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Disciplina: Estruturas de Concreto Armado II Assunto: Notas de Aula – Dimensionamento de Lajes Maciças Data: 1° Semestre 2020 Prof: Luiz Gustavo Cruz Trindade ______________________________________________________________________________________________ LAJES MACIÇAS 1. INTRODUÇÃO As lajes são classificadas como elementos planos bidimensionais, que são aqueles onde duas dimensões, o comprimento e a largura, são da mesma ordem de grandeza e muito maiores que a terceira dimensão, no caso a espessura. As lajes são também chamadas elementos de superfície, ou placas. Laje Maciça é aquela onde toda a espessura é composta por concreto, contendo armaduras longitudinais de flexão e eventualmente armaduras transversais, e apoiadas em vigas ou paredes. As lajes maciças de concreto, com espessuras que normalmente variam de 7cm a 15cm, são projetadas para os mais variados tipos de construção, como edifícios de múltiplos pavimentos (residenciais, comerciais, etc.) muros de arrimo, escadas, reservatórios, escolas, indústrias, hospitais, pontes, etc. 2. CLASSIFICAÇÃO QUANTO A DIREÇÃO Conhecidos os vãos teóricos (Figura 1) considera-se: • lx o menor vão teórico de uma laje retangular; • ly o maior vão teórico de uma laje retangular. • Se ly/lx < 2: Laje armada em duas direções. (Figura 1a) • Se ly/lx > 2: Laje armada em uma direção. (Figura 1b) Figura 1 – Representação das armaduras da laje nas duas direções e em uma direção. Fonte: MELGES (2012) Disciplina: Estruturas de Concreto Armado II Assunto: Notas de Aula – Dimensionamento de Lajes Maciças Data: 1° Semestre 2020 Prof: Luiz Gustavo Cruz Trindade ______________________________________________________________________________________________ Nas lajes armadas em duas direções, as armaduras dispostas nas duas direções têm função estrutural de absorver os esforços de flexão. Nas lajes armadas em uma direção, a armadura principal é colocada na direção do menor vão e, na direção perpendicular, é disposta apenas uma armadura de distribuição. 3. VINCULAÇÃO Existem, basicamente, três tipos de vinculação (ou condições de contorno) das bordas das lajes: - Borda livre: ausência de apoio, apresenta deslocamentos verticais; - Borda simplesmente apoiada: não apresenta deslocamentos verticais; - Borda engastada: não apresenta deslocamentos verticais e nem rotações (este é o caso, por exemplo de lajes que apresentam continuidade, sendo o engastamento promovido pelas lajes adjacentes). A Tabela 1 mostra a representação gráfica das vinculações da laje: Tabela 1 – Representação dos tipos de apoio. Fonte: PINHEIRO (2007) Na Tabela 2 são apresentados alguns casos de vinculação, com bordas simplesmente apoiadas e engastadas. Nota-se que o comprimento total das bordas engastadas cresce do caso 1 até o 6, exceto do caso 3 para o 4A. Outros tipos de vínculos, incluindo bordas livres, são indicados em PINHEIRO (1993). Disciplina: Estruturas de Concreto Armado II Assunto: Notas de Aula – Dimensionamento de Lajes Maciças Data: 1° Semestre 2020 Prof: Luiz Gustavo Cruz Trindade ______________________________________________________________________________________________ Tabela 2 – Possíveis casos de vinculação das lajes. Fonte: PINHEIRO (2007) Pode ocorrer, por exemplo, uma borda com uma parte engastada e a outra apoiada, como ilustrado na Figura 2. Um critério aproximado, possível para este caso, é indicado na Tabela 3. Figura 2 – Caso específico de vinculação. Fonte: PINHEIRO (2007) Disciplina: Estruturas de