 4 7 7 6 6 1 1 6161 AA AA B B B B 14 � 7014 � 70 14 � 7014 � 70 1 1 4 4 � � 7 7 0 0 2 2 0 0 � � 7 7 0 0 14 � 7014 � 70 1 1 4 4 � � 7 7 0 0 L2L2 L1L1 h = 12h = 12 h = 12h = 12 P8P8 P4P4PP33 PP55 P9P9 P10P10 P11P11 P6P6 20 � 2020 � 20 14 � 3014 � 30 30 � 3030 � 30 30 � 3030 � 30 30 � 3030 � 30 30 � 3030 � 30 330 0 � � 1144 330 0 � � 1144 4 4 0 0 4 4 225555 443344,,99 557711,,66 2 2 9 9 5 5 , , 5 5 668888,,55 557700 4 4 1 1 4 4 , , 5 5 2 2 8 8 5 5 , , 5 5 1258,51258,5 7 7 0 0 0 0 1261,51261,5 6 6 9 9 9 9 , , 5 5 V10V10 V11V11 V12V12 V V 1 1 3 3 V V 1 1 4 4 V V 1 1 5 5 Fig. 7.5Fig. 7.5 Forma de Forma de pavimento com solução em laje pré-moldadapavimento com solução em laje pré-moldada 76 Desconstruindo o projeto estrutural de edifícios Perceber que na Fig. 7.5 a linha de dentro das vigas está tracejada. Conforme explicado no início deste capítulo, essa é a representação para elementos não vistos. Nessa forma, significa que as vigas estão invertidas. Observar o corte A-A na Fig. 7.8. 7.3 E�������� ������ Nas situações em que há elementos curvos em planta, torna-se necessário discretizar essas curvas em segmentos cotando-as em As. de cerâmica ou cimento Capeado de concreto de concreto armado Nervura pré-moldada com agregado miúdo 8 40 (Máximo) 4 1 2 As. Lajota pré-moldada Esquema padrão de montagem das lajes *Nervura simples* Fig. 7.6 Montagem da laje pré-moldada tipo volterrana As. de cerâmica ou cimento Capeado de concreto de concreto armado Nervura pré-moldada com agregado miúdo 8 40 (Máximo) 4 1 2 As. Lajota pré-moldada Esquema padrão de montagem das lajes *Nervura dupla* Fig. 7.7 Montagem da laje pré-moldada com nervura dupla Coberta Fig. 7.8 Corte A-A de lajes pré-moldadas 7 Forma 77 X e em Y, pois na maioria das vezes não é possível executar a forma somente com o fornecimento do raio da curva. No exemplo mostrado na Fig. 7.9, a aba de 12 × 60, juntamente com a laje L23, é curva. Assim, cotaram-se os valores a cada 50 cm em X. L17 L23 L21 V 2 0 V17 V15 V 2 2 V14 505050505050505050505050,511,5 1 5 1 6 7 , 7 5 3 , 6 9 2 ,4 1 2 1 , 4 1 1 9 , 1 8 9 , 3 8 0 , 8 8 148,4 P18P17 1 2 � 6 0 A B A 1 4 2 , 5 1 5 6 , 8 1 6 5 , 1 1 6 7 , 7 1 6 4 , 6 1 5 5 , 8 1 4 0 , 8 Fig. 7.9 Forma com elementos curvos M������ �� ������ Para o calculista, não tem jeito, a palavra momento tem apenas um significado: força vezes distância. ARMADURA DE LAJE 80 Desconstruindo o projeto estrutural de edifícios ARMADURA DE LAJE é uma malha constituída de barras de aço convenientemente posicionadas no interior das lajes de concre- to armado ou protendido com o objetivo de absorver os esforços de tração que se manifestam quando da aplicação dos carrega- mentos. Essas armaduras podem ser positivas ou negativas. As armaduras de lajes positivas são aquelas destinadas a absor- ver os esforços de momento positivo. Esses momentos são aqueles que tracionam sua parte inferior e comprimem sua parte superior. Por essa razão, essas armaduras ficam posicionadas na parte infe- rior da laje. De modo contrário, as armaduras de lajes negativas comba- tem as trações que aparecem na parte superior, e por isso são posicionadas na parte de cima do elemento. Geralmente essas arma- duras são posicionadas no encontro de duas lajes adjacentes. 8.1 R������������ ������� Já foram discutidas no capítulo passado as representações do desenho de forma. Nele, as partes vistas são representadas com traço médio, e as partes seccionadas, por traço grosso. Para linhas de cota e de chamada, utiliza-se traço fino. Pode-se observar essas características na Fig. 8.1. No desenho de armadura de lajes, o destaque está na armadura, enquanto a geometria vem em segundo plano. Assim, o desenho dos ferros é feito com linha grossa contínua para as armaduras positivas e com linha grossa tracejada para as armaduras negativas. A base do desenho de armadura é obtida do desenho de forma, com as seguintes alterações: • a base é toda desenhada em traço fino; • eliminam-se todas as cotas; • eliminam-se os títulos dos pilares e vigas, bem como suas respectivas dimensões; 8 Armadura de laje 81 • eliminam-se as alturas das lajes e contraflechas, permanecen- do apenas os títulos das lajes. 8.2 A������� �� ����� ������� A Fig. 8.2 mostra a armadura positiva das lajes L26 e L27 repre- sentadas na Fig. 8.1. Notar que, assim como na armadura das sapatas, apenas um ferro representativo em cada direção é desenhado. Têm-se N1 e N2 para a laje L26 e N3 e N4 para a laje L27. Na laje L26, tem-se uma malha de 8 mm a cada 13 cm na dire- ção principal e 8 mm a cada 19 cm na direção secundária. A laje L27 possui uma malha de 8 mm a cada 14 cm na direção principal e 6 mm a cada 19 cm na direção secundária. V 3 9 V24 V 4 5 V29 V23 V 4 4 V 4 2 V 3 8 35 � 60 14 � 60 25 � 60 2 0 � 6 0 2 0 � 6 0 2 0 � 6 0 L27L26 h = 15h = 15 P20 P120P119 P121 P21 P115 30 � 120 20 � 6020 � 60 20 � 60 55 � 124 20 � 40 6 5 0 113,5480340 225,5 Fig. 8.1 Forma com laje maciça 82 Desconstruindo o projeto estrutural de edifícios O cálculo do comprimento das armaduras foi feito deixando um cobrimento de 2,5 cm para cada um dos lados. O comprimento de fora a fora é obtido por meio da forma mostrada na Fig. 8.1. Quando o valor do comprimento não for inteiro, será preciso arredondá-lo para baixo, como foi feito na posição N1: Para calcular a quantidade de barras, divide-se o tamanho do vão interno onde a armadura será distribuída pelo espaçamento. Apresenta-se a seguir como a quantidade foi calculada para as quatro posições de ferro. O resultado da divisão, quando não exato, é arredondado para cima. 50 N1 φ 8 C/13 C = 570 47 φ 8 C/14 C = 495 N3 2 5 N 4 φ 6 C / 1 9 C = 7 0 5 2 9 N 2 φ 8 C / 1 9 C = 6 9 4 L27L26 Fig. 8.2 Armadura positiva de laje maciça N1 340 + 225,5 + 10 – 2,5 – 2,5 = 570 cm N2 650 + 35 + 14 – 2,5 – 2,5 = 694 cm N3 480 + 10 + 10 – 2,5 – 2,5 = 495 cm N4 650 + 35 + 25 – 2,5 – 2,5 = 705 cm 8 Armadura de laje 83 Nas Figs. 8.3 e 8.4 são mostrados exemplos de armadura nega- tiva. Notar que os ferros estão desenhados