Contribuição para o projeto e dimensionamento de edifícios de múltiplos andares com elementos estruturais mistos aço - concreto

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1 MARCELA DE ARRUDA FABRIZZI Contribuição para o projeto e dimensionamento de ediíios de múltiplos andares om elementos estruturais mistos aço - onreto Dissertação apresentada à Esola de Engenharia de São Carlos da Universidade de São Paulo para obtenção do título de mestre em Engenharia. Área de Conentração: Engenharia de Estruturas Orientador: Pro. Dr. Roberto Martins Gonçalves SÃO CARLOS 007

2 AUTORIZO A REPRODUÇÃO E DIVULGAÇÃO TOTAL OU PARCIAL DESTE TRABALHO, POR QUALQUER MEIO CONVENCIONAL OU ELETRÔNICO, PARA FINS DE ESTUDO E PESQUISA, DESDE QUE CITADA A FONTE. Fiha atalográia preparada pela Seção de Tratamento da Inormação do Serviço de Bibliotea EESC/USP F19 Fabrizzi, Marela de Arruda Contribuição para o projeto e dimensionamento de ediíios de múltiplos andares om elementos estruturais mistos aço-onreto / Marela de Arruda Fabrizzi ; orientador Roberto Martins Gonçalves. - São Carlos, 007. Dissertação (Mestrado) - Programa de Pós-Graduação e Área de Conentração em Engenharia de Estruturas -- Esola de Engenharia de São Carlos da Universidade de São Paulo. 1. Estruturas de aço.. Estruturas mistas açoonreto. 3. Lajes mistas aço-onreto. 4. Vigas mistas aço-onreto. 5. Pilares mistos aço-onreto. 6. Ediíios. I. Título.

3 Dedio este trabalho aos meus pais, Cleide e Bruno, por sempre areditarem que seria possível.

4 AGRADECIMENTOS Pro. Dr. Roberto Martins Gonçalves pela orientação preisa, paiênia, dediação, oniança e amizade além do privilégio de onviver om uma pessoa tão espeial. Todos os Proessores do SET. Todos os unionários do SET, em espeial à Rosi pela disposição em ajudar. Aos meus pais pelo inentivo e por tudo, pois sem eles não seria possível. Em espeial ao Alexei pela ompreensão e apoio inondiional para que osse possível a realização deste trabalho. À minha amília pelo onstante apoio, em espeial à minha tia Vilma pelo inentivo. À minha irmã Juliana e ao Gustavo por serem presentes na minha vida. A todos da Fabrizzi Engenharia pelo apoio e dediação. À D. Marli Gomes que ez a revisão ortográia om primor.

5 RESUMO FABRIZZI, M.A. Contribuição para o projeto e dimensionamento de ediíios de múltiplos andares om elementos estruturais mistos aço onreto Dissertação (Mestrado) Esola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo, São Carlos, 007. Este trabalho objetivou o estudo dos ediíios de múltiplos andares onstituídos por elementos mistos aço-onreto, om enoque aadêmio, porém abordando aspetos e reomendações normativas diretamente apliadas na prátia orrente da engenharia estrutural. A revisão bibliográia oi realizada om base em estudos aadêmios e normativos além do estudo de um ediíio exemplo onstituído por elementos mistos. Os elementos mistos lajes, vigas e pilares oram abordados iniialmente de orma isolada, om base nas reomendações normativas, sendo que ao inal os elementos oram interligados, apresentando ao leitor os prinipais aspetos teórios e normativos para o dimensionamento de um ediíio ompleto onstituído de elementos estruturais mistos. Palavras-have: Estruturas mistas aço-onreto, estruturas de aço, elementos mistos aço-onreto, lajes mistas aço-onreto, vigas mistas aço-onreto, pilares mistos açoonreto, ediíios.

6 ABSTRACT FABRIZZI, M.A. Contribution or the design o multiple storey buildings with omposite elements steel-onrete Dissertação (Mestrado) Esola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo, São Carlos, 007. This study aims the multiple storey buildings ormed by omposite elements steelonrete, with aademi emphasis, however approahing standard reommendations and aspets diretly applied to the strutural engineering. A bibliographi review based on aademi and standard studies was made, besides the design o an example building ormed by omposite elements. The omposite elements: slabs, beams and olumns were irstly approahed based on standard aspets, and in the end, the elements were interonneted and presented to the reader the main theoretial and standard aspets to the design o a omplete building ormed by omposite strutural elements. Keywords: Composite strutures steel-onrete, omposite elements steel-onrete, steel strutures, omposite slabs steel-onrete, omposite beams steel-onrete, omposite olumns steel-onrete, buildings.

