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Sistemas Estruturais: Concreto Aula 3 - Projeto de Lajes de Concreto Armado (Parte 1) Prof. Maílson Scherer Mestre em Engenharia Civil – PPGEC/UFRGS E-mail – mailson.scherer@uniritter.edu.br Centro Universitário Ritter dos Reis - UniRitter Curso de Arquitetura e Urbanismo Disciplina de Sistemas Estruturais: Concreto Aula 3 - Projeto de Lajes de Concreto Armado (Parte 1) 2 3.1 DEFINIÇÕES ▪ As lajes têm a função de receber as carga de utilização das edificações e transmiti-las às vigas; Centro Universitário Ritter dos Reis - UniRitter Curso de Arquitetura e Urbanismo Disciplina de Sistemas Estruturais: Concreto Aula 3 - Projeto de Lajes de Concreto Armado (Parte 1) 3 3.1 DEFINIÇÕES ▪ As lajes têm a função de receber as carga de utilização das edificações e transmiti-las às vigas; ▪ São elementos de placa (bidimensionais) que possuem duas dimensões preponderantes em relação a uma terceira (espessura ou altura h). Centro Universitário Ritter dos Reis - UniRitter Curso de Arquitetura e Urbanismo Disciplina de Sistemas Estruturais: Concreto Aula 3 - Projeto de Lajes de Concreto Armado (Parte 1) 4 Centro Universitário Ritter dos Reis - UniRitter Curso de Arquitetura e Urbanismo Disciplina de Sistemas Estruturais: Concreto Aula 3 - Projeto de Lajes de Concreto Armado (Parte 1) 5 ▪ A determinação dos esforços em lajes é uma tarefa complexa, tendo em vista que: 1. O pavimento de uma edificação é uma estrutura única, formada por lajes e vigas; 2. Os esforços atuantes nas lajes dependerão da interação entre estes elementos. Centro Universitário Ritter dos Reis - UniRitter Curso de Arquitetura e Urbanismo Disciplina de Sistemas Estruturais: Concreto Aula 3 - Projeto de Lajes de Concreto Armado (Parte 1) 6 ▪ A determinação dos esforços em lajes é uma tarefa complexa, tendo em vista que: 1. O pavimento de uma edificação é uma estrutura única, formada por lajes e vigas; 2. Os esforços atuantes nas lajes dependerão da interação entre estes elementos. Centro Universitário Ritter dos Reis - UniRitter Curso de Arquitetura e Urbanismo Disciplina de Sistemas Estruturais: Concreto Para fins práticos de projeto, são realizadas algumas simplificações na análise do pavimento Aula 3 - Projeto de Lajes de Concreto Armado (Parte 1) 7 ▪ Os diversos painéis de laje que compõe um pavimento são analisados de forma isolada; Centro Universitário Ritter dos Reis - UniRitter Curso de Arquitetura e Urbanismo Disciplina de Sistemas Estruturais: Concreto Pavimento dividido em vários painéis Painéis que serão analisados individualmente Aula 3 - Projeto de Lajes de Concreto Armado (Parte 1) 8 ▪ Para cada painel de laje, deve-se determinar os vãos teóricos (ou vãos de cálculo) nas duas direções; Centro Universitário Ritter dos Reis - UniRitter Curso de Arquitetura e Urbanismo Disciplina de Sistemas Estruturais: Concreto Aula 3 - Projeto de Lajes de Concreto Armado (Parte 1) 𝒍 9 ▪ Para cada painel de laje, deve-se determinar os vãos teóricos (ou vãos de cálculo) nas duas direções; ▪ Os vãos teóricos são tomados como as distâncias entre os eixos dos apoios da laje (vigas): Centro Universitário Ritter dos Reis - UniRitter Curso de Arquitetura e Urbanismo Disciplina de Sistemas Estruturais: Concreto 𝑙 = 𝑙0 + t1 2 + t2 2 Este cálculo é realizado para as duas direções (X e Y) da laje Aula 3 - Projeto de Lajes de Concreto Armado (Parte 1) 10 3.2 