Contribuição técnica nº 8

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1 Contribuição técnica nº 8 Viabilidade da utilização de pilares mistos parcialmente revestidos em edifícios de múltiplos pavimentos: estudo de caso Autores: Profª. Dra. Silvana De ardin Professora Adjunta, Departamento de Engenharia Civil Universidade Federal de São Carlos Engª. Giovana asser Toledo Prof. Dr. Alex Sander Clemente de Souza Professor Doutor, Departamento de Engenharia Civil Universidade Federal São Carlos

2 COSTRUETAL Congresso Latino-Americano da Construção Civil Viabilidade da utilização de pilares mistos parcialmente revestidos em edifícios de múltiplos pavimentos: estudo de caso Autores: Profa. Dra. Silvana De ardin Professora Adjunta, Departamento de Engenharia Civil Universidade Federal de São Carlos Enga. Giovana asser Toledo Prof. Dr. Alex Sander Clemente de Souza Professor Doutor, Departamento de Engenharia Civil Universidade Federal São Carlos

3 Introdução Tipos de pilares mistos Preenchidos Revestidos Parcialmente Revestidos

4 Introdução Pilar parcialmente revestido Características Ligações com outros elementos são facilitadas pois há faces do perfil de aço expostas. Concretagem em duas etapas elimina a necessidade de fôrmas. ecessitam armadura para combater a fissuração do concreto e aumentar a resistência ao fogo. Podem necessitar de conectores para esforços de cisalhamento na interface aço-concreto.

5 Introdução Objetivos do estudo Estudo preliminar Apresentar critérios de dimensionamento segundo BR 8800:2008 Aplicar o pilar misto parcialmente revestido em um edifício de múltiplos pavimentos Estudo comparativo Comparar resultados Pilar misto parcialmente revestido vs. pilar de aço Seção transversal Área de aço (perfil) Custo do pilar

6 Introdução

7 Introdução Compressão Simples BR 8800:2008 Capacidade resistente da seção a plastificação y pl,a,rd x = f A yd pl,rd = pl,a,rd + pl,c,rd + a Perfil Concreto pl,rd = pl,a,rd + pl,c,rd + = af A pl,c,rd fyk f fyd = f ck cd = 1,10 1, 40 cd c pl,s,rd Armadura pl,s,rd = f A pl,s,rd f sd = f sk sd 1,15 s

8 Introdução Compressão Simples BR 8800:2008 Instabilidade local Limites para esbeltez local (lado/espessura) para não ocorrer instabilidade local Q=1,0 b f t f 1,4 E / f Flambagem por flexão Índice de esbeltez Reduzida, l o,m y Flambagem por flexão, c

9 Introdução Compressão Simples BR 8800:2008 Flambagem por flexão 0,877 2 l o,m c = 0,658 c = 2 l o,m 0,877 2 l o,m c = 0,658 l > 1, c = 2 l o,m l 1,5 5 o,m l 2,0

10 Introdução Compressão Simples BR 8800:2008 Flambagem por flexão Força axial de flambagem elástica fi e e = p 2 ( EI) e ( KL) 2 Rigidez efetiva à flexão ( EI ) = EaIa + 0,6 Ec,red Ic + EsIs e Índice de esbeltez reduzida l o,m l o,m = R,p l e = f A + a f A + f R,pl y a ck c sy A s

11 Introdução Compressão Simples BR 8800:2008 Capacidade resistente a compressão Efeitos de retração e fluência do concreto E c,red = 1+ j Ec Ł Sd,G Sd ł Seções total ou parcialmente revestidas: j= 2,5 c efeito da instabilidade por flexão = c Rd p l,rd pl,rd Resistência da seção à plastificação Sd : força axial solicitante de cálculo Sd,G : parcela da força axial solicitante de cálculo devida à ação permanente e à ação decorrente do uso de atuação quase permanente

