PROJETO ESTRUTURAL. Marcio A. Ramalho ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE CIMENTO PORTLAND

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1 PROJETO ESTRUTURAL Marcio A. Ramalho

2 Concepção Estrutural e Ações PAE / 2

3 Conceitos Básicos e Definições Concepção Estrutural Determinar paredes estruturais ou não-estruturais para resistir a ações verticais e horizontais Fatores condicionantes Utilização da estrutura Simetria Etc Sistema Estrutural Conjunto de elementos estruturais definidos durante a concepção da estrutura PAE / 3

4 Principais Sistemas Estruturais Paredes Transversais Utilizações principais Hotéis, hospitais, escolas, etc Edificações de planta alongada em geral PAE / 4

5 Paredes Celulares Utilizações principais Edifícios residenciais PAE / 5

6 Sistema Complexo Utilizações principais Edifícios de plantas mais complexas PAE / 6

7 Cargas Verticais Cargas Ações produzidas pela força de gravidade Cargas a serem consideradas dependem de: Tipo da edificação Utilização da edificação PAE / 7

8 Para edifícios residenciais Reações das lajes dos pavimentos Peso próprio das paredes PAE / 8

9 Cargas provenientes das lajes Permanentes Variáveis Cargas permanentes Peso próprio Contrapiso Revestimento Paredes não-portantes Cargas variáveis Sobrecarga de utilização PAE / 9

10 NBR 6120 Cargas para Cálculo de Estruturas de Edificações Peso específico para materiais Material Peso Específico kn/m 3 Granito ou mármore 28 Tijolos cerâmicos furados 13 Tijolos cerâmicos maciços 18 Argamassa cimento e areia 21 Concreto simples 24 Concreto armado 25 Asfalto 13 Vidro plano 26 Valores mínimos de sobrecarga de utlização Local Carga kn/m 2 Ed. Residenciais: dormitórios, sala, cozinha e banheiro 1,5 Ed. Residenciais: despensa, área de serviço e lavanderia 2 Forros sem acesso a pessoas 0,5 Garagem para veículos de passageiros 3 Escadas sem acesso ao público 2 Varandas 2 PAE / 10

11 Reações de lajes armadas em uma direção 0,5 L entre dois apoios do mesmo tipo 0,38 L do lado apoiado e 0,62 L do lado engastado 1,0 L do lado engastado, se a outra borda for livre Reações de lajes armadas em duas direções 45 entre dois apoios do mesmo tipo. 60 a partir do lado engastado se o outro for apoiado 90 a partir de qualquer apoio se a borda vizinha for livre. PAE / 11

12 Peso próprio das Paredes p = l h onde p : peso da alvenaria por unidade de comprimento : Peso específico da parede l : largura da parede h : altura da parede Pesos específicos de algumas alvenarias Tipo de alvenaria Peso específico kn/m 3 Blocos vazados de concreto 14 Blocos vazados de concreto preenchidos 24 com graute Blocos cerâmicos 12 PAE / 12

13 Ações Horizontais Para Edifícios Residenciais Ação dos Ventos Desaprumo Sismos Ação dos Ventos PAE / 13

14 Velocidade Característica v k = S 1 S 2 S 3 v 0 onde v k : velocidade característica do vento v 0 : velocidade básica (figura 1 da NBR 6123) S 1 : fator topográfico (item 5.2 da NBR 6123) S 2 : fator de rugosidade e regime (tabela 2 da NBR 6123) S 3 : fator estatístico (tabela 3 da NBR 6123) PAE / 14

15 Fator Topográfico S 1 3 : S 1 = 1, : S 1 (z) = 1 + ( 2,5 - z / d ) tg ( - 3 ) 45 : S 1 (z) = 1 + ( 2,5 - z / d ) 0,31 onde z : altura do ponto a partir da superfície do terreno PAE / 15