7 LISTA DE FIGURAS Figura.1 - Shopping Frei Canea São Paulo Fonte: Figura. - Ediíio Sede da ABM São Paulo Fonte: Figura.3 - Núleos rígidos de onreto...3 Figura.4 - Ediíio San Paolo (1999) São Paulo Fonte: Figura.5 - Centro Cultural Itaú (1995) São Paulo Fonte: Figura.6 - Sistema Tubular...35 Figura.7 - Prinipais tipos de vigas mistas...36 Figura.8 - Esquema de um pavimento misto ormado por laje de vigota pré-moldada...38 Figura.9 - Peris de aço e onetores para ompor viga mista om laje pré-abriada...38 Figura.10 - Distribuição de tensões: peril isolado, interação total e interação parial...39 Figura.11 - Comparação do omportamento de vigas mistas ontínuas em regiões de momentos positivo e negativo...4 Figura.1 - Vigas mistas esoradas...43 Figura.13 - Vigas mistas não esoradas...44 Figura.14 - Comportamento dos onetores rígidos e lexíveis...46 Figura.15 - Tipos de onetores...47 Figura.16 - Comportamento dos onetores ao longo da viga mista...47 Figura.17 - Ensaio push-out om onetores tipo pino om abeça...48 Figura.18 - Priipais tipos de lajes mistas...50 Figura.19 - Tipos de Pilares Mistos...5 Figura.0 - Modelo para a rigidez do onjunto da ligação mista (NBR 8800 rev. 006)..55 Figura.1 - Ediíio Exemplo...56 Figura Valor de onorme EUROCODE 3 Design o Steel Strutures. Part 1-1: General rules and rules or buildings (003)...66

8 Figura 3. - Largura Eetiva para álulo de tensões...68 Figura Comprimento Figura Comprimento Figura Comprimento L, a 0 segundo o NBR 8800 (rev. 006)...69 L, b 0 segundo o EUROCODE 4 (004)...69 L, 0 segundo o BSI 5950 (1990)...69 Figura Distribuição da orça de isalhamento longitudinal em vigas ontínuas...71 Figura Valor e mh a ser tomado...73 Figura Geometria das lajes om ôrma inorporada para EUROCODE 4 (005), BSI 5950 (1990) e AISC-LFRD (1994)...75 Figura Conetores tipo peril U laminado...78 Figura Superíies típias de isalhamento longitudinal lajes maiças...83 Figura Superíies típias de isalhamento longitudinal lajes mistas...83 Figura Distribuição plástia das tensões na seção transversal da viga mista...86 Figura Altura desprezada da alma omprimida segundo a BSI 5950 (1990)...88 Figura Distribuição plástia de tensões om interação parial...89 Figura Seções analisadas para montagem do gráio da igura Figura Gráio omparativo Peril isolado; Interação Parial; Interação Total...9 Figura Distribuição de tensões Momento Negativo...93 Figura Distribuição elástia das tensões...97 Figura Distribuição de tensões para veriiação de interação momento letor-orça ortante EUROCODE 4 (004)...10 Figura Rigidez à lexão ao longo de uma viga mista ontínua onsiderando análise elástia Figura Distribuição das tensões pelo método issurado em regiões de momentos negativos Figura 3. - Flambagem lateral om distorção...106

9 Figura Desloamento ao longo do tempo Figura Exemplo de viga mista parialmente revestida no onreto...13 Figura Forças atuantes numa abertura...15 Figura Pavimento tipo do ediíio exemplo Viga mista biapoiada V Figura Esquema estátio da viga V3 do ediíio exemplo...17 Figura Seção transversal da viga mista V3 do ediíio exemplo...19 Figura Linha Neutra da mesa de onreto Figura Pavimento tipo do ediíio exemplo Viga mista ontínua V Figura Diagramas de esorços soliitantes de álulo da viga V5 do ediíio exemplo Figura Seções transversais típias da viga V5 do ediíio exemplo Figura Resistênia ao momento letor positivo viga V5 do ediíio exemplo Figura Resistênia ao momento letor negativo viga V5 do ediíio exemplo Figura Tipos de pilares mistos Figura 4. - Pilar misto tipo battened Figura Curva de interação linear Momento X orça normal segundo o EUROCODE 4 (004) Figura Curva de lambagem segundo o AISC-LFRD (1994) Figura Eeitos P e P δ (ASCE-1997) Figura Modelos para análise Figura Interação lexo-ompressão ombinada om orça ortante Figura Força de atrito adiional devido oloação de onetores tipo pino om abeça Figura Peris tubulares preenhidos parialmente arregados Figura Arranjo de estribos...178

