CONCEPÇÃO ESTRUTURAL E PRÉ-FORMAS

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1 UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA Departamento de Estruturas e Construção Civil ECC 1008 Estruturas de Concreto CONCEPÇÃO ESTRUTURAL E PRÉ-FORMAS Aulas 5-8 Gerson Moacyr Sisniegas Alva

2 DESENVOLVIMENTO DO PROJETO DE UMA ESTRUTURA ETAPA PRELIMINAR

3 DADOS NECESSÁRIOS PARA DEFINIR O PRODUTO (ESTRUTURA) Projeto Arquitetônico Plantas dos pavimentos tipos/subsolo/cobertura/ático Número de pavimentos. Pavimentos diferentes Garagens. Subsolos. Elevadores. Escadas. Reservatório. Croquis do terreno. Restrições de vizinhança i Estruturas de contenção / Muros de arrimo Posição das fundações. Divisa

4 Local da edificação Aõ Ações do vento. Aõ Ações sísmicas. Variações de temperatura Agressividade ambiental (durabilidade do concreto) Facilidade de acesso (materiais, equipamentos, concretagem) Uso (finalidade) da edificação Ações variáveis: sobrecargas mínimas (ambientes), vento, térmicas Definição dos coeficientes de segurança (ações) Deslocamentos limites Vibrações (academias, ginásios de esportes, laboratórios, pontes ) Padrão da edificação

5 Empreendedor / Construtor Prazos de obra Início e duração da obra Custos e Desembolso Exemplos: Estrutura de aço ou estrutura de concreto (ou mista) Moldagem no local ou pré-fabricação Tecnologias de construção Construtor Cultura Construtiva Limitações da região Equipamentos disponíveis i Exemplo: equipamentos de içamento para pré-fabricados

6 Geotecnia Escolha do tipo de fundação e contenções Exemplo: fundação superficial ou fundação profunda Parâmetros do solo necessários à análise e dimensionamento estrutural Exemplos: Tensão admissível do solo Coeficientes de mola nas fundações (correlações com SPT) Previsão de recalques

7 DEFINIÇÃO DA SOLUÇÃO CONSTRUTIVA (PROJETISTA ESTRUTURAL) Concepção do sistema estrutural Exemplos: Pórticos Rígidos: Contraventados em diagonais. Com nós deslocáveis. Pórticos com ligações articuladas. Pórticos com ligações semi-rígidas. Treliças. Associação entre Pórtico e Treliças. Sistema Convencional (laje-viga-pilar) Sistema Lajes sem vigas (laje-pilar) (As possibilidades são diversas: exige conhecimentos sobre as vantagens e aplicações dos diversos sistemas estruturais)

8 Análise comparativa das alternativas estruturais Exemplos: Moldada no local ou Pré-Moldada (Pré-fabricada) ou combinação Concreto Armado ou Concreto Protendido Estrutura de aço Estrutura mista aço-concreto Exemplos para sistemas estruturas de piso: Laje maciça Lajes nervuradas Lajes com vigotas pré-moldadas e enchimento com blocos e CML

9 Exemplos de alternativas usuais para pavimentos 1) Convencional Lajes maciças apoiadas em vigas 2) Laje plana - pilar Lajes maciças apoiadas em pilares 3) Laje nervurada - pilar Lajes moldadas no local

10 Lajes nervuradas com vigas-faixa Lajes nervuradas pré-moldadas A alternativa (tipologia) construtiva afeta a escolha do modelo estrutural

11 CONCEPÇÃO ESTRUTURAL E PRÉ-FORMAS Lançamento da estrutura Posição dos elementos estruturais (pilares, vigas, lajes, etc) Base principal: projeto arquitetônico Pré-dimensionamento dos elementos estruturais Definição preliminar das seções dos elementos Análise estrutural Levantamento das ações atuantes Ações verticais e horizontais Deformações impostas

12 Análise estrutural (cont.) Obtenção dos esforços e deslocamentos Montagem das combinações de acões (ELU e ELS) Uso de recurso computacional na análise estrutural Verificação da estabilidade global Efeitos globais de segunda ordem Dimensionamento i dos elementos estruturais Desenho das formas estruturais (pré-formas) Geração de desenhos Compatibilização com demais projetos Eventuais correções / modificações da solução inicial