com linhas tracejadas, indicando que estão na parte superior da laje. A laje da Fig. 8.3 está isolada e, portanto, não é possível a colocação de armaduras negativas. Uma solução para esse problema é a colocação das chamadas armaduras de canto. Essa armadura combate o momento volvente que aparece nos vértices das lajes. Seu comprimento é da ordem de 25% do tamanho do menor lado da laje. A Fig. 8.4 mostra como pode ser feito o detalhamento da armadu- ra negativa de um painel de lajes maciças. A posição N3 é a armadura N1 (650)/13 = 50,00 = 50 N2 (340 + 225,5 – 20 – 10)/19 = 28,18 = 29 N3 (650)/14 = 46,43 = 47 N4 (480 – 10 – 10)/19 = 24,21 = 25 L1 2 � 8 N1 φ 82 � 8 N1 φ 8 1 2 1 2 1212 160 C/20 C = 184 1 2 1 6 0 1 2 12 12160 1 6 0 C/20 C = 184 2 � 8 N1 φ 8 1 2 12160 C/20 C = 184 1 6 0 12 1 2 2 � 8 N1 φ 8 1 2 12 160 1 6 0 C/20 C = 184 12 1 2 Fig. 8.3 Armadura de canto de laje maciça 84 Desconstruindo o projeto estrutural de edifícios principal, que combate momentos negativos e também momentos volventes. Seu comprimento é da ordem de 25% do comprimento do maior dos menores vãos entre as duas lajes adjacentes. Já as posições N10, N17 e N19 são chamadas de armaduras de distribuição ou secun- dárias. Seu valor é de no mínimo um quinto da armadura principal. 8.3 A������� �� ����� ���������� 8.3.1 Armadura das nervuras A armadura positiva das lajes nervuradas é posicionada na parte inferior das nervuras, enquanto a armadura negativa pode L27 L26 12 12 12 12 12 12 12 12 85 85 85 85 255255 85 85 85 85 255 255 8 5 8 5 8 5 8 5 1 2 1 2 2 5 5 2 5 5 1 2 1 2 8 5 8 5 8 5 8 5 1 2 1 2 1 2 1 2 2 5 5 2 5 5 58 N3 φ 858 N3 φ 8 C/25 C = 279 C / 2 5 C = 2 7 9 1 6 1 N 3 φ 8 C / 2 5 C = 2 7 9 C/25 C = 279 7 7 N 3 φ 8 12 N17 φ 5 C/30 C = 4043 12 N19 φ 5 C/30 C = 1931 1 2 N 1 0 φ 5 C / 3 0 1 2 N 1 0 φ 5 C / 3 0 C = 1 4 7 7 C = 1 4 7 7 Fig. 8.4 Armadura negativa de laje maciça 8 Armadura de laje 85 ser posicionada na parte superior delas ou mesmo na mesa (Fig. 8.5). Diferentemente do que ocorre na laje maciça, na laje nervura- da a armadura positiva possui espaçamento fixo, sendo dependente das dimensões do molde. Como exemplo, será analisada a laje L527 mostrada nas Figs. 8.6 e 8.7. A Fig. 8.6 exibe a forma dessa laje. Pela cotagem dos caixotes, percebe-se que o espaçamento das nervuras é de 61 cm de eixo a eixo, pois se somam 54 cmdo vão livre do caixote com 7 cm da parte inferior da nervura. Como o caixote é quadrado, o espaçamento da armadura positiva terá de ser de 61 cm nas duas direções. Para determinar a quantidade das barras de cada posição de armadura, conta-se o número de nervuras que aparece desenhado na forma. Já com respeito ao comprimento, perceber que, para melho- rar a ancoragem, as barras possuem uma dobra de 10 cm de cada lado. Para o exemplo em questão, tem-se: Tela soldada (Q61) direção secundária) (Armadura da longitudinal Nervura longitudinal Nervura de cobrimento 2 cm direção principal) (Armadura da direção principal) (Armadura da transversal Nervura 3 cm de cobrimento Fig. 8.5 Posicionamento das armaduras nas lajes nervuradas Fonte: cortesia de E3 Engenharia Estrutural. Posição Comprimento reto Dobras Comprimentototal N12 710 + 7 + 7 – 2,5 – 2,5 = 719 + 10 + 10 = 739 cm 86 Desconstruindo o projeto estrutural de edifícios V 5 1 6 1 4 � 6 0 V 5 1 7 1 4 � 6 0 L527 h = 26 P53720 � 40 P53820 � 40 P529 20 � 40 P530 20 � 40 "Morre" "Morre" "Morre" "Morre" 7 54 8 10 54 7 7 54 10 7 54 7 1 1 5 4 7 7 5 4 7 2 7 7 6,9 5 4 7 710 Fig. 8.6 Forma de laje nervurada L527 719 N12 φ 10 C/61 C = 73910 10 4 9 2 1 2 N 2 2 φ 1 6 C / 6 1 C = 5 1 2 1 0 1 0 9 Fig. 8.7 Armadura positiva de laje nervurada 8 Armadura de laje 87 8.3.2 Armadura da mesa Para combater a flexão da mesa, geralmente se utiliza uma tela posicionada na metade de sua altura. No exemplo da Fig. 8.5, a tela utilizada foi a Q61. M������ �� ������ A construção civil é muito sensível às crises econômicas. Como no Brasil predominam as construções de concreto, a situação fica difícil para o Homem de Aço! ARMADURA DE VIGA 90 Desconstruindo o projeto estrutural de edifícios ARMADURA DE VIGA é uma estrutura tridimensional constituída de barras de aço e estribos convenientemente posicionados no interior das vigas de concreto armado ou protendido com o objetivo de absorver os esforços de tração e de cisalhamento que se manifestam quando da aplicação dos carregamentos. Em situação de armadura dupla, a armadura de viga também resiste a esforços de compressão. No interior de uma viga de concreto armado, pode haver basi- camente cinco tipos de armadura: • armadura de flexão positiva; • armadura de flexão negativa; • armadura lateral; • grampos; • armadura de cisalhamento e torção (estribos). 9.1 A������� ������������ As armaduras positivas são barras de aço dispostas longitudinal- mente na peça e destinadas a absorver os esforços de momento positivo. Esses momentos são aqueles que tracionam (T ) a parte inferior da peça e comprimem (C ) a parte superior. Por essa razão, essa armadura fica posicionada na parte inferior da viga. A Fig. 9.1 ilustra como isso acontece numa viga simplesmente apoiada com apenas um vão. Por sua vez, a Fig. 9.2 mostra essa armadura no inteiro conjunto. De modo contrário às armaduras positivas, as armaduras nega- tivas combatem as trações (T ) que aparecem na parte superior, e por isso são posicionadas na parte de cima do elemento. Podem ser + C T Armadura positiva Fig. 9.1 Diagrama de momento fletor de uma viga simplesmente apoiada 9 Armadura de viga 91 vistas em balanços e também nos apoios intermediários das vigas (ver as Figs. 9.3 a 9.6). Costelas Porta estribo Armadura positiva Fig. 9.2 Perspectiva da armadura de uma viga simplesmente apoiada C T C T Armadura positiva Armadura negativa + – Fig. 9.3 Diagrama de momento fletor de uma viga com balanço Armadura negativa Armadura negativa Costelas Fig. 9.4 Perspectiva da armadura de uma viga com dois balanços 92 Desconstruindo o projeto estrutural de edifícios Nas regiões comprimidas da viga, a