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Pré dimensionamento de estruturas metálicas e de estrutura de concreto armado Sistemas Estruturais I Arquitetura e Urbanismo Prof. Cladilson Nardino Como definir a geometria básica e realizar uma previsão de perfis metálicos em um projeto? Aços estruturais utilizados: 𝝈𝒚 𝝈𝒖 Uso ASTM A36 250 400 Aço simples ASTM A572 345 450 Gerdau SAC 350 350 500 Melhor desempenho a corrosão Vigas: elementos sujeitos a flexão e cisalhamento, considerado um dos principais elementos estruturais em uma edificação Se utiliza como vigas: Perfil laminado (W) em seção I Perfil soldado (S) em seção I Perfil dobrado em seção U enrijecido Vigas treliçadas Perfis laminados e soldados: Nomenclatura: ZAAAxBB Indicação do tipo de perfil, sendo W para laminado ou VS para soldado Indicação da altura do perfil em milímetros Indicação do peso do perfil em kg/m Perfis laminados e soldados: Nomenclatura: UCRAAAxBBxCCxDD Indicação da altura do perfil em milímetros Indicação da espessura da chapa, em milímetros Indicação da largura do perfil em milímetros Indicação da dobra (patinha), , em milímetros Pré-dimensionamento: 𝑾 ≥ 𝟏, 𝟓 ×𝑴𝒅 𝝈𝒚 Módulo de resistência do perfil no eixo de flexão, obtido através de tabelas de características de perfis Tensão de escoamento de cálculo do aço utilizado Momento solicitante de cálculo Pré-dimensionamento: Para vigas I: 𝐯ã𝐨 𝟏𝟓 > 𝒂𝒍𝒕𝒖𝒓𝒂 𝒅𝒐 𝒑𝒆𝒓𝒇𝒊𝒍 > 𝒗ã𝒐 𝟐𝟓 Vale lembrar que existem vários perfis de mesma altura e com espessuras diferentes, o que aumenta sua resistência!! E quando usar vigas treliçadas? Estudos indicam que as vigas treliçadas são indicadas para vãos maiores que 20m Pré-dimensionamento: Limitação de deslocamento: Lajes: elementos em placa destinados a distribuir os esforços às vigas. Geralmente em concreto armado, mas em estruturas metálicas é muito utilizado a solução em Steel Deck e em Painéis Wall Deck Steel deck: formadas por placas de aço em formato de W e preenchimento em concreto. As placas de aço atuam como armadura do concreto. Vantagens: estética e rapidez de execução. Vãos: de 6 a 9m. Carga de utilização: até 500kg Painel Wall Deck: formadas por placas de madeira compensada revestidas por placas cimentícias, de 4 a 6cm de espessura. São modulares, variando seu comprimento de 2 a 3 metros. Vantagens: rapidez na execução e pequena espessura Vãos: único de 2,5m. Com uso de mais vigas pode chegar a 20m. Carga de utilização: até 300kg Pilares: elementos destinados a distribuir o carregamento oriundo das lajes e vigas para as fundações. Geralmente utiliza-se pilares laminados e soldados de seção H, pilares de seção tubular (TB) ou pilares de seção composta Pré-dimensionamento: 𝑨(𝒄𝒎𝟐) ≥ 𝒏 × 𝑨𝒊 × 𝒒 𝟏. 𝟐𝟓𝟎 Número de pavimentos da edificação Metade da tensão de escoamento do aço ASTM A36 (kgf/cm²) Carga distribuída (kgf) Área de influência (cm²) Pré-dimensionamento: 𝑨(𝒄𝒎𝟐) ≥ 𝑭 𝝈 Metade da tensão de escoamento do aço ASTM A36 (kN/cm²) Força de compressão (kN)Área do perfil (cm²) Ligações: para fins de pré-quantificação as ligações representam cerca de 10% do peso total da estrutura. Estruturas de Concreto Aços estruturais utilizados: 𝒇𝒄𝒌 Uso C20 – C25 20 – 25 MPa Fundação C25 – C35 25 – 35 MPa Vigas, lajes e pilares >C40 >40 MPa Pilares de garagem Lajes Pré- dimensionamento laje maciça : • 7 cm para lajes de cobertura que não estejam em balanço; • 8 cm para lajes de piso ou lajes de cobertura em balanço; • 10 cm para lajes em balanço; • 10 cm para lajes que suportem veículos de peso total inferior ou igual a 30kN; • 12 cm para lajes que suportem veículos de peso total maior que 30kN; • 16 cm para lajes lisas e 14 cm para lajes-cogumelo. Respeitar valores mínimos da NBR 6118 para lajes maciças (item 13.2.4.1) Pré-dimensionamento laje nervurada : Pré- dimensionamento laje treliçada : Vigas Pré-dimensionamento de vigas A espessura de viga – bw, que deve ser : 12 cm para vigas e 15 cm para vigas-paredes, item 13.2.2 da NBR 8118 (2014). Assim como nas lajes, fica faltando a determinação da altura h das vigas, que não deve ser inferior a 20 cm. Pré-dimensionamento viga biapoiada : Pré-dimensionamento viga contínua: Pré-dimensionamento viga em balanço: Pilares Pré-dimensionamento de pilares Área mínima da seção bruta = 360cm² (item 13.2.3 da NBR 6118) Menor dimensão → Muitas vezes decidida em função da arquitetura Maior dimensão → Em função das cargas verticais (estimadas) Recomenda-se que as dimensões a e b sejam iguais ou maiores que 19 cm, porém, em casos especiais, admitem que uma das dimensões seja de, até, 14 cm, desde que a área da seção seja maior ou igual a 360 cm². Recomenda-se que a maior dimensão da seção transversal não seja muito superior ao dobro da menor dimensão: b ≤ 2a. Pré-dimensionamento: 𝑨(𝒄𝒎𝟐) ≥ 𝒏 × 𝑨𝒊 × 𝒒 𝟏. 𝒇𝒄𝒌 Número de pavimentos da edificação Tensão concreto (kN/cm²) Carga distribuída (kN) Área de influência (cm²) Pré-dimensionamento: 𝑨(𝒄𝒎𝟐) ≥ 𝑭 𝝈 Tensão do concreto (kN/cm²) Força de compressão (kN)Área do perfil (cm²)