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Centro Administrativo, Belo Horizonte – MG. ESTRUTURAS DE CONCRETO II Prof. Gláucia Nolasco de Almeida Mello Projeto em Concreto Armado: 1ª Etapa 1. Lançamento da Estrutura 2. Pré-dimensionamento 3. Exemplo 4. Observações Pr of . G lá uc ia N ol as co d e Al m ei da M el lo Base principal: Projeto arquitetônico Objetivo Posicionar os elementos estruturais (pilares, vigas, lajes, etc.) 2 LANÇAMENTO DA ESTRUTURA Pr of . G lá uc ia N ol as co d e Al m ei da M el lo LANÇAMENTO DA ESTRUTURA Recomendações para as lajes Vão Lajes armadas em uma direção: menor vão entre 2,0 m à 5,0m Para lajes armadas em duas direções (armadas em cruz): vãos até 7,0 m 3 (ALVA, 2014; BOTELHO & MARCHETTI, 2007) Pr of . G lá uc ia N ol as co d e Al m ei da M el lo LANÇAMENTO DA ESTRUTURA Posicionar vigas preferencialmente: Onde existam paredes de alvenaria Embutidas em paredes (estética) Alinhadas com os pilares para a formação de pórticos Vigas invertidas em paredes cegas 4 (ALVA, 2014; BOTELHO & MARCHETTI, 2007) Pr of . G lá uc ia N ol as co d e Al m ei da M el lo LANÇAMENTO DA ESTRUTURA Deve-se iniciar o lançamento da estrutura pelo pavimento tipo. Verificar se as posições dos pilares do pavimento tipo são aceitáveis nos pavimentos térreo e subsolo (garagens). 5 (ALVA, 2014; BOTELHO & MARCHETTI, 2007) Pr of . G lá uc ia N ol as co d e Al m ei da M el lo Deve-se posicionar preferencialmente os pilares nos seguintes locais: Nos cantos da edificação No encontro de vigas importantes Embutidos em paredes Distantes entre 3,0 m a 7,0 m. 6 LANÇAMENTO DA ESTRUTURA (ALVA, 2014; BOTELHO & MARCHETTI, 2007) 7 Fig. 1: Planta do pavimento tipo de uma edificação residencial – exemplificação para lançamento estrutural. Fonte: Acervo da autora 8 Fig. 2: Primeira hipótese para lançamento. Fonte: Acervo da autora 9 Fig. 3: Segunda hipótese para lançamento. Fonte: Acervo da autora 10 Fig. 4: Terceira hipótese para lançamento. Fonte: Acervo da autora Pr of . G lá uc ia N ol as co d e Al m ei da M el lo LAJES Espessura (altura) da laje 11 ATENÇÃO! Lajes pré- fabricadas h = lx/30. Fig. 5: Planta e corte da laje. (ALVA, 2014) PRÉ-DIMENSIONAMENTO Pr of . G lá uc ia N ol as co d e Al m ei da M el lo PRÉ-DIMENSIONAMENTO 12 (NBR 6118: 2014) Tab. 1: Espessura mínima das lajes. Finalidade Espessura Mínima (cm) Lajes de cobertura (sem balanço) 7 Lajes de piso 8 Lajes em balanço 10 Lajes destinadas à passagem de veículos (peso ≤ 30 kN) 10 Lajes destinadas à passagem de veículos (peso > 30 kN) 12 Lajes com protensão apoiadas em vigas, com o mínimo de l/42 para lajes de piso biapoiadas e l/50 para lajes de piso contínuas 15 Lajes lisas 16 Lajes-cogumelo, fora do capitel 14 Pr of . G lá uc ia N ol as co d e Al m ei da M el lo PRÉ-DIMENSIONAMENTO VIGAS Largura mínima: 12 cm para vãos até 4,0 m 20 cm para 4,0 m ≤ vãos ≤ 8,0 m 25 cm para 8,0 m ≤ vãos Casos excepcionais: 10 cm (mínimo absoluto). Alojamento das armaduras e suas interferências com as armaduras de outros elementos estruturais, respeitando os espaçamentos e cobrimentos estabelecidos nesta Norma. Lançamento e vibração do concreto de acordo com a ABNT NBR 14931. 