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Projeto de Edificações Responsável pelo Conteúdo: Prof. Dr. Antonio Carlos da Fonseca Bragança Pinheiro Revisão Textual: Prof. Me. Luciano Vieira Francisco Projeto, Dimensionamento Estrutural e Interface com Outras Disciplinas Projeto, Dimensionamento Estrutural e Interface com Outras Disciplinas • Conhecer os componentes estruturais e de projeto para as edificações; • Conhecer as plantas de fôrmas, planta de detalhamento de peças, levantamento de cargas e os projetos específicos; • Conhecer a interface dos projetos específicos com as instalações prediais. OBJETIVOS DE APRENDIZADO • Introdução; • Plantas de Fôrmas; • Levantamento de Cargas; • Projetos Específicos; • Interface dos Projetos Específicos com as Instalações Prediais. UNIDADE Projeto, Dimensionamento Estrutural e Interface com Outras Disciplinas Introdução O projeto estrutural de concreto armado é composto por um conjunto de pran- chas (folhas de desenhos), contendo as informações necessárias para a execução da estrutura das edificações. Nas edificações, os principais elementos do projeto estrutural de concreto armado são os seguintes (Figura 1): • Planta de locação de estrutura; • Planta de fôrmas; • Desenhos de cortes; • Detalhamento das armaduras: » Das fundações; » Das lajes; » Das vigas; » Dos pilares; » Das escadas; » Dos reservatórios; » Das piscinas. Principais elementos do projeto estrutural de concreto armado Planta de locação de estrutura Detalhamento das armaduras das fundações Detalhamento das armaduras das escadas Detalhamento das armaduras dos reservatórios Detalhamento das armaduras das piscinas Detalhamento das armaduras das lajes Detalhamento das armaduras das vigas Detalhamento das armaduras dos pilares Planta de formas Desenho de cortes Figura 1 – Principais elementos do projeto estrutural de concreto armado A planta fundamental para a estrutura de uma edificação é a planta de loca- ção de estrutura, pela qual será feita a locação dos pilares e das fundações. Esta planta geralmente é feita nas escalas de 1:75 ou 1:50 (Figura 2). 8 9 Figura 2 – Exemplo de planta de locação de estrutura de fundações F onte: Acervo do conteudista Na Figura 2 os eixos verticais de referência (V1) e (V2) e o horizontal (H1) são utilizados para marcar o gabarito da obra e auxiliar na locação dos pilares e das fun- dações (sapatas isoladas). São marcadas as cotas entre os eixos de referência e algum elemento fixo da obra como, por exemplo, o limite do terreno. Na planta de locação também são necessárias as dimensões dos pilares e das fundações – tais informações são úteis para a escavação das fundações. Plantas de Fôrmas As plantas de fôrmas contêm os desenhos das fôrmas que moldarão os elementos estruturais de concreto armado da edificação. Os desenhos das plantas de fôrmas são feitos geralmente nas escalas 1:50 ou 1:75. A planta de fôrmas compõe o projeto de fundações e o projeto da superestrutura (projeto estrutural). Identifica e posiciona o conjunto de fundações (blocos, sapa- tas, radieres, estacas, tubulões), lajes, vigas, pilares e outros elementos de concreto armado que são moldados in loco e compõem a estrutura de concreto armado das edificações (Figura 2). Figura 2 – Exemplo de planta de fôrmas Fonte: Acervo do conteudista 9 UNIDADE Projeto, Dimensionamento Estrutural e Interface com Outras Disciplinas As fôrmas são compostas por materiais rígidos que servem para moldar os ele- mentos de concreto armado, podendo ser