10 Figura Áreas diretamente e não diretamente onetadas de onreto para dimensionamento da armadura transversal EUROCODE 4 (004) Figura Ediíio exemplo - Pilar Figura Esorços soliitantes de álulo primeiro lane pilar do eixo 3B do ediíio exemplo Figura Seção transversal do pilar 3B do ediíio exemplo Figura Pilar misto região de apoio das vigas Figura Dois modos típios de omportamento de lajes mistas Figura 5. - Seção típia da laje mista proposta por Andrade et. al. (004)...19 Figura Seções rítias das lajes mistas Figura Exemplo de análise de laje ontínua Figura Distribuição das tensões para momento positivo Linha neutra plástia aima da ôrma de aço Figura Distribuição de tensão para momento positivo Linha neutra plástia na ôrma de aço Figura Distribuição de tensões para momento negativo Figura Largura plana dos elementos da ôrma de aço Figura Perímetro rítio para determinação da punção...01 Figura Método empírio para avaliação do isalhamento longitudinal...03 Figura Resistênia ao isalhamento longitudinal por meio de onetores soldados através da ôrma de aço e deormação nos extremos do vão ou deormação das nervuras...04 Figura Distribuição das argas onentradas ou lineares...06 Figura Armaduras adiionais na laje...11 Figura Comprimento mínimo de apoio...13 Figura Pavimento tipo Exemplo de laje mista...14

11 Figura Esquema estátio da laje do ediíio exemplo...14 Figura Diagramas de esorços soliitantes de álulo na laje do ediíio exemplo...15 Figura Seção da laje mista do ediíio exemplo...15 Figura Ediíio Exemplo...0 Figura 6. - Seção transversal da laje mista do pavimento do ediíio exemplo...0 Figura Viga V3 do ediíio exemplo...1 Figura Viga V5 do ediíio exemplo...1 Figura Seção transveral do pilar eixo 3B do ediíio exemplo...

12 LISTA DE TABELAS Tabela.1 - Vantagens e desvantagens das seções de pilares mistos...53 Tabela. - Ações permanentes atuantes no ediíio - exemplo...57 Tabela.3 - Caraterístias dos materiais que ompõem os elementos do ediíio-exemplo.58 Tabela Panorama dos trabalhos realizados sobre vigas mistas aço-onreto...61 Tabela 3. - Limites para dimensionamento plástio Peris I...65 Tabela Comparação dos limites para análise rígido-plástia da esbeltez dos elementos.67 Tabela Valores de largura eetiva segundo as normas para ada lado da linha de entro da viga mista...69 Tabela Resistênia nominal de onetores tipo pino om abeça em lajes maiças, segundo a BSI 5950 (1990) (KN)...74 Tabela Valores limites do oeiiente k t segundo o EUROCODE 4 (004)...76 Tabela Resistênia nominal de onetores tipo peril U laminado e barra hata segundo a BSI 5400 (1979) em KN Material do onetor Grau 43 da BSI 4360 (197) equivalente ao aço ASTM A Tabela Espaçamentos longitudinais máximos e mínimos dos onetores tipo pino om abeça segundo a NBR 8800 (rev. 006)...81 Tabela Seções das lajes maiças sujeitas a isalhamento longitudinal (igura 3.10)...83 Tabela Seções das lajes mistas sujeitas a isalhamento longitudinal (igura 3.11)...84 Tabela Coeiientes para álulo da posição da linha neutra plástia...85 Tabela Roteiro de álulo Momento Positivo Análise Plástia Interação Total...87 Tabela Roteiro de álulo Momento Positivo Análise Plástia Interação Parial 89 Tabela Parâmetros para álulo do momento resistente sob análise plástia em regiões de momento negativo...94 Tabela Cálulo das propriedades da seção transormada...98

13 Tabela Veriiação à orça ortante segundo a norma brasileira Tabela Limites para redistribuição de momentos negativos nos apoios, em porentagem em relação ao momento iniial, segundo o EUROCODE 4 (004) Tabela Valores de α segundo a NBR 8800 (rev. 006) Tabela Modelos analítios a serem adotados para veriiação de desloamentos e issuras segundo o EUROCODE 4 (004) Tabela Valores máximos reomendados para lehas segundo a NBR 8800 (rev. 006) Tabela Fator n para adequação do módulo de elastiidade do onreto para eeito da luênia segundo o EUROCODE 4 (004)...10 Tabela 3. - Valores usuais dos oeiientes de homogeneização onorme a BSI 5950 (1990) para onreto de densidade normal...10 Tabela Panorama dos trabalhos realizados sobre pilares mistos aço-onreto...14 Tabela 4. - Resistênia limite de isalhamento entre o aço e o onreto( τ Rd) para dispensa do uso de onetores em (N/mm²) Tabela Contribuição dos elementos para a resistênia plástia da seção de pilares mistos revestidos e retangulares preenhidos...15 Tabela Contribuição dos elementos para a resistênia plástia da seção transversal de pilares mistos tubulares preenhidos por onreto Tabela Coeiiente C 1 e C onorme a BSI 5400 (1979) Tabela Rigidez equivalente dos pilares mistos (( ) ) EI segundo as Normas e Tabela Valores dos oeiientes de lambagem por lexão K x ou K y para elementos isolados Tabela Resistênia do pilar misto à ompressão axial segundo as Normas Tabela Limites de resistênia à lambagem loal dos elementos de aço...17