Concreto Armado II Assunto: Notas de Aula – Dimensionamento de Lajes Maciças Data: 1° Semestre 2020 Prof: Luiz Gustavo Cruz Trindade ______________________________________________________________________________________________ Tabela 3 – Critério para bordas com uma parte engastada e a outra parte apoiada. Fonte: PINHEIRO (2007) 4. PRÉ-DIMENSIONAMENTO DA ESPESSURA DA LAJE A espessura das lajes pode ser obtida com a expressão: ℎ = 𝑑 + 1,5 ∗ ϕ + 𝑐 onde: d – altura útil da laje; ϕ – diâmetro das barras c – cobrimento nominal da armadura estimar ϕ = 10mm = 1cm A Figura 4, mostra a seção transversal da laje: Figura 4 – Seção transversal da laje. Fonte: PINHEIRO (2007) Na NBR 6118 (2014), não existe recomendação sobre a altura inicial a ser adotada para uma laje. Já pela NBR 6118 (1978), item 4.2.3.1.C, a altura útil mínima das lajes pode ser dada por: 𝑑 ≥ 𝑙𝑥 𝜓2 ∗ 𝜓3 Disciplina: Estruturas de Concreto Armado II Assunto: Notas de Aula – Dimensionamento de Lajes Maciças Data: 1° Semestre 2020 Prof: Luiz Gustavo Cruz Trindade ______________________________________________________________________________________________ Onde: 𝜓2: coeficiente tabelado, dado em função da relação ly / lx e da vinculação da laje; 𝜓3: coeficiente tabelado, que depende da tensão da armadura. (𝜓2 ; 𝜓3 → Tabela 2.1 de PINHEIRO (1993)) 5. ESTIMATIVA DE CARGAS ATUANTES NAS LAJES As cargas atuantes nas lajes são de natureza permanente (g) e de natureza acidental (q). Os valores dessas são indicadas pela NBR-6120. As cargas de natureza permanente que atuam nas lajes, representadas na Figura 5, são compostas basicamente por: - Peso próprio da laje; - Peso da regularização; - Peso do enchimento; - Peso do revestimento; - Peso dos elementos construtivos fixos; - Peso das instalações permanentes; outras. Figura 5 – Espessuras dos elementos da laje. Fonte: MELGES (2012) Peso específico dos materiais: - Concreto Armado 25kN/m3 - Alvenaria de tijolos furados 13kN/m3 - Alvenaria de tijolos maciços 18kN/m3 - Argamassa (cimento e areia) 21kN/m3 - Cerâmica 18kN/m3 - Ipê, angico, cabriúva 10kN/m3 Disciplina: Estruturas de Concreto Armado II Assunto: Notas de Aula – Dimensionamento de Lajes Maciças Data: 1° Semestre 2020 Prof: Luiz Gustavo Cruz Trindade ______________________________________________________________________________________________ As cargas de natureza acidental que atuam nas lajes são provenientes de pessoas, móveis, veículos, etc. A seguir, apresentam-se alguns valores indicados pela NBR-6120: a) Edifícios residenciais: - Dormitório, sala, copa, cozinha, banheiro 1,5kN/m2 - Despensa, área de serviço, lavanderia 2,0kN/m2 b) Escadas: - Com acesso ao público (área comum) 3,0kN/m2 - Sem acesso ao público (área privativa) 2,0kN/m2 c) Hall: - Com acesso ao público (área comum) 3,0kN/m2 - Sem acesso ao público (área privativa) 2,5kN/m2 d) Forros: - Sem acesso ao público 0,5kN/m2 Lajes em balanço Nas lajes em balanço, como mostra a Figura 6, que se destinam a sacadas, além das cargas permanentes e acidentais citadas acima, devem ser considerados os seguintes carregamentos: Figura 6 – Laje em Balanço. Fonte: CAMACHO (2015) Onde: - q = carga acidental do compartimento que lhe dá acesso; - H = 0,8kN/m2 - V = 2,0kN/m Disciplina: Estruturas de Concreto Armado II Assunto: Notas de Aula – Dimensionamento de Lajes Maciças Data: 1° Semestre 2020 Prof: Luiz Gustavo Cruz Trindade ______________________________________________________________________________________________ Paredes sobre as lajes Para as lajes armadas em duas