13 (NBR 6118: 2014) Pr of . G lá uc ia N ol as co d e Al m ei da M el lo PRÉ-DIMENSIONAMENTO 14 Fig. 6: Desenho de corte da viga. (ALVA, 2014) VIGAS Em geral, a largura da seção (bw) é definida pelo projeto arquitetônico e pelos materiais e técnicas utilizados pela construtora (espessura alvenaria - blocos, tijolos). Pr of . G lá uc ia N ol as co d e Al m ei da M el lo PRÉ-DIMENSIONAMENTO VIGAS Altura mínima: 25 cm Estimativa para a altura: Vigas biapoiadas e tramos externos de vigas contínuas: h = 1/10 do vão Vigas contínuas (tramos internos): h = 1/12 do vão Vigas em balanço: h= 1/5 do vão 15 (BOTELHO & MARCHETTI, 2007; PINHEIRO et al., 2003) Pr of . G lá uc ia N ol as co d e Al m ei da M el lo PRÉ-DIMENSIONAMENTO VIGAS Vigas isostáticas com a relação l/h < 2,0 e vigas contínuas com a relação l/h < 3,0 devem ser tratadas como vigas-parede, de acordo com a seção 22 da norma (l = vão teórico da viga; h = altura da viga). 16 (NBR 6118: 2014) Pr of . G lá uc ia N ol as co d e Al m ei da M el lo PRÉ-DIMENSIONAMENTO 17 Atenção! É usual adotar o vão teórico como sendo, simplesmente, a distância entre os eixos dos apoios. Nas vigas em balanço, vão livre é a distância entre a extremidade livre e a face externa do apoio, e o vão teórico é a distância até o centro do apoio. < VÃO LIVRE E VÃO TEÓRICO Fig. 7: Vão livre e vão teórico. Pr of . G lá uc ia N ol as co d e Al m ei da M el lo PRÉ-DIMENSIONAMENTO VIGAS CONTÍNUAS 18 Fig. 8: Viga contínua. (ALVA, 2014) Pr of . G lá uc ia N ol as co d e Al m ei da M el lo PILARES A seção transversal de pilares e pilares-parede maciços, qualquer que seja a sua forma, não deve apresentar dimensão menor que 19 cm. Em casos especiais: dimensões entre 19 cm e 14 cm, desde que se majorem os esforços solicitantes finais de cálculo nos pilares. Área mínima da seção transversal do pilar: 360 cm2. 19 PRÉ-DIMENSIONAMENTO (NBR 6118: 2014) Pr of . G lá uc ia N ol as co d e Al m ei da M el lo PRÉ-DIMENSIONAMENTO PILARES 20 I. Associar a cada pilar uma área de influência (AI) “Quinhão de carga” II. Definição das áreas de influência (Ai) traçar mediatrizes dos segmentos que unem os pilares. Fig. 9: Área de influência para o pilar P. (ALVA, 2014) Pr of . G lá uc ia N ol as co d e Al m ei da M el lo PRÉ-DIMENSIONAMENTO PILARES 21 Fig. 10: Divisão das áreas de influência. (PINHEIRO et al., 2003) Pr of . G lá uc ia N ol as co d e Al m ei da M el lo EXEMPLO Calcular a carga recebida pelo Pilar P6 e a área de influência para este. Pré-dimensionar a seção transversal para o pilar. Dados: 1) Taxa de carga por m2 de edificação (q): 1000 kgf/m2 (10,0 kN/m2). Para o pavimento de cobertura considerar 70% da taxa de carregemento. 2) Número de pavimentos: 10. 