12 Introdução Flexo-Compressão BR 8800:2008 Compressão simples + flexão pura Interação omento-ormal Curvas de interação Dois modelos de verificação odelo I: mesmas curvas - de elementos de aço odelo simplificado odelo II: curvas de interação - específicas odelo rigoroso

13 Introdução Flexo-Compressão BR 8800:2008 Sd / Rd 0,2 Curvas de interação - Curva de interação: odelo I Sd Rd Sd < Rd 0,2 0,2 0,9 1,0 Sd/ Rd Sd x,rd y,sd Rd Ł + Ł x,rd + y,rd Sd x,sd y,sd Rd x,rd + y,rd ł ł 1,0 1,0

14 Introdução Flexo-Compressão BR 8800:2008 pl,rd pl,c,rd 0,5pl,c,Rd max, pl,rd Curvas de interação - yd Curva de interação: odelo II a cd c c pl,rd = f Z + 0,5f Z + f Z f p l,rd = fyd a an c cn sd s - 2 sd s d cd ( Z - Z ) + ( Z - Z ) + f ( Z Z ) m x x,tot,sd c,x + m y y,tot,sd sn c,y 1,0 max,pl,rd = a f A pl,c,rd c,x d,x = 0,9 = 0,8 cd pl,x,rd c max, pl,x,rd

15 Introdução Flexo-Compressão BR 8800:2008 m x = 1- Curvas de interação - Curva de interação: odelo II Coeficiente µ x 2 1+ Sd pl,rd 1- Ł d,x c,x - Sd pl,c,rd - ł pl,c,rd pl,c,rd 2 Ł Ł d,x d,x Sd pl,c,rd se Sd -1 + ł c d,x c,x -1 se 0 ł Sd c se 2 2 c < Sd < c

16 Introdução Flexo-Compressão BR 8800:2008 hn hn ódulos Plásticos Alma perfil Calculados para os eixos x e y f p l,rd = fyd a an c cn sd s - 2 y Eixo x cd ( Z - Z ) + ( Z - Z ) + f ( Z Z ) n x n esa perfil Calculados para os eixos x e n Translação de eixos sn Posição da linha neutra plástica Alma perfil Eixo y esa perfil Fora perfil

17 Introdução Flexo-Compressão BR 8800:2008 Efeito das imperfeições locais omentos solicitantes de cálculo d o + x,tot,sd x,i,sd = = x,sd x,i,sd y,tot,sd = y,sd + y,i, Sd x,i,sd e y,i,sd omentos devidos às imperfeições Sd L x Ł Sd e2,x ł y,i,sd = Sd L y Ł Sd e2,y ł

18 Introdução

19 Introdução O edifício-exemplo Características Edifício hipotético úmero de pavimentos: 15 Altura entre pavimentos: 3,0 m Simetria em relação à caixa de elevador/escadas Sistema estrutural: 4 pórticos (eixo y)

20 Introdução O edifício-exemplo Características

21 Introdução Esforços solicitantes de cálculo Pilar Sd (k) Sd (k.m) Pórtico Pórtico Pórtico Pórtico

22 Introdução Descrição das análises segundo BR 8800:2008 Seleção dos perfis: Peso por metro Dimensão do perfil Comparação pilar de aço vs. pilar misto

23 Introdução

24 Introdução Perfis selecionados pelo peso Pilar Pilar de aço Pilar parcialmente revestido Perfil Perfil Armadura 1 VS 1400x283 VS 800x f16 2 VS 1400x283 VS 850x f16 3 VS 1900x429 VS 950x f16 4 VS 1500x293 VS 950x f16 5 VS 1400x283 VS 950x f16 6 CVS 1000x464 VS 1000x f16 7 VS 1600x328 CVS 850x f16 8 CVS 800x288 VS 950x f12,5 9 CVS 950x433 VS 1000x f16 10 CVS 750x284 VS 600x f16 11 CVS 700x214 VS 600x140 8 f16 12 CVS 750x284 VS 600x f16 13 CVS 600x152 VS 600x111 8 f16 14 CVS 800x288 VS 700x f16 Total (Kg) ,4