14 Tabela Reomendações de projetos quanto aos materiais empregados Tabela Reomendações de projetos quanto aos pilares mistos revestidos Tabela Reomendações de projetos quanto aos pilares mistos preenhidos Tabela Alguns trabalhos reentes sobre lajes mistas aço-onreto Tabela 5. - Tensão Resistente de isalhamento do onreto ( τ Rk) segundo a NBR 8800 (rev. 006)...00 Tabela Disposições onstrutivas para lajes mistas segundo a NBR 8800 (rev. 006)..1 Tabela Disposições onstrutivas segundo o EUROCODE 4 (004)...13 Tabela Quantidades estimadas da estrutura do ediíio exemplo... Tabela 6. - Estimativa de onsumo de aço para uma estrutura similar à estrutura do ediíio exemplo omposta por elementos de aço isolados...3 Tabela Comparação entre onsumo de aço para elementos mistos e elementos de aço isolados...4

15 LISTA DE ABREVIATURAS E SÍMBOLOS A Área da seção transversal do peril de aço A A s A s A w b e b b F C Área da mesa de onreto Área da armadura Área da seção transversal do onetor Área da alma do peril de aço Largura eetiva da mesa de onreto Largura da mesa do peril de aço Largura da nervura da ôrma de aço Resultante de ompressão na laje C Resultante de ompressão no peril de aço d Altura total do peril de aço d s D s E E k d sy y us yf g a Diâmetro do orpo do onetor tipo pino om abeça Diâmetro da abeça do onetor tipo pino om abeça Módulo de elastiidade do aço Módulo de elastiidade longitudinal do onreto Resistênia araterístia do onreto à ompressão Tensão de ompressão de álulo no onreto Tensão de esoamento da armadura Tensão de esoamento do aço do peril Resistênia à ruptura do aço do onetor Tensão de esoamento do aço da ôrma de aço inorporada Coeiiente de ponderação da resistênia do aço do peril g g s g g s H h s h F LNP Coeiiente de ponderação da resistênia do onreto Coeiiente de ponderação da resistênia do onetor Coeiiente de ponderação do esorço soliitante Coeiiente de ponderação da resistênia do aço da armadura Altura livre da alma de peris I e H Altura total do onetor de isalhamento Altura nominal da nervura da laje om ôrma de aço inorporada Linha neutra plástia

16 M Rd,pl M Sd n s N Rd,pl Q Rd s T t t t F t w V h V hd y y t Z pl Momento letor resistente plástio de álulo Momento letor máximo soliitante de álulo Número de onetores de isalhamento Resistênia plástia da seção transversal a arregamentos axiais Resistênia do onetor de isalhamento Tensão Resultante de tração no peril de aço ou na armadura Espessura da laje de onreto Espessura da mesa do peril de aço Espessura da ôrma de aço Espessura da alma do peril de aço Força de isalhamento longitudinal atuante na onexão Força de isalhamento longitudinal atuante de álulo na onexão Altura omprimida do peril de aço Altura traionada do peril de aço Módulo de resistênia plástio

17 SUMÁRIO 1 CAPÍTULO 1: INTRODUÇÃO CONSIDERAÇÕES INICIAIS OBJETIVOS... CAPÍTULO : ASPECTOS GERAIS TIPOS DE SISTEMAS ESTRUTURAIS SISTEMAS DE PISO SISTEMAS RESISTENTES A CARREGAMENTOS HORIZONTAIS Sistemas Aportiados Sistemas om Núleo Resistente Sistemas Treliçados Sistemas Tubulares VIGAS MISTAS VIGAS MISTAS BI-APOIADAS VIGAS MISTAS CONTÍNUAS EFEITOS DO ESCORAMENTO CONSIDERAÇÕES FINAIS CONECTORES DE CISALHAMENTO LAJES MISTAS ( STEEL-DECK ) PILARES MISTOS LIGAÇÕES MISTAS EDIFÍCIO EXEMPLO CAPÍTULO 3: VIGAS MISTAS DIMENSIONAMENTO CONSIDERAÇÕES INICIAIS...61

18 3. CLASSIFICAÇÃO DAS SEÇÕES LARGURA EFETIVA CISALHAMENTO LONGITUDINAL CONECTORES TIPO PINO COM CABEÇA OUTROS TIPOS DE CONECTORES ESPAÇAMENTO E ASPECTOS CONSTRUTIVOS DOS CONECTORES CISALHAMENTO LONGITUDINAL NA LAJE DE CONCRETO RESISTÊNCIA AO MOMENTO FLETOR ANÁLISE PLÁSTICA VIGAS MISTAS BI-APOIADAS INTERAÇÃO TOTAL VIGAS MISTAS BI-APOIADAS INTERAÇÃO PARCIAL VIGAS CONTÍNUAS INTERAÇÃO TOTAL ANÁLISE ELÁSTICA ANÁLISE ELÁSTICA - INTERAÇÃO TOTAL ANÁLISE ELÁSTICA - INTERAÇÃO PARCIAL RESISTÊNCIA À FORÇA CORTANTE INTERAÇÃO MOMENTO FLETOR - FORÇA CORTANTE CONDIÇÕES ESPECIAIS PARA VIGAS MISTAS CONTÍNUAS FLAMBAGEM LATERAL COM DISTORÇÃO ESTADOS LIMITES DE UTILIZAÇÃO ESTADO LIMITE DE FISSURAÇÃO ESTADO LIMITE DE DESLOCAMENTO EXCESSIVO EFEITOS DA RETRAÇÃO E DA FLUÊNCIA DO CONCRETO NA VIGA MISTA EFEITO DO ESCORAMENTO OUTROS TIPOS DE VIGA MISTA...11

