Introdução às Estruturas de Edificações de Concreto Armado

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1 Introdução às Estruturas de Edificações de Concreto Armado Prof. Henrique Innecco Longo Departamento de Estruturas Escola Politécnica da Universidade Federal do Rio de Janeiro 2017

2 Introdução às Estruturas de Edificações de Concreto Armado - Prof. Henrique Longo pág. 1 Introdução às Estruturas de Edificações de Concreto Armado Prof. Henrique Innecco Longo 1. Estrutura de uma Edificação A estrutura é responsável pela resistência e pela estabilidade da construção. Elas podem ser classificadas de acordo com o tipo de material: Estruturas de madeira Estruturas de concreto armado Estruturas de concreto protendido Estruturas metálicas Estruturas mistas No Brasil, as estruturas das edificações geralmente são quase todas em concreto armado. Em alguns casos, as lajes podem ser em concreto protendido e os pilares em estruturas metálicas. A estrutura funciona como um todo, mas na prática ela é dividida nos seguintes componentes básicos: lajes, vigas, pilares e fundações. Esses elementos estruturais são representados nas plantas de fôrmas. Lajes - elementos planos horizontais que suportam as cargas verticais que atuam sobre o pavimento do edifício. Vigas - elementos horizontais, que servem de apoio para as lajes, recebem as cargas das paredes de alvenaria que atuam diretamente sobre ela e se apoiam nos pilares. Pilares - elementos verticais, que transmitem as cargas paras as fundações e funcionam também como elementos de contraventamento para a ação do vento. Fundações recebem as cargas dos pilares e as transmitem para o solo. Elas podem ser rasas (sapatas ou blocos) ou profundas (bloco sobre estacas ou tubulões) Paredes Estruturais, Escadas e Caixas d água - estruturas complementares que também fazem parte da estrutura do edifício. As paredes de alvenaria não são consideradas como elementos resistentes da estrutura. Desafio a) Quais as ações que podem atuar nas lajes, vigas, pilares e fundações? b) Como deve ser o modelo para o cálculo dos esforços nas lajes, vigas e pilares? c) Como deve ser o modelo para uma estrutura submetida à ação do vento?

3 Introdução às Estruturas de Edificações de Concreto Armado - Prof. Henrique Longo pág Plantas de arquitetura As plantas de arquitetura são desenhos dos pavimentos feitos a partir de um corte horizontal geralmente a uma certa altura a partir da base. Nas plantas do pavimento tipo são mostradas: salas, quartos, varandas, banheiros, cozinha, áreas de serviço escadas, elevadores paredes divisórias portas, janelas, prismas de ventilação e iluminação Nos outros pavimentos são indicados: vagas de garagem rampas de acesso salão de festas caixa d água e casa de máquinas Estes desenhos são cotados e feitos em escala. Cortes verticais longitudinais e transversais também são feitos para mostrar todos os pavimentos da estrutura. É importante salientar que nestas plantas o observador olha a planta de cima para baixo, ao contrário das plantas de fôrmas em que o observador olha de baixo para cima. Estas plantas de arquitetura são utilizadas para o lançamento da estrutura e demais projetos complementares de instalações elétricas, hidráulicas, sanitárias, telefônicas, prevenção e combate a incêndio etc. Na figura 1 está mostrada a planta de arquitetura de um pavimento tipo de um edifício residencial com um apartamento por andar. Fig. 1 Planta de arquitetura de um pavimento tipo com um apartamento por andar

4 Introdução às Estruturas de Edificações de Concreto Armado - Prof. Henrique Longo pág. 3 A planta da figura 2 é de um pavimento tipo de um edifício com quatro apartamentos por andar. Nesta planta estão indicados os cômodos, varandas, prismas de ventilação e iluminação. Esta edificação não possui elevadores. Fig. 2 Planta de arquitetura de um pavimento tipo com quatro apartamentos por andar A planta de arquitetura da figura 3 é de uma garagem localizada no subsolo de um edifício. Nesta planta estão assinaladas as vagas para os automóveis e a rampa de acesso ao pavimento térreo. Fig. 3 Planta de arquitetura de uma garagem no subsolo