13 DESENVOLVIMENTO DO PROJETO DE UMA ESTRUTURA PROJETO EXECUTIVO

14 PROJETO EXECUTIVO Projetos já compatibilizados Processamento da estrutura definitiva (carregamentos definitivos) Dimensionamento e detalhamento dos elementos estruturais Lajes Vigas Pilares Estruturas de fundações Estruturas complementares Estados Limites Últimos Estados Limites de Serviço Durabilidade Revisões finais de projeto Projetos não revisados podem ir incorretos para obra Check List Controle de qualidade

15 Suposições para a disciplina ECC 1008 Estruturas de Concreto Solução construtiva conhecida Sistema convencional de lajes apoiadas em vigas Lajes maciças (sem nervuras) Estrutura de concreto armado Elementos moldados no local Concreto de resistência usual (20 a 50 MPa) Concepção estrutural a partir do projeto arquitetônico Objetivos Agilizar o andamento da disciplina Aproveitar conhecimentos vistos na graduação

16 O ESPAÇO ARQUITETÔNICO E A CONCEPÇÃO ESTRUTURAL Escolha da forma da estrutura : depende do projeto arquitetônico Define demais projetos dos subsistemas restantes do edifício Ático Pavimento tipo Pavimento térreo Subsolo Ático: Reservatório (Caixa d água) Casa de máquinas Depósitos Pavimento tipo: Mesma arquitetura Pavimento térreo: Recepção Sala de estar Salão de jogos, festas. Subsolo Garagens

17 Projeto estrutural em harmonia com todos os projetos Arquitetônico (funcionalidade) Instalações Hidráulicas Instalações Elétricas Ar-condicionado Demais sistemas Exemplos de incompatibilidades ou conflitos: Estrutura em conflito com aberturas (paredes, portas) Dutos de instalações em conflito com a estrutura Obs: aberturas em vigas devem ser verificadas no cálculo estrutural Pilares excessivamente próximos impedindo a ocupação de veículos nas garagens

18 Exemplos de conflitos Revista Téchne junho de 2008 Compatibilização ação de projetos Coordenador de projetos

19 FLUXO DE AÇÕES E COMPORTAMENTO PRIMÁRIO DOS ELEMENTOS Lj Lajes Comportamento primário Vigas Receber e transferir cargas p/ vigas Predominância da flexão (M,V) Comportamento primário Transferir cargas verticais aos pilares Predominância da flexão (M,V) Pilares Comportamento primário Transferir esforços da superestrutura às fundações Predominância da flexo-compressão (N,M)

20 A transmissão de esforços (especialmente de momentos fletores) entre viga e pilar PÓRTICOS Aumento de rigidez do edifício frente às ações horizontais

21 DIRETRIZES BÁSICAS PARA A CONCEPÇÃO ESTRUTURAL Observações iiii iniciais: Não existem normas Requer conhecimento técnico, criatividade (experiência) Alterações na concepção inicial podem ser requeridas eridas Pelo cálculo estrutural Por alterações posteriores na arquitetura Na compatibilização de projetos Possibilidade de várias soluções tecnicamente viáveis Aproveitar facilidades das ferramentas computacionais Para iniciantes diretrizes básicas que auxiliam as decisões

22 DIRETRIZES BÁSICAS PARA A CONCEPÇÃO ESTRUTURAL 1) Posicionamento dos elementos estruturais em função do comportamento primário dos mesmos Ações nos pavimentos lajes Vigas pilares apoios apoios Não deixar os elementos soltos ou sem apoio 2) Transferência de cargas da forma mais direta possível Cargas devem percorrer o menor caminho possível até as fundações Evitar vigas apoiadas em outras vigas Evitar pilares apoiados em vigas (vigas de transição) Sempre que possível

23 Viga de transição Eiê Exigência i da arquitetura (espaço livre, interferências) Elevados esforços solicitantes Viga de transição Grandes dimensões de seção Custo elevado esforços elevados Responsabilidade Colapso da viga de transição Colapso global l