direções considera-se simplificadamente a carga da parede uniformemente distribuída na área da laje, de forma que a carga é o peso total da parede dividido pela área da laje, isto é: 𝑔𝑝𝑎𝑟 = 𝑃𝑝𝑎𝑟 𝐴𝑙𝑎𝑗𝑒 = 𝛾𝑎𝑙𝑣 ∗ 𝑒 ∗ ℎ ∗ 𝑙 𝐴𝑙𝑎𝑗𝑒 Sendo: 𝑔𝑝𝑎𝑟: carga uniforme da parede sobre a laje (KN/m²); 𝑃𝑝𝑎𝑟: peso total da parede (KN); 𝛾𝑎𝑙𝑣: peso específico da unidade de alvenaria que compõe a parede (KN/m³); 𝑒: espessura total da parede (m); ℎ: altura da parede(m); 𝑙: comprimento da parede sobre a laje (m); 𝐴𝑙𝑎𝑗𝑒: área da laje (m²) = lx * ly Para laje armada em uma direção, quando a parede está paralela ao menor lado, a laje fica com duas regiões com carregamentos diferentes. Na região I não ocorre a carga da parede, que fica limitada apenas na região II (Figura 7). Figura 7 – Parede paralela à direção do menor lado da laje armada em 1 direção Disciplina: Estruturas de Concreto Armado II Assunto: Notas de Aula – Dimensionamento de Lajes Maciças Data: 1° Semestre 2020 Prof: Luiz Gustavo Cruz Trindade ______________________________________________________________________________________________ A carga distribuída devida a parede na faixa 2/3 lx é: 𝑔𝑝𝑎𝑟 = 𝑃𝑝𝑎𝑟 𝐴𝑙𝑎𝑗𝑒 = 𝑃𝑝𝑎𝑟 2 3 ∗ 𝑙𝑥 ∗ 𝑙𝑥 = 2 3 ∗ 𝑃𝑝𝑎𝑟 𝑙𝑥 2 Sendo: 𝑔𝑝𝑎𝑟: carga uniforme da parede sobre a laje (KN/m²); 𝑃𝑝𝑎𝑟: peso total da parede (KN); 𝑙𝑥: menor lado da laje (m). No caso de parede com direção paralela ao maior lado, a carga da parede deve ser considerada como uma força concentrada na viga que representa a laje, como mostra a Figura 8. O valor da força concentrada P, representativo da carga da parede, é: 𝑃 = 𝛾𝑎𝑙𝑣 ∗ 𝑒 ∗ ℎ ∗ 1 Sendo: 𝑃: força concentrada representativa da parede (KN); 𝛾𝑎𝑙𝑣: peso específico da unidade de alvenaria que compõe a parede (KN/m³); 𝑒: espessura total da parede (m); ℎ: altura da parede (m); Figura 8 – Parede paralela à direção do maior lado da laje armada em 1 direção Disciplina: Estruturas de Concreto Armado II Assunto: Notas de Aula – Dimensionamento de Lajes Maciças Data: 1° Semestre 2020 Prof: Luiz Gustavo Cruz Trindade ______________________________________________________________________________________________ 6. MOMENTOS FLETORES As lajes são solicitadas essencialmente por momentos fletores e forças cortantes. O cálculo dos momentos fletores das lajes pode ser feito por tabelas. As tabelas de PINHEIRO (1993), em anexo, foram baseadas nas de BARES (1972), com coeficiente de Poisson igual a 0,15. O emprego dessas tabelas é semelhante ao apresentado para reações de apoio. Os coeficientes tabelados (𝜇𝑥 , 𝜇′𝑥, 𝜇𝑦, 𝜇′𝑦) são adimensionais, sendo os momentos fletores por unidade de largura dados pelas expressões: 𝑀𝑥 = 𝜇𝑥 ∗ 𝑝 ∗ 𝑙𝑥 2 100 𝑀′𝑥 = 𝜇′𝑥 ∗ 𝑝 ∗ 𝑙𝑥 2 100 𝑀𝑦 = 𝜇𝑦 ∗ 𝑝 ∗ 𝑙𝑥 2 100 𝑀′𝑦 = 𝜇′𝑦 ∗ 𝑝 ∗ 𝑙𝑥 2 100 Mx, M’x → Momentos fletores na direção x. (Figura 7) My, M’y → Momentos fletores na direção y. (Figura 7) Para as lajes armadas em uma direção, os momentos fletores são calculados a partir dos coeficientes adimensionais correspondentes à condição 𝜆 = 𝑙𝑦/ 𝑙𝑥 > 2. Figura 7 – Direções dos momentos fletores. Fonte: MELGES (2012) Disciplina: Estruturas de Concreto Armado II Assunto: Notas de Aula – Dimensionamento de Lajes Maciças Data: 1° Semestre 2020 Prof: Luiz Gustavo Cruz Trindade ______________________________________________________________________________________________ 7. COMPATIBILIZAÇÃO DE MOMENTOS FLETORES. Os momentos fletores nos vãos e nos apoios também são conhecidos como momentos positivos e negativos, respectivamente. Em um pavimento, em geral, as lajes adjacentes diferem nas condições de