16 Fator de Rugosidade e Regime S 2 Categoria do Terreno I : superfícies lisas de grandes dimensões (mais de 5 km na direção e sentido do vento incidente) II : terreno aberto, em nível, poucos obstáculos isolados (árvores ou pequenas construções) III : terrenos planos com obstáculos como muros, edificações baixas e esparsas IV : terreno com obstáculos numerosos em zonas florestal,industrial e urbanizada V : terreno com obstáculos numerosos e altos, como centro de grandes cidades Classe da Edificação A : edificações com maior dimensão menor que 20 m B : edificações com maior dimensão entre 20 e 50 m C : edificações com maior dimensão maior que 50 m PAE / 16

17 Coeficiente S 2 (NBR 6123) Categoria Z I II III IV V (m) Classe Classe Classe Classe Classe A B C A B C A B C A B C A B C 5 1,06 1,04 1,01 0,94 0,92 0,89 0,88 0,86 0,82 0,79 0,76 0,73 0,74 0,72 0, ,10 1,09 1,06 1,00 0,98 0,95 0,94 0,92 0,88 0,86 0,83 0,80 0,74 0,72 0, ,13 1,12 1,09 1,04 1,02 0,99 0,98 0,96 0,93 0,90 0,88 0,84 0,79 0,76 0, ,15 1,14 1,12 1,06 1,04 1,02 1,01 0,99 0,96 0,93 0,91 0,88 0,82 0,80 0, ,17 1,17 1,15 1,10 1,08 1,06 1,05 1,03 1,00 0,98 0,96 0,93 0,87 0,85 0, ,20 1,19 1,17 1,13 1,11 1,09 1,08 1,06 1,04 1,01 0,99 0,96 0,91 0,89 0, ,21 1,21 1,19 1,15 1,13 1,12 1,10 1,09 1,06 1,04 1,02 0,99 0,94 0,93 0, ,22 1,22 1,21 1,16 1,15 1,14 1,12 1,11 1,09 1,07 1,04 1,02 0,97 0,95 0,92 PAE / 17

18 Fator Estatístico Coeficiente S 3 (NBR 6123) Grupo Descrição S 3 1 Edificações cuja ruína pode prejudicar o socorro a pessoas após uma tempestade destrutiva ( hospitais, quartéis de bombeiros, centrais de comunicação, etc ). 1,10 2 Edificações para hotéis, residências, comércio e 1,00 indústria com alto fator de ocupação. 3 Edificações industriais com baixo fator de ocupação ( 0,95 depósitos, silos, construções rurais, etc ). 4 Elementos de vedação ( telhas, vidros, painéis de 0,88 vedação, etc). 5 Edificações temporárias e estruturas dos grupos 1 a 3 durante a construção. 0,83 PAE / 18

19 Pressão de obstrução q = 0,613 v 2 k onde q : pressão de obstrução em N/m 2 v k : velocidade característica em m/s Força de arrasto F v = C a q A s onde F v : força do vento (ao nível de cada pavimento) C a : coeficiente de arrasto q : pressão de obstrução A s : área da superfície na qual o vento atua PAE / 19

20 Coeficiente de arrasto - vento não turbulento PAE / 20

21 Coeficiente de arrasto - vento alta turbulência PAE / 21

22 Condições para consideração de vento turbulento O regime do vento para uma edificação pode ser considerado de alta turbulência quando sua altura não não excede a duas vezes a altura média das edificações da vizinhança estendendo-se estas, na direção do vento incidente a uma distância mínima de : 500 m para edificação até 40 m de altura 1000 m para edificação até 55 m de altura 2000 m para edificação até 70 m de altura 3000 m para edificação até 80 m de altura PAE / 22

23 Desaprumo (DIN 1053) 1 ϕ = 100 H onde : ângulo de desaprumo (em radianos) H : altura da edificação Exemplos de valores H = 10 m = 1/316 H = 20 m = 1/447 H = 30 m = 1/548 H = 40 m = 1/632 PAE / 23

24 Força horizontal equivalente F d = P onde F d : força horizontal por pavimento P : peso total de um pavimento : ângulo de desaprumo PAE / 24

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