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1 Planta Baixa Critérios para avaliação Este trabalho equivale a 4,0 pontos para a nota final da AV2. Os seguintes critérios serão observados: • Limpeza, organização, e prazos de entrega (0,5) • Memorial de cálculo (3,0) • Pranchas com detalhamento (0,5) • Planta Baixa Fig. 1 - Dimensões da estrutur a 6 m 3 m 3 m 5 , 1 m 4 ,5 m 2 FACULDADE ESTÁCIO DE BELÉM CURSO DE ARQUITETURA E URBANISMO MEMORIAL DE CÁLCULO Referente a LAJES, VIGAS E PILARES ALUNA: GIRLANE FÉLIX NAUAR BELÉM – PA 2021 PRÉ- DIMENSIONAMENTO 3 Passo: Definir quantas lajes são e qual tipo delas. RESPOSTA: Temos 03 lajes maciças que tem o comportamento mecânico: Unidirecional A espessura da laje armada em uma direção é dada pela fórmula: Faremos então o cálculo das três lajes encontradas, seguindo a fórmula para encontrar a espessura de cada uma delas, separadamente. O valor mínimo indicado pela norma (ABNT 6118, 2014) é igual a 8cm para dimensões mínimas para lajes de piso não em balanço. CÁLCULO: Resposta: Seguindo as orientações da Norma, vamos considerar 8cm para as Lajes 01 e 02 e para a Laje 3 consideraremos 12cm. Laje 01 = 3m x 1,5m h=2% x l (dimensão menor) h=0,02 x 1,5m h= 0,03m ou 3cm Laje 02 = 3m x 4,5m h=2% x l (dimensão menor) h=0,02 x 3m h= 0,06 ou 6cm Laje 03 = 3m x 6m h=2% x l (dimensão menor) h=0,02 x 6m h= 0,12 ou 12cm MÍNIMO: 8cm MÍNIMO: 8cm MÍNIMO: 8cm Figura 1 - Lajes encontradas no exercício - Autora: Girlane Félix 4 DIMENSIONAMENTO Passo 01: calcular as cargas de cada laje: Considerar para apartamentos, o peso próprio do concreto, do piso e carga variável: Passo 02: Calcular qual é o momento característico solicitante, para cada laje e transformar em momento solicitante de cálculo. LAJE 01: Carga total Laje 01: 25kN/m³ x 0,8m = 20 KN/m² + 1,0 kN/m² + 1,5 kN/m² = 22,5 kN/m² Laje 02: 25kN/m³ x 0,8m = 20 KN/m² + 1,0 kN/m² + 1,5 kN/m² = 22,5 kN/m² Laje 03: 25kN/m³ x 0,12m = 3 KN/m² + 1,0 kN/m² + 1,5 kN/m² = 5,5 kN/m² Peso próprio do concreto: 25kN/m³ x espessura da laje Peso próprio do piso: 1,0 kN/m² Carga variável: 1,5 kN/m² Figura 2 - esquema de momento solicitante característico dado pelo professor em aula 07 (16.04) Figura 2 - Fórmulas com exemplo de momento solicitante de cálculo dado pelo professor em aula 07 (16.04) Figura 3 – Slide dado pelo professor em aula 07 (16.04) Ou também: 5 Onde Msk = 6,32 KN . m (valor do momento solicitante característico) e Msd = 8,84 KN . m (valor do momento de cálculo) LAJE 02: Onde Msk = 25,31 KN . m (valor do momento solicitante característico) e Msd = 35,43 KN . m (valor do momento de cálculo) LAJE 03: Onde Msk = 25,31 KN . m (valor do momento solicitante característico) e Msd = 35,43 KN . m (valor do momento de cálculo) Observação: o número 1,4 usado na fórmula para transformar o momento