armadura longitudinal seria teoricamente dispensável, visto que o concreto é capaz de absor- ver as tensões. Contudo, para que o inteiro conjunto de armaduras não saia de sua posição durante a concretagem, acrescenta-se uma armadura construtiva chamada de porta-estribo. Como o nome diz, sua função é manter o estribo fixo na zona comprimida para que seu espaçamento e verticalidade sejam mantidos. Geralmente seu diâmetro é o mesmo do estribo. Indicações de porta-estribo podem ser vistas nas Figs. 9.2, 9.4 e 9.6. Tanto a armadura positiva quanto a negativa constituem a arma- dura longitudinal da viga. Ela pode ser apenas uma barra reta, mas, para melhorar a ancoragem nos apoios, pode vir com dobra simples T C C T T C Armadura positiva Armadura positiva Armadura negativa + + – Fig. 9.5 Diagrama de momento fletor de uma viga com dois vãos Porta estribo Porta estribo Armadura negativa Fig. 9.6 Perspectiva da armadura de uma viga com dois vãos 9 Armadura de viga 93 e também com dobra dupla, conforme mostra a Fig. 9.7. O terceiro tipo é a arma- dura lateral, também conhecida como armadura de pele ou ainda costela. Essa armadura tem por função controlar a abertura de fissuras nas regiões tracionadas das vigas. É utilizada em vigas com altura superior ou igual a 60 cm. A Fig. 9.8 apresenta seu posicionamento num corte da viga. Grampos são armaduras horizontais em forma de U que são colocadas nas ligações da viga com seus apoios de modo a auxiliar na ancoragem das armaduras longitudinais, tanto positivas quanto negativas. Sua necessidade aparece quando o apoio da viga é curto e ela trabalha em conjunto com as dobras da armadura longitudinal. Um detalhe desse tipo de armadura é mostrado na Fig. 9.9. Armadura sem dobra Dobra simples Dobra dupla Fig. 9.7 Tipos de armadura longitudinal h b Arm. negativa Arm. lateral Arm. positiva Fig. 9.8 Posição das armaduras no interior da viga Grampos Costelas Fig. 9.9 Grampos positivos 9494 DesconDesconstruindo o projeto estrutural struindo o projeto estrutural de edifíciosde edifícios 9.29.2 A������� A������� ���������������������� OsOs estribosestribos possuem uma função dupla. A principal é combater possuem uma função dupla. A principal é combater as tensões resultantes da atuação da força cortante. A outraas tensões resultantes da atuação da força cortante. A outra função é manter a armadu-função é manter a armadu- ra longitudinal da viga em seura longitudinal da viga em seu lugar durante a concretagem.lugar durante a concretagem. O estribo é constituído porO estribo é constituído por uma poligonal fechada, emborauma poligonal fechada, embora também haja os chamadostambém haja os chamados estribos abertos. Na Fig. 9.10estribos abertos. Na Fig. 9.10 é exibido um exemplo de estri-é exibido um exemplo de estri- bo de dois ramos. Em vigasbo de dois ramos. Em vigas mais largas, pode-se usar estri-mais largas, pode-se usar estri- bos de quatro ou seis ramosbos de quatro ou seis ramos (Fig. 9.11).(Fig. 9.11). Para determinar o seuPara determinar o seu tamanho, deve-se subtrair duastamanho, deve-se subtrair duas vezes o cobrimento da armaduravezes o cobrimento da armadura tanto para a base quanto paratanto para a base quanto para a altura. O gancho, que permi-a altura. O gancho, que permi- te que o estribo seja amarradote que o estribo seja amarrado na armadura longitudinal, ficana armadura longitudinal, fica em torno de 30em torno de 30. Apresenta-. Apresenta- -se a seguir como esse cálculo-se a seguir como esse cálculo pode ser feito para o exemplopode ser feito para o exemplo da Fig. 9.10:da Fig. 9.10: 1515 6060 33 φφ 12,5 12,5 22 φφ 6 6 2 � 22 � 2φφ 8 8 15 - 3 - 3 = 915 - 3 - 3 = 9 60 - 3 - 3 = 5460 - 3 - 3 = 54 5 5 4 4 9 9 4422 NN66 φφ 5 5 C C = = 114411 Fig. 9.10Fig. 9.10 Estribo de dois ramos Estribo de dois ramos Corte ACorte A 2 2 0 0 4949 2 2 � � 4400 NN66 φφ 8 8 C C = = 115566 Fig. 9.11Fig. 9.11 Estribo de quEstribo de quatro ramosatro ramos BBaassee 115 5 – – 3 3 – – 33 == 9 9 ccmm AAllttuurraa 660 0 – – 3 3 – – 33 == 554 4 ccmm Gancho paraGancho para = = 5 5 mmmm 330 0 × × 00,,550 0 == 115 5 ccmm CCoommpprriimmeenntto o ttoottaall 22((9 9 + + 5544) ) + + 1155 == 11441 1 ccmm 9 9 Armadura Armadura de de vigaviga 9595 9.39.3 R��������R������������ ���� ������� ������� �� �� �������������� Representa-se a armadura da viga num desenho explodido,Representa-se a armadura da viga num desenho explodido, ou seja, a armadura negativa é sacada para a parte superiorou seja, a armadura negativa é sacada para a parte superior do desenho, e a armadura positiva, para a parte inferior.do desenho, e a armadura positiva, para a parte inferior. Costuma-se também representar a armadura lateral na parteCostuma-se também representar a armadura lateral na parte inferior. Geralmente, desenha-se a armadura de viga na escalainferior. Geralmente, desenha-se a armadura de viga na escala de 1:50.de 1:50. Já os estribos são representados no lado direito do desenho,Já os estribos são representados no lado direito do desenho, numa escala maior, em geral 1:25. Nesse desenho, numa escala maior, em geral 1:25. Nesse desenho, pode-se detalharpode-se detalhar posicionamentos da armadura longitudinal, bem como da armaduraposicionamentos da armadura longitudinal, bem como da armadura lateral. Uma demonstração de como isso pode ser feito lateral. Uma demonstração de como isso pode ser feito é apresentadaé apresentada na Fig. 9.12.na Fig. 9.12. 