19 3.13 CONSIDERAÇÕES FINAIS EXEMPLOS PRÁTICOS CAPÍTULO 4: PILARES MISTOS DIMENSIONAMENTO CONSIDERAÇÕES INICIAIS COMPORTAMENTO ESTRUTURAL ADERÊNCIA ENTRE O AÇO E O CONCRETO EFEITO DO CONFINAMENTO DO CONCRETO PROPRIEDADES DO CONCRETO RESISTÊNCIA DA SEÇÃO TRANSVERSAL À COMPRESSÃO AXIAL ESBELTEZ RELATIVA E RIGIDEZ RESISTÊNCIA DO ELEMENTO À COMPRESSÃO AXIAL RESISTÊNCIA À FLEXO COMPRESSÃO EUROCODE 4 (004) NBR 8800 (REV. 006) AISC-LFRD (1994) BSI 5400 (1979) IMPERFEIÇÕES E EFEITOS DE SEGUNDA ORDEM SEGUNDO A NBR 8800 (REV. 006) MÉTODO DA AMPLIFICAÇÃO DOS MOMENTOS PELA NBR 8800 (REV. 006) FLAMBAGEM LOCAL FORÇA CORTANTE REGIÕES DE INTRODUÇÃO DE CARGA RECOMENDAÇÕES E RESTRIÇÕES DAS NORMAS APRESENTADAS EXEMPLO PRÁTICO PILAR MISTO PARCIALMENTE REVESTIDO...18

20 5 CAPÍTULO 5: LAJES MISTAS DIMENSIONAMENTO CONSIDERAÇÕES INICIAIS DIMENSIONAMENTO DE LAJES MISTAS RESISTÊNCIA AO MOMENTO FLETOR POSITIVO RESISTÊNCIA AO MOMENTO FLETOR NEGATIVO FLAMBAGEM LOCAL DA FÔRMA DE AÇO RESISTÊNCIA À FORÇA CORTANTE E À PUNÇÃO PUNÇÃO RESISTÊNCIA AO CISALHAMENTO LONGITUDINAL INTERAÇÃO PARCIAL CARGAS CONCENTRADAS NA LAJE MISTA ESTADOS LIMITES DE SERVIÇO FISSURAÇÃO DO CONCRETO DESLOCAMENTO VERTICAL DESLIZAMENTO HORIZONTAL ABERTURAS EM LAJES MISTAS DISPOSIÇÕES CONSTRUTIVAS EXEMPLO PRÁTICO CAPÍTULO 6: CONSIDERAÇÕES FINAIS E CONCLUSÕES ELEMENTOS MISTOS COMPONENTES DO EDIFÍCIO EXEMPLO CONCLUSÕES SOBRE OS RESULTADOS OBTIDOS NO EDIFÍCIO EXEMPLO CONSIDERAÇÕES FINAIS SUGESTÕES PARA NOVAS PESQUISAS REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS...9

21 1 CAPÍTULO 1: INTRODUÇÃO CONSIDERAÇÕES INICIAIS Os materiais aço e onreto são a ombinação mais utilizada, atualmente, para ompor as estruturas de ediiações. Eles podem ser utilizados em uma estrutura om elementos ompostos por um dos materiais e também ormando elementos mistos, trabalhando em onjunto. As araterístias dos dois materiais são dierentes e omplementares. O onreto alia resistênia à ompressão, elevada rigidez e proteção ontra orrosão e inêndio. O aço, omo araterístias omplementares, apresenta elevada resistênia à tração e esbeltez dos elementos. Além disso, ambos os materiais apresentam oeiientes de dilatação térmios próximos, não oasionando deormações térmias diereniais signiiativas. Os dois materiais já são utilizados em um mesmo ediíio em larga esala porém, muitas vezes, não se utiliza seu trabalho onjunto. Até pouos anos, nos pilares mistos revestidos, o onreto era onsiderado apenas omo elemento de proteção ontra inêndio e em pilares tubulares preenhidos de onreto, o aço era onsiderado apenas uma ôrma (1) permanente para o pilar de onreto. (1) O aento na palavra ôrma oi a maneira mais adequada para diereniar de orma, o que poderia induzir o leitor a erro.

