Aula_5_8_ECC1008_1sem2012 Concepção Estrutural e Pré Formas

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA
Departamento de Estruturas e Construção Civil
ECC 1008 – Estruturas de Concreto
CONCEPÇÃO ESTRUTURAL E PRÉ-FORMAS
Aulas 5 8Aulas 5-8
Gerson Moacyr Sisniegas Alva
DESENVOLVIMENTO DO PROJETO DE UMA ESTRUTURADESENVOLVIMENTO DO PROJETO DE UMA ESTRUTURA
ETAPA PRELIMINARETAPA PRELIMINAR
DADOS NECESSÁRIOS PARA DEFINIR O PRODUTO 
(ESTRUTURA)( )
Projeto Arquitetônico
⇒ Plantas dos pavimentos tipos/subsolo/cobertura/ático
Número de pavimentos. 
Pavimentos diferentes
Garagens. Subsolos.
Elevadores EscadasElevadores. Escadas. 
Reservatório. 
C i d R i õ d i i h⇒ Croquis do terreno. Restrições de vizinhança
Estruturas de contenção / Muros de arrimo
Posição das fundações DivisaPosição das fundações. Divisa
⇒ Local da edificação
A õ d t A õ í i
Variações de temperatura
Ações do vento. Ações sísmicas.
Agressividade ambiental (durabilidade do concreto)
Facilidade de acesso (materiais equipamentos concretagem)Facilidade de acesso (materiais, equipamentos, concretagem)
⇒ Uso (finalidade) da edificação
Ações variáveis: sobrecargas mínimas (ambientes), vento, térmicas
Definição dos coeficientes de segurança (ações)ç g ç ( ç )
Deslocamentos limites
Vibrações (academias ginásios de esportes laboratórios pontes )
Padrão da edificação
Vibrações (academias, ginásios de esportes, laboratórios, pontes )
Empreendedor / Construtor
⇒ Prazos de obra
Início e duração da obra
⇒ Custos e Desembolso
Exemplos: Estrutura de aço ou estrutura de concreto (ou mista)
⇒Tecnologias de construção
p ç ( )
Moldagem no local ou pré-fabricação
⇒Tecnologias de construção
Construtor
Cultura Construtiva
E i t di í i
Cultura Construtiva
Limitações da região
⇒ Equipamentos disponíveis
Exemplo: equipamentos de içamento para pré-fabricados
Geotecnia
⇒ Escolha do tipo de fundação e contenções
Exemplo: fundação superficial ou fundação profunda
⇒ Parâmetros do solo necessários à análise e dimensionamento estrutural
Exemplos:Exemplos:
Tensão admissível do solo
Previsão de recalques
Coeficientes de mola nas fundações (correlações com SPT)
q
DEFINIÇÃO DA SOLUÇÃO CONSTRUTIVA 
(PROJETISTA ESTRUTURAL) ( )
Concepção do sistema estrutural
E lExemplos:
Pórticos Rígidos: Contraventados em diagonais. Com nós deslocáveis.
Pórticos com ligações articuladas. Pórticos com ligações semi-rígidas.
Treliças. Associação entre Pórtico e Treliças.ç ç ç
Sistema Convencional (laje-viga-pilar)
Si t L j i (l j il )Sistema Lajes sem vigas (laje-pilar)
(As possibilidades são diversas: exige conhecimentos sobre as 
vantagens e aplicações dos diversos sistemas estruturais)
Análise comparativa das alternativas estruturais
E lExemplos:
Moldada no local ou Pré-Moldada (Pré-fabricada) ou combinação
Concreto Armado ou Concreto Protendido
Estrutura de aço
Estrutura mista aço-concreto
E l i d iExemplos para sistemas estruturas de piso:
Laje maciça
Lajes com vigotas pré-moldadas e enchimento com blocos e CML
Lajes nervuradas
Lajes com vigotas pré moldadas e enchimento com blocos e CML
Exemplos de alternativas usuais para pavimentos
1) Convencional Lajes maciças apoiadas em vigas1) Convencional
2) Laje plana - pilar
Lajes maciças apoiadas em vigas
Lajes maciças apoiadas 
em pilaresp
3) Laje nervurada - pilar
Lajes moldadas no local
Lajes nervuradas com vigas-faixa
Lajes nervuradas pré-moldadas
A alternativa (tipologia) construtiva afeta a escolha do modelo estrutural
CONCEPÇÃO ESTRUTURAL E PRÉ-FORMAS
Lançamento da estrutura
Posição dos elementos estruturais (pilares, vigas, lajes, etc)
Base principal: projeto arquitetônico
Pré-dimensionamento dos elementos estruturais
Definição preliminar das seções dos elementos
Análise estrutural
Definição preliminar das seções dos elementos
Levantamento das ações atuantes
Ações verticais e horizontaisAções verticais e horizontais
Deformações impostas
Análise estrutural (cont.)
