PRÉ-DIMENSIONAMENTO DA ESTRUTURA

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1 ECC 1008 ESTRUTURAS DE CONCRETO PRÉ-DIMENSIONAMENTO DA ESTRUTURA (Aulas 9-12) Prof. Gerson Moacyr Sisniegas Alva

2 Algumas perguntas para reflexão... É possível obter esforços (dimensionamento) sem conhecer as dimensões das seções dos elementos estruturais? Ações verticais (peso próprio):????? Resolução da estrutura hiperestática (pórtico):????? Softwares de cálculo estrutural conseguem definir sozinhos as dimensões das seções dos elementos estruturais? Permitem mais testes, mas requerem do usuário dados das seções É necessário escolher as dimensões preliminares (pré-dimensionamento) Não existem normas e sim recomendações práticas (experiência)

3 PRÉ-DIMENSIONAMENTO Recomendações Práticas Lajes Maciças Viga Espessura (h): L x h Lx 40 Viga L y Viga Laje Viga (Planta) Lx = menor vão da laje h (Corte) Observação: Respeitar valores mínimos da NBR 6118 para lajes maciças (item ) 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.

4 Lajes Nervuradas Altura total (h): h L 30 Lajes Treliçadas Altura total (h): h L 25

5 Vigas Altura da seção (h): h L 12 à L 10 L = Vão do trecho da viga analisado No caso de vigas contínuas: Viga h L 1 L 2 Pilar Pilar Pilar Para vãos comparáveis : 2 3 L L h L m 10 Lm a 12 L m = L 1 + L 2 2

6 A altura máxima da seção da viga em edifícios está condicionada ao pé-direito h PD Viga bw parede em alvenaria: pode conter janelas e portas Para vão em torno de 6,0m e pé-direito de 2,80m (edifícios usuais)... Largura da seção (bw: nervura): Em geral, definida pelo projeto arquitetônico e pelos materiais e técnicas utilizados pela construtora (espessura alvenaria; blocos, tijolos)

7 Larguras mínimas segundo a NBR 6118 (item ): 12cm para vigas 15cm para vigas-parede Entretanto, deve-se respeitar: Cobrimento mínimo (c) c Øt a h Ø Øt ah c Espaçamento mínimo entre barras (ah) Ex: Algumas contas de situações corriqueiras... bw c = 3,0cm φt = 5,0mm de diâmetro 3φ12,5mm ah = 2,5cm Avaliar a mínima largura requerida

8 Pilares Dimensão mínima (item da NBR 6118): 19cm até 14cm majoração por γn γ n = 1,95 0,05.b b = menor dimensão em cm Observações: Dimensões maiores que as mínimas podem ser requeridas Facilidade de execução: Concretagem, colocação de armaduras, interseções viga-pilar Área mínima da seção bruta = 360cm2 (item da NBR 6118) Menor dimensão Maior dimensão Muitas vezes decidida em função da arquitetura Em função das cargas verticais (estimadas) (Processo das áreas de influência)

9 Processo das áreas de influência Processo geométrico para estimar as cargas verticais (força normal) nos pilares A cada pilar está associada uma área de influência (Ai) Quinhão de carga Definição das áreas de influência Ai: Traçar mediatrizes dos segmentos que unem os pilares É necessário conhecer (ter idéia) da carga vertical por unidade de área

10 Carga vertical em edifícios usuais 2 ( g q) 12kN/ m + (por pavimento) Valor orientativo ( termômetro ) Força normal (estimada) no pilar N ( g + q) A n k = i n = número de pavimentos acima da seção analisada Pré-dimensionamento da seção do pilar Flexão composta * N Sd,MSdx, MSdy Compressão centrada N Sd (situação real) (situação equivalente) N = γ N * Sd k γ = 1,8 para pilares internos γ = 2,2 para pilares de extremidades γ = 2,5 para pilares de canto

11 Ac = área da seção bruta de concreto As = área total de armadura na seção ρ = A A s c (Taxa de armadura) Na compressão centrada Domínio 5 (Reta b) ε = ε 0, 002 cc s = (concretos até C50) N ( 0,85.f cd.a c ) + A s σs * Sd =. σ s = Tensão no aço para a deformação 0,002 Observação: Para aço CA-50 σ s0.002 = ,002 = 42kN/ cm 2 Sabendo que A c = 0,85.f A = ρ. A s cd * NSd + ρ. σ c s0.002 f cd = fck 1,4 ρ = adotar (sugestão : 0,015 a 0,02)