1 1 9 9 852852 1 1 9 9 22 N4N4 φφ 1 122,,55 C C = = 889900 11 N5N5 φ φ 1 122,,55 C C = = 225500 11 N5N5 φ φ 1 122,,55 C C = = 225500 3 3 0 0 210210 22 N1N1 φφ 6 6 C = 240C = 240 22 N2N2 φ φ 1 166 C C = = 559900 11 N3N3 φ φ 1 166 C C = = 225555 210210 3 3 0 022 N1N1 φφ 6 6 C = 240C = 240 9 9 441441 2 2 � � 22 NN77 φ φ 8 8 C C = = 445500 441441 9 92 2 � � 22 NN77 φ φ 8 8 C C = = 445500 5 5 4 4 9 9 4422 NN66 φ φ 5 5 C = C = 141411 3311 111199 33 φφ 12,5 12,5 22 φφ 6 6 2 � 22 � 2 φφ 1313 φφ 5 5 CC//2222 N6(267)N6(267) 88 φ φ 5 5 CC/1/188 N6(133)N6(133) 88 φ φ 5 5 CC/1/188 N6(133)N6(133) 1313 φ φ 5 5 CC//2222 N6(267)N6(267) (1(1 φφ 2aCAM) 2aCAM) (Costela)(Costela) 2 � 22 � 2 φφ 8 8 (Costela)(Costela) 15 � 6015 � 60 15 � 6015 � 60 PP11 PP22 PP33 Corte ACorte A A A A A 1515 6060 V1V1 2 � 22 � 2 φφ 8 8 117117 286286 Fig. 9.12Fig. 9.12 Detalhamento de uma viga com d Detalhamento de uma viga com dois vãosois vãos 9696 Desconstruindo o projeto estrutural de edifíciosDesconstruindo o projeto estrutural de edifícios M������ �� ������M������ �� ������ Mais uma vez o conselho zen contra o estresse é este: seja positivo.Mais uma vez o conselho zen contra o estresse é este: seja positivo. Tire tudo que é negativo da sua vida e será feliz.Tire tudo que é negativo da sua vida e será feliz. PROTENSÃO 98 Desconstruindo o projeto estrutural de edifícios ATÉ POUCO TEMPO ATRÁS, obra protendida era sinônimo de grande estrutura, tal como as encontradas em pontes e viadutos. Contu- do, com o advento da cordoalha engraxada, no final da década de 1990, a protensão não aderente tornou-se uma realidade nas estruturas de edifícios residenciais e comerciais por todo o Brasil. O objetivo deste capítulo é descrever como os elementos constantes no projeto desse tipo de estrutura devem ser lidos para que sua execução possa ser feita conforme intencionado pelo projetista. 10.1 C�������� ��������� O aço mais utilizado nas obras protendidas com protensão não aderente é o CP190, mas hoje também se encontra disponível o CP210. Eles não são comercializados na forma de verga- lhões, como no caso dos aços para concreto armado. Em vez disso, são disponibilizados na forma de cordoalhas de sete fios engraxadas e plastificadas nos diâmetros 12,7 mm e 15,2 mm (Fig. 10.1). A Tab. 10.1 sumariza as propriedades desse material produzido pela ArcelorMittal. 10.2 D������� �� ������� Protender um cabo significa aplicar uma força de tração prees- tabelecida de modo que na peça possam surgir as tensões e deformações que foram cuidadosamente estudadas pelo proje- tista para que a estrutura pudesse ter o desempenho esperado. Essa operação é realizada com a utilização de um macaco hidráulico. 7 fios D Fig. 10.1 Cordoalha de sete fios Fonte: ArcelorMittal (2015). 10 Protensão 99 Na protensão não aderente, o cabo fica preso à peça por meio de placas de ancoragem posicionadas nas suas extremidades. A placa que fica na extremidade por onde o cabo é puxado é chama- da de placa de ancoragem ativa, enquanto a que fica na extre- midade oposta é denominada placa de ancoragem passiva. Em planta, a representação dessas placas é feita conforme demons- trado na Fig. 10.2. No ato da protensão, é preciso que se tomem alguns cuidados. Por exemplo, é necessário que as ancoragens passivas estejam pré-bloca- das, ou seja, que já estejam presas aos cabos, de modo que possam suportar a força de protensão e transmitir essa força para a peça. Outro cuidado diz respeito às etapas de protensão. A primeira etapa geralmente é executada cinco dias após a concretagem, desde que a resistência do concreto alcance pelo menos 70% do valor do f ck (resistência característica do concreto à compressão). Já a segunda etapa de protensão é feita 28 dias após a concretagem. Isso precisa Tab. 10.1 E������������� �� ���������� �� ���� ���� ���������� � ������������� Produto Cor Diâmetronominal (mm) Área (mm2) Massa (kg/m) Carga de ruptura (tf) Cordoalha CP190 RB 12,7 Azul 12,7 99,0 0,887 18,7 Cordoalha CP190 RB 15,2 Azul 15,2 140,0 1,221 26,5 Cordoalha CP210 RB 12,7 Laranja 12,7 99,0 0,887 21,0 Cordoalha CP210 RB 15,2 Laranja 15,2 140,0 1,221 28,8 Fonte: ArcelorMittal (2015). Ancoragem passiva Ancoragem ativa Fig. 10.2 Representação do cabo de protensão em planta 100 Desconstruindo o projeto estrutural de edifícios ficar muito claro no projeto para evitar esquecimentos que levariam a danos irreparáveis na peça. Para isso, pode-se adotar uma legenda como a mostrada na Fig. 10.3. Nela, as ancoragens ativas são desenhadas com linha contínua, e as passivas, com linha trace- jada. Para indicar a segunda etapa de protensão, utiliza-se uma sombra ou hachura. As Figs. 10.4 e 10.5 apresentam os detalhes das placas de ancora- gem passiva e ativa utilizadas para o cabo de 12,7 mm. Ancoragem ativa (1ª protensão) Ancoragem ativa (2ª protensão) Ancoragem passiva Fig. 10.3 Legenda de placas de anco- ragem em vista Corte das cunhas Vista frontal da placa 49 mm Corte da placa 56 mm 1 3 0 m m 33 mm Fig. 10.4 Placa de ancoragem passiva para cordoalha CP190 RB 12,7 mm (RB = baixa relaxação) Fonte: cortesia de E3 Engenharia Estrutural. 10 Protensão 101 10.3 T������ ��� ����� A principal finalidade da protensão numa estrutura é a dimi- nuição ou a total remoção de deformações causadas pelos carregamentos em elementos flexionados. Na prática, esses elementos são as lajes e as vigas. Para que esse efeito seja obtido, o cabo precisa descrever um traçado curvo ou mesmo poligonal. O mais comum é que ele descre- va um traçado parabólico, como o exibidona Fig. 10.6. Notar que ele sai do centro de gravidade da seção transversal (A) e depois vai seguindo uma série de parábolas até chegar à extremidade oposta (C). Os pontos notáveis das parábolas (pontos de máximo e de mínimo, bem como pontos de inflexão) estão marcados na figura. Os pontos de inflexão ficam posicionados a uma distância de 10% dos apoios. Já os pontos de mínimo geralmente ficam no meio do vão, mas podem ser encontrados numa faixa que vai de 30% a 70% dos apoios. Os pontos de máximo ficam localizados nos apoios intermediários do elemento. Fig. 10.5 Placa de ancoragem ativa para cordoalha CP190 RB 12,7 mm Fonte: cortesia de E3 Engenharia Estrutural. 