5 Introdução às Estruturas de Edificações de Concreto Armado - Prof. Henrique Longo pág. 4 A figura 4 mostra um corte vertical transversal de um edifício residencial com subsolo, térreo, pavimento de uso comum, 5 pavimentos tipo e cobertura. Fig. 4 Corte transversal em um edifício residencial 3. Plantas de Fôrmas A estrutura de uma edificação é representada pelos desenhos de plantas de fôrmas. Nestas plantas são assinalados todos os elementos da estrutura, tais como lajes, vigas, pilares, paredes estruturais e fundações. De acordo com a NBR-7191 (1982), estes desenhos devem ser cotados e feitos na escala 1:50 ou, quando não houver prejuízo da clareza do desenho, na escala 1:100. De um modo geral, além dos cortes longitudinais e transversais, as plantas de um edifício são as seguintes: Planta do Subsolo Planta do Teto do Subsolo Planta do Teto do Pavimento Térreo Planta do Teto do Pavimento de Uso Comum Planta dos Pavimentos Tipo Planta do Teto da Cobertura As plantas de fôrmas se referem ao teto de um determinado pavimento de modo que o observador esteja olhando do piso inferior para este teto. Assim as vigas são desenhadas com linhas contínuas, com exceção das vigas invertidas, que são representadas por linhas tracejadas. Já as plantas de arquitetura se referem ao piso e o observador está olhando de cima para baixo.

6 Introdução às Estruturas de Edificações de Concreto Armado - Prof. Henrique Longo pág. 5 A figura 5 mostra a planta de fôrmas de um pavimento tipo de um edifício residencial. Nesta planta estão indicadas e numeradas as lajes, vigas e pilares. As escadas e os prismas de ventilação e iluminação são assinalados por um xis. Fig..5 Planta de fôrmas de um pavimento tipo com quatro apartamentos por andar 4. Sistemas estruturais do pavimento Os sistemas estruturais de um pavimento de uma edificação em concreto armado podem ser: Lajes maciças e vigas (fig.5) Lajes lisas (fig.6) Lajes nervuradas apoiadas em vigas (fig.7) Lajes nervuradas apoiadas diretamente em pilares Lajes pré-moldadas Lajes steel deck

7 Introdução às Estruturas de Edificações de Concreto Armado - Prof. Henrique Longo pág. 6 P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10 P11 P Fig. 6 Laje lisa apoiada diretamente em pilares Fig. 7 Laje nervurada apoiada em vigas e pilares

8 Introdução às Estruturas de Edificações de Concreto Armado - Prof. Henrique Longo pág Carregamentos atuantes nas estruturas de edificações Nos edifícios residenciais usuais, as ações atuantes permanentes e variáveis são as seguintes: Ações permanentes Ações variáveis peso próprio da estrutura peso das paredes de alvenaria peso do revestimento imperfeições geométricas peso de equipamentos fixos cargas acidentais NBR-60 (1980) ação do vento NBR-63 (1987) ações provenientes de abalos sísmicos 6 Modelos de cálculo das Estruturas A análise estrutural uma edificação pode ser feita com vários tipos de modelos de cálculo. Os principais podem ser classificados da seguinte maneira: Modelos tridimensionais (fig.8) Modelos de pórticos planos (fig.9) Modelos simplificados (figs.10 e 11) Fig.8 - Modelo tridimensional

9 Introdução às Estruturas de Edificações de Concreto Armado - Prof. Henrique Longo pág. 8 Fig.9 - Modelo de pórtico plano Fig. 10 Modelos simplificados de laje e pilar Fig Modelo simplificado de viga contínua

10 Introdução às Estruturas de Edificações de Concreto Armado - Prof. Henrique Longo pág. 9 Desafio A figura mostra a planta de fôrmas de um pavimento tipo de um edifício residencial. a) Mostre os modelos simplificados de cálculo para as lajes L1 e L3 b) Mostre os modelos simplificados de cálculo para as vigas V3, V6 e V7, indicando os apoios e os carregamentos. V1a V1b P1 P2 P3 V5a V5b P4 L1 L2 V2 L3 V6a V6b P5 700 cm 800 cm V3 L4 P6 V7a V7b P7 V4a P8 V4b P9

11 Introdução às Estruturas de Edificações de Concreto Armado - Prof. Henrique Longo pág Cálculo e Dimensionamento das Estruturas O cálculo das estruturas pode ser feito das seguintes maneiras: Métodos aproximados Programas de computador A escolha do método vai depender do tipo da obra, da complexidade da estrutura e dos carregamentos. Uma edificação de pequeno porte e vãos pequenos pode ser calculada por métodos aproximados enquanto que uma estrutura de grande porte deve ser analisada por programas de computador. O dimensionamento das estruturas de concreto armado e de concreto protendido deve ser feita de acordo a norma NBR-6118 (2014). Referências Bibliográficas NORMA NBR-6118, Projeto de Estruturas de Concreto - Procedimento, ABNT, NORMA NBR-60 - "Cargas para o Cálculo de Edificações", ABNT, nov NORMA NBR-63 - "Forças devidas ao vento em Edificações", ABNT, dez.1987.

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