solicitante característico em momento de cálculo corresponde ao fator de segurança em 40% para que a estrutura suporte um peso além do que foi proposto no momento solicitante característico. Passo 03: Escolher o diâmetro e a quantidade das armaduras (vergalhões). Msd = Q . L² 22,5 . (1,5)² 22,5 . ( 2,25) 6,32KN . m 8 8 8 Q= 22,5KN/m² L= 1,50 m Msd= 1,4 . Msk Msd = Q . L² 22,5 . (3)² 22,5 . ( 9) 25,31KN . m 8 8 8 Q= 22,5KN/m² L= 3,00 m Msd= 1,4 . Msk Q= 22,5KN/m² L= 3,00 m Msd= 1,4 . Msk Msd= Q . L² 22,5 . (3)² 22,5 . ( 9) 25,31KN . m 8 8 8 Msd = 1,4 . Msk Msd = 1,4 . 6,32 KN . m Msd = 8,84 KN . m Msd = 1,4 . Msk Msd = 1,4 . 25,31 KN . m Msd = 35,43 KN . m Msd = 1,4 . Msk Msd = 1,4 . 25,31 KN . m Msd = 35,43 KN . m 6 A sigla fyd representa a resistência do aço. Para os cálculos seguintes, usaremos o Aço Ca 50, que é o mais utilizado em construções para lajes. A resistência do aço citado corresponde a 500 Mpa, usaremos o fator de segurança de 1,15 (de acordo com a figura 5 – dada em aula) Usaremos também a fórmula para altura útil: d = h – cobrimento – 10mm (valor imaginário da suposta armadura considerando metade do diâmetro = 20mm). Figura 4 – Slide dado pelo professor na aula 8 (23/04/2021). Atenção: σ sd = fyd As = área de aço d = altura útil Figura 5 – Esquema visto na aula 8 (23/04/2021). A altura útil corresponde ao que de fato é o que tecnicamente chamamos de laje. O cobrimento serve para dar suporte como base para as armaduras evitando a sua oxidação. Consideraremos 3cm para o cobrimento das lajes que serão calculadas a seguir. Figura 6 – Esquema visto na aula 8 (23/04/2021). 7 1º calculamos a altura útil de todas as lajes pra depois seguirmos no cálculo da área de aço. Usaremos as espessuras de lajes calculadas na página 04. 2º Procuramos o valor do coeficiente adimensional Kz na tabela, mas para isto, precisamos encontrar primeiro o kmd Dado nas aulas: fcd = fck / 1,4 (fator de segurança) observação: Não foi dado a classe de concreto, mas escolhemos o concreto tipo C30, usar para fck. Logo: fcd = 30 / 1,4 > resultado 21,42 / 10 = 2,14 KN/cm² Dados já encontrados Usar a fórmula: Laje 01: Espessura –> 8cm d = h – cobrimento – 10 mm d = 8cm – 3cm – 1cm d = 4cm Laje 02: Espessura –> 8cm d = h – cobrimento – 10 mm d = 8cm – 3cm – 1cm d = 4cm Laje 03: Espessura –> 12cm d = h – cobrimento – 10 mm d = 12cm – 3cm – 1cm d = 8cm Laje 01: Msd = 8,84 KN . m d = 4cm bw = 100 cm fcd = 2,14 KN/cm² Laje 02: Msd = 35,43 KN . m d = 4cm bw = 100 cm fcd = 2,14 KN/cm² Laje 03: Msd = 35,43 KN . m d = 8cm bw = 100 cm fcd = 2,14 KN/cm² bw = 100 cm Figura 7 – slide visto na aula 9 (07/05/2021). 8 Cálculo do kmd: Procurar na tabela dimensionamento ao ELU - Flexão, com o valor de kmd o coeficiente kz. Laje 01: Msd = 8,84 KN . m d = 4cm bw = 100 cm fcd = 2,14 KN/cm² kmd = 8,84 . 