apoio, nos vãos teóricos ou nos carregamentos, resultando, no apoio comum, dois valores diferentes para o momento negativo. Esta situação está ilustrada na Figura. Daí a necessidade de promover a compatibilização desses momentos. Na compatibilização dos momentos negativos, o critério usual consiste em adotar o maior valor entre a média dos dois momentos e 80% do maior. Esse critério apresenta razoável aproximação quando os dois momentos são da mesma ordem de grandeza. Em decorrência da compatibilização dos momentos negativos, os momentos positivos na mesma direção devem ser analisados. Os momentos fletores positivos são corrigidos e aumentados somando-se ao valor deste momento fletor a média das variações ocorridas nos momentos fletores negativos sobre os respectivos apoios. Figura 8 – Compatibilização de momentos fletores. Fonte: BASTOS (2015) Disciplina: Estruturas de Concreto Armado II Assunto: Notas de Aula – Dimensionamento de Lajes Maciças Data: 1° Semestre 2020 Prof: Luiz Gustavo Cruz Trindade ______________________________________________________________________________________________ 8. DIMENSIONAMENTO DAS ARMADURAS Conhecidos os momentos fletores característicos compatibilizados (Mk), passa-se à determinação das armaduras. Esse dimensionamento é feito da mesma forma que para vigas, admitindo-se a largura b = 1m = 100cm. Obtém-se, dessa forma, uma armadura por metro linear. Podem ser utilizadas a tabela Kc/Ks, Tabela 1.1 do prof. Libânio, sendo utilizada para o cálculo das áreas necessárias das armaduras e a Tabela 1.4 (PINHEIRO (2007)) para a escolha do diâmetro e do espaçamento das barras. • Inicialmente, determina-se o momento fletor de cálculo, em KN.m/m: Md = 1,4*Mk • Em seguida, calcula-se o valor do Kc, com b = 100cm: 𝐾𝑐 = 𝑏 ∗ 𝑑2 𝑀𝑑 • Conhecidos o valor do Kc, verifica-se o domínio e obtém-se valor de Ks. • Calcula-se, então, a área de armadura necessária: 𝐴𝑠 = 𝐾𝑠 ∗ 𝑀𝑑 𝑑 • Na tabela 1.4, com o valor de As, escolhe-se o diâmetro das barras e o seu espaçamento. 9. DETALHAMENTO DAS ARMADURAS 9.1 Armaduras longitudinais máximas e mínimas a) Armaduras mínimas Segundo o item 19.3.3.2 da norma, a armadura mínima em lajes maciças tem a função de melhorar o desempenho e a ductilidade a flexão e punção, bem como controlar a fissuração. Ela deve ser constituída preferencialmente por barras com alta aderência ou por telas soldadas. Os valores mínimos de armaduras passivas devem atender a: • Armaduras negativas: 𝐴𝑠,𝑚í𝑛 ≥ 𝜌𝑚í𝑛 ∗ 𝐴𝑐; • Armaduras positivas de lajes armadas nas duas direções: 𝐴𝑠,𝑚í𝑛 ≥ 0,67 ∗ 𝜌𝑚í𝑛 ∗ 𝐴𝑐; • Armaduras positiva (principal) de lajes armadas em uma direção: 𝐴𝑠,𝑚í𝑛 ≥ 𝜌𝑚í𝑛 ∗ 𝐴𝑐; Disciplina: Estruturas de Concreto Armado II Assunto: Notas de Aula – Dimensionamento de Lajes Maciças Data: 1° Semestre 2020 Prof: Luiz Gustavo Cruz Trindade ______________________________________________________________________________________________ Sendo que o valor de 𝜌𝑚í𝑛 é dado pela Tabela 4. Tabela 4 – Valores de 𝝆𝒎í𝒏. Fonte: NBR6118-2014 b) Armaduras máximas A armadura máxima de flexão em lajes é prescrita pela ABNT NBR 6118:2014, o qual indica que a soma das armaduras de tração e compressão (As + As’) não podem ter valor maior que 4% de Ac. 9.2 Armadura de distribuição e secundária de flexão A quantidade de armadura positiva de distribuição (secundária) de lajes armadas em uma direção, segundo a Tabela 19.1 da norma, tendo o 𝜌𝑠 o mesmo significado anterior, deve atender a: • As,dist > 20% da armadura principal e 0,9cm2/m; • 𝜌𝑠 > 0,5 * 𝜌𝑚í𝑛. 9.3. Espaçamento e diâmetro