feitas com madeira, aço ou Policloreto de Vinila (PVC). Os desenhos das plantas de fôrmas seguem as mesmas regras (de graficação) que são utilizadas nos desenhos de planta baixa. Utilizam linhas mais espessas para ele- mentos de maior nível/altura e mais finas para elementos mais distantes. Apenas os pilares são representados como elementos em corte. As plantas de fôrmas informam detalhes construtivos importantes, tais como as dimensões dos diversos elementos estruturais de concreto armado, a sua posição e o seu nível. Por exemplo, é importante haver indicação do rebaixamento de uma laje de sacada (Figura 4). Figura 4 – Corte do rebaixamento de sacada Fonte: Acervo do conteudista Já a Figura 5 apresenta a planta de fôrmas com a indicação do rebaixo da sacada: Figura 5 – Planta de fôrmas com o rebaixamento de sacada. Fonte: Acervo do conteudista 10 11 A Figura 6 apresenta uma planta de fôrmas com rebaixamento de sacada e sem a laje (L3), existente na Figura 5: Figura 6 – Planta de fôrmas com o rebaixamento de sacada e espaço interno aberto F onte: Acervo do conteudista A planta de fôrmas deve conter todos os elementos gráficos e textuais necessários para a identificação e o posicionamento da estrutura no terreno (Figura 7), a saber: • Origem; • Cotas; • Níveis; • Ligações entre lajes e vigas; • Detalhamento dos elementos estruturais. Elementos das plantas de formas Cotas Detalhamento dos elementos estruturais Ligações entre lages e vigas NíveisOrigens Figura 7 – Elementos da planta de fôrmas Origem A origem, igualmente denominada referência, é uma informação fundamental para a localização dos elementos estruturais no local da obra. A origem na planta de fôrmas deve ser feita em pontos fixos da obra, a fim de que eventuais deslocamentos ocorridos durante a execução da obra não possam prejudicar a sua locação. 11 UNIDADE Projeto, Dimensionamento Estrutural e Interface com Outras Disciplinas Cotas As cotas são as dimensões e distâncias dos elementos estruturais até um dos pon- tos de referência da obra. É importante indicar as distâncias entre cada um dos elementos estruturais, pois durante a obra, comumente, pode ser inviável que todos os elementos possam ser cotados em relação à origem. Níveis Os níveis dos elementos estruturais devem ser indicados de forma a garantir que não ocorram erros de execução que possam prejudicar o nível do acabamento. Além da indicação da cota de nível de cada ambiente, deve-se sinalizar, através de hachuras, as lajes situadas acima e abaixo do nível de referência zero da obra. Ademais, na planta de fôrmas deve haver legenda com as diferentes cores e hachuras utilizadas nos desenhos. Ligações Entre Lajes e Vigas A representação das ligações entre lajes e vigas na planta de fôrmas contribui para a compreensão do projeto estrutural, possibilitando evitar erros de interpretação. Embora as cotas dos níveis já indiquem a ligação que será feita, a representação das ligações é mais uma fonte de informação para evitar interpretações erradas (Figura 8). Figura 8 – Representações das ligações entre lajes e vigas na planta de fôrmas Fonte: Acervo do conteudista Planta de Detalhamento de Peças Nas plantas de fôrmas, além das informações textuais, é necessário indicar os elementos com as suas dimensões corretas e respectivas posições na estrutura. Todos os elementos estruturais devem ser identificados para posterior localização do detalhamento das suas armaduras. 