1 3 0 m m 56 mm 33 mm Corte das cunhas Corte da tampa preenchida com graxa anticorrosiva 49 mm Corte do anel de fixação da tampa Vista frontal da placa Corte da placa 102 Desconstruindo o projeto estrutural de edifícios 10.4 P�������� �� ����� As lajes denominadas cogumelo apoiam-se diretamente nos pilares, eliminando a necessidade de vigas. A norma brasileira permite que se projete esse tipo de laje, desde que sua altura seja de no mínimo 20 cm. Um dos problemas desse tipo de estru- tura é sua flexibilidade, requerendo do engenheiro cuidados para que a estrutura não se deforme excessivamente. A protensão de lajes pode ser usada para resolver esse problema, sendo possível utilizá-la tanto em lajes maciças quanto em nervuradas. 10.4.1 Lajes cogumelo maciças protendidas Nas lajes maciças com protensão nas duas direções, é comum que o projetista distribua cabos numa direção e concentre-os na outra. Isso é feito para que não haja interferência de cabos em direções ortogonais tentando ocupar a mesma ordenada. Os cabos distribuídos geralmente são agrupados em feixes de duas a quatro cordoalhas (Fig. 10.7). Na Fig. 10.8 vê-se a representação em planta da protensão de laje numa dada direção. Nela, os cabos estão distribuídos em feixes de três cabos. Os números escritos ao longo do desenho do traçado são as ordenadas dos cabos, ou seja, a distância da forma ao centro de gravidade da cordoalha. A B C Vão 1 Vão 2 Ponto de inflexão Ponto de inflexão Ponto de mínimo Ponto de mínimo Ponto de máximo Ponto de inflexão Ancoragem passiva Ancoragem ativa 10% vão 10% vão 10% vão 10% vão Fig. 10.6 Traçado típico de um cabo de protensão visto de perfil 10 Protensão 103 No exemplo mostrado nessa figura, a laje tem altura de 22 cm. Portanto, os cabos saem de uma ordenada de 11,0 cm, que equi- vale à metade de sua altura e ao local do seu centro de gravidade (Fig. 10.9). No primeiro vão, eles descem até a ordenada de 5,0 cm e voltam a subir para 18,0 cm nas proximidades do pilar central. No segundo vão, que fica à direita do pilar, o cabo desce até uma ordenada de 4,0 cm, voltando a subir e terminando no centro de gravidade da laje, que é 11,0 cm. Na extremidade ativa dos cabos há informações relativas à sua quantidade, espaçamento, etapa de protensão e alongamento. O Quadro 10.1 apresenta um exemplo retirado da Fig. 10.8. Ponta para protensão 7 Ancoragens ativas 50 Eixo médio do feixe 7 140 Fig. 10.7 Feixe de três cordoalhas L5 l = 1 1 , 5 3C1 3C1 3C1 3C1 3C1 3C1 3C1 3C1 3 � 8 C 1 C / 8 5 Ordenadas dos cabos C a b o s t r i p l o s 5 153,5 577 77 77 77 77 77 77 77 77 77 77 7665 65 65 65 65 65 65 65 65 70 Cabos retos ( 1 ª P r o t . = 2 4 C 1 ) 1 1 , 0 1 1 , 5 8 , 2 5 , 9 4 , 5 4 , 0 4 , 6 6 , 3 9 , 2 1 8 , 0 1 1 , 0 1 1 , 0 9 , 5 7 , 0 5 , 5 5 , 0 5 , 4 6 , 7 8 , 9 1 1 , 9 1 5 , 8 1 5 , 7 1 8 , 0 1 8 , 0 Fig. 10.8 Protensão de laje maciça – cabos distribuídos em feixes 104 Desconstruindo o projeto estrutural de edifícios 1 1 1 1 2 2 7 7 10.4.2 Lajes nervuradas protendidas Nas lajes nervuradas, os cabos de protensão são posicionados dentro das nervuras, assim seu espaçamento fica limitado à distância entre nervuras. É possível fazer uma série de combi- nações com os cabos. Por exemplo, pode-se colocar cabos nervura sim, nervura não, o que seria equivalente a meio cabo por nervura. O mais comum é colocar um cabo por nervura, mas, dependendo de sua espessura, é possível acomodar dois cabos. Fig. 10.9 Protensão de laje maciça – placa de ancoragem com cabos distribuídos em feixes Quadro 10.1 I���������� ��� ����� �� ��������� 3 � 8 C 1 C / 8 5 ( 1 ª P r o t . = 2 4 C 1 ) C a b o s t r i p l o s l = 1 1 , 5 3×8 C1 c/85 Indicação da quantidade de cabos C1. Nesse exemplo, são oito feixes de três cabos, totalizando 24 cabos espaçados a cada 85 cm. l = 11,5 Informações sobre o alongamento do cabo. Nesse exemplo, após a aplicação de uma carga de 15 t, a cordoalha deverá alongar 11,5 cm. Esse valor é comparado com o alongamento medido no local. Qualquer discrepância de valores deve ser comunicada ao engenheiro estrutural. 1ª Prot. = 24 C1 Nesse exemplo, todos os 24 cabos C1 são puxados na primeira etapa de protensão, que ocorre cerca de cinco dias após a concretagem. 10 Protensão 105 Na Fig. 10.10 tem-se o exemplo de cabos puxados pela direi- ta. Eles partem do centro de gravidade da laje nervurada, 18,4 cm, descem até 4,0 cm no meio do vão, sobem para a ordenada de 22,0 cm no apoio, que é uma viga-faixa, e terminam na placa de ancoragem ativa posicionada na ordenada de 18,4 cm. Nesse exem- plo, perceber a alternância na quantidade de cabos. Em uma nervura tem-se um cabo, na outra, dois cabos, e assim sucessivamente. 10.4.3 Armadura de punção Nas lajes cogumelo, o entorno dos pilares é uma região de grande concentração de tensões, e uma das tensões que precisa ser analisada com bastante cuidado é a de punção. Entende-se por punção o fenômeno segundo o qual a laje plana apresenta ruptura localizada por corte em face das cargas concentra- das elevadas. Esse tipo de ruptura pode ocorrer principalmente nos encontros entre pilares e lajes. Para combatê-la, pode-se fazer uso de capitéis, que são engros- samentos da laje, conforme mostrado na Fig. 10.11. Nas lajes cogumelo nervuradas, é comum criar o capitel removendo-se os caixotes no entorno dos pilares, formando assim uma região maciça 1C2 2C2 1C2 2C3 1C4 2C5 4C2 (1ª Prot. = 4C2) 1 8 , 4 1 8 , 4 1 8 , 4 2 2 , 0 2 2 , 0 1 5 , 5 4 , 7 4 , 0 4 , 9 7 , 6 1 2 , 1 retosCabos 514560697272727272727272725 10 10 2C3 Y O r d e n a d a s d o s c a b o s C 2 , C 3 , C 4 E C 5 l = 5,8 l = 5,9 l = 6,1 (1ª Prot. = 2C3) 1C4 (1ª Prot. = 1C4) 2C5 (1ª Prot. = 2C5) 1C6 6 , 9 1 0 , 5 l = 6,2 6 5 1 8 . 4 5 1 8 , 4 1 8 , 4 5 5 168 1 8 , 4 Cabo reto Fig. 10.10 Protensão de laje nervurada 106 Desconstruindo o projeto estrutural de edifícios que seja capaz de absorver as tensões. Essa solução está demonstra- da naFig. 10.12. Em algumas situações, o uso de capitéis é indesejado, espe- cialmente em obras residenciais, onde se pretende ter um teto liso (Fig. 10.13). Para evitar seu uso, pode-se utilizar uma armadura de punção na laje. Essa armadura pode ser detalhada na forma de estribos ou ainda, de modo mais eficiente, com conectores ou studs. Exemplos desse detalhamento podem ser vistos nas Figs. 10.14 a 10.16. 