3) fck = 20 MPa. 22 23 24 25 AI P6= (1,5 x 4,125 ) + (1,575x 2,175 ) + (1,95 x 2,025 ) AI P6 = 13,56 m2 Pr of . G lá uc ia N ol as co d e Al m ei da M el lo EXEMPLO Solução 26 Carga (N) total para o pilar P6: N/pavimento = (AI x q) N/pavto tipo = (13,56 m2 x 10 kN/m2) = 135,6 kN N/pavto cobertura = (13,56 m2 x 7 kN/m2) = 94,9 kN Ntotal = (N/pavto tipo) x nº pavtos + (N/pavto cobertura) Pr of . G lá uc ia N ol as co d e Al m ei da M el lo EXEMPLO Classificação do pilar – Disposição Arquitetônica Fig. 11 – Classificação dos pilares quanto a localização. 27 Pr of . G lá uc ia N ol as co d e Al m ei da M el lo EXEMPLO Coeficiente de majoração dos carregamentos: 28 Coeficiente de majoração da força normal (α): α = 1,8 → pilares internos ou intermediários; α = 2,2 → pilares de extremidade ou de borda; α = 2,5 → pilares de canto. Pr of . G lá uc ia N ol as co d e Al m ei da M el lo EXEMPLO 29 Pilar Pavto AI (m2) Taxa de Carga (kN/m2) α Carga (kN) Carga Acumulada (kN) P6 10º 13,6 7 2,2 208,8 208,82 9º 13,6 10 2,2 298,3 507,14 8º 13,6 10 2,2 298,3 805,46 7º 13,6 10 2,2 298,3 1103,78 6º 13,6 10 2,2 298,3 1402,10 5º 13,6 10 2,2 298,3 1700,42 4º 13,6 10 2,2 298,3 1998,74 3º 13,6 10 2,2 298,3 2297,06 2º 13,6 10 2,2 298,3 2595,38 1º 13,6 10 2,2 298,3 2893,70 Tab. 2: Carregamentos acumulados - Pilar P6. Pr of . G lá uc ia N ol as co d e Al m ei da M el lo EXEMPLO 30 Carga: 10,0 kN/m2 fck: 2,0 kN/cm2 σref: 1,3 kN/cm2 Pilar Pavto AI (m2) Taxa de Carga (kN/m2) α Carga (kN) Carga Acumulada (kN) Asec pilar (cm2) b (cm) h (cm) P6 10º 13,6 7 2,2 208,8 208,82 156,618 15 10 9º 13,6 10 2,2 298,3 507,14 380,358 15 25 8º 13,6 10 2,2 298,3 805,46 604,098 15 40 7º 13,6 10 2,2 298,3 1103,78 827,83815 55 6º 13,6 10 2,2 298,3 1402,10 1051,578 15 70 5º 13,6 10 2,2 298,3 1700,42 1275,318 15 85 4º 13,6 10 2,2 298,3 1998,74 1499,058 15 100 3º 13,6 10 2,2 298,3 2297,06 1722,798 15 115 2º 13,6 10 2,2 298,3 2595,38 1946,538 15 130 1º 13,6 10 2,2 298,3 2893,70 2170,278 15 145 Tab. 3: Área da Seção Transversal - Pilar P6. Pr of . G lá uc ia N ol as co d e Al m ei da M el lo EXEMPLO 31 Carga: 10,0 kN/m2 fck: 2,0 kN/cm2 σref: 1,3 kN/cm2 Pilar Pavto AI (m2) Taxa de Carga (kN/m2) α Carga (kN) Carga Acumulada (kN) Asec pilar (cm2) b (cm) h (cm) P6 10º 13,6 7 2,2 208,8 208,82 156,618 15 10 9º 13,6 10 2,2 298,3 507,14 380,358 15 25 8º 13,6 10 2,2 298,3 805,46 604,098 15 40 7º 13,6 10 2,2 298,3 1103,78 827,838 15 55 6º 13,6 10 2,2 298,3 1402,10 1051,578 15 70 5º 13,6 10 2,2 298,3 1700,42 1275,318 15 85 4º 13,6 10 2,2 298,3 1998,74 1499,058 15 100 3º 13,6 10 2,2 298,3 2297,06 1722,798 15 115 2º 13,6 10 2,2 298,3 2595,38 1946,538 15 130 1º 13,6 10 2,2 298,3 2893,70 2170,278 15 145 Tab. 3: Área da Seção Transversal - Pilar P6. Menor que a área mínima exigida pela NBR 6118 Pr of . G lá uc ia N ol as co d e Al m ei da M el lo EXEMPLO 32 Carga: 10,0 kN/m2 fck: 2,0 kN/cm2 σref: 1,3 kN/cm2 Pilar Pavto AI (m2) Taxa de Carga (kN/m2) α Carga (kN) Carga Acumulada (kN) Asec pilar (cm2) b (cm) h (cm) P6 10º 13,6 7 2,2 208,8 208,82 156,618 15 10 9º 13,6 