máximo O espaçamento máximo (s) entre as barras da armadura principal de flexão, na região dos maiores momentos fletores (item 20.1 da ABNT NBR 6118:2014), deve respeitar simultaneamente os dois limites seguintes, sendo h a espessura da laje: 𝑠 ≤ { 20𝑐𝑚 2 ∗ ℎ O diâmetro máximo de qualquer barra da armadura de flexão, também segundo o item 20.1 da norma, deve ser: ∅𝑚á𝑥 ≤ ℎ/8. Disciplina: Estruturas de Concreto Armado II Assunto: Notas de Aula – Dimensionamento de Lajes Maciças Data: 1° Semestre 2020 Prof: Luiz Gustavo Cruz Trindade ______________________________________________________________________________________________ 9.4 Comprimento da armadura negativa sobre os apoios Esta recomendação não foi mantida na versão final da ABNT NBR 6118:2014, mas julgou-se interessante manter o que prescrevia a ABNT NBR6118:1978, no item 3.3.2.7, sobre a armadura negativa sobre os apoios. Quando não se determinar o diagrama exato dos momentos negativos em lajes retangulares de edifícios com carga distribuída, é suposto um diagrama triangular para o momento fletor negativo sobre a borda comum às duas lajes, como mostrado na Figura 9. O triângulo deste diagrama tem a base 0,25*lx1 + 0,25*lx2 e o comprimento da armadura negativa deve-se estender com o valor do comprimento de ancoragem básico (lb) além da seção de momento fletor nulo, como mostra a Figura 9. Figura 9 – Extensão da armadura negativa nos apoios com continuidade entre lajes. Fonte: BASTOS (2015) O comprimento total para a barra negativa é: C = (0,25lx1 + 0,25lx2) + 2*lb + lganchos Disciplina: Estruturas de Concreto Armado II Assunto: Notas de Aula – Dimensionamento de Lajes Maciças Data: 1° Semestre 2020 Prof: Luiz Gustavo Cruz Trindade ______________________________________________________________________________________________ 9.5 Comprimento da armadura positiva A NBR 6118-2014, item (20.1), apresenta que “Nas lajes armadas em uma ou em duas direções, em que seja dispensada armadura transversal de acordo com 19.4.1, e quando não houver avaliação explícita dos acréscimos das armaduras decorrentes da presença dos momentos volventes nas lajes, toda a armadura positiva deve ser levada até os apoios, não se permitindo escalonamento desta armadura. A armadura deve ser prolongada no mínimo 4 cm além do eixo teórico do apoio.” A Figura 10 mostra um exemplo de detalhamento de armaduras positivas, sendo estendidas até os apoios prolongada com 4cm além do eixo da viga. Figura 10 – Extensão da armadura positiva nos apoios da laje. 9.6 Armadura negativa sobre borda apoiada Essa armadura é usada para que não ocorra fissuração excessiva na ligação da face superior da laje com a viga. Não se deve adotar espaçamento dessa armadura superior a 33cm. Em LENHARD & MÖNNIG (1982) e CAMACHO (2015), encontram-se alguns detalhes construtivos destas armaduras, mostradas nas Figuras 11 e 12. Disciplina: Estruturas de Concreto Armado II Assunto: Notas de Aula – Dimensionamento de Lajes Maciças Data: 1° Semestre 2020 Prof: Luiz Gustavo Cruz Trindade ______________________________________________________________________________________________ Figura 11 – Exemplo de detalhamento de armadura negativa sobre borda apoiada. Fonte: CAMACHO (2015) Figura 12 – Armadura construtiva na ligação laje-viga. Fonte: BASTOS (2015) Disciplina: Estruturas de Concreto Armado II Assunto: Notas de Aula – Dimensionamento de Lajes Maciças Data: 1° Semestre 2020 Prof: Luiz Gustavo Cruz Trindade ______________________________________________________________________________________________ 