10.4.4Armadura de fretagem As armaduras de fretagem são aquelas posicionadas na região próxima das ancoragens de modo a impedir que as forças de tração causem o fendilhamento da peça. A Fig. 10.17 demons- tra como esse detalhe é feito. Capitel Fig. 10.11 Laje cogumelo maciça com capitel Capitel Fig. 10.12 Laje cogumelo nervu- rada com capitel 10 Protensão 107 12129 Stud 27 27 2 6 , 5 2 6 , 5 2 6 , 5 2 6 , 5 2 6 , 5 2 6 , 5 2 6 , 5 2 6 , 5 18 � 3 φ 10 c/12 1 6 2 2 121212 12 2 1 6 2 9 9 Fig. 10.13 Laje cogumelo maciça sem capitel Fig. 10.14 Armadura de punção com studs em planta Fig. 10.15 Armadura de punção com studs em corte 108 Desconstruindo o projeto estrutural de edifícios 10.4.5 Lajes nervuradas com vigas-faixas protendidas Outra opção de solução estrutural com o teto liso é a utilização de vigas-faixas embutidas nas lajes nervuradas (Fig. 10.18). As vigas-faixas são vigas com a base bem maior que sua altura. O ideal é que no máximo a base seja cinco vezes o valor da altura. Fig. 10.17 Armadura de fretagem Viga-faixa Fig. 10.18 Laje nervurada com viga-faixa 30 N1 30 1 4 C = 74 1 0 1 0 2 0 7 77 5 φ 12,5 1 2 0 1 2 0 φ 10 φ 10 φ 10 8 5 6 0 6 0 3 0 3 0 2 5 Fig. 10.16 Armadura de punção com studs (medidas em milímetros) 10 Protensão 109 Nesse tipo de estrutura, como a altura da viga-faixa é a mesma da laje, o teto fica liso e, portanto, sem obstáculos para a passagem de tubulações. Também a ausência de vigas no interior da edificação permite flexibilidade no posicionamento das paredes. No exemplo mostrado na Fig. 10.19, V10 é uma viga-faixa. A protensão possi- bilita que se construam vigas com altura pequena sem que elas apresentem deformação excessiva. A representação da protensão em vigas-faixas é semelhante à da protensão em lajes, conforme pode ser visto na Fig. 10.20. As ordenadas são indicadas a cada 10% do vão, no desenho, 84 cm. No caso mostrado nessa figura, têm-se os cabos posicionados em duas camadas. Isso precisa ser feito para que as placas de ancoragem possam caber na seção transversal da viga. Observar também que está descrita a quantidade 32 de cabos e o alongamento de 7 cm após a aplicação da carga de 15,0 tf. Outro detalhe importante é que os 32 cabos não poderão ser puxados no mesmo dia. Serão necessárias duas etapas de protensão. Na primeira, executada cinco dias após a concretagem, serão puxa- dos 20 cabos. Na segunda, realizada aos 28 dias, serão puxados os cabos restantes. A representação da armadura passiva da viga-faixa é feita de modo semelhante à de uma viga comum de concreto armado (Fig. 10.21). A diferença é que a quantidade de armadura passiva é bem menor. P2 ABA V10 ABA L3 P6PC1 ABA ABA Fig. 10.19 Estrutura de lajes nervuradas com vigas-faixas 110 Desconstruindo o projeto estrutural de edifícios Especialmente no tocante aos estribos, a quantidade reduz de modo significativo devido à presença da protensão. Notar que, por serem bastante largas, as vigas-faixas são feitas com estribo duplo. 2 5 5 N6 φ 16 2 5 1 N1φ 16 C = 217 167 2 5 15 5 2 N5 C = 142 8 5 2 15 2 2 5 N2 φ 16 C = 440 418 2 5 1 N1φ 16 C = 217 167 2 5 5 N3 φ 16C = 530 478 2 2 30 5 N4 φ 16 C = 386 369 1 7 197 � 31 157 � 31 (4R) N7 157 � 26 (4R) N8 2 5 101 2 5 N7 φ 8 C = 267 101 2 0 N8 φ 8 C = 257 V3 (Protendida) P5 P6 Corte A 197 3 1 A A Corte B 157 3 1 B B Corte C 157 2 6 C C 127 N9 φ 8 C = 31918 (4R) 9 φ 8 C/20 (151)N9 46 (257) 13 φ 8 C/20 26 (608) 31 φ 8 C/20 62 3 φ 10 208 927 C = 952 C = 226φ 16N105 1 8 Fig. 10.21 Armadura passiva de viga-faixa O r d e n a d a s d o s Y 1 1515 Cabos retos V3 4 , 0 6 , 0 Y 2 c a b o s C 1 (Protendida)197 � 50 157 � 50 3 2 C 1 ( 2 ª P r o t . = 1 2 C 1 ) ( 1 ª P r o t . = 2 0 C 1 ) 1 8 , 0 1 5 , 2 1 0 , 3 6 , 8 4 , 7 4 , 7 6 , 8 1 0 , 3 1 5 , 2 1 8 , 0 1 8 , 0 1 8 , 0 3 2 , 0 2 6 , 8 1 7 , 7 1 1 , 2 7 , 3 7 , 3 1 1 , 2 1 7 , 7 2 6 , 8 3 2 , 0 3 2 , 0 3 2 , 0 l = 7 , 0 511580848484848484848465 8485 3 2 , 0 1 8 , 0 1 1 2 2 Fig. 10.20 Armadura de protensão de viga-faixa 10 Protensão 111 10.5 Q������������ �� ��������� Assim como as pranchas de armadura passiva trazem uma tabela de armadura contendo as quantidades, bitolas e compri- mentos de todas as barras e também um resumo de armadura contendo o peso de aço necessário para executar todos os elementos detalhados, o mesmo precisa ser feito para a arma- dura ativa. Isso é realizado por meio do resumo de cabos, que fornece informações para se cortar todos os cabos necessários para executar o pavimento de certa obra. Há algumas diferenças dessa tabela para aquelas feitas para armadura passiva. A primeira é que, no lugar da letra N usada para nomear as armaduras passivas, utiliza-se a letra C, para nomear os cabos ou cordoalhas. Outra diferença importante é que os compri- mentos dos cabos são 60 cm maiores que o necessário. Eles são cortados assim para que se possa acoplar o macaco hidráulico neles e, desse modo, seja possível efetuar a operação de protensão. A Tab. 10.2 mostra um exemplo desse tipo de resumo. Tab. 10.2 E������ �� ������ �� ����� Resumo dos cabos Cabo Quantidade Comprimentounitário (m) Comprimento total (m) Peso total (kg) C1 30 17,91 537,30 477 C2 9 10,79 97,11 87 C3 18 14,45 260,10 231 C4 15 16,40 246,00 219 C5 21 17,19 360,99 321 C6 10 26,07 260,70 232 C7 13 27,01 351,13 312 Peso total ( 12,7 CP190 RB-EP) 1.879 112 Desconstruindo o projeto estrutural de edifícios M������ �� ������ Há muita gente que resiste ao uso da protensão nas edificações. Entre esses profissionais estão construtores e calculistas. Mas, como demonstrado nesta charge, eles não precisam fazer dela um bicho de sete cabeças. Não se pode esquecer que, além da tabela para o corte de cabos de protensão, também é preciso indicar na prancha a quantidade de placas de ancoragem ativas, passivas e intermediárias necessárias para protender o pavimento. CAIXA-D’ÁGUA 114 Desconstruindo o projeto estrutural de edifícios AS CAIXAS-D’ÁGUA dos edifícios, quando feitas de concreto armado, geralmente têm formato prismáticoe são subdivididas em duas câmaras, o que permite a sua manutenção e limpeza sem inter- romper o fornecimento de água. Estruturalmente são compostas de lajes de fundo, lajes de tampa, paredes e pilares. 