100 (para converter unidades) kmd = 884 kmd = 0,25 100 . 4² . 2,14 3424 Laje 02: Msd = 35,43 KN . m d = 4cm bw = 100 cm fcd = 2,14 KN/cm² kmd = 35,43 . 100 (para converter unidades) kmd = 3543 kmd = 1,03 100 . 4² . 2,143424 Laje 03: Msd = 35,43 KN . m d = 8cm bw = 100 cm fcd = 2,14 KN/cm² kmd = 35,43 . 100 (para converter unidades) kmd = 3543 kmd = 0,25 100 . 8² . 2,14 13696 9 3º Colocaremos os dados na fórmula para encontrar a área de aço. Laje 01: Msd = 8,84 KN . m d = 4cm kmd = 0,25 -> kz = 0,820 fyd = 43,47 KN/cm² As = 8,84 . 100 (para converter unidades) As = 884 As = 6,20 cm² 0,820 . 4 . 43,47 142,58 Laje 02: Msd = 35,43 KN . m d = 4cm kmd = 1,03 -> não encontrado o Kz corretamente optou-se por usar o valor de: 0,820 fyd = 43,47 KN/cm² As =35,43. 100 (para converter unidades) As = 3543 As = 24,84 cm² 0,820 . 4 . 43,47 142,58 10 Detalhamento Laje 01 Laje 02 Laje 03 Laje 03: Msd = 35,43 KN . m d = 8cm kmd = 0,25 - > kz = 0,820 fyd = 43,47 KN/cm² As = 35,43 . 100 (para converter unidades) As = 3543 As = 12,42cm² 0,820 . 8 . 43,47 285,16 Laje 01: Para faixa unitária: diâmetro 8 Ø 10,0 [ As = 6,40 cm² ] Agora vamos distribuir essa área de aço para encontrar o espaçamento entre as barras: Espaçamento = 100cm = 12 cm 8 barras Quantidade p/ 3m = 300cm = 25 barras e o detalhamento é de 25 G1 Ø 10,0 c/ 12 C = 1,35m 12cm Quantidade p/ 1,5m = 150cm = 13 barras e o detalhamento é de 13 G2 Ø 10,0 c/ 12 C = 2,85 m 12cm 11 VIGAS – Pré-dimensionamento e Dimensionamento Pré-Dimensionamento Primeiramente analisamos quantos pilares temos na planta da edificação em estudo, na figura 8 os pilares estão identificados na cor amarela. Cada “espaço entre os pilares” está representando um tipo de viga. O autor Rebello, em seu estudo publicado em 2007 fala sobre a altura e largura de viga de acordo com o tipo estrutural de apoio. Organizou-se em uma tabela os cálculos. Laje 02: Para faixa unitária: diâmetro 8 Ø 20,0 [ As = 25,20 cm² ] Agora vamos distribuir essa área de aço para encontrar o espaçamento entre as barras: Espaçamento = 100cm = 12 cm 8 barras Quantidade p/ 4,5m = 450 = 39 barras e o detalhamento é de 39 G3 Ø 20,0 c/ 12 C = 4,35m 12 cm Quantidade p/ 3m = 300 = 25 barras e o detalhamento é de 25 G4 Ø 20,0 c/ 12 C = 2,85m 12cm Vigas V1 V1 V2 V2 V3 V3 Figura 8 - Vigas e pilares 12 Numeração da viga Tipo bw (cm) largura h (cm) altura h (cm) a considerar V1 Contínua 12 0,06 x 450cm = 27 cm 30 cm V2 Contínua 12 0,06 x 450cm = 27 cm 30 cm V3 Contínua 12 0,06 x 300cm = 18 cm 20 cm V4 Contínua 12 0,06 x 300cm = 18 cm 20 cm V5 Bi apoiada 12 0,08 x 300cm = 24 cm 25 cm V6 Contínua 12 0,06 x 300cm = 18 cm 20 cm Dimensionamento de vigas Para o dimensionamento das vigas precisamos calcular os pesos que a estrutura recebe, tais como: peso próprio da viga, Peso de parede e Peso da laje sobre a viga. Consideraremos 25 KN para o peso próprio da viga. Para o peso de parede, usaremos os valores encontrados na tabela da ABNT NBR 6120, sobre Alvenaria de Vedação o material Bloco de cerâmico vazado, sendo 1,6 KN/m³ o peso da parede com o revestimento por face contando com o reboco. 