12 13 Comumente, para a identificação dos elementos estruturais é utilizada a primeira letra do elemento seguida de um número. Por exemplo, o primeiro número é rela- cionado ao pavimento, e os demais à numeração do elemento estrutural (Tabela 1). Tabela 1 – Identifi cação dos elementos estruturais na planta de fôrmas Elemento estrutural Pavimento Numeração do elemento estrutural Identifi cação do elemento estrutural Laje 1 1 L101 Laje 2 2 L202 Viga 1 1 V101 Viga 2 2 V202 Pilar 1 1 P101 Pilar 2 2 P202 Fundações Na planta de fôrmas do primeiro pavimento junto ao solo (térreo ou do subsolo, se houver), devem ser indicados os elementos de fundação, tais como blocos, sapa- tas, radieres, estacas e/ou tubulões. No caso das fundações profundas, tais como as estacas e os tubulões, deve aparecer o bloco de coroamento com os elementos de fundação tracejados (Figura 9). Figura 9 – Planta de fôrmas de fundações de bloco de coroamento de estacasFonte: Acervo do conteudista Lajes Na planta de fôrmas, as lajes do nível zero do pavimento são representadas ape- nas com um elemento textual, que indica a sua numeração e espessura. As lajes em desnível, positivo ou negativo, podem ser representadas por um texto ou por hachuras – condição mais indicada. A Figura ( 8) apresenta três tipos de lajes: • L1: laje pré-moldada, com vigotas na direção horizontal; • L2: laje maciça; • L3: laje grelha, laje cubeta ou laje nervurada. 13 UNIDADE Projeto, Dimensionamento Estrutural e Interface com Outras Disciplinas Figura 10 – Representações das ligações entre lajes e vigas na planta de fôrmas Fonte: Acervo do conteudista Vigas Na planta de fôrmas as vigas são representadas por duas linhas paralelas e ele- mento textual com a sua numeração e dimensões. Na Figura 9 são representadas as vigas V1, V2, V3, V4 e V5: Figura 11 – Representação das vigas na planta de fôrmas Fonte: Acervo do conteudista Pilares Nas plantas de fôrmas podem existir três tipos de pilares que (Figura 12): • “Morrem” na laje do pavimento representado; • “Nascem” no pavimento representado; • “Nascem” em pavimentos inferiores ao pavimento representado e continuam até o pavimento superior ao pavimento representado. 14 15 Figura 12 – Tipos de pilares na planta de fôrmas Fonte: Acervo do conteudista A simbologia que será adotada aos pilares deve ser indicada na planta de fôrmas. Levantamento de Cargas Para realizar o levantamento de cargas que atuam nos elementos estruturais, deve-se conhecer todas as ações que podem atuar simultaneamente durante a vida útil da estrutura. Ações são as causas que provocam esforços ou deformações nas estruturas, podendo ser indiretas (deformações impostas) ou diretas (forças ou momentos). Para a determinação das ações deve-se observar as prescrições das Normas Brasileiras de Regulamentação (NBR) da Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT): • 6118:2014 – projeto de estruturas de concreto – procedimento; • 6120:2019 – cargas para cálculo de estruturas de edificações – procedimento; • 8681:2004 – ações e segurança nas estruturas – procedimento; • 14931:2004 – execução de estruturas de concreto – procedimento. As ações atuantes nas estruturas são permanentes, variáveis e excepcionais. Ações Permanentes São as ações que ocorrem com valores praticamente constantes durante toda a vida da construção. São consideradas permanentes as ações que crescem com o tempo, tendendo a um valor-limite constante. • Ações permanentes diretas: » Peso próprio da estrutura; » Pesos dos elementos construtivos fixos; » Pesos de instalações permanentes; » Empuxo de terra – quando não removíveis. 