Superestrutura de Edifícios

Prévia do material em texto

SUPERESTRUTURA
	As estruturas dos edifícios, sejam eles de um ou vários pavimentos, são constituídas por diversos elementos cuja finalidade é suportar e distribuir as cargas, permanentes e acidentais, atuantes na construção. Esse conjunto de elementos forma a denominada estrutura do edifício. 
O conjunto dos elementos da estrutura pode ser subdividido em dois subconjuntos, denominados de superestrutura e infra-estrutura , este último constituído pelos elementos de fundação. No que se segue, serão descritos os principais elementos, que formam a superestrutura.
Um edifício deve ser projetado para suportar cargas verticais e horizontais. As cargas verticais são provenientes dos pesos próprios dos elementos que compõem a edificação, estruturais ou não, também chamadas de cargas permanentes, e de ações variáveis, como, por exemplo, as produzidas por aglomerado de pessoas, por carregamentos móveis ( veículos ), etc. As cargas horizontais podem ser também de natureza permanente, como as produzidas por empuxos de terra, e variáveis, como aquelas provenientes de empuxos de materiais armazenados em depósitos, da ação do vento, etc.
Em relação às formas de distribuição dessas cargas, nos elementos estruturais, podem ser citadas as cargas uniformemente distribuídas, concentradas, triangulares e trapezoidais. 
As cargas verticais são aplicadas em lajes, elementos bidimensionais, planos, em geral horizontais, que suportam, predominantemente, cargas normais ao seu plano médio. 
As lajes são os mais importantes entre os elementos estruturais, pela sua ocorrência, em quase todas as construções, e pelo grande volume que representam no conjunto da obra. Elas constituem os pisos e coberturas das construções.
Com relação ao sistema construtivo, as lajes podem ser pré-moldadas ou moldadas “ in loco ”., do tipo maciça, nervurada, mista ou cogumelo. Podem ser executadas em concreto armado ou protendido e, aquelas apoiadas, diretamente sobre o solo, em concreto reforçado com fibras de aço.
As lajes podem ser isoladas ou contínuas e, do ponto de vista das condições de vinculação a outros elementos, podem ser apoiadas, engastadas e com bordos livres. Com relação à sua geometria, no seu plano, podem ser retangulares, trapezoidais, em T, em L, circulares e anelares. 
As lajes têm espessuras limitadas pela prática e, por isto, os seus vãos devem, também, ser limitados, por causa das deformações.
As lajes se apoiam em elementos lineares, que são tratados como “ barras ”, que têm seção transversal com dimensões denominadas “ largura ” e “ altura ” e se caracterizam, principalmente, pelo comportamento à flexão. Esses elementos de barra recebem a denominação de vigas.
A importância das vigas decorre do fato de serem os elementos, que suportam as lajes e a maioria das cargas provenientes de elementos não estruturais, como, por exemplo, paredes divisórias e de fechamento, bem como cargas de outras vigas que nelas se apóiam.
Em relação ao seu comportamento estrutural, as vigas podem ser isostáticas e hiperestáticas ( vigas contínuas ). Os tipos de seção transversal mais freqüentemente adotados são retangulares, em T, em I, em L e em U. As vigas podem ter, também, variações de altura ao longo de seu comprimento como por exemplo, as vigas com mísulas. 
O conjunto de lajes e vigas forma a estrutura do pavimento.
Para se transmitirem as cargas de cada pavimento às fundações, executam-se os “pilares”, elementos de barra que se caracterizam pelo fato de serem verticais e trabalharem , predominantemente, à compressão. Os pilares, em geral retos e de seção transversal constante, devem ter garantida a própria estabilidade por engastamento, nas fundações.
Com as idéias até aqui apresentadas, pode-se concluir que as cargas verticais são transmitidas às vigas pelas lajes e, estas as transmitem aos pilares que, por sua vez, as transmitem às fundações ou em vigas.
Os elementos lajes, vigas e pilares formam uma estrutura tridimensional monolítica, como o arranjo estrutural simples mostrado na figura a seguir, cujo cálculo exato, em termos práticos, é extremamente trabalhoso. 
Esse arranjo é composto por uma laje retangular maciça ligada a quatro vigas de borda, as quais por sua vez são suportadas por quatro pilares posicionados nos cantos. O conjunto é apoiado sobre uma infra-estrutura em laje, apoiada diretamente sobre o solo (radier). Como acontece com qualquer construção, trata-se de uma estrutura tridimensional, que pode estar submetida à ação de cargas externas em quaisquer direções.
Com a finalidade de simplificar o cálculo estrutural, empregam-se processos aproximados que consistem em analisar partes, ou mesmo elementos, isoladamente. Desta forma, admite-se a laje como, simplesmente, apoiada nas vigas ( elementos V1, V2, V3 e V4 ). 