13 Usaremos também as cargas das lajes já calculadas anteriormente Áreas de influência para viga 01 Resumo do Cálculo: Viga 01 – (12x30) Elementos Cálculos Resultado KN kg Peso próprio da viga 25KN x Seção da viga em cm 25kn x (0,12 x 0,30) = 0,9 KN/m 91,77kg Peso de parede 1,6 KN/m³ x altura 3m 4,8KN/m 480 kg Peso da laje sobre a viga Área de influência: 6,74 KN/m e 20,8 KN/m Área de influência PASSO 01: 22,5 KN/m² x 0,45m² = 10,12 KN PASSO 02: 10,12 KN / 1,5m = 6,74 KN/m Área de influência PASSO 01: 22,5 KN/m² x 4,16m² = 93,6 KN PASSO 02: 93,6 KN / 4,5m = 20,8 KN/m 14 Áreas de influência para viga 02 Área de influência PASSO 01: 22,5 KN/m² x 0,45m² = 10,12 KN PASSO 02: 10,12 KN / 1,5m = 6,74 KN/m Área de influência PASSO 01: 22,5 KN/m² x 4,16m² = 93,6 KN PASSO 02: 93,6 KN / 4,5m = 20,8 KN/m Vigas V1 V1 V2 V2 V3 V3 Área de influência PASSO 01: 22,5 KN/m² x 6,30 m² = 141,75 KN PASSO 02: 141,75 KN / 6m = 23,62 KN/m 15 Resumo do Cálculo: Viga 02 – (12x30) Elementos Cálculos Resultado KN kg Peso próprio da viga 25KN x Seção da viga em cm 25kn x (0,12 x 0,30) = 0,9 KN/m 91,77kg Peso de parede 1,6 KN/m³ x altura 3m 4,8KN/m 480 kg Peso da laje sobre a viga Área de influência: 6,74 KN/m ; 20,8 KN/m e 23,62 KN/m Áreas de influência para viga 03 Resumo do Cálculo: Viga 03 – (12x20) Elementos Cálculos Resultado KN kg Peso próprio da viga 25KN x Seção da viga em cm 25kn x (0,12 x 0,20) = 0,6 KN/m 61,18 kg Peso de parede 1,6 KN/m³ x altura 3m 4,8KN/m 480 kg Peso da laje sobre a viga Área de influência: 5,77 KN/m Área de influência PASSO 01: 5,5 KN/m² x 6,30 m² = 34,65 KN PASSO 02: 34,65 KN / 6 m = 5,77 KN/m 16 Áreas de influência para viga 04 Resumo do Cálculo: Viga 04 – (12x20) Elementos Cálculos Resultado KN kg Peso próprio da viga 25KN x Seção da viga em cm 25kn x (0,12 x 0,20) = 0,6 KN/m 61,18 kg Peso de parede 1,6 KN/m³ x altura 3m 4,8KN/m 480 kg Peso da laje sobre a viga Área de influência: 10,95 KN/m e 3,70 KN/m Vigas V1 V1 V2 V2 V3 V3 Área de influência PASSO 01: 22,5 KN/m² x 1,46 m² = 32,85 KN PASSO 02: 32,85 KN / 3 m = 10,95 KN/m Área de influência PASSO 01: 5,5 KN/m² x 2,02 m² = 11,11 KN PASSO 02: 11,11 KN / 3 m = 3,70 KN/m 17 Áreas de influência para viga 05 Resumo do Cálculo: Viga 05 – (12x25) Elementos Cálculos Resultado KN kg Peso próprio da viga 25KN x Seção da viga em cm 25kn x (0,12 x 0,25) = 0,03 KN/m 30kg Peso de parede 1,6 KN/m³ x altura 3m 4,8KN/m 480 kg Peso da laje sobre a viga Área de influência: 10,95 KN/m e 15,22 KN/m Vigas V1 V1 V2 V2 V3 V3 Área de influência PASSO 01: 22,5 