Obtenção dos esforços e deslocamentosObtenção dos esforços e deslocamentos
Montagem das combinações de acões (ELU e ELS)
d i l li l
Verificação da estabilidade global
Uso de recurso computacional na análise estrutural
Di i d l i
Efeitos globais de segunda ordem
Dimensionamento dos elementos estruturais
Desenho das formas estruturais (pré formas)Desenho das formas estruturais (pré-formas)
Geração de desenhos Compatibilização com demais projetos
Eventuais correções / modificações da solução inicial
DESENVOLVIMENTO DO PROJETO DE UMA ESTRUTURADESENVOLVIMENTO DO PROJETO DE UMA ESTRUTURA
PROJETO EXECUTIVOPROJETO EXECUTIVO
PROJETO EXECUTIVO
Projetos já compatibilizados
Processamento da estrutura definitiva (carregamentos definitivos)
Projetos já compatibilizados 
Dimensionamento e detalhamento dos elementos estruturais
LajesLajes
Vigas
Pilares
Estados Limites Últimos
Estados Limites de Serviço
Estruturas de fundações
Estruturas complementares
Durabilidade
Revisões finais de projeto
Projetos não re isados podem ir incorretos para obra
Check List Controle de qualidade
Projetos não revisados podem ir incorretos para obra
Suposições para a disciplina ECC 1008 – Estruturas de Concreto
• Solução construtiva conhecida
Sistema convencional de lajes apoiadas em vigas
Lajes maciças (sem nervuras)
Estrutura de concreto armado
Elementos moldados no local
Concreto de resistência usual (20 a 50 MPa)Concreto de resistência usual (20 a 50 MPa)
• Concepção estrutural a partir do projeto arquitetônico
bj i
Agilizar o andamento da disciplina
pç p p j q
Objetivos
Aproveitar conhecimentos vistos na graduação
O ESPAÇO ARQUITETÔNICO E A CONCEPÇÃO ESTRUTURAL
Escolha da forma da estrutura : depende do projeto arquitetônicoEscolha da forma da estrutura : depende do projeto arquitetônico
Define demais projetos dos subsistemas restantes do edifício p j
Ático Ático: 
Reservatório (Caixa d´água)
Casa de máquinas
Depósitos
Pavimento tipo:
Pavimento tipo
Pavimento tipo:
Mesma arquitetura
Pavimento térreo:
Pavimento térreo
Recepção
Sala de estar
Salão de jogos, festas. 
Subsolo Subsolo
Garagens 
Projeto estrutural em harmonia 
com todos os projetos
Arquitetônico (funcionalidade)
Instalações Hidráulicascom todos os projetos ç
Instalações Elétricas
Ar-condicionado
D i iDemais sistemas
Exemplos de incompatibilidades ou conflitos: 
Estrutura em conflito com aberturas (paredes portas)Estrutura em conflito com aberturas (paredes, portas) 
Dutos de instalações em conflito com a estrutura 
Pilares excessivamente próximos impedindo a ocupação de 
Obs: aberturas em vigas devem ser verificadas no cálculo estrutural
p p p ç
veículos nas garagens
Exemplos de conflitos Revista Téchne – junho de 2008 
Compatibili ação de projetos Coordenador de projetosCompatibilização de projetos Coordenador de projetos
FLUXO DE AÇÕES E COMPORTAMENTO PRIMÁRIO DOS ELEMENTOS 
L j
Comportamento primário 
Lajes 
R b t f i / iReceber e transferir cargas p/ vigas 
Vigas
Predominância da flexão (M,V)
Vigas 
Comportamento primário 
Transferir cargas verticais aos pilares 
Predominância da flexão (M,V)
il
Comportamento primário 
Pilares Transferir esforços da superestrutura às fundações 
Predominância da flexo-compressão (N,M)
A transmissão de esforços (especialmente de momentos fletores) 
entre viga e pilarg p
PÓRTICOS
Aumento de rigidez do edifício frente às ações horizontais
DIRETRIZES BÁSICAS PARA A CONCEPÇÃO ESTRUTURAL
Ob õ i i i iObservações iniciais:
Não existem normas
Requer conhecimento técnico, criatividade (experiência)
Alterações na concepção inicial podem ser req eridasAlterações na concepção inicial podem ser requeridas
Pelo cálculo estrutural
P l õ i iPor alterações posteriores na arquitetura
Na compatibilização de projetos
Possibilidade de várias soluções tecnicamente viáveis
Aproveitar facilidades das ferramentas computacionais
Para iniciantes diretrizes básicas que auxiliam as decisões
DIRETRIZES BÁSICAS PARA A CONCEPÇÃO ESTRUTURAL
1) Posicionamento dos elementos estruturais em função 
do comportamento primáriodos mesmos
Não deixar os elementos “soltos” ou sem apoio
Ações nos pavimentos lajes
apoios
Vigas
apoios
pilares
2) Transferência de cargas da forma mais direta possível
Não deixar os elementos soltos ou sem apoio
) g p
