Pré-dimensionamento das fôrmas dos elementos de concreto

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1 Pré-dimensionamento das fôrmas dos elementos de concreto China International Trust&Investment Plaza CITIC - Sky Central Plaza Guangzhou/China (391m/322m)

2 Referência: Introdução à concepção estrutural de edifícios Notas de aula de Prof. Dr. Hideki Ishitani

3 MATERIAIS UTILIZADOS EM UMA CONSTRUÇÃO partes resistentes estrutura da construção responsável pela capacidade resistente da construção exemplo: concreto armado, concreto protendido, aço, madeira, etc. partes consideradas não-resistentes enchimento da construção responsáveis pela forma da construção e contribuem com o conforto, estética, etc., apoiam-se na estrutura exemplo: alvenarias, esquadrias, revestimentos alvenaria estrutural - estrutura confunde-se a alvenaria sobrados - algumas das paredes tem função estrutural

4 objetivo

5 CLASSIFICAÇÃO DAS PEÇAS ESTRUTURAIS DE ACORDO COM AS DIMENSÕES

6 CLASSIFICAÇÃO DAS PEÇAS ESTRUTURAIS DE ACORDO COM OS CARREGAMENTOS

7 ELEMENTOS ESTRUTURAIS laje maciça nervurada cogumelo viga pilar bloco de fundação muro de arrimo consolo

8 SISTEMA ESTRUTURAL conjunto de elementos estruturais integrados Sistema estrutural básico das edificações: laje-viga-pilar

9 A A Viga de concreto armado Corte A-A

10 Laje de concreto armado A A Corte A-A

11 A A Corte A-A Pilar de concreto armado

12 AÇÕES tudo aquilo que pode produzir esforço ou deformação na estrutura exemplo: gravidade, eólica, incêndio, choque, explosões, etc. o efeito das ações são as forças nas estruturas exemplo: peso dos materiais (próprio), pressão de vento, dilatação Ações ações permanentes ações variáveis

13 Ações permanentes ações permanentes diretas pesos próprios dos elementos da construção (estruturas e construtivos) pesos dos equipamentos fixos empuxos devidos ao peso próprio de terras não-removíveis ações permanentes indiretas protensão recalques de apoio retração dos materiais

14 Ações variáveis cargas acidentais das construções forças de frenação, de impacto e centrífugas efeitos do vento variações de temperatura pressões hidrostáticas Ações (variáveis) excepcionais explosões choques de veículos incêndios enchentes sismos excepcionais

15 GRAVIDADE SOBRECARGA PERMANENTE VENTO S R R R R R R R R R R R R R R R S R R R

16 Valores das ações (forças) normas (estatística/padronização) fabricante do produto utilizado medições Sobrecarga em escritórios = 2 kn/m 2 Sobrecarga em bibliotecas = 6 kn/m 2 Sobre carga em um depósito =? Peso próprio da laje: área x espessura x peso específico do concreto peso específico do concreto = 25 kn/m 3

17 DIRETRIZES GERAIS PARA CONCEPÇÃO condições estéticas definidas no projeto arquitetônico exemplo: estrutura revestida - embutir as vigas e os pilares nas alvenarias sistema laje-viga-pilar evitar apoio de vigas importantes sobre outras vigas (apoios indiretos) e apoio de pilares em vigas (vigas de transição) elementos estruturais o mais uniformes possíveis (geometria e solicitações) as vigas devem apresentar vãos comparáveis entre si

18 viga de transição

19 apoio indireto No caso de apoios indiretos (viga apoiada em outra viga), recomenda-se que a viga apoiada tenha altura menor ou igual ao da viga de apoio

20 DIRETRIZES GERAIS PARA CONCEPÇÃO dimensões da estrutura, em planta, devem ser limitadas a 30 m (variação de temperatura ambiente e da retração). Acima de 30m prever juntas de separação solicitações nos planos verticais da estrutura (vento) pórticos planos ortogonais entre si devem apresentar resistência e rigidez adequadas

21 REPRESENTAÇÃO EM PROJETO arquitetura fôrmas

22 armação

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26

27 A B C D 1 3,0m 2 8,0m 3 1,5m 3,5m 4 3,0m 2,5m 2,5m 2,5m 3,0m 13,5m

28

29 PRÉ-DIMENSIONAMENTO DOS ELEMENTOS ESTRUTURAIS lajes forma retangular de lados l x e l y l x (vãos teóricos correspondentes às distâncias entre os eixos das vigas opostas de apoio da laje). tipos usuais: maciça, cogumelo, nervurada e mista (laje de vigotas premoldadas). espessura da laje h 2,5% l x (apoiada nas 4 bordas) h 3,5 % l x (apoiada e armada em uma só direção) h 5 % l x (balanço) costuma-se adotar espessuras inteiras em cm (7 cm, 8 cm, etc.)

