Concepcao Estrutural - Elementos Lajes Vigas Pilares e Lancamento

UNICA FACULDADE 20 Concepção Estrutural Parte 1 Prof Sérgio Antônio Pinheiro 21 Elementos Estruturais Lajes São placas que além das cargas permanentes recebem as ações de uso e as transmitem para os apoios Travam os pilares e distribuem as ações horizontais entre os elementos de contraventamento Vigas são barras horizontais que delimitam as lajes suportam paredes e recebem ações das lajes ou de outras vigas e as transmitem para os apoios Pilares São barras verticais que recebem as ações das vigas ou das lajes e dos andares superiores as transmitem para os elementos inferiores ou para a fundação Fundação são elementos como blocos sapatas radiers sapata corrida e estacas que recebem as cargas dos pilares e as transmite ao solo 22 Lançamento Estrutural Essa etapa uma das mais importantes no projeto estrutural implica em escolher os elementos a serem utilizados e definir suas posições de modo a formar um sistema estrutural eficiente capaz de absorver os esforços oriundos das ações atuantes e transmitilos ao solo de fundação O lançamento estrutural iniciase com a definição da posição e lançamento dos pilares De forma que eles não atrapalhem o funcionamento da edificação ou as formas arquitetônicas projetadas Devese sempre que possível dispor os pilares alinhados a fim de formar pórticos com as vigas que os unem Os pórticos assim formados contribuem significativamente na estabilidade global do edifício Usualmente os pilares são dispostos de forma que resultem distâncias entre seus eixos da ordem de 4 m a 6 m Distâncias muito grandes entre pilares produzem vigas com dimensões incompatíveis e acarretam maiores custos à construção maiores seções transversais dos pilares maiores taxas de armadura dificuldades nas montagens da armação e das formas etc Por outro lado pilares muito próximos acarretam interferência nos elementos de fundação e aumento do consumo de materiais e de mãodeobra afetando desfavoravelmente os custos Devese adotar 19cm pelo menos para a menor dimensão do pilar e escolher a direção da maior dimensão de maneira a garantir adequada rigidez à estrutura nas duas direções Posicionados os pilares no pavimentotipo devese verificar suas interferências nos demais pavimentos que compõem a edificação Como por exemplo devese verificar se o arranjo dos pilares permite a realização de manobras dos carros nos andares de garagem ou se não afetam as áreas sociais tais como recepção sala de estar salão de jogos e de festas etc Na impossibilidade de compatibilizar a distribuição dos pilares entre os diversos pavimentos pode haver a necessidade de empregandose uma viga de transição que recebe a carga do pilar superior e a transfere para o pilar inferior na sua nova posição Em seguida são definidas as posições das vigas que geralmente coincide com a posição das paredes dos pavimentos superiores ou com a função de melhorar o travamento da estrutura É comum por questões estéticas e com vistas às facilidades no acabamento adotar larguras de vigas em função da largura das alvenarias As alturas das vigas ficam limitadas pela necessidade de prever espaços livres para aberturas de portas e de janelas Após os pilares e vigas é realizado o lançamento das lajes Podem ser Prémoldada não pode receber carga de parede Maciça Nervurada etc Com a estrutura lançada devem ser adotadas a ações cargas envolvidas no dimensionamento 23 Ações São as causas que provocam aparecimento de esforços ou deformações nas estruturas devendo ser consideradas no dimensionamento das mesmas Como resultado da aplicação dessas cargas externas surgem nas estruturas os esforços solicitantes como os esforços normais e cortantes e os momentos fletores e torsores As ações podem ser São aquelas que ocorrem com valores constantes ou com pequena variação em torno da média durante praticamente toda a vida da construção 231 Ações Permanentes Podem ser subdivididas em Peso próprio da estrutura ou de elementos construtivos permanentes paredes pisos e revestimentos por exemplo 2311 A P Diretas Peso dos equipamentos fixos empuxos de terra não removíveis Em alguns casos particulares como reservatórios e piscinas o empuxo de água pode ser considerado uma ação permanente direta Retração 2312 A P Indiretas Recalques de apoio Protensão São aquelas cujos valores têm variação significativa em torno da média durante a vida da construção 232 Ações Variáveis Podem ser fixas ou móveis estáticas ou dinâmicas pouco variáveis ou muito variáveis Cargas de uso pessoas mobiliário veículos etc e seus efeitos frenagem impacto força centrífuga Vento Variação de temperatura Empuxos de água Abalo sísmico Correspondem a ações de duração extremamente curta e muito baixa probabilidade de ocorrência durante a vida da construção mas que devem ser consideradas no projeto de determinadas estruturas 232 Ações excepcionais Explosões Choques de veículos Incêndios Enchentes Abalos sísmicos excepcionais 23 Estados Limites As obras devem resistir com uma conveniente margem de segurança a todas ações impostas além de assegurar conforto e durabilidade durante toda a sua vida útil Dizse que uma estrutura no todo ou em parte se torna inviável para o uso ao qual foi destinada quando atinge uma