KN/m² x 1,46 m² = 32,85 KN PASSO 02: 32,85 KN / 3 m = 10,95 KN/m Área de influência PASSO 01: 22,5 KN/m² x 2,03 m² = 45,67 KN PASSO 02: 45,67 KN / 3 m = 15,22 KN/m 18 Áreas de influência para viga 06 Resumo doCálculo: Viga 06 – (12x20) Elementos Cálculos Resultado KN kg Peso próprio da viga 25KN x Seção da viga em cm 25kn x (0,12 x 0,20) = 0,6 KN/m 61,18 kg Peso de parede 1,6 KN/m³ x altura 3m 4,8KN/m 480 kg Peso da laje sobre a viga Área de influência: 15,22 KN/m e 3,72 KN/m Obs: não consegui prosseguir nos cálculos para vigas. Vigas V1 V1 V2 V2 V3 V3 Área de influência PASSO 01: 5,5 KN/m² x 2,03 m² = 11,16 KN PASSO 02: 11,16 KN / 3 m = 3,72 KN/m Área de influência PASSO 01: 22,5 KN/m² x 2,03 m² = 45,67 KN PASSO 02: 45,67 KN / 3 m = 15,22 KN/m 19 Pré- dimensionamento (usado em arquitetura) Primeiramente analisa-se a carga que o pilar está recebendo. Usou-se o valor de 15 KN/m² para o valor de dimensionamento. Esse valor é multiplicado pela quantidade de pavimentos. Como não sabemos a quantidade adotou-se um pavimento. 15x1 = 15KN/m². Áreas de influência PILARES Vigas V1 V1 V2 V2 V3 V3 20 A partir da analise de área de influência os dados foram organizados em uma tabela: Em seguida analisa-se as áreas de influência de cada pilar, de acordo com os tipos: Pilar de canto, intermediário e de borda e multiplica-se essa área pela carga recebida que foi definida como 15KN/m². O resultado corresponde a Força aplicada ao pilar. Número do pilar Área de influência Carga recebida Resultado P1 1,29 m² 15KN/m² 19,35 KN P2 4,72 m² 70,80 KN P3 3,66 m² 59,90 KN P4 2,47 m² 37,05 KN P5 8,98 m² 134,7 KN P6 6,97 m² 104,55 KN P7 2,48 m² 37,20 KN P8 4,64 m² 69,60 KN P9 2,56 m² 38,40 KN Em seguida é necessário calcular a área necessária que o pilar deve ter. Usou-se a fórmula vista em sala de aula no dia 11/06/2021: onde fcd corresponde a resistência do concreto usar 2,14 KN/m². Número do pilar Fórmula aplicada Resultado da área em cm² P1 A= 19,35 KN / 2,14 KN/cm² 9,04 cm² P2 A= 70,80 KN / 2,14 KN/cm² 33,08 cm² P3 A= 59,90 KN / 2,14 KN/cm² 27,99 cm² P4 A= 37,05KN / 2,14 KN/cm² 17,31 cm² P5 A= 134,7 KN / 2,14 KN/cm² 62,94 cm² P6 A= 104,7 KN / 2,14 KN/cm² 48,92 cm² P7 A= 37,20 KN / 2,14 KN/cm² 17,38 cm² P8 A= 69,60 KN / 2,14 KN/cm² 32,52 cm² P9 A= 38,40 KN / 2,14 KN/cm² 17,94 cm² 21 A norma admite que o valor mínimo de área para pilar deve ser de 360cm². Adota-se então os valores de 15cm para a base e 26cm para a altura da seção do pilar. PLANTA DE FORMA (anexo o pdf): Considerações finais: Foi muito valioso fazer esse trabalho para o enriquecimento do que foi aprendido em sala de aula. Conseguimos compreender bem melhor cada passo para os cálculos de lajes, vigas e pilares que foram dados na ementa do semestre para a disciplina de concreto.
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