12 Observações sobre o pré-dimensionamento 1) Pode-se dizer que um bom pré-dimensionamento é o que resulta em dimensões de seções e em taxas de armaduras finais (após dimensionamento) próximas às adotadas inicialmente no prédimensionamento. 2) Durabilidade e classe de resistência do concreto Espessura das lajes Largura das vigas Condicionado à durabilidade (cobrimentos mínimos) Área dos pilares Condicionado ao fck especificado (conhecer CAA para especificar pelo menos o mínimo) A qualidade de uma estrutura também está associada à sua durabilidade

13 Requisitos gerais de qualidade das estruturas de concreto (Item 5 da NBR 6118) Requisitos de qualidade da estrutura: Possuir capacidade resistente (E.L.U.) Bom desempenho em serviço (E.L.S.) Durabilidade Qualidade no projeto Qualidade na execução Qualidade na operação e manutenção = QUALIDADE DA ESTRUTURA

14 Requisitos de qualidade do PROJETO ESTRUTURAL: Qualidade da solução adotada Atendimento dos requisitos impostos pela arquitetura Compatibilização com demais projetos (hidráulico, elétrico, etc.) Segurança, Economia, Durabilidade, Sustentabilidade Requisitos funcionais (função e bom desempenho em serviço) Atendimento às normas técnicas Exemplos: NBR 8681: Ações e segurança nas estruturas NBR 6118: Projeto de estruturas de concreto NBR 6123: Forças devidas ao vento em edificações NBR 15575: Norma de desempenho para edificações Documentação da solução adotada Desenhos: Bom detalhamento Especificações (no próprio desenho inclusive) Auxilia execução e construtor Memória de cálculo Revisões no projeto Consulta para eventuais reformas ou reparos Sinistros na construção (danos e prejuízos em obras)

15 DURABILIDADE DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO Afetada significativamente pela AGRESSIVIDADE DO AMBIENTE Ações físicas (Ex: variações de temperatura; ação da água) Ações químicas (Ex: águas ácidas, sulfatos, cloretos, CO 2 ) Classificação da agressividade ambiental MACROCLIMA (Rural, urbano, marinho) MICROCLIMA (interno, externo, seco e úmido) Grau de agressividade Agressividade Fraca Moderada Forte Muito Forte Classe I II III IV (Vide tabela 6.1 da NBR 6118)

16 Tabela 6.1 (NBR 6118) Classes de agressividade ambiental

17 Agressividade (CAA) define: Classe de resistência mínima do concreto Relação água/cimento máxima Cobrimento mínimo Tabela 7.1 (NBR 6118) Correspondência entre CAA e qualidade do concreto

18 Tabela 7.2 (NBR 6118) Correspondência entre CAA e cobrimento nominal para c=10mm

19 ESPECIFICAÇÃO DO CONCRETO RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO Condicionantes: Classe de agressividade ambiental (Durabilidade) Altura do edifício e tipo do elemento estrutural Definição do fck em pilares: Maiores nas seções mais solicitadas (fundações) e nas seções das garagens Pode-se diminuir fck nos andares mais elevados (Prática eficiente em edifícios altos) Definição do fck em vigas e lajes: Em geral: fck vigas / lajes fck pilares Maiores benefícios no ELU: Força cortante e Torção Maiores benefícios no ELS: Deformabilidade

20 Velocidade da construção / escoramento da estrutura Retirada do escoramento Transferência das cargas p/ elemento estrutural MÓDULO DE ELASTICIDADE (Exemplos: Quadro) Característica mecânica essencial (cálculo de esforços e deslocamentos) Varia com a idade (aumento mais lento que fc) Projetista deve especificar Ec aos 28 dias e outras idades importantes (ex: data de desforma) Na falta de resultados experimentais, para concretos até 50 MPa: E = αe fck (fck em MPa) ci α E = depende do agregado graúdo (0,7 à 1,2) Item da NBR 6118

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