9.7 Armadura negativa de lajes em balanço Conforme recomendação do prof. Libânio, sendo L o comprimento da barra no balanço, adota-se o comprimento total no trecho horizontal como sendo igual a 2,5L. O gancho diferenciado na extremidade da borda livre serve para protegê-la. Figura 12 – Armadura negativa para laje em balanço. Fonte: MELGES (2015) 10. REAÇÕES DE APOIO DAS LAJES As ações atuantes nas lajes são transferidas para as vigas através das suas reações de apoio. Embora essa transferência de ações ocorra em regime elástico, o procedimento proposto na NBR (2014) para o cálculo das reações baseia-se no comportamento da laje em regime plástico, a partir da determinação aproximada das linhas de plastificação, também denominadas charneiras plásticas. Este procedimento é conhecido como processo das áreas. Disciplina: Estruturas de Concreto Armado II Assunto: Notas de Aula – Dimensionamento de Lajes Maciças Data: 1° Semestre 2020 Prof: Luiz Gustavo Cruz Trindade ______________________________________________________________________________________________ a) Processo das áreas Conforme o item 14.7.6.1 da NBR 6118 (2014), permite-se calcular as reações de apoio de lajes retangulares sob carregamento uniformemente distribuído considerando-se, para cada apoio, carga correspondente aos triângulos ou trapézios obtidos, traçando-se, a partir dos vértices, na planta da laje, retas inclinadas de: • 45°entre dois apoios do mesmo tipo; • 60°a partir do apoio engastado, se o outro for simplesmente apoiado; • 90°a partir do apoio vinculado (apoiado ou engastado), quando a borda vizinha for livre. Este processo encontra-se ilustrado nos exemplos da Figura 13. Com base nessa figura, as reações de apoio por unidade de largura serão dadas por: 𝑣𝑥 = 𝑝 ∗ 𝐴𝑥 𝑙𝑦 𝑣′𝑥 = 𝑝 ∗ 𝐴′𝑥 𝑙𝑦 𝑣𝑦 = 𝑝 ∗ 𝐴𝑦 𝑙𝑥 𝑣′𝑦 = 𝑝 ∗ 𝐴′𝑦 𝑙𝑥 p → carga total uniformemente distribuída lx , ly → menor e maior vão teórico da laje, respectivamente vx , v'x → reações de apoio na direção do vão lx vy , v'y → reações de apoio na direção do vão ly Ax , A'x, Ay , A'y → áreas correspondentes aos apoios considerados , → sinal referente às bordas engastadas Figura 13 – Exemplos de aplicação do processo das Áreas Disciplina: Estruturas de Concreto Armado II Assunto: Notas de Aula – Dimensionamento de Lajes Maciças Data: 1° Semestre 2020 Prof: Luiz Gustavo Cruz Trindade ______________________________________________________________________________________________ Convém destacar que as reações de apoio vx ou v’x distribuem-se em uma borda de comprimento ly, e vice-versa. As reações assim obtidas são consideradas uniformemente distribuídas nas vigas de apoio, o que representa uma simplificação de cálculo. b) Cálculo por meio de tabelas O cálculo das reações pode ser feito mediante o uso de tabelas, como as encontradas em PINHEIRO (1993). Tais tabelas, baseadas no Processo das Áreas, fornecem coeficientes adimensionais (𝜗𝑥, 𝜗′𝑥, 𝜗𝑦, 𝜗′𝑦), a partir das condições de apoio e da relação 𝜆 = 𝑙𝑦/ 𝑙𝑥, com os quais se calculam as reações, dadas por: 𝑣𝑥 = 𝜗𝑥 ∗ 𝑝 ∗ 𝑙𝑥 10 𝑣′𝑥 = 𝜗′𝑥 ∗ 𝑝 ∗ 𝑙𝑥 10 𝑣𝑦 = 𝜗𝑦 ∗ 𝑝 ∗ 𝑙𝑥 10 𝑣′𝑦 = 𝜗′𝑦 ∗ 𝑝 ∗ 𝑙𝑥 10 Nas tabelas de PINHEIRO (1993), foram feitas correções dos valores obtidos pelo Processo das Áreas, prevendo-se a possibilidade de os momentos nos apoios atuarem com intensidades menores que as previstas. Disciplina: Estruturas de Concreto Armado II Assunto: Notas de Aula – Dimensionamento de Lajes Maciças Data: 1° Semestre 2020 Prof: Luiz Gustavo Cruz Trindade ______________________________________________________________________________________________ EXERCÍCIOS 1) Dada a planta de forma (Figura 1), determinar a altura útil e a espessura das lajes. Figura 1 – Planta de Forma para o Exercício 1, 2 e 4, cotas em cm. 