situação de estado limite ou seja são estados em que a estrutura se encontra imprópria para o uso São divididos em 231 Estados Limites Últimos ELU Que segundo a NBR 6118 são aqueles relacionados ao colapso ou a qualquer outra forma de ruína estrutural que determine a paralisação do uso da estrutura São exemplos Perda de equilíbrio admitida como corpo rígido Citando tombamento escorregamento ou levantamento Resistência ultrapassada ruptura do concreto Escoamento excessivo da armadura εs 10 Aderência ultrapassada escorregamento da barra Flambagem Instabilidade dinâmica Fadiga cargas repetitivas 231 Estados Limites de Serviço ELS São aqueles que correspondem a condições precárias em serviço Sua ocorrência repetição ou duração causam efeitos estruturais que não respeitam condições especificadas para o uso normal da construção ou que são indícios de comprometimento da durabilidade São exemplos Danos estruturais localizados que comprometem a estética ou a durabilidade da estrutura fissuração Deformações excessivas que afetem a utilização normal da construção ou o seu aspecto estético flechas Vibrações excessivas que causem desconforto a pessoas ou danos a equipamentos sensíveis 24 RESISTÊNCIAS CARACTERÍSTICAS E DE CÁLCULO As normas brasileiras assumem que uma grandeza é característica quando seu valor tem 95 de probabilidade de ser igualado ou superado 241 CONCEITO DE VALOR CARACTERÍSTICO Determinado matematicamente através da curva de Gauss Os valores característicos são indicados pela letra k fck Sk Porém esta baixa probabilidade de ocorrência é insuficiente para preservar vidas e o patrimônio Pois quando a solicitação excede a resistência o evento é a ruína Caracterizando uma situação de Estado Limite Último Para garantir níveis de probabilidade da ordem de 105 e 106 aplicase uma majoração às solicitações e uma minoração às resistências Que são conhecidas como valores de cálculo 242 VALORES DE CÁLCULO 2421 RESISTÊNCIAS DE CÁLCULO fcd fck γc fctd fct γc fyd fyt γf Onde γc e γf são dados na Tab 121 NBR 61182003 2422 SOLICITAÇÕES DE CÁLCULO Sd Sk x γf γf γf1 x γf2 x γf3 γf1 Variabilidade das ações γf2 simultaneidade das ações γf3 Desvios nas construções e aproximações de projeto Onde No ELU os coeficientes de ponderação é formado por γf γf1 x γf3 O valor de γf é dado na Tab 111 da NBR 61182003 No ELU os coeficientes de ponderação é formado por γf γf1 x γf3 O valor de γf é dado na Tab 111 da NBR 61182003 Introdução ao Projeto Estrutural Análise estrutural Objetivo Determinar as respostas mecânicas de uma estrutura a ação dos esforços devido a aplicacao dos carregamentos Respostas mecânicas Tensões Esforços internos Deslocamentos e deformações Cargas e modos de flambagem Freqüência natural e modos de vibração Carga de ruptura A análise estrutural deve ser feita para os diversos estágios de carregamentos e solicitações Considerase que a geometria dos elementos e as propriedades dos materiais são conhecidos O projeto estrutural tem como objetivo a concepção de uma estrutura que atenda a todas as necessidades para as quais ela será construída satisfazendo Introdução ao Projeto Estrutural Considerações iniciais questões de segurança resistência equilíbrio estabilidade condições de utilização rigidez atendimento aos ELS durabilidade condições econômicas estética questões ambientais condições construtivas viabilidade restrições legais Estrutura real x Modelo estrutural Essa tarefa pode ser bastante complexa Depende do tipo de estrutura Depende da importância da estrutura A criação do modelo estrutural de uma estrutura real é a tarefa mais importante da análise estrutural Na concepção do modelo estrutural é feita uma idealização do comportamento da estrutura real em que são adotadas hipóteses simplificadoras Hipóteses simplificadoras Estão baseadas em teorias físicas e em resultados experimentais estatísticos e podem ser divididas nos seguintes tipos hipóteses sobre a geometria do modelo hipóteses sobre as condições de suporte ligação com o meio externo hipóteses sobre o comportamento dos materiais hipóteses sobre as solicitações que agem sobre a estrutura cargas de ocupação pressão de vento etc Estrutura real x Modelo estrutural 25 Elementos do Projeto Estrutural Locação Forma do pavimento baldrame escala 150 Sapata baldrame L1 ESC 120 Planta ESC 125 Corte ESC 125 Solo compactado sobre a sapata peso específico 160000 kgm³ Viga VL 16 150 2 N69 Ø160 C612 249 67 2 N21 Ø80 C175 400 P11 VL4 L A VL2 40 480 2 N67 Ø125 C511 497 24 N3 c19 2 N22 Ø80 C159 134 27 SEÇÃO AA ESC 125 35 15 VL1 32 12 24 N3 Ø50 C99 17 Pilar P11 cobertura L3 ESC 120 15 40 12 37 N4 20 N5 Ø50 C109 20 N4 Ø50 C27 6 N7 Ø125 C238 299 300 20 NE c15 400 125 700 Relação de Aço RELAÇÃO DO AÇO COBERTURA 7xP1 2xP3 2xP6 P8 2xP10 P11 P13 P15 2xP17 P18 AÇO N DIAM Q UNIT cm CTOTAL cm 60 1 50 281 89 25009 2 50 90 79 7110 3 50 75 89 6675 4 50 45 27 1215 5 50 20 109 2180 50 6 100 62 298 18476 7 125 24 298 7152 8 160 4 298 1192 RESUMO DO AÇO AÇO DIAM CTOTAL m PESO10 kg CA50 100 1848 1253 125 715 758 160 119 207 CA60 50 4242 719 PESO TOTAL CA50 2218 CA60 719 Vol concreto total 287 m³ Área de forma total 5340 m² Fck 20 MPa Corte P19 P15 P14 P11 P8 P4 cobert baldrame VL14 VL15 VL16 VL18 VB12 VB13 VB6 VB8 VB813 Corte BB projeto escala 150