11.1 L��� �� ����� As lajes de fundo são dimensionadas para suportar o peso da coluna d’água. Para cada metro de altura d’água é gerada sobre elas uma pressão de 1 tf/m2. Além disso, quando cobrem a casa de máquinas, podem ainda receber carregamentos oriundos dos elevadores. Por isso essas lajes são espessas, tendo altura que varia de 15 cm a 25 cm. O carregamento elevado também força a presença de uma armadura bastante forte quando comparada com aquela presente nas lajes dos pavimentos. A Fig. 11.1 mostra como se representa a forma de uma laje de fundo. A nomenclatura LF serve para lembrar que se trata de uma laje de fundo. Nesse exemplo, as lajes têm 15 cm de altura e estão apoia- das nas paredes PAR 1 a PAR 5. Notar a presença de mísulas de 15 cm nos cantos da laje. A presença dessas mísulas ajuda os elementos a absorver os esforços solicitantes, diminuindo as aberturas de fissu- ras, o que conduz a uma maior estanqueidade da estrutura. A armadura de uma laje de fundo é apresentada na Fig. 11.2. A representação segue a de uma laje maciça de concreto armado. Apenas, nesse caso, foi feita a representação das armaduras positivas e negativas no mesmo desenho, sendo as primeiras em linha grossa cheia, e as segundas, em linha grossa tracejada. As indicações Pos., de positiva, e Neg., de negativa, ajudam a dirimir quaisquer dúvidas sobre o posicionamento dessas armaduras. No dimensionamento desses elementos, algum grau de engasta- mento é considerado na ligação entre as lajes de fundo e as paredes. 11 Caixa-d’água 115 Por isso essas armaduras têm uma dobra dupla na armadura negati- va. O cálculo dos comprimentos e das quantidades segue o que foi explicado no Cap. 8. 11.2 L��� �� ����� As lajes de tampa recebem um carregamento menor que o das lajes de fundo e por isso têm altura menor e armadura menos densa. Mesmo assim, alguns projetistas mais cautelosos preve- em sobre elas a colocação de antenas de aparelhos celulares, de placas solares ou ainda de outros equipamentos ligados a refrigeração ou aquecimento. Conforme pode ser visto na forma (Fig. 11.3), é preciso deixar uma visita de no mínimo 60 cm × 60 cm para permitir a entrada do PAR2 PAR1 P A R 5 P A R 4 P A R 3 15 � 230 1 5 � 2 3 0 1 5 � 2 3 0 1 5 � 2 3 0 20 � 230 20 � 4020 � 40 108 � 25 20 � 40 20 � 40 20 � 4020 � 40 "Morre" "Morre" "Morre""Morre""Morre" "Morre" LF1 LF2 h = 15 h = 15 B B AA PF1 PF2 PF3 PF4 PF5 PF6 PF7 2 2 5 , 5 3 2 9 , 5 3 2 9 , 5 2 2 5 , 5 1 0 357 357 357 357 714 5 5 5 714 5 6 5 1 5 15 15 1 5 15 1 5 1 5 15 (166.52) (166.52) Fig. 11.1 Forma de uma laje de fundo 116 Desconstruindo o projeto estrutural de edifícios pessoal de limpeza e manutenção. Assim como a laje de fundo, a laje de tampa está apoiada nas paredes PAR 1 a PAR 5. No dimensionamento da laje de tampa, geralmente não se consideram engastamentos na ligação com as paredes. Por esse motivo não há a presença de armadura negativa. A Fig. 11.4 mostra como isso pode ser feito. Observar que existe uma armadura de reforço na região das visitas. Essa armadura absorve quaisquer concentrações de tensões nos bordos livres, evitando assim o aparecimento de fissuras. 11.3 A������� �� ������� ����� �� ������� Conforme descrito anteriormente, é prevista a colocação de mísu- las tanto na ligação entre as paredes e o fundo quanto entre as LF1 LF2 31 N1 φ 12,5 C/17 359 359 31 N1 φ 12,5 C/17 2 0 N 2 φ 8 C / 1 7 5 4 9 5 4 9 2 0 N 2 φ 8 C / 1 7 2 8 N 3 φ 6 C / 1 2 C = 6 8 7 9 6 0 9 6 0 5 4 9 5 4 9 2 8 N 3 φ 6 C / 1 2 C = 6 8 7 9 6 0 9 6 0 44 N4 φ 6 C/12 C = 846 9 60 960708 (Pos.) (Pos.) ( P o s . ) ( P o s . ) ( N e g . ) ( N e g . )(Neg.) Arm. lajes fundo caixa d’água 15 15 15 15 1 5 1 5 1 5 1 5 C = 389 C = 389 C = 5 7 9 C = 5 7 9 Fig. 11.2 Armadura de uma laje de fundo 11 Caixa-d’água 117 LT1 LT2 44 N1 φ 8 C/12 44 N1 φ 8 C/12 2 3 N 2 φ 6 C / 1 5 2 3 N 2 φ 6 C / 1 5 2 � 3 N 3 φ 8 C = 1 8 0 2 � 3 N4 φ 8 C = 255 C = 359 C = 359 C = 5 4 9 C = 5 4 9 PAR2 PAR1 P A R 5 P A R 4 P A R 3 15 � 230 1 5 � 2 3 0 1 5 � 2 3 0 1 5 � 2 3 0 20 � 230 h = 10 h = 10 LT1 LT2 60 6 0 60 6 0 1 5 15 1 5 15 15 1 5 1 5 15 Fig. 11.3 Forma de uma laje de tampa Fig. 11.4 Armadura de uma laje de tampa 118 Desconstruindo o projeto estrutural de edifícios paredes (Fig. 11.5). A presença de mísulas aumenta a rigidez da ligação, o que contribui para a estanqueidade da caixa-d’água. 11.4 A������� ��� ������� As paredes da caixa-d’água são solicitadas tanto verticalmente quanto horizontalmente. As cargas verticais incluem, além do peso próprio dessas paredes, as reações das lajes de fundo e de tampa. Já as forças horizontais são oriundas do empuxo da água. Assim, as paredes são dimensionadas como vigas para as cargas verticais e como lajes para as cargas horizontais. Do exemplo mostrado neste capítulo, apresenta-se a PAR 1, ou seja, a parede 1, na Fig. 11.6. Sua representação é feita de modo semelhante àquela realizada para uma viga comum. As armaduras negativas são mostradas na parte superior, e as armaduras positivas e laterais (costelas), na parte inferior. Notar que essas armaduras possuem uma dobra dupla em cada extremidade. Esse detalhe é feito para que a ligação entre as paredes possua algum grau de engasta- mento, o que previne a abertura de fissuras. LT1 LT2 2 0 4 6 20 4 � 14 N1 φ 8 C/15 C = 86 2 0 5 3 20 4 � 14 N2 φ 8 C/15 C = 93 Fig. 11.5 Armadura de ligação entre as paredes 11 Caixa-d’água 119 Por se tratar de um elemento de grande altura, geralmente se detalham os estribos das paredes abertos em vez de fechados. Isso facilita a montagem na obra. No corte A da Fig. 11.6, pode-se obser- var dois estribos abertos (N4). Também nesse corte é detalhada a armadura de ligação entre a parede e o fundo (N5). N1 708 N1 708 5 N3 φ 10 C = 201 96 9 5 φ 10 3 N2 φ 6 (Costela) 707 60 φ 6 C/12 (714)N4 15 2 3 0 2 2 5 Corte A A A PAR1 15 � 230 PAR3 PF1 9 9 9 9 2 2 5 50 7 7 50 7 7 C = 821 