Cargas devem percorrer o menor caminho possível até as fundações
Evitar vigas apoiadas em outras vigas
Evitar pilares apoiados em vigas
Sempre que possível
(vigas de transição)
Viga de transição
E i ê i d iExigência da arquitetura 
(espaço livre, interferências)
Viga de
Elevados esforços solicitantes
Viga de 
transição Grandes dimensões de seção
C l d
esforços elevados
Custo elevado
Responsabilidade Colapso da viga de transição
C l l b lColapso global
3) Uniformidade dos elementos estruturais (seções, vãos)
R d t fôReduz custos com fôrmas
Melhor aproveitamento das chapas de madeira
A t l id d d ã
Exemplo: padronização das alturas das vigas
Aumenta velocidade de execução
Aumento de produtividade no canteiro de obras
4) Orientação criteriosa das seções dos pilares (planta)
i id f h i iRigidez frente às ações horizontais
Comportamento em serviço (ex:flechas horizontais)
Estabilidade global
PAPEL DOS PÓRTICOS FRENTE ÀS AÇÕES HORIZONTAIS 
A arq itet ra e a concepção estr t ralA arquitetura e a concepção estrutural
Alinhamento entre vigas e pilares para a formação de pórticos
Orientação criteriosa dos pilares
P1 Pó ti 1V1 P2 P3P1 Pórtico 1V1 P2 P3
V1
V1
P4
VENTO
V2 P5 P6
V1
V1
V4 V5 V6
V1
V1
ARRANJO ESTRUTURAL EM PLANTA
P7
V3
P8 P9
CORTE: PÓRTICO 1
P2P1 P3
Concepção de pilares de grande inércia em lugares estratégicos
E i d d d l d il dEx: caixas de escadas, de elevadores e pilares-parede
Núcleo de rigidez
(Planta)
Caixa de 
l d
Caixa de escada
elevador
RECOMENDAÇÕES PRÁTICAS: EDIFÍCIOS DE CONCRETO ARMADO
(Edifícios usuais) ( )
1) Iniciar lançamento pelo pavimento tipo
2) Posicionar pilares preferencialmente:
Nos cantos da edificaçãoNos cantos da edificação
No encontro de vigas “importantes”
Embutidos em paredes 
Estética (se o projeto arquitetônico exigir)
Distantes entre 2,5m e 7,0m
3) Verificar se as posições dos pilares do pavimento tipo são aceitáveis3) Verificar se as posições dos pilares do pavimento tipo são aceitáveis 
ao térreo e ao subsolo (garagens)
4) Posicionar vigas preferencialmente:
Onde existam paredes de alvenaria
Obs: mais flexibilidade para paredes de gesso acartonado
Embutidas em paredes (estética)
Ali h d il f ã d ó iAlinhadas com os pilares para a formação de pórticos
Vãos entre 2,5m à 7,0m
associada também a limitação do pé-direito
5) Limitar vãos das lajes
Para lajes “armadas em uma direção” Menor vão entre 2,0m à 5,0m
Para lajes “armadas em duas direções” Limitar vão até 7 m
EXERCÍCIO: Lançamento dos elementos estruturais – Pavimento tipo
2,
00
 x
 1
,2
0
0,
90
9,70
SALA
2,00 x 1,20
0,90
3,
70
S
COZINHA
A.SERV. 1,50 x 1,20
0,90
0,90
0,80 x 1,00
2,70 2,40 1,20
1,
40
,0
51,45
BAN. 0,90 x 0,60
1,50
3,75
1,40
4,
35
3,
70
1,
35
3,
DORM. DORM. 1,50 x 1,20
0,90
5,354,20
3
1,
50
 x
 1
,2
0
0,
90
5,354,20
Lançar pilares na caixa de escada apoiar escada e reservatório
Perspectiva: escada Caixa da escadaPerspectiva: escada Caixa da escada
Solução inicial
Seguindo à risca as recomendações
Sugestões e críticas a esta solução
Concepção pode ser melhorada...
Solução proposta
Vigas sobre as paredes externas
Solução proposta
Vi d i d dViga de apoio das paredes:
Escada - corredor
E t d itó iEntre dormitórios
Viga de apoio das paredes:
Sala - escada
Sala – cozinha - AS
Viga de apoio das paredes:
Escada - dormitório
D i ó i b h i
Laje da sala:
Dormitório – banheiro
Laje armada em 1 direção
(menor vão entre 2m à 5m)
Solução proposta
Viga sobre parede corredor
E it 3 d i dEvitar 3 paredes apoiadas 
em uma só laje
Opção pelo não lançamento de 
viga entre cozinha e banheiro
Passagem de tubulações (?)
Solução proposta
(“quase final”)( quase final )
Observações:
Possibilidade de acrescentar 2 
pilares na parte mais externa 
da edificação 
Possibilidade de incluir oPossibilidade de incluir o 
trecho de viga que atravessa a 
sala
As possibilidades são diversas na concepção da estrutura
Muitas dúvidas sobre a concepção são comprovadas posteriormenteMuitas dúvidas sobre a concepção são comprovadas posteriormente 
pelo cálculo estrutural
ifi d d li iVerificação dos estados limites
Dimensionamento das armaduras
Testar mais de uma solução e compará-las entre si
Importante para a aprendizagem e útil para a prática profissional
Tirar proveito das ferramentas computacionaisTirar proveito das ferramentas computacionais