CLASSIFICAÇÃO DAS LAJES QUANTO À ARMAÇÃO ▪ Em função da dimensão de seus vãos, as lajes são classificadas como armadas em uma direção ou armadas em duas direções (armadas em cruz); Centro Universitário Ritter dos Reis - UniRitter Curso de Arquitetura e Urbanismo Disciplina de Sistemas Estruturais: Concreto Aula 3 - Projeto de Lajes de Concreto Armado (Parte 1) 11 3.2 CLASSIFICAÇÃO DAS LAJES QUANTO À ARMAÇÃO ▪ Em função da dimensão de seus vãos, as lajes são classificadas como armadas em uma direção ou armadas em duas direções (armadas em cruz); Centro Universitário Ritter dos Reis - UniRitter Curso de Arquitetura e Urbanismo Disciplina de Sistemas Estruturais: Concreto As lajes armadas em uma direção são aquelas que apresentam uma relação entre vãos L/l > 2 Sendo: L – maior vão l – menor vão Aula 3 - Projeto de Lajes de Concreto Armado (Parte 1) 12 3.2 CLASSIFICAÇÃO DAS LAJES QUANTO À ARMAÇÃO ▪ Em função da dimensão de seus vãos, as lajes são classificadas como armadas em uma direção ou armadas em duas direções (armadas em cruz); Centro Universitário Ritter dos Reis - UniRitter Curso de Arquitetura e Urbanismo Disciplina de Sistemas Estruturais: Concreto As lajes armadas em uma direção são aquelas que apresentam uma relação entre vãos L/l > 2 Sendo: L – maior vão l – menor vão Armadura principal Armadura de distribuição Aula 3 - Projeto de Lajes de Concreto Armado (Parte 1) 13 3.2 CLASSIFICAÇÃO DAS LAJES QUANTO À ARMAÇÃO ▪ Em função da dimensão de seus vãos, as lajes são classificadas como armadas em uma direção ou armadas em duas direções (armadas em cruz); Centro Universitário Ritter dos Reis - UniRitter Curso de Arquitetura e Urbanismo Disciplina de Sistemas Estruturais: Concreto As lajes armadas em duas direções são aquelas que apresentam uma relação entre vãos L/l ≤ 2 (vãos com tamanhos semelhantes) Sendo: L – maior vão l – menor vão Aula 3 - Projeto de Lajes de Concreto Armado (Parte 1) 14 3.2 CLASSIFICAÇÃO DAS LAJES QUANTO À ARMAÇÃO ▪ Em função da dimensão de seus vãos, as lajes são classificadas como armadas em uma direção ou armadas em duas direções (armadas em cruz); Centro Universitário Ritter dos Reis - UniRitter Curso de Arquitetura e Urbanismo Disciplina de Sistemas Estruturais: Concreto As lajes armadas em duas direções são aquelas que apresentam uma relação entre vãos L/l ≤ 2 (vãos com tamanhos semelhantes) Sendo: L – maior vão l – menor vão Armaduras principais nas duas direções Aula 3 - Projeto de Lajes de Concreto Armado (Parte 1) 15 3.3 CARREGAMENTO ATUANTE EM LAJES MACIÇAS ▪ De forma geral, os carregamentos atuantes nas lajes são dados pelas parcelas permanente e variável: ✓ Carregamento permanente: peso próprio da estrutura de concreto armado, revestimentos e, eventualmente, alvenarias (pesos específicos dados pela NBR 6120:1980); ✓ Carregamento variável: decorrente da sobrecarga de utilização edificação (especificada na NBR 6120:1980). Centro Universitário Ritter dos Reis - UniRitter Curso de Arquitetura e Urbanismo Disciplina de Sistemas Estruturais: Concreto Aula 3 - Projeto de Lajes de Concreto Armado (Parte 1) 16 CARREGAMENTO PERMANENTE Centro Universitário Ritter dos Reis - UniRitter Curso de Arquitetura e Urbanismo Disciplina de Sistemas Estruturais: Concreto qG,k 𝑷𝑷 = γcon × h PESO PRÓPRIO Aula 3 - Projeto de Lajes de Concreto Armado (Parte 1) 17 CARREGAMENTO PERMANENTE Centro Universitário Ritter dos Reis - UniRitter