15 UNIDADE Projeto, Dimensionamento Estrutural e Interface com Outras Disciplinas • Ações permanentes indiretas: » Retração do concreto; » Fluência do concreto; » Deslocamento de apoio; » Imperfeições geométricas; » Protensão. Ações Variáveis São as ações que ocorrem com valores que representam variações significativas em torno de sua vida média, durante a vida da construção. • Ações variáveis diretas: » Cargas acidentais previstas para o uso da construção ⎯ cargas verticais de uso da construção; cargas móveis, considerando o impacto vertical; impacto late- ral; a força longitudinal de frenação ou aceleração; força centrífuga; » Ação do vento; » Ação da água; » Ações variáveis durante a construção. • Ações variáveis indiretas: » Variações uniformes de temperatura; » Variações não uniformes de temperatura; » Ações dinâmicas. Ações Excepcionais No projeto de estruturas sujeitas a situações excepcionais de carregamento, cujos efeitos não possam ser controlados por outros meios, devem ser consideradas ações excepcionais com os valores definidos, em cada caso particular. Para o levantamento das cargas permanentes diretas que atuarão na estrutura é ne- cessário conhecer o peso específico dos materiais que comporão a edificação (Tabela 2). Tabela 2 – Peso específico dos materiais Material γ (kN/m3) Rochas naturais Ardósia 28 Granito, sienito, pórfiro 27 a 30 (28,5) Mármore e calcário 28 Blocos artificiais e pisos Blocos vazados de concreto 14 Blocos cerâmicos furados 13 Blocos cerâmicos maciços 18 Blocos de concreto celular autoclavado 6,5 Blocos de vidro 9 Lajotas cerâmicas 18 Porcelanato 25 16 17 Material γ (kN/m3) Argamassas e concreto Argamassa de cal, cimento e areia 19 Argamassa e cal 12 a 18 (15) Argamassa de cimento e areia 19 a 23 (21) Argamassa de gesso 12 a 18 (15) Argamassa autonivelante 24 Concreto simples 24 Concreto armado 25 Metais Aço 77 a 78,5 (77,8) Alumínio e ligas 28 Bronze 83 a 85 (84) Chumbo 112 a 114 (113) Cobre 87 a 89 (88) Ferro fundido 71 a 72,5 (71,8) Latão 83 a 85 (84) Zinco 71 a 72 (71,5) Madeiras Cedro 5 Louro, imbuia, pau-óleo 6,5 Angico, cabriúva 10 Champanhe, ipê, jatobá, sucupira 11 Fonte: Adaptada da NBR 6120:2019 As cargas acidentais (sobrecargas) que atuam nas edificações dependem da uti- lização de cada compartimento como, por exemplo, sala de ambiente residencial, quadra esportiva, auditório (Tabela 3). Tabela 3 – Cargas variáveis Local Carga uniformemente distribuída (kN/m2) Aeroportos Áreas de acesso público, circulações, sanitários 5 Lojas, duty free 5 Arquibancadas e tribunas Com assentos fixos 4 Com assentos móveis 5 Áreas técnicas – as cargas devem ser validadas caso a caso, porém, com os míni- mos indicados nesta Tabela Barrilete 1,5 Áreas técnicas em geral (fora da projeção dos equipamentos), exceto barrilete 3 Centro de Processamento de Dados (CPD) 5 Balcões, sacadas, varandas e terraços Residencial 2,5 Comercial, corporativos e escritórios 3 Com acesso público (hotéis, hospitais, escolas, teatros etc.) 4 Clubes Salão de esportes 5 Sanitário, vestiários 2 Quadras esportivas 5 Edifícios residenciais Dormitórios 1,5 Sala, copa, cozinha 1,5 Despensa, área de serviço, lavanderia 2 Salão de festas, salão de jogos 3 Academia 3 Quadras esportivas 5 Fonte: Adaptada da NBR 6120:2020 17 UNIDADE Projeto, Dimensionamento Estrutural e Interface com Outras Disciplinas Exemplo 1 Determinar a carga atuante por metro quadrado da laje de sala em um edifício residencial (Figura 13). Dados: espessura da laje → h = 10 cm; piso angico; regularização → argamassa de cimento e areia; revestimento → argamassa e cal, cimento e areia. Figura 13 – Corte da laje do Exemplo 1 Fonte: Acervo do conteudista Solução Laje → hlaje x γconcreto armado = 0,10 × 25 = 2,500 kN/m 2 Piso → hpiso x γangico = 0,02 × 10 = 0,200 kN/m 2 Regularização → hreg × γarg.reg. = 0,025 × 21 = 0,525 kN/m 2 Revestimento → hrevestimento × γarg.revestimento = 0,015 × 19 = 0,285 kN/m 2 gtotal = 3,510 kN/m 2 Carga acidental → qa = 1,5 kN/m 2 Carga atuante → q = gtotal + qa = 3,510 + 1,5 = 5,01 kN/m 2 Exemplo 2 Determinar a carga atuante nas vigas V1, V2, V3, V4 e V5 da Figura 14. 18 19 Dados: as lajes L1 e L2 são maciças, com carga total q = 5,00 kN/m2. Não há alvenaria sobre as vigas. Figura 14 – Laje do Exemplo 2 Fonte: Acervo do conteudista Solução Laje 1 → 400 / 150 = 2,6 → laje armada na direção vertical. Laje 2 → 600 / 400 = 1,5 → laje armada em duas direções. As áreas de influência das cargas das lajes nas vigas são apresentadas na Figura 15: Figura 15 – Áreas de infl uência das cargas das lajes nas vigas (Exemplo 2) Fonte: Acervo do conteudista 19 UNIDADE Projeto, Dimensionamento Estrutural e Interface com Outras Disciplinas As cargas atuantes em cada tramo das vigas são apresentadas na Tabela 4: Tabela 4 – Cargas atuantes nas vigas segundo a Figura 14 Viga Tramo Peso próprio da viga (kN/m) Área de influência da laje para a viga (m2) Carga da laje para a viga (kN/m) Composição da carga na viga (kN/m) Carga na viga (kN/m) V1 P1P2 0,19 × 0,60 × 2,5 = 0,29 Laje (1) Retângulo (4,00 / 2) × 1,50 = 3,00 (3,00 / 1,50) × 5,00 = 10,00 0,29 + 10,00 10,29 P2P3 Laje (2) Trapézio (4,00 / 4) × (2 × 6,00 – 4,00) = 8,00 (8,00/ 6,00) × 5,00 = 6,67 0,29 + 6,67 6,96 V2 P4P5 0,19 × 0,60 × 2,5 = 0,29 Laje (1) Retângulo (4,00 / 2) × 1,50 = 3,00 (3,00 / 1,50) × 5,00 = 10,00 0,29 + 10,00 10,29 P5P6 Laje (2) Trapézio (4,00 / 4) × (2 × 6,00 – 4,00) = 8,00 (8,00 / 6,00) × 5,00 = 6,67 0,29 + 6,67 6,96 V3 P1P4 0,19 × 0,40 × 2,5 = 0,19 Laje (1) Não há carga – 0,19 0,19 V4 P2P5 0,19 × 0,40 × 2,5 = 0,19 Laje (1) Não há carga Laje (2) Triângulo (4,002) / 4 = 4,00 (4,00 / 4,00) × 5,00 = 5,00 0,19 + 5,00 5,19 V5 P3P6 0,19 × 0,40 × 2,5 = 0,19 Laje (2) Triângulo (4,002) / 4 = 4,00 (4,00 / 4,00) × 5,00 = 5,00 0,19 + 5,00 5,19 Exemplo 3 Determinar a carga atuante nos pilares P1, P2, P3, P4, P5 e P6 da Figura 14. Solução A determinação das cargas atuantes nos pilares da Figura 14 será feita por área de influência apresentada na Figura 16: Figura 16 – Áreas de influência das cargas nos pilares segundo a Figura 14 Fonte: Acervo do conteudista 20 21 As cargas atuantes em cada pilar são apresentadas na Tabela 5: Tabela 5 – Cargas atuantes nos pilares segundo a Figura 14 Pilar Carga do peso da viga no pilar (kN) Área de infl uência da laje para o pilar (m2) Carga da laje para o pilar (kN) Composição da carga no pilar (kN) Carga no pilar (kN) P1 V1 – P1P2 0,29 × (1,50 / 2) = 0,22 Laje (1) Retângulo (4,00 / 2) × (1,50 / 2) = 1,50 1,50 × 5,00 = 7,50 0,22 + 0,38 + 7,50 8,10 V3 – P1P4 0,19 × (4,00 / 2) = 0,38 P2 V1 – P1P2 0,29 × (1,50 / 2) = 0,22 Laje (1) Retângulo (4,00 / 2) × (1,50 / 2) = 1,50 1,50 × 5,00 = 7,50 0,22 + 0,87 + 0,38 + 7,50 + 30,00 38,97V1 – P2P30,29 × (6,00 / 2) = 0,87 Laje (2) Retângulo (4,00 / 2) × (6,00 / 2) = 6,00 6,00 × 5,00 = 30,00V4 – P2P5 0,19 × (4,00 / 2) = 0,38 P3 V1 – P2P3 0,29 × (6,00 / 2) = 0,87 Laje (2) Retângulo (4,00 / 2) × (6,00 / 2) = 6,00 6,00 × 5,00 = 30,00 