𝜆 = 𝑙𝑦 𝑙𝑥 𝑑 ≥ 𝑙𝑥 𝜓2 ∗ 𝜓3 Disciplina: Estruturas de Concreto Armado II Assunto: Notas de Aula – Dimensionamento de Lajes Maciças Data: 1° Semestre 2020 Prof: Luiz Gustavo Cruz Trindade ______________________________________________________________________________________________ 2) Dada a planta de forma (Figura 1), determinar os carregamentos nas lajes. Figura 1 – Planta de Forma para o Exercício 1, 2 e 4, cotas em cm. - Espessura da laje maciça: 12cm - Espessura regularização: 2,5cm. - Espessura reboco: 1,5cm. - Espessura piso: 2cm. - Piso de madeira: L1 eL2. - Piso cerâmico: L3, L4 e L5. - Peso específico do concreto armado: 2500kgf/m³ - Peso específico regularização: 2100kgf/m³ - Peso específico da camada de reboco: 1900kgf/m³ - Peso específico da cerâmica: 1800kgf/m³ - Peso específico da madeira: 1000kgf/m³ - Carga Acidental todas as lajes: 150kgf/m². Disciplina: Estruturas de Concreto Armado II Assunto: Notas de Aula – Dimensionamento de Lajes Maciças Data: 1° Semestre 2020 Prof: LuizGustavo Cruz Trindade ______________________________________________________________________________________________ 3) Calcular o peso/m² sobre as lajes, cotas em cm: Figura 2 – Planta de Forma para o exercício 3, cotas em cm. Dados: - Pé-direito: 2,80m - Espessura da laje maciça: 12cm - Espessura regularização: 3cm. - Espessura reboco: 2cm. - Espessura piso: 2cm. - Espessura forro de gesso: 1,0cm. - Piso de madeira: L1 e L2. - Piso cerâmico: L3 e L4. - Peso específico do concreto armado: 2500kgf/m³ - Peso específico regularização: 2100kgf/m³ - Peso específico da camada de reboco: 1900kgf/m³ - Peso específico da cerâmica: 1800kgf/m³ - Peso específico da madeira: 1000kgf/m³ - Peso específico da camada de forro de gesso: 1250kgf/m³ - Peso específico da parede: 1300kgf/m³ - Carga Acidental laje L1: 200kgf/m². - Carga Acidental lajes L2 e L3: 150kgf/m². - Carga Acidental laje L4: 300kgf/m² Disciplina: Estruturas de Concreto Armado II Assunto: Notas de Aula – Dimensionamento de Lajes Maciças Data: 1° Semestre 2020 Prof: Luiz Gustavo Cruz Trindade ______________________________________________________________________________________________ 4) Dada a planta de forma e os carregamentos nas lajes (Figura 1): a) Calcular os momentos fletores em cada laje. b) Compatibilizar os momentos fletores. c) Dimensionar as armaduras nas lajes. d) Calcular as reações de apoio das lajes sobre as vigas. Figura 1 – Planta de Forma para o Exercício 1, 2 e 4, cotas em cm. L1: Pk = 5,67KN/m² L2: Pk = 5,67KN/m² L3: Pk = 5,51KN/m² L4: Pk = 5,51KN/m² L5: Pk = 5,51KN/m² Sobre-carga guarda-corpo: V=2KN/m H = 0,8KN/m 𝜆 = 𝑙𝑦 𝑙𝑥 𝑀 = 𝜇 ∗ 𝑝 ∗ 𝑙𝑥 2 100 𝑉 = 𝜗 ∗ 𝑝 ∗ 𝑙𝑥 10 𝑑 ≥ 𝑙𝑥 𝜓2 ∗ 𝜓3 fck = 20MPa Aço CA-50 c = 2,5cm ∅ 8,0mm para armadura positiva ∅ 10,0mm para armadura negativa Disciplina: Estruturas de Concreto Armado II Assunto: Notas de Aula – Dimensionamento de Lajes Maciças Data: 1° Semestre 2020 Prof: Luiz Gustavo Cruz Trindade ______________________________________________________________________________________________ 5) Dada as plantas de forma e os carregamentos (Figuras 3 e 4), dimensionar e detalhar as lajes. Figura 3 – Planta de Forma para o exercício 5 Figura 4 – Planta de Forma para o exercício 5 Pk = 6,5KN/m² Sobre-carga guarda-corpo: V=2KN/m H = 0,8KN/m fck = 20MPa Aço CA-50 c = 2,5cm ∅ 8,0mm para