10 2,2 298,3 507,14 380,358 15 25 8º 13,6 10 2,2 298,3 805,46 604,098 15 40 7º 13,6 10 2,2 298,3 1103,78 827,838 15 55 6º 13,6 10 2,2 298,3 1402,10 1051,578 15 70 5º 13,6 10 2,2 298,3 1700,42 1275,318 15 85 4º 13,6 10 2,2 298,3 1998,74 1499,058 15 100 3º 13,6 10 2,2 298,3 2297,06 1722,798 15 115 2º 13,6 10 2,2 298,3 2595,38 1946,538 15 130 1º 13,6 10 2,2 298,3 2893,70 2170,278 15 145 Tab. 3: Área da Seção Transversal - Pilar P6. Pr of . G lá uc ia N ol as co d e Al m ei da M el lo EXEMPLO 33 Carga: 10,0 kN/m2 fck: 2,0 kN/cm2 σref: 1,3 kN/cm2 Pilar Pavto AI (m2) Taxa de Carga (kN/m2) α Carga (kN) Carga Acumulada (kN) Asec pilar (cm2) b (cm) h (cm) P5 10º 13,6 7 2,2 208,8 208,82 156,618 15 10 9º 13,6 10 2,2 298,3 507,14 380,358 15 25 8º 13,6 10 2,2 298,3 805,46 604,098 15 40 7º 13,6 10 2,2 298,3 1103,78 827,838 15 55 6º 13,6 10 2,2 298,3 1402,10 1051,578 15 70 5º 13,6 10 2,2 298,3 1700,42 1275,318 15 85 4º 13,6 10 2,2 298,3 1998,74 1499,058 15 100 3º 13,6 10 2,2 298,3 2297,06 1722,798 15 115 2º 13,6 10 2,2 298,3 2595,38 1946,538 15 130 1º 13,6 10 2,2 298,3 2893,70 2170,278 15 145 Tab. 3: Área da Seção Transversal - Pilar P6. Pilar-parede Pr of . G lá uc ia N ol as co d e Al m ei da M el lo EXEMPLO 34 Hipótese: b = 25 cm h x b ≥ 2170,30 cm2 Considerando para um dos lados do pilar (b) a medida de 25 cm: h = 2170,30 cm2 / 25 cm h = 87 cm P6 (25 cm x 85cm) Pr of . G lá uc ia N ol as co d e Al m ei da M el lo EXEMPLO 35 P6 (25x85) Seção constante até o 10º pavto Pr of . G lá uc ia N ol as co d e Al m ei da M el lo 36 Realizar o pré- dimensionamento dos demais pilares. As áreas de influência dos pilares do contorno da edificação podem ser definidas até o eixo das vigas. Fig. 12: Área de influência para os demais pilares. Pr of . G lá uc ia N ol as co d e Al m ei da M el lo 37 Fig. 13: Planta preliminar de formas estruturais do pavimento tipo. Pr of . G lá uc ia N ol as co d e Al m ei da M el lo EXEMPLO 38 Tab. 4: Carregamentos acumulados - Pilar P6. Edificação com 5 pavimentos. Carga: 10,0 kN/m2 fck: 2,0 kN/cm2 σref: 1,3 kN/cm2 Pilar Pavto AI (m2) Taxa de Carga (kN/m2) α Carga (kN) Carga Acumulada( kN) Asec pilar (cm2) b (cm) h (cm) P6 5º 13,6 7 2,2 208,8 208,8 156,6 15 10 4º 13,6 10 2,2 298,3 507,1 380,4 15 25 3º 13,6 10 2,2 298,3 805,5 604,1 15 40 2º 13,6 10 2,2 298,3 1103,8 827,8 15 55 1º 13,6 10 2,2 298,3 1402,1 1051,6 15 70 Pr of . G lá uc ia N ol as co d e Al m ei da M el lo 39 Fig. 14: Planta preliminar de formas do pavimento tipo. Edificação com 5 pavimentos. Pr of . G lá uc ia N ol as co d e Al m ei da M el lo OBSERVAÇÕES Não existem normas e regras para lançamento da estrutura e pré-dimensionamento → requer conhecimento técnico, criatividade, experiência Alterações na concepção inicial podem ser requeridas em função de: Cálculo estrutural Alterações na arquitetura Compatibilização de projetos Iniciantes: as diretrizes básicas orientam as decisões 40 Pr of . G lá uc ia N ol as co d e Al m ei da M el lo OBSERVAÇÕES Diretrizes