Os conjuntos de vigas e pilares ( elementos P1, P2, P3 e P4 ) formam, nos planos que os contêm, os denominados quadros rígidos ou pórticos. Um processo aproximado consiste em supor as vigas, simplesmente, apoiadas nos pilares, ficando estes solicitados à compressão simples.
Nas figuras apresentadas a seguir, é mostrada uma das formas possíveis de repartição dos carregamentos atuantes, na laje, e sua distribuição simplificada para as vigas. 
Para o piso elementar considerado, é possível considerar diversos arranjos estruturais. Um desses arranjos é o mostrado na figura abaixo, que considera a existência de quatro pórticos planos, chamando-se a atenção para a existência de barras da estrutura que pertencem, simultaneamente, a dois deles. Em tal situação, os esforços solicitantes dessas barras, que participam de dois elementos estruturais distintos, são obtidos por superposição dos valores encontrados em cada um deles isoladamente. 
Um segundo arranjo estrutural, mais simplificado que o anterior, é apresentado na figura a seguir, que considera dois pórticos planos e duas vigas simplesmente apoiadas:
Um terceiro arranjo estrutural, ainda, mais simplificado que os anteriores é o que considera todas as vigas simplesmente, apoiadas nos pilares, como a seguir mostrado: 
Nesta última consideração, os carregamentos atuantes nas vigas e pilares têm a distribuição apresentada abaixo:
Naturalmente, trata-se de um cálculo aproximado, pois sempre haverá continuidade entre lajes e vigas e entre vigas e pilares. Porém, com a escolha adequada da estrutura, esta aproximação é perfeitamente aceitável.
É importante, ainda, salientar que podem existir outros elementos estruturais nas superestruturas, além dos anteriormente mencionados, tais como :
Tirantes : elementos de barra solicitados, predominantemente, por esforços de tração, de pouco uso em estruturas de concreto armado, dada à própria natureza do concreto. Entretanto, podem atuar como elementos de transição, ou, em estruturas especiais, como, por exemplo, ancoragens em blocos de apoio e estruturas com grandes balanços;
Paredes : elementos bidimensionais planos, verticais, solicitados, predominantemente, por cargas paralelas ao seu plano médio, apoiadas de modo contínuo em toda a sua base;
Vigas - parede : são também elementos bidimensionais planos e verticais, mas diferem das paredes estruturais por não serem apoiadas de modo contínuo em sua base. Além disso, para diferenciação com as vigas ( elementos de barra ), devem ter altura total superior a 0,5 ou 0,4 do vão livre, conforme sejam isoladas ou contínuas, respectivamente;
Cascas : são estruturas laminares tridimensionais, diferindo das lajes por não serem planas.
BIBLIOGRAFIA :
FUSCO, P.B. Estruturas de concreto : fundamentos do projeto estrutural. São Paulo, Mcgraw-Hill do Brasil, Ed. da Universidade de São Paulo, 298p. 1980.
MONTANARI,I., MANCINI, E. Cálculo de lajes usuais em edifícios (Notas de aula ). Escola de Engenhariade São Carlos, USP, 1974.
ANDRADE, J. R. L. de Estruturas correntes de concreto armado – 1ª parte ( Notas de aula ) Escola de Engenharia de São Carlos, USP, 1983.
D
C
viga
laje
p ( kN / m2 )
p ( kN / m2 )
ℓ1
ℓ2
F
E
RADIER
D
C
B
A
45º
45º
P4
P3
P2
P1
H
E
G
F
D
C
B
A
V 4
V 3
V 2
V 1
LAJE
C
D
ℓ2
ℓ1
CARREGAMENTO DA LAJE
REPARTIÇÃO DO CARREGAMENTO NA LAJE
DISTRIBUIÇÃO UNIFORME DO CARREGAMENTO NAS VIGAS
ARRANJO ESTRUTURAL EM PÓRTICOS PLANOS
ARRANJO ESTRUTURAL EM PÓRTICOS PLANOS E VIGAS
ARRANJO EM ELEMENTOS ESTRUTURAIS ISOSTÁTICOS
ARRANJO ESTRUTURAL TRIDIMENSIONAL
A
B
C
D
E
F
G
H
P1
p1
ℓ1
RC,V2
RD,V2
C
D
C
G
gP2
RC,V2 + RC,V3
V2
P2
CARREGAMENTO ATUANTE NA VIGA V2 E NO PILAR P2
RG
A
B
C
D
E
F
G
H
A
B
C
D
E
F
G
H
V1
V2
V3
V4
P1
P2
P4
P3
_1037541020.unknown