Curso de Arquitetura e Urbanismo Disciplina de Sistemas Estruturais: Concreto Em edificações usuais com pisos cerâmicos e de madeira: qG,k 𝑹𝑬𝑽 = 1kN/m² qG,k 𝑷𝑷 = γcon × h PESO PRÓPRIO REVESTIMENTOS Aula 3 - Projeto de Lajes de Concreto Armado (Parte 1) 18 CARREGAMENTO PERMANENTE Centro Universitário Ritter dos Reis - UniRitter Curso de Arquitetura e Urbanismo Disciplina de Sistemas Estruturais: Concreto Em edificações usuais com pisos cerâmicos e de madeira: qG,k 𝑹𝑬𝑽 = 1kN/m² qG,k 𝑷𝑷 = γcon × h PESO PRÓPRIO REVESTIMENTOS ALVENARIAS SOBRE A LAJE qG,k 𝑨𝑳𝑽 = Peso de alv. (𝐿 × 𝑙) Aula 3 - Projeto de Lajes de Concreto Armado (Parte 1) 19 CARREGAMENTO VARIÁVEL Centro Universitário Ritterdos Reis - UniRitter Curso de Arquitetura e Urbanismo Disciplina de Sistemas Estruturais: Concreto NBR 6120:1980 Aula 3 - Projeto de Lajes de Concreto Armado (Parte 1) 20 3.4 PRÉ-DIMENSIONAMENTO DA LAJE ▪ Os lados maior e menor dos painéis (L e l, respectivamente) são delimitados pelas vigas que circundam o painel. ▪ Em estruturas usuais, os vãos máximos das lajes de concreto armado limitam-se em cerca de 5m a 6m. ▪ Em relação à altura da laje, esta pode ser estimada da seguinte forma: ✓ Lajes armadas em duas direções: h = 2% (L + l)/2 ✓ Lajes armadas em um direção: h = 2% l Centro Universitário Ritter dos Reis - UniRitter Curso de Arquitetura e Urbanismo Disciplina de Sistemas Estruturais: Concreto Aula 3 - Projeto de Lajes de Concreto Armado (Parte 1) 21 3.4 PRÉ-DIMENSIONAMENTO DA LAJE ▪ Os lados maior e menor dos painéis (L e l, respectivamente) são delimitados pelas vigas que circundam a o painel. Em estruturas usuais, os vãos máximos das lajes de concreto armado limitam-se em cerca de 6m. ▪ Em relação à altura da laje, esta pode ser estimada da seguinte forma: Lajes armadas em duas direções: h = 2% (L + l)/2 Lajes armadas em um direção: h = 2% l Centro Universitário Ritter dos Reis - UniRitter Curso de Arquitetura e Urbanismo Disciplina de Sistemas Estruturais: Concreto De qualquer maneira, a NBR 6118:2014 estabelece as alturas mínimas das lajes em função de sua utilização. Aula 3 - Projeto de Lajes de Concreto Armado (Parte 1) 22 3.5 MOMENTOS FLETORES ▪ A obtenção do momento fletor para dimensionamento das armaduras das lajes depende da classificação da laje quanto à armação: Centro Universitário Ritter dos Reis - UniRitter Curso de Arquitetura e Urbanismo Disciplina de Sistemas Estruturais: Concreto Aula 3 - Projeto de Lajes de Concreto Armado (Parte 1) 23 3.5 MOMENTOS FLETORES ▪ A obtenção do momento fletor para dimensionamento das armaduras das lajes depende da classificação da laje quanto à armação: - LAJES ARMADAS EM UMA DIREÇÃO - O momento fletor para dimensionamento é obtido considerando uma faixa unitária (1m de largura), analogamente às vigas; Centro Universitário Ritter dos Reis - UniRitter Curso de Arquitetura e Urbanismo Disciplina de Sistemas Estruturais: Concreto Aula 3 - Projeto de Lajes de Concreto Armado (Parte 1) 24 Lajes armadas em uma direção: ✓ Caso 1: Lajes simplesmente apoiadas em todos os bordos Centro Universitário Ritter dos Reis - UniRitter Curso de Arquitetura e Urbanismo Disciplina de Sistemas Estruturais: Concreto Momento fletor de dimensionamento (kN.m/m) qd Md 𝑙 Md = qd ∙ 𝑙 2 8 Reações de apoio transmitidas às vigas (kN/m) R = q ∙ 𝑙 2 R′ = q ∙ 𝑙 4 𝑙 - Menor vão da laje R - Reação vertical nas vigas maiores R′ - Reação vertical nas