22 No aso de pavimentos mistos, a laje de onreto ou mista aço-onreto é um elemento quase sempre presente, porém, a sua resistênia à lexão no plano da viga era desprezada. Com a introdução dos onetores, que são elementos de usto relativamente baixo, pode-se onsiderar os elementos trabalhando em onjunto om grande eiiênia. Logiamente que os materiais e as ombinações de materiais têm suas dierentes apliações dentro da Engenharia e o melhor sistema estrutural depende de vários atores, omo: Utilização da ediiação; Projeto arquitetônio; Ações atuantes; Vãos a serem venidos; Método onstrutivo; Mão de obra e tenologia disponíveis; Prazo de exeução da obra; Custo das undações; Custo inal da obra; Retorno do apital investido. 1. OBJETIVOS O objetivo deste trabalho é apresentar os proedimentos de dimensionamento dos elementos mistos que ompõem um ediíio. Estes proedimentos serão baseados nas prinipais normas naionais e internaionais, além de uma revisão bibliográia sobre o assunto.

23 3 Pretende-se abranger aspetos relativos ao projeto dos elementos mistos aço-onreto apresentando uma análise rítia om ênase nos aspetos didátios e normativos. Destina-se a estudantes do assunto e também a engenheiros projetistas de estruturas. Este trabalho também é oportuno em unção da Norma Brasileira NBR 8800 Projeto de estruturas de aço e de estruturas mistas de aço e onreto de ediíios (rev. Abril 006) estar em ase de revisão, ressaltando-se que irá apresentar os aspetos normativos para os elementos mistos.

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25 5 CAPÍTULO : ASPECTOS GERAIS Neste apítulo serão apresentados aspetos gerais das estruturas mistas, bem omo os sistemas estruturais assoiados aos elementos mistos: vigas, onetores, lajes e pilares. Os sistemas estruturais são desritos de maneira abrangente, dando ao leitor subsídios iniiais para a esolha do mais adequado para ada situação. Serão introduzidos oneitos básios para o dimensionamento dos elementos sendo que ada elemento será abordado novamente em apítulos espeíios..1 TIPOS DE SISTEMAS ESTRUTURAIS A ombinação de elementos de aço e onreto é bastante utilizada e deve ser uidadosamente estudada, levando em onsideração, as araterístias dos materiais, suas ombinações, o projeto da ediiação, as ondições loais, o proesso onstrutivo e a questão eonômia. Um sistema estrutural pode ser dividido em dois subsistemas: Resistente às ações vertiais (gravitaionais); Resistente às ações horizontais (vento, basiamente, no Brasil). As lajes e vigas azem parte do primeiro subsistema e, além disto, têm partiipação na distribuição dos esorços horizontais. Para que isso oorra é neessário que os elementos possuam erta rigidez no plano horizontal. Quando a laje é de onreto moldada in-loo esta rigidez é alançada ailmente. Já no aso de lajes pré-moldadas deve-se uidar para que a espessura do apeamento seja suiiente para esta redistribuição.

26 6 Os pilares, paredes, núleos resistentes e elementos de ontraventamento azem parte do subsistema estrutural resistente a esorços horizontais, além de transmitir os esorços vertiais à undação..1.1 SISTEMAS DE PISO A deinição do sistema de piso adequado para ada projeto depende de muitos atores, podendo ser itados omo prinipais os seguintes: Utilização do pavimento; Sobreargas atuantes; Vãos livres neessários; Prazo de exeução da obra; Método exeutivo a ser utilizado; Possibilidade de esoramentos; Passagem de tubulações. Em ediíios resideniais geralmente os vãos das lajes não preisam ultrapassar 5 a 6 metros devido à presença das paredes internas e o espaçamento entre vigas e entre pilares pode estar neste intervalo. Nestes asos, as lajes maiças ou pré-moldadas apresentam ustos ompetitivos, porém ambas requerem esoramento. Já em ediíios omeriais, onde espaços livres sem a presença de pilares são valorizados, bem omo a utilização de divisórias móveis que onerem lexibilidade ao layout, a utilização das lajes mistas (onheidas omo steel-dek ) pode ser a melhor solução por vener vãos maiores e minimizar ou até eliminar a neessidade de esoramento. O subsistema resistente às ações horizontais também inluenia na esolha do sistema de piso, isto porque, as vigas que azem parte de um sistema aportiado terão seus esorços

27 7 dierentes de vigas biapoiadas que possuem unção apenas de suportar esorços provenientes das lajes. Normalmente, ostuma-se relaionar a hiperestiidade de uma estrutura a ganhos quanto à eonomia. Porém, no aso de vigas mistas, isto pode não ser uma realidade. Em vigas mistas biapoiadas, a mesa de onreto está sempre omprimida, a mesa do peril de aço, quando omprimida é travada lateralmente pelo onreto e o restante do peril, traionado. Em vigas biengastadas ou ontínuas, a mesa inerior do peril de aço é submetida à ompressão, havendo neessidade de enrijeê-la para impedir sua lambagem loal. Sendo assim, na prátia, os pisos mistos mais eonômios são aqueles ompostos por vigas isostátias e muitos projetistas preerem utilizar este sistema e apliar ontraventamentos para resistir aos esorços horizontais. Com este sistema é possível também eonomizar nas ligações, pois as ligações rígidas são mais aras. Os vãos das vigas inlueniam diretamente a esolha do tipo de viga a ser utilizado, onorme os vão resem pode-se utilizar vigas de aço, vigas mistas ou treliças metálias om ou sem a omposição om as lajes. A disposição das vigas deve prever o enaminhamento das tubulações de ailidades omo dutos de ar-ondiionado, elétria, hidráulia, lógia, teleonia e outros. Para que o pé direito do ediíio não seja aumentado em demasia devido à presença destes dutos algumas medidas podem ser tomadas omo as seguintes: Passar tubulações paralelas às vigas prinipais, intereptando-as apenas em alguns pontos; Prever aberturas na alma das vigas; Em asos extremos, utilizar treliças metálias ou amadas superpostas de peris ou viga tipo vierendell ;