básicas: Posicionamento dos elementos: Ações nos pavimentos: lajes ⇒ vigas ⇒ pilares Transferência de cargas da forma mais direta possível ⇒ As cargas devem percorrer o menor caminho possível até as fundações Evitar vigas apoiadas em vigas Evitar pilares apoiados em vigas (viga de transição) 41 Pr of . G lá uc ia N ol as co d e Al m ei da M el lo OBSERVAÇÕES 42 Vigas de transição: Quando usar? • Exigência da arquitetura (espaço livre ou interferência) Consequências: • Esforços solicitantes elevados • Grandes dimensões de seções transversais • Custo elevado Fig. 15: Viga de transição. Pr of . G lá uc ia N ol as co d e Al m ei da M el lo OBSERVAÇÕES Diretrizes básicas: Uniformidade dos elementos (seções e vãos): Reduz custos com formas Aumenta a velocidade da execução Orientação criteriosa das seções dos pilares (planta) Rigidez frente às ações horizontais 43 Pr of . G lá uc ia N ol as co d e Al m ei da M el lo OBSERVAÇÕES 44 “Um arranjo estrutural adequado consiste em atender, simultaneamente, os aspectos de segurança, economia (custo), durabilidade e os relativos ao projeto arquitetônico (estética e funcionalidade). Em particular, a estrutura deve garantir a segurança contra os Estados Limites nos quais a construção deixa de cumprir suas finalidades.” (Alva , 2014) Pr of . G lá uc ia N ol as co d e Al m ei da M el lo BIBLIOGRAFIA ALMEIDA,L. C. Elementos Estruturais (Notas de Aula). Universidade Estadual de Campinas, 2006 ALVA, G. M. S. Estruturas de Concreto (Notas de Aula). 2014 AMORIM, N. Concreto Armado I (Notas de Aula). 2014 ARGENTA, M. A. Estruturas de Concreto. (Notas de Aula). 2012 ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (ABNT). NBR 6118: Projeto de estruturas de concreto – Procedimento. Rio de Janeiro. 2014 45 Pr of . G lá uc ia N ol as co d e Al m ei da M el lo BIBLIOGRAFIA BOTELHO, M. H. C. & MARCHETTI, O. Concreto Armado Eu Te Amo. 2 ed. vol. 2. São Paulo: Editora Blücher. 2014 PINHEIRO; L. M. Fundamentos do Concreto e Projeto de Edifícios (Notas de Aula). 2011 PINHEIRO, L. M.; MUZARDO, C. D. & SANTOS, S. P. Pré- dimensionamento (Notas de Aula). USP, 2003 REBELLO, Y. C. P. A Concepção Estrutural e a Arquitetura. São Paulo: Zigurate Editora. 2000 46 Estruturas de concreto II Lançamento da estrutura Lançamento da estrutura Lançamento da estrutura Lançamento da estrutura Lançamento da estrutura Slide Number 7 Slide Number 8 Slide Number 9 Slide Number 10 PRÉ-DIMENSIONAMENTO PRÉ-DIMENSIONAMENTO PRÉ-DIMENSIONAMENTO PRÉ-DIMENSIONAMENTO PRÉ-DIMENSIONAMENTO PRÉ-DIMENSIONAMENTO PRÉ-DIMENSIONAMENTO PRÉ-DIMENSIONAMENTO PRÉ-DIMENSIONAMENTO PRÉ-DIMENSIONAMENTO PRÉ-DIMENSIONAMENTO EXEMPLO Slide Number 23 Slide Number 24 Slide Number 25 EXEMPLO Exemplo EXEMPLO EXEMPLO EXEMPLO EXEMPLO EXEMPLO EXEMPLO EXEMPLO EXEMPLO Slide Number 36 Slide Number 37 EXEMPLO Slide Number 39 observações observações observações observações observações BIBLIOGRAFIA BIBLIOGRAFIA
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