0,87 + 0,38 + 30,00 31,25V5 – P3P6 0,19 × (4,00 / 2) = 0,38 P4 V2 – P4P5 0,29 × (1,50 / 2) = 0,22 Laje (1) Retângulo (4,00 / 2) × (1,50 / 2) = 1,50 1,50 × 5,00 = 7,50 0,22 + 0,38 + 7,50 8,10 V3 – P1P4 0,19 × (4,00 / 2) = 0,38 P5 V2 – P4P5 0,29 × (1,50 / 2) = 0,22 Laje (1) Retângulo (4,00 / 2) × (1,50 / 2) = 1,50 1,50 × 5,00 = 7,50 0,22 + 0,87 + 0,38 + 7,50 + 30,00 38,97V2 – P5P60,29 × (6,00 / 2) = 0,87 Laje (2) Retângulo (4,00 / 2) × (6,00 / 2) = 6,00 6,00 × 5,00 = 30,00V4 – P2P5 0,19 × (4,00 / 2) = 0,38 P6 V2 – P5P6 0,29 × (6,00 / 2) = 0,87 Laje (2) Retângulo (4,00 / 2) × (6,00 / 2) = 6,00 6,00 × 5,00 = 30,00 0,87 + 0,38 + 30,00 31,25V5 – P3P6 0,19 × (4,00 / 2) = 0,38 Projetos Específicos Nas edificações podem existir projetos específicos que necessitam da execução de cortes para melhor compreendê-los. Os desenhos de cortes das edificações têm como objetivo permitir a visualização rápida e simples das cotas de cada pavimento. Com isso, é possível verificar se exis- tem desníveis em elementos estruturais, bem como se alguns dos pilares “nascem”, “morrem” ou continuam. Os desenhos de corte servem como elementos gráficos complementares à planta de fôrmas, com a intenção de simplificar a sua compreensão (Figura 17): 21 UNIDADE Projeto, Dimensionamento Estrutural e Interface com Outras Disciplinas Figura 17 – Desenho de corte de edificação Fonte: Acervo do conteudista Interface dos Projetos Específicos com as Instalações Prediais Nas edificações podem existir alguns projetos específicos de instalações prediais de interfaces importantes com a estrutura de concreto armado como, por exemplo, aberturas e shafts. A planta de fôrmas deve indicar elementos específicos como aberturas e shafts, que passam pelas lajes dos pavimentos e devem ser indicados nas plantas de fôrmas, a fim de não ser necessário fazer tais aberturas após a estrutura de concreto estar executada. Por isso, é necessário que se faça a compatibilização entre o projeto estrutural com os projetos de instalações hidráulicas, elétricas, de ar-condicionado e de automação. 22 23 Material Complementar Indicações para saber mais sobre os assuntos abordados nesta Unidade: Livros Análise estrutural KASSIMALI, A. Análise estrutural. São Paulo: Cengage Learning, 2016. Leitura NBR 6118: projeto de estruturas de concreto – procedimentos ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6118: projeto de estruturas de concreto – procedimentos. Rio de Janeiro, 2014. https://bit.ly/3gijIlL NBR 6122: projeto e execução de fundações ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6122: projeto e execução de fundações. Rio de Janeiro, 2010. https://bit.ly/2EjW8aX NBR 6123: forças devidas ao vento em edificações ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6123: forças devidas ao vento em edificações. Rio de Janeiro, 1988. https://bit.ly/3hgaoAb NBR 6120: cargas para o cálculo de estruturas de edificações ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6120: cargas para o cálculo de estruturas de edificações. Rio de Janeiro, 1980. https://bit.ly/3j0e5va 23 UNIDADE Projeto, Dimensionamento Estrutural e Interface com Outras Disciplinas Referências PORTO, T. B.; FERNANDES, D. S. G. Curso básico de concreto armado: confor- me NBR 6118/2014. São Paulo: Oficina de Textos, 2015. NEVILLE, A. M. Propriedades do concreto. 5. ed. Porto Alegre, RS: Bookman, 2016. ________. Tecnologia do concreto. 2. ed. Porto Alegre, RS: Bookman, 2013. 24
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