armadura positiva ∅ 10,0mm para armadura negativa 𝜆 = 𝑙𝑦 𝑙𝑥 𝑀 = 𝜇 ∗ 𝑝 ∗ 𝑙𝑥 2 100 𝑑 ≥ 𝑙𝑥 𝜓2 ∗ 𝜓3 Disciplina: Estruturas de Concreto Armado II Assunto: Notas de Aula – Dimensionamento de Lajes Maciças Data: 1° Semestre 2020 Prof: Luiz Gustavo Cruz Trindade ______________________________________________________________________________________________ 6) Você foi designado para fazer parte de uma equipe de um projeto de drenagem urbana. Em um dos trechos, está prevista a construção de um canal retangular em concreto armado, enterrado no solo conforme mostra a Figura 5. Para efeito de cálculo estrutural, duas hipóteses devem ser verificadas (Figura 5). Hipótese I: canal vazio – deverá resistir à pressão do solo; Hipótese II: canal completamente cheio – deverá resistir à pressão da água, considerando que, tendo ocorrido um deslocamento do solo junto as paredes do canal, o solo não exerce pressão sobre estas paredes. Figura 5 – Esquema da seção transversal do canal Baseado nestas informações, atenda ao solicitado abaixo. a) Faça croquis da seção transversal, mostrando onde devem ser colocadas as armaduras do canal em concreto para atender as Hipóteses I e II, identificando-as. Identificar as armaduras longitudinais. b) Faça um croqui da distribuição de pressão que agirá sobre uma das paredes laterais do canal quando estiver cheio (Hipótese II), indicando os valores máximo e mínimo da pressão efetiva sobre esta parede do canal. Considere que o canal esteja totalmente cheio e em condição hidrostática. Dados: 𝛾 : peso específico em KN/m³. ℎ: altura da água em metros. Disciplina: Estruturas de Concreto Armado II Assunto: Notas de Aula – Dimensionamento de Lajes Maciças Data: 1° Semestre 2020 Prof: Luiz Gustavo Cruz Trindade ______________________________________________________________________________________________ 7) Dimensionar e detalhar a laje maciça da tampa do reservatório enterrado. Figura 6 – Esquema da tampa do reservatório 𝛾𝑐𝑜𝑛𝑐𝑟𝑒𝑡𝑜 = 25KN/m³ 𝛾𝑎𝑟𝑔𝑖𝑙𝑎 = 18KN/m³ fck = 30MPa Aço CA-50 c = 5,0 cm ∅ 8,0mm para armadura positiva 𝜆 = 𝑙𝑦 𝑙𝑥 𝑀 = 𝜇 ∗ 𝑝 ∗ 𝑙𝑥 2 100 𝑑 ≥ 𝑙𝑥 𝜓2 ∗ 𝜓3 Disciplina: Estruturas de Concreto Armado II Assunto: Notas de Aula – Dimensionamento de Lajes Maciças Data: 1° Semestre 2020 Prof: Luiz Gustavo Cruz Trindade ______________________________________________________________________________________________ REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS • ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (1982). NBR 7191 – Execução de desenhos para obras de concreto simples ou armado, Rio de Janeiro. • ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (2014). NBR 6118 – Projeto de estruturas de concreto - Procedimento, Rio de Janeiro. • BASTOS, P.S.S. (2015). Lajes de Concreto. Departamento de Engenharia Civil-UNESP, Bauru. • CAMACHO, J.S. (2015). Curso de Concreto Armado (NBR 6118/2014): Estudo das Lajes - NEPAE-UNESP, Ilha Solteira. • CARVALHO, R. C. (2015). Cálculo e Detalhamento de Estruturas Usuais de Concreto Armado. Edufscar. 4ed. São Carlos. • GIONGO, J.S. (1996). Concreto Armado: Projeto Estrutural de Edifícios. EESC-USP, São Carlos. • MELGES, J. L. P. (2012). Módulo 02 – Lajes. Departamento de Engenharia Civil-UNESP, Ilha Solteira. • PINHEIRO, L.M. (1985). Noções sobre pré-dimensionamento de Estruturas de Edifícios - EESC-USP - Curso de Especialização em Estruturas. • PINHEIRO, L.M. (2007). Fundamentos do Concreto e Projeto de Edifícios - EESC-USP - Curso de Especialização em Estruturas.
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