24 3) Uniformidade dos elementos estruturais (seções, vãos) Rd Reduz custos com fôrmas Melhor aproveitamento das chapas de madeira Exemplo: padronização das alturas das vigas Aumenta velocidade d de execução Aumento de produtividade no canteiro de obras 4) Orientação criteriosa das seções dos pilares (planta) Rigidez iid frente às ações horizontais i Comportamento em serviço (ex:flechas horizontais) Estabilidade global

25 PAPEL DOS PÓRTICOS FRENTE ÀS AÇÕES HORIZONTAIS Aarq arquitetura raeaconcepçãoestr a estruturalt ral Alinhamento entre vigas e pilares para a formação de pórticos Orientação criteriosa dos pilares P1 V1 P2 P3 Pórtico 1 V1 V1 VENTO P4 V2 P5 P6 V1 V1 V1 V4 V5 V6 V1 V3 P7 P8 ARRANJO ESTRUTURAL EM PLANTA P9 P1 P2 P3 CORTE: PÓRTICO 1

26 Concepção de pilares de grande inércia em lugares estratégicos Ex: caixas de escadas, de elevadores e pilares-parede Núcleo de rigidez (Planta) Caixa de escada Caixa de elevador

27 RECOMENDAÇÕES PRÁTICAS: EDIFÍCIOS DE CONCRETO ARMADO (Edifícios usuais) 1) Iniciar lançamento pelo pavimento tipo 2) Posicionar pilares preferencialmente: Nos cantos da edificação No encontro de vigas importantes Embutidos em paredes Estética (se o projeto arquitetônico exigir) Distantes entre 2,5m e 7,0m 3) Verificar se as posições dos pilares do pavimento tipo são aceitáveis 3) Verificar se as posições dos pilares do pavimento tipo são aceitáveis ao térreo e ao subsolo (garagens)

28 4) Posicionar vigas preferencialmente: Onde existam paredes de alvenaria Obs: mais flexibilidade para paredes de gesso acartonado Embutidas em paredes (estética) Alinhadas com os pilares para a formação de pórticos Vãos entre 2,5m à 7,0m 5) Limitar vãos das lajes associada também a limitação do pé-direito Para lajes armadas em uma direção Menor vão entre 2,0m à 5,0m Para lajes armadas em duas direções Limitar vão até 7 m

29 EXERCÍCIO: Lançamento dos elementos estruturais Pavimento tipo 2,00 x 1,20 0,90 9,70 SALA 2,00 x 1,20 0,90 3,70 0,80 x 1,00 0,90 1,40 4,35 1,40 2,70 2,40 1,20 S A.SERV. COZINHA 1,45 3,75 BAN. 1,35 3,,05 1,50 x 1,20 0,90 0,90 x 0,60 1,50 3,70 DORM. DORM. 1,50 x 1,20 0,90 4,20 5,35 1,50 x 1,20 0,90

30 Lançar pilares na caixa de escada apoiar escada e reservatório Perspectiva: escada Caixa da escada

31 Solução inicial Seguindo à risca as recomendações Sugestões e críticas a esta solução Concepção pode ser melhorada...

32 Solução proposta Vigas sobre as paredes externas

33 Solução proposta Viga de apoio das paredes: Escada - corredor Entre dormitórios i Viga de apoio das paredes: Sala - escada Sala cozinha - AS Viga de apoio das paredes: Escada - dormitório Dormitório i banheiro Laje da sala: Laje armada em 1 direção (menor vão entre 2m à 5m)

34 Solução proposta Viga sobre parede corredor Eit Evitar 3 paredes apoiadas id em uma só laje Opção pelo não lançamento de viga entre cozinha e banheiro Passagem de tubulações (?)

35 Solução proposta ( quase final ) Observações: Possibilidade de acrescentar 2 pilares na parte mais externa da edificação Possibilidade de incluir o Possibilidade de incluir o trecho de viga que atravessa a sala

36 As possibilidades são diversas na concepção da estrutura Muitas dúvidas sobre a concepção são comprovadas posteriormente pelo cálculo estrutural Verificação dos estados limites i Dimensionamento das armaduras Testar mais de uma solução e compará-las entre si Importante para a aprendizagem e útil para a prática profissional Tirar proveito das ferramentas computacionais