2 0 4 9 20 C = 89 N5 φ 8 C/15 60 8608 60 608 60 8C = 844 C = 844φ 10 φ 10 4 0 2 � 6 0 N 4 φ 6 C = 28 3 2 � 4 2 � 4 88 8 8 10 10 10 10 10 10 2 � 11 Fig. 11.6 Armadura de parede de caixa-d’água QUANTITATIVOS E ÍNDICES 122 Desconstruindo o projeto estrutural de edifícios 12.1 Q������������ Além do projeto estrutural, apresentado de forma gráfica, faz-se necessário entregar para o cliente os quantitativos e índices da estrutura projetada. Isso é feito na forma de um relatório geralmente apresentado em formato A4. Esses quantitativos incluem: • volume de concreto (m3); • peso de armadura (kg); • área de forma (m2). Os quantitativos em geral são separados em quantitativos da infraestrutura e quantitativos da superestrutura. Os primeiros incluem os números de consumo de material de blocos de coroamento de estacas, sapatas e vigas de cintamento. Já os segundos incluem os consumos dos elementos que sustentam desde a primeira laje até a caixa-d’água. Nessa conta estão inseridos pilares, vigas, lajes e escada. A Tab. 12.1 constitui um exemplo de como o quantitativo de concreto pode ser apresentado. De modo análogo, pode-se ver o quantitativo de formas na Tab. 12.2. E, por fim, a Tab. 12.3 mostra o quantitativo de armadura. Tab. 12.1 E������ �� ������������ �� �������� Lajes Vigas Pilares Escada Subtotal Áreaestrutural m3 m3 m3 m3 m3 m2 1º teto 179,76 91,32 32,98 2,69 306,75 1.463,00 2º teto 182,23 88,98 33,10 2,60 306,91 1.463,00 3º teto 132,93 50,14 41,21 2,87 227,15 1.017,50 4º teto 131,61 90,25 38,51 3,00 263,37 1.070,48 5º teto 44,97 61,85 32,06 2,81 141,69 532,73 6º teto 44,93 62,60 27,62 2,72 137,87 532,73 7º teto 44,93 62,60 27,62 2,72 137,87 532,73 12 Quantitativos e índices 123 Tab. 12.1 E������ �� ������������ �� �������� (cont.) Lajes Vigas Pilares Escada Subtotal Áreaestrutural m3 m3 m3 m3 m3 m2 8º teto 44,93 62,60 27,62 2,72 137,87 532,73 9º teto 44,93 62,60 27,62 2,72 137,87 532,73 10º teto 44,93 62,60 27,62 2,72 137,87 532,73 11º teto 44,93 62,60 27,62 2,72 137,87 532,73 12º teto 44,93 62,60 27,62 2,72 137,87 532,73 13º teto 44,93 62,60 27,62 2,72 137,87 532,73 14º teto 44,93 62,60 27,62 2,72 137,87 532,73 15º teto 44,93 62,76 27,62 2,72 138,03 533,00 16º teto 44,93 62,76 27,62 2,72 138,03 533,00 17º teto 44,93 62,76 27,62 2,72 138,03 533,00 18º teto 44,93 62,76 27,62 2,72 138,03 533,00 19º teto 44,93 62,76 27,62 2,72 138,03 533,00 20º teto 44,93 62,76 27,62 2,72 138,03 533,00 Coberta 48,90 93,19 35,62 2,72 180,43 554,40 Topo 34,01 21,54 6,48 0,00 62,03 261,00 Subtotal 1.428,36 1.437,23 634,26 57,49 3.557,34 14.354,68 Tab. 12.2 E������ �� ������������ �� ������ Lajes Vigas Pilares Escada Subtotal m2 m2 m2 m2 m2 1º teto 1.224,63 667,58 260,50 23,92 2.176,63 2º teto 1.221,83 619,53 261,30 23,48 2.126,14 3º teto 863,40 380,35 348,30 25,57 1.617,62 4º teto 818,20 629,97 328,34 27,22 1.803,73 5º teto 315,83 374,21 246,14 24,89 961,07 6º teto 316,01 377,64 226,61 24,39 944,65 7º teto 316,01 377,64 226,61 24,39 944,65 8º teto 316,01 377,64 226,61 24,39 944,65 124 Desconstruindo o projeto estrutural de edifícios Tab. 12.2 E������ �� ������������ �� ������ (cont.) Lajes Vigas Pilares Escada Subtotal m2 m2 m2 m2 m2 9º teto 316,01 377,64 226,61 24,39 944,65 10º teto 316,01 377,64 226,61 24,39 944,65 11º teto 316,01 377,64 226,61 24,39 944,65 12º teto 316,01 377,64 226,61 24,39 944,65 13º teto 316,01 377,64 226,61 24,39 944,65 14º teto 316,01 377,64 226,61 24,39 944,65 15º teto 315,87 302,52 226,61 24,39 869,39 16º teto 315,87 302,52 226,61 24,39 869,39 17º teto 315,87 302,52 226,61 24,39 869,39 18º teto 315,87 302,52 226,61 24,39 869,39 19º teto 315,87 302,52 226,61 24,39 869,39 20º teto 315,87 302,52 226,61 24,39 869,39 Coberta 321,96 498,57 286,61 24,39 1.131,53 Topo 143,95 231,66 83,00 0,00 458,61 Subtotal 9.649,11 8.615,75 5.213,34 515,32 23.993,52 Tab. 12.3 E������ �� ������������ �� �������� Aço Bitola Peso (kg) Tela Q61 7.278 CA60 5 6.906 CA60 6 17.666 CA50 8 44.376 CA50 10 30.042 CA50 12,5 54.523 CA50 16 53.326 CA50 20 17.374 CA50 25 82.666 Subtotal 314.157 CP190 RB-EP: 30.650 (kg) 12 Quantitativos e índices 125 Notar que os quantitativos de armadura são apresentados por tipo de aço e por bitola. Com os valores constantes nessa tabela, o construtor poderá comprar a quantidade específica para cada bitola. 12.1.1 Números globais Os números globais referem-se à quantidade de material necessário para executar a estrutura projetada. Por material entende-se o volume de concreto, a área de forma e o peso total de armadura. Pode-se ver um exemplo na Tab. 12.4. 12.2 Í������ ��������� Os índices da estrutura são números dos quantitativos relati- vizados pela área estrutural ou pelo volume de concreto. Os principais índices são: em que: V = volume de concreto (m3); Ae = área estrutural (m2); P p = peso de armadura passiva (kg); P a = peso de armadura ativa (kg); A = área de forma (m2). Os índices são importantes porque permitem comparar uma estrutura com outra em termos de consumo de materiais. Nesse Tab. 12.4 E������ �� ������������ ������ �� ��������� Área estrutural total (m2) 15.817,68 Volume total de concreto (m3) 3.950,79 Área total de forma (m2) 24.700,75 1 e V i A = p2 P i V = p 2' e P i A = a 3 P i V = a 3' e P i A = 4 e Ai A = 126 Desconstruindo o projeto estrutural de edifícios comparativo, estruturas com índices menores refletem estruturas mais econômicas. O índice i 1 reflete uma espessura média de um pavimento, ao passo que os índices i 2, i 2' , i 3 e i 3' indicam o quão densamente arma- dos estão os elementos da estrutura. Por fim, o índice i 4 indica o consumo de forma para cada metro quadrado de área estrutural. A Tab. 12.5 apresenta um demonstrativo de índices relativos. Tab. 12.5 D������������ �� ������� ��������� i1 i2 i2' i3 i3' i4 m3/m2 kg/m3 kg/m2 kg/m3 kg/m2 m2/m2 Infraestrutura 0,269 78,62 21,14 0,00 0,00 0,48 Superestrutura 0,248 88,31 21,89 8,62 2,14 1,67 Globais 0,250 87,35 21,82 7,76 1,94 1,56 M������ �� ������ Que os bons ventos continuem soprando em sua direção!