02/06/2014. Elementos Estruturais. Elementos Estruturais. Elementos Estruturais. Elementos Estruturais. Elementos Estruturais

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1 02/06/2014 Pré--Dimensionamento Pré Estacas: elementos utilizados quando o solo tem boa capacidade de suporte apenas a grandes profundidades e precisa suportar cargas pequenas a médias; Prof. Dr. Rafael Alves de Souza Universidade Estadual de Maringá Tubulões: elementos utilizados quando o solo tem boa capacidade de suporte apenas a grandes profundidades e precisa suportar cargas de grande intensidade; Blocos: elementos utilizado para fazer a transição entre as estacas (ou tubulões) e os pilares; Sapatas: elementos de fundações utilizados quando o solo tem boa capacidade de suporte a baixas profundidades; Vigas: elementos que trabalham predominantemente à flexão, com a função de absorver cargas de paredes e reações das lajes; 1

2 02/06/2014 Vigas Vierendeel: elementos que simultaneamente à flexão, compressão e tração; Pilares: elementos que trabalham predominantemente à compressão com a função de receber as cargas das vigas e encaminhá-las até a fundação; Treliças: elementos de barra rotulados que trabalham somente à tração e compressão; Arcos: elementos que trabalham exclusivamente comprimidos e dependem muito das condições de apoio; 2

3 02/06/2014 Cabos: elementos que trabalham submetidos à tração, não possuindo resistência à compressão e flexão; Lajes: elementos que trabalham predominantemente à flexão com a função de receber as cargas de pisos e coberturas; Planta de Fôrmas P1(20/20) V1 (20/50) P2(20/20) L2 h=8 h=8 V5(12/30) L1 P3 L4 h=8 h=8 V3(20/50) (20/20) V6(12/30) L3 V7(20/50) V2 (20/50) V4(20/50) Cascas: elementos que resistem pela forma e não pela quantidade de material, em geral muito resistentes; P4 (20/20) Critérios Práticos para o PréDimensionamento de Elementos em Concreto Armado e Concreto Protendido 3

4 Concepção Estrutural Arranjo adequado deve considerar simultaneamente: aspectos de segurança, economia (custo e durabilidade) e estética/funcionalidade; Concepção Estrutural Pilares devem ser lançados a cada 2,5 m a 5,0 m e devem ficar escondidos (atrás de portas, banheiros, etc); A transferência de cargas deve ser a mais direta possível, evitando apoios indiretos (vigas sobre vigas e pilares sobre vigas); Inércia dos pilares distribuídas nas direções de atuação do vento, de maneira a se obter pórticos planos nas direções necessárias; As dimensões da estrutura devem ser limitadas a 30 m para minimizar efeitos de temperatura e retração. Pensar em estruturas independentes; Não utilizar vãos superiores a 6,0 m, face aos valores usuais de pé-direito (em torno de 2,8 m), que permitem espaço disponível para viga em torno de 60 cm; Pré-Dimensionamento de Lajes Maciças Lajes Maciças em Uma Direção (Piso): h = L / 30 a L / 45, com h > 7 cm; Lajes Maciças em Duas Direções (Piso): h = L / 40 a L / 50, com h > 7 cm; Lajes Maciças (Cobertura): h = L / 60 com h > 7 cm; Pré-Dimensionamento de Lajes Maciças Lajes Lisas Maciças sem Capitel: h = L / 30 a L / 35 com h > 16 cm; Lajes Maciças com Vigas Faixa: h = L / 45, Viga Faixa: bw > L / 5 e hw > L / 25; Lajes Cogumelo: h = L / 45 com h > 16 cm. Capitel com largura > L/3 e altura > 1,75 h; Pré-Dimensionamento de Lajes Nervuradas Lajes Nervuradas Unidirecionais: h = L/20 a L/30, h > 12 cm Lajes Nervuradas Bidirecionais: h = L/25 a L/35, h > 12 cm Lajes Nervuradas Bidirecionais com engrossamento: h = L/ 25 a L / 35, Região maciça com altura igual à altura da laje nervurada e largura superior a L / 3. Utilizar nervuras com 10 cm de espessura com espaçamento interno de 50 cm; As lajes protendidas são econômicas para vãos entre 6,00 a 8,00 m; Lajes lisas protendidas com vigas em concreto armado: h = L / 35 a L / 42, Vigas com bw > L / 15 e h = L / 13 a L / 18; 4

5 Lajes lisas protendidas sem vigas: h = L / 30 a L / 40; 6,0 < L < 12,0 m Lajes Cogumelo (com engrossamento dos pilares): h = L / 34 a L / 45 Com L =7,6 m é possível obter três vagas de garagem sem a necessidade de se utilizar transições. O capitel normalmente possui largura igual a L/3 e altura igual a 1,75 h (Incluindo a altura da laje); Lajes maciças com vigas-faixa protendidas: h = L/35 a L/45 Lajes nervuradas (CA) com vigas-faixa protendidas entre pilares: h = L/18 a L/28 Vigas-faixa com h = L/18 a L/25 e bw > L/5; Vigas-faixa h=hlaje e bw = L/6. Lajes nervuradas protendidas com engrossamento junto aos pilares: h = L/23 a L/28. Pré-Dimensionamento de Vigas de Concreto Armado Altura de vigas isoladas: h = vão/8 a vão/12 Altura de vigas continuas: h = vão/12 a vão/16 Altura de vigas em balanço: h = vão/5, sendo o balanço econômico igual a 28% do vão adjacente Capitel: Largura > L/3 e altura h = hlaje Para vigas h >25 cm e b >12 cm 5