vigas menores 𝑙 Aula 3 - Projeto de Lajes de Concreto Armado (Parte 1) 25 Lajes armadas em uma direção: ✓ Caso 2: Lajes em balanço (Ex: marquises, sacadas..) Centro Universitário Ritter dos Reis - UniRitter Curso de Arquitetura e Urbanismo Disciplina de Sistemas Estruturais: Concreto Momento fletor de dimensionamento (kN.m/m) qd Md 𝑙 Md = − qd ∙ 𝑙 2 2 Reações de apoio transmitidas às vigas (kN/m) Re = q ∙ 𝑙 𝑙 - Menor vão da laje Re - Reação vertical na viga do engaste 𝑙 Aula 3 - Projeto de Lajes de Concreto Armado (Parte 1) 26 Centro Universitário Ritter dos Reis - UniRitter Curso de Arquitetura e Urbanismo Disciplina de Sistemas Estruturais: Concreto EXERCÍCIO 3.1 Pré-dimensionar a altura e determinar o momento fletor de projeto (Md) da laje de um corredor residencial (apoiada em todos os bordos) ilustrada abaixo. Considerar uma carga de revestimento igual à 1,0kN/m². EXERCÍCIO 3.2 Pré-dimensionar a altura e determinar o momento fletor de projeto (Md) da laje de uma marquise de cobertura (em balanço). Considerar uma carga de revestimento igual à 0,75kN/m². Aula 3 - Projeto de Lajes de Concreto Armado (Parte 1) 27 3.5 MOMENTOS FLETORES ▪ A obtenção do momento fletor para dimensionamento das armaduras das lajes depende da classificação da laje quanto à armação: - LAJES ARMADAS EM UMA DIREÇÃO - O momento fletor para dimensionamento é obtido considerando uma faixa unitária (1m de largura), analogamente às vigas; - LAJES ARMADAS EM DUAS DIREÇÕES - Os momento fletores para dimensionamento, segundo as duas direções (X e Y), são obtidos por meio de tabelas de esforços em placas. Considera-se que estes momentos correspondam a uma faixa crítica de 1m de largura. Centro Universitário Ritter dos Reis - UniRitter Curso de Arquitetura e Urbanismo Disciplina de Sistemas Estruturais: Concreto Aula 3 - Projeto de Lajes de Concreto Armado (Parte 1) 28 Centro Universitário Ritter dos Reis - UniRitter Curso de Arquitetura e Urbanismo Disciplina de Sistemas Estruturais: Concreto Mxd = 0,001 ∙ mx ∙ qd ∙ 𝐥𝐱 2 Myd = 0,001 ∙ my ∙ qd ∙ 𝐥𝐱 2 Rx = 0,001 ∙ rx ∙ q ∙ 𝐥𝐱 Ry = 0,001 ∙ ry∙ q ∙ 𝐥𝐱 Lajes armadas em duas direções: ✓ Caso geral: Lajes apoiadas em todos os bordos. Momento fletor de dimensionamento, direções X e Y (kN.m/m) Reações de apoio transmitidas às vigas, direções X e Y (kN/m) o Se 𝐥𝐱 < 𝐥𝐲 qd lx - Vão segundo a direção X ly - Vão segundo a direção Y Aula 3 - Projeto de Lajes de Concreto Armado (Parte 1) 29 Centro Universitário Ritter dos Reis - UniRitter Curso de Arquitetura e Urbanismo Disciplina de Sistemas Estruturais: Concreto Mxd = 0,001 ∙ mx ∙ qd ∙ 𝐥𝐲 2 Myd = 0,001 ∙ my ∙ qd ∙ 𝐥𝐲 2 Ry = 0,001 ∙ ry∙ q ∙ 𝐥𝐲 Lajes armadas em duas direções: ✓ Caso geral: Lajes apoiadas em todos os bordos. Momento fletor de dimensionamento, direções X e Y (kN.m/m) Reações de apoio transmitidas às vigas, direções X e Y (kN/m) qd lx - Vão segundo a direção X ly - Vão segundo a direção Y o Se 𝐥𝐲 < 𝐥𝐱 Rx = 0,001 ∙ rx ∙ q ∙ 𝐥𝐲 Aula 3 - Projeto de Lajes de Concreto Armado (Parte 1) 30 Centro Universitário Ritter dos Reis - UniRitter Curso de Arquitetura e Urbanismo Disciplina de Sistemas Estruturais: Concreto EXERCÍCIO 3.3 Pré-dimensionar a altura e determinar os momentos fletores de projeto (Mxd e Myd) da laje de uma sala residencial (apoiada em todos os bordos) ilustrada abaixo. Considerar uma carga de revestimento igual à 1,0kN/m².
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