28 8 O sistema onstrutivo e o prazo neessário para término da obra também devem ser onsiderados no proesso de esolha do sistema de pavimento. Elementos pré-abriados, ailidade de montagem e exeução das ligações são atores que diminuem o prazo da obra, porém, a disponibilidade de material, mão-de-obra e tenologia, além dos ustos inais devem ser estudados para ada projeto. O esoramento das lajes e vigas mistas deve ser avaliado perante as diiuldades que pode provoar. Muitas vezes o ganho eonômio que possa ser obtido om o uso do esoramento pode não ompensar as diiuldades enontradas durante a exeução. Hoje em dia, os métodos de análise estrutural mais desenvolvidos e a onstante busa pela eonomia de material resultam em elementos estruturais ada vez mais esbeltos. Além disso, está oorrendo uma diminuição de massa de todos os elementos que ompõem uma ediiação omo ontrapiso, divisórias internas, revestimentos de paredes entre outros. Isto oasiona uma diminuição geral da massa da ediiação podendo onduzir à vibração do piso levando desonorto ao usuário. Estas vibrações são introduzidas pela ação do vento ou mesmo pelas ações vertiais apliadas ao pavimento omo pessoas aminhando, dançando, pratiando esportes, ginástia de maneira rítmia ou não, máquinas, tráego de veíulos entre outros. Não é possível eliminar estas vibrações, portanto deve-se utilizar de uma análise entre reqüênias undamentais, amorteimento e massa da estrutura para que não sejam atingidas reqüênias que ausem desonorto humano. A igura.1 apresenta uma obra om pavimento omposto de lajes mistas e estrutura de aço. Tratando-se de um shopping-enter em uma região entral da idade de São Paulo, a esbeltez dos elementos, vãos livres que proporionem vagas para estaionamento nos pisos ineriores e rapidez na exeução oram atores que ertamente ontribuíram para a esolha dos projetistas estruturais.

29 9 Figura.1 - Shopping Frei Canea São Paulo Fonte: A igura. mostra a onstrução do pavimento do Ediíio Sede da ABM ormado por vigas mistas om aberturas nas almas por razões estétias ou para passagem de tubulações. Figura. - Ediíio Sede da ABM São Paulo Fonte: Os tipos de laje que ompõem um pavimento misto podem ser: maiça, steel-dek, pré-abriada treliçada, alveolar entre outros..1. SISTEMAS RESISTENTES A CARREGAMENTOS HORIZONTAIS Estes subsistemas são ompostos por pilares, pórtios, paredes, núleos resistentes, ontraventamentos, treliças entre outros.

30 30 Em Sáles (1995) oi apresentada uma lassiiação em quatro grupos prinipais que será também adotada neste trabalho: Sistemas aportiados; Sistemas om núleo resistente; Sistemas treliçados; Sistemas tubulares Sistemas Aportiados Este sistema, apesar da evolução onstante dos sistemas estruturais, ainda apresenta uma solução lássia para ediíios de pequena altura (até por volta de 5 pavimentos). Como vantagens de sua apliação, temos: Simpliidade de ormação podendo ser deomposto em vários pórtios planos que são ailmente analisados; Menor relação altura viga/vão omparando à de vigas biapoiadas; Até aproximadamente 10 andares esta solução é viável, porém, omo oorre a neessidade de elevadores e aixas de esada a solução om núleo resistente que será apresentada a seguir pode se tornar mais adequada. Um equívoo possível de oorrer durante a onepção de um ediíio é a analogia om uma estrutura de onreto. Neste aso, a ligação resistente ao momento se dá devido às peças serem monolítias enquanto que ligações rígidas ou semi-rígidas entre elementos de aço ou mistos podem se tornar trabalhosas e onerosas. Deve-se lembrar que para ada tipo de material e para ada projeto existe um sistema estrutural adequado. Como regra geral, os pilares devem ser dispostos de maneira que o seu eixo de maior inéria esteja na direção om menor número de pilares. Vale lembrar que as ligações semirígidas são diíeis de exeutar devido à presença do onreto prinipalmente no eixo de