6 Pré-Dimensionamento de Vigas de Concreto Protendido Altura de vigas isoladas: Pré-Dimensionamento de Vigas em Balanço Balanços Isolados h = vão/16 a vão/18 Altura de vigas continuas: h = vão/18 a vão/20 Para vigas h >25 cm e b >12 cm (5/7)*L Balanços Não-Isolados (1/5)*L (3/5)*L L = Comprimento Total da Viga (2/7)*L (1/5)*L Pré-Dimensionamento de Pilares Resistir às cargas verticais da edificação e, junto com as vigas, formar pórticos de contraventamento capazes de resistir aos esforços horizontais; Pré-Dimensionamento de Pilares Os pilares são pré-dimensionados a compressão simples e posteriormente sofrem ajustes nas dimensões; As dimensões dos pilares podem ser estimados a partir das chamadas Áreas de Influência ; Figuras geométricas formadas por retas que passam pela mediatriz dos segmentos que unem pilares adjacentes e pelo contorno do pavimento; Costuma-se não descontar furos e poços de elevadores; Estimativa para Residências: Pré-Dimensionamento de Pilares Pré-Dimensionamento de Pilares Dimensões Mínimas de Pilares em CA P pilar = A influencia/ pilar. p médio p médio = 10 a 12 kn/m² A c,pilar = γ f.p pilar / σ adm σ adm = 0,5 f ck Estimativa para Edifícios: P cobertura 0,75. P tipo/ pilar A menor dimensão deve ser 12 x 30 cm adotando o coeficiente γ n para majoração das ações. P d, total / pilar = γ f.[(n andares acima. P tipo / pilar ) + P cobertura + P ático ] 6

7 Pré-Dimensionamento: Arcos Pré-Dimensionamento de Vigas Vierendeel h = L/10 Manter espaçamento entre células menor do que h H = L/4 D = H/10 Perfis Formados a Frio Critérios Práticos para o Pré- Dimensionamento de Estruturas Metálicas Perfis Laminados e Soldados Pré-Dimensionamento de Vigas de Alma Cheia Altura de vigas isoladas: h = vão/14 a vão/20 Altura de vigas continuas: h = vão/18 a vão/23 7

8 Pré-Dimensionamento de Vigas Vierendeel Pré-Dimensionamento de Vigas Mistas h = vão/20 a vão/30 h = vão/15 a vão/20 Pré-lajes e steel deck Treliças Pratt, Howen e Warren: Treliças Duas Águas: h = vão/9 a vão/18 h = vão/5 a vão/10 Pré-Dimensionamento de Treliças Espaciais Pré-Dimensionamento de Terças h = vão/20 a vão/40 h = vão/40 a vão/60 Barras inclinadas entre 40 a 55 Graus! Terças usadas em cobertura em C, I e L 8

9 Pré-Dimensionamento de Pilares de Alma Cheia h = altura/20 a altura/30 Pré-Dimensionamento de Pilares de Alma Cheia h = altura/10 a altura/50 Seções I e H são as mais usuais Limitar o índice de esbeltez em 100! Limitar o índice de esbeltez em 100! Pré-Dimensionamento de Pilares Treliçados Pré-Dimensionamento: Cabos de Aço h = altura/8 a altura/10 Seções compostas de perfil C e Cantoneiras Pré-Dimensionamento: Arcos Critérios Práticos para o Pré- Dimensionamento de Estruturas de Madeira 9

10 Pré-Dimensionamento de Vigas e Pilares Vigas Retangulares h = L/12 a L/23 Tesoura Howe (vãos até 18 m) h = vão/4 a vão/7 Pilares Quadrados h = Altura/21 a Altura/41 Cobertura em fibrocimento, tesouras entre 3,0 a 6,0 m e madeira dicotiledônea classe C30 Dicotiledôneas Tesoura Pratt (18 a 30 m) Tesoura Belga (18 a 25 m) h = vão/4 a vão/7 h = vão/6 a vão/8 Cobertura em fibrocimento, tesouras entre 3,0 a 6,0 m e madeira dicotiledônea classe C30 Cobertura em fibrocimento, tesouras entre 3,0 a 6,0 m e madeira dicotiledônea classe C30 10

11 Tesoura Fink ou Polonceau (20 a 30 m): h = vão/4 a vão/5 Treliça com banzo superior poligonal (Bowstring): h = vão/6 a vão/8 Cobertura em fibrocimento, tesouras entre 3,0 a 6,0 m e madeira dicotiledônea classe C30 Interessantes para vãos entre 15 e 25 m Treliças com banzo paralelos (Vigas treliçadas) h = vão/8 a vão/10 As vigas treliçadas são interessantes para vãos até 20 m 11