30 PRÉ-DIMENSIONAMENTO DOS ELEMENTOS ESTRUTURAIS seção transversal retangular (b w x h) vigas posicionadas nas paredes, as quais suportam espessura da viga (b w ) definida de modo que ela fique embutida na parede h b w

31 b w c rev e alv b w = e alv -2 c rev (c rev 0,5 cm a 1,5 cm) e tij e alv = e tij + 2 c rev (e tij = 9 cm, 14 cm e 19 cm tijolos cerâmicos e blocos de concreto)

32 A altura (h) da seção transversal da viga pode ser estimada em (l / 10) a (l / 12,5), onde l é o vão da viga (igual a distância entre os eixos dos pilares de apoio) Biapoiadas: l / 10 Contínuas: Vão extremo: l / 11 h = }/10 Vão interno: l / 12,5 } = vão da viga

33 Nas vigas contínuas de vãos comparáveis (relação entre vãos adjacentes entre 2/3 e 3/2), costuma-se adotar altura única estimada a partir do vão médio l médio. No caso de vãos muito diferentes entre si, deve-se adotar altura própria para cada vão como se fossem independentes. costuma-se adotar alturas múltiplas de 5 cm (mínimo de 25 cm) Em geral, não devem ser utilizados vãos superiores a 6 m, face aos valores usuais de pé direito (em torno de 2,8 m) que permitem espaço disponível, para a altura da viga, em torno de 60 cm.

34 PRÉ-DIMENSIONAMENTO DOS ELEMENTOS ESTRUTURAIS pilares seção retangular posicionados nos cruzamentos das vigas (permitindo apoio direto) e nos cantos da estrutura da edificação. espaçamentos entre 2,5 m a 6 m manter continuidade vertical até a fundação (evitar a utilização de vigas de transição) Pilares de seção retangular (b w x h), b w 20 cm Pode-se adotar seção retangular com b w 12 cm para pilares internos ou em forma de L, T, etc.

35 A c = P tot / σ adm A c área do pilar P tot - força total no pilar σ adm - tensão admissível - máxima tensão de compressão que o pilar resiste depende do tipo de concreto, dos coeficientes de segurança, da esbeltez, etc Tomaremos para pré-dimensionamento um valor de referência = 1kN/cm 2 (1kN/cm 2 = 100 kgf/cm 2 = 1000 N/cm 2 = 10MPa )

36 P tot = A tot p med A tot - área de influência total do pilar No caso de andares-tipo, ela equivale à área de influência em um andar, multiplicada pelo número de andares existentes acima do lance considerado p med - carga total média em edifícios varia de 10 kn/m 2 a 12 kn/m 2

37

38 Costuma-se adotar para as dimensões do pilar, múltiplos de 5 cm (20 cm, 25 cm, etc.) As seções dos pilares devem ser posicionadas de modo a resistir aos esforços horizontais (provocados, por exemplo, pelo vento) e a garantir uma rigidez horizontal adequada, principalmente, contra a instabilidade global da construção. Particularmente, em edifícios altos, recomenda-se a utilização de alguns pilares com a função de garantir a estabilidade da estrutura - pilares de contraventamento.

39 Posicionar o pilar retangular em função da direção e pressão do vento

40 Posicionar o pilar retangular em função da direção e pressão do vento

41 Posicionar o pilar retangular em função da direção e pressão do vento

42

43 Determinação da força vertical nos pilares de forma mais precisa Determinar o carregamento sobre as lajes Distribuir o carregamento pelas vigas de borda Determinar a reação de apoio das vigas

44 } x 45 } y

45 } x ( ) x } y Carregamento que vai para o lado menor = q ( ) x 4 2

46 x 4 ( ) x 2 y x 45 y y - x x Carregamento que vai para o lado menor = q ( 2 ) y x 4

47 p p p /2 p /2 p /2 p /2 p p /2 p /2 p /2 p /2 x 0,75 x 1,25 x 0,75

48 p p /2 p /2 p p p /2 p /2 p /2 p /2 p /2 p /2 x 0,8 x 1,1 x 1,1 x 0,8

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50

51 M x x M y y

52 X y M x x M y y

Sistema laje-viga-pilar

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