25 Introdução Perfis selecionados pelas dimensões Pilar Pilar de aço Pilar parcialmente revestido Perfil Perfil Armadura 1 CVS 800x310 CVS 600x f16 2 CVS 800x310 CVS 600x f16 3 CVS 950x433 CVS 650x f16 4 CVS 950x342 CVS 650x f16 5 CVS 800x310 CVS 650x f16 6 CVS 1000x464 CVS 650x f16 7 CVS 1000x416 CVS 850x f16 8 CVS 800x288 CVS 600x f16 9 CVS 950x433 CVS 650x f16 10 CVS 750x284 CVS 500x f16 11 CVS 700x214 CVS 500x180 8 f16 12 CVS 750x284 CVS 500x f16 13 VS 600x152 CVS 500x162 8 f12,5 14 CVS 800x288 CVS 550x f16 Peso total (Kg) ,4

26 Introdução Análise comparativa observações: ão foi realizada análise de custo monetário devido ao grau de dificuldade; Aspectos relativos a custos de materiais e processo de execução; Pilares parcialmente revestidos: necessidade de fôrmas e barras de armadura; É possível a pré-fabricação e posterior montagem.

27 Introdução Análise comparativa observações: Consumo total de aço (kg) Critério Peso Critério Geometria Pilar de aço Pilar parcialmente revestido Pilar de aço kg kg Pilar parcialmente revestido 7533 kg 736,4 Kg 1388 kg 743,4 Kg

28 Introdução Análise comparativa observações: Consumo total de aço (kg) Independente o critério, há reduções significativas no consumo de aço em forma de perfil Critério: consumo de aço fi redução de 41,7% Critério: geometria fi redução de 16% A escolha por consumo é mais econômica mas pode trazer incompatibilidades arquitetônicas

29 Introdução Análise comparativa observações: Peso (kg/m) Consumo de aço por pilar (kg) Pilar Critério: consumo de aço Aço isto Critério: geometria Peso (kg/m) Aço isto Pilar

30 Introdução Análise comparativa observações: Consumo de aço por pilar (%) Peso (%) Pilar Peso Geometria

31 Introdução Análise comparativa observações: Consumo % de aço por pilar (kg) Comparação com pilares de aço Peso (%) Pilar Peso Geometria

32 Introdução Análise comparativa observações: Redução da Área ocupada pelo pilar (%) Critério peso 13% da área livre 0,54 m 2 Critério geometria 50% da área livre 4,0 m Redução de área (%) Pilar Peso Geometria

33 Introdução Comentários finais Discutida a utilização de pilares parcialmente revestidos na composição do sistema estrutural de edifícios de múltiplos pavimentos; Utilização via estudo de caso: edifício residencial de 15 pavimentos; Alternativas avaliadas: Pilares de aço vs. Pilares parcialmente revestidos Pilares dimensionados segundo BR 8800:2008; Perfis selecionados segundo os critérios: Peso do perfil por metro; Geometria: área ocupada pelo perfil em planta.

34 Introdução Comentários finais Conclusão: Qualquer que seja o critério, ocorre: Redução significativa do consumo de aço (na forma de perfis); Redução significativa da área ocupada em planta, pelos pilares; Conseqüente ganho de área livre por pavimento, podendo significar vagas extras de garagem e conseqüente valorização do imóvel; ecessidade de barras de armadura e concretagem Observação: O custo monetário de cada dos pilares não foi objeto de estudo uma vez que este custo não diz respeito somente ao consumo de material, mas engloba todo o processo de execução da estrutura.

35 Introdução Agradecimentos Ao CPQ Conselho acional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico Projeto Universal / Edital CT/CPq 14/2009 Universal.

36 Introdução Obrigada pela atenção!!!