31 31 menor inéria. Em pilares de anto aparee a diiuldade de anoragem da armadura traionada da mesa de onreto. Em pilares parial ou totalmente revestidos, o onreto diiulta a ormação de uma ligação que transmita momentos letores tal omo é normalmente exeutado em estruturas de aço. É muito omum a utilização de pilares mistos ormados por peris I parialmente revestidos. Normalmente, no seu eixo de menor inéria, são exeutadas ligações que transmitam momentos letores ormando pórtios nesta direção. Na outra direção as vigas iam rotuladas nos pilares e são previstos elementos de ontraventamento para resistir aos esorços horizontais. Este será o modelo adotado para o ediíio exemplo deste trabalho..1.. Sistemas om Núleo Resistente Em ediíios de múltiplos andares normalmente são neessárias torres de esadas, elevadores, passagens vertiais de tubulação ( shats ) ou outros serviços que por imposição arquitetônia podem se loalizar no núleo do ediíio. É bastante omum que seja tomado partido estrutural da presença deste núleo. Este núleo pode ser ormado basiamente pelos seguintes elementos: Pilares e vigas ormando pórtios nas duas direções através de ligações rígidas ou semi-rígidas entre eles; Pilares e vigas om ligações lexíveis entre si e elementos de ontraventamento nas duas direções; Pilares e vigas aportiados em uma direção e ontraventados na outra; Paredes de onreto ( shear walls ); Paredes mistas aço-onreto. Os núleos resistentes normalmente são projetados para resistir à totalidade das ações horizontais, sendo que os elementos periérios resistem apenas aos esorços gravitaionais.

32 3 Isto oasiona uma onentração maior de material no núleo e onsequentemente elementos mais esbeltos ora dele. Figura.3 - Núleos rígidos de onreto Cada sistema deve ser avaliado dentro do ontexto do ediíio a ser projetado e quando se trata de estruturas mistas alguns aspetos devem ser espeialmente analisados: Ligações que transmitam momentos podem ser de diíil exeução om a presença do onreto; Possibilidade de deixar elementos de aço aparentes; Veloidade de exeução e tolerânia de dimensões das peças de onreto em relação aos elementos de aço. Os sistemas ontraventados em uma ou ambas as direções têm a vantagem das ligações lexíveis o que ailita a exeução e omo menionado anteriormente, pode ser mais eonômio trabalhar om vigas mistas biapoiadas ao invés de engastadas. Os núleos de onreto resultam em menor onsumo de aço ontrabalaneado pelo maior onsumo de onreto o que pode resultar em usto mais baixo, porém, a preisão das peças de onreto é dierente das de aço e podem ser neessárias adaptações para que se onsiga uma estrutura de áil montagem. Além disso, a veloidade de exeução das peças de onreto é inerior às de aço o que pode aarretar atrasos no ronograma da obra. Os núleos de onreto também oasionam maiores esorços nas undações devido ao seu peso próprio.

33 33 Os núleos mistos aço-onreto (igura.3) têm omo vantagens a possibilidade de ligações lássias aço-aço e também a possibilidade de exeução dos pilares anteriormente à exeução das paredes de onreto sem prejuízo ao andamento da obra mesmo que se açam neessários ontraventamentos provisórios. O modelo estrutural para os núleos resistentes pode ser simpliiadamente assoiado a uma barra engastada na undação e livre na extremidade superior resistindo a todas as ações horizontais apliadas ao ediíio. Quando da esolha da posição dos núleos resistentes deve-se atentar para a simetria da ediiação. É sempre interessante que o entro de massa dos núleos oinida om o entro de massa da ediiação. Caso isto não seja possível, é neessária a veriiação da estrutura a um esorço de torção araterizado pela orça horizontal apliada om exentriidade. Figura.4 - Ediíio San Paolo (1999) São Paulo Fonte: O ediíio da igura.4 é omposto por núleo rígido de onreto e elementos de aço. Esta obra tem omo partiularidade utilização de estrutura metália ombinada om

34 34 elementos de ehamento de ahada em painéis pré-abriados, ato inédito no Brasil até então Sistemas Treliçados Os sistemas apresentados anteriormente partem do pressuposto de onentrar os esorços no entro da ediiação. Porém os esorços de torção e tombamento provenientes da ação do vento oasionam reações maiores no perímetro da ediição. Uma maneira de resistir aos esorços horizontais é enrijeer os pórtios aastados do núleo através de treliças (igura.5). Este sistema possui um resultado altamente satisatório porém, a loalização das treliças deve ser avaliada onsiderando a oupação e a irulação interna dos pavimentos. As treliças podem ser riadas nos núleos onde já existem obstáulos à irulação ou ser dispostas nas ahadas alternando andares por exemplo. Ou ainda pode-se dispor de treliças apenas em alguns andares onorme a neessidade, por exemplo no último andar e aproximadamente na meia altura do ediíio. Figura.5 - Centro Cultural Itaú (1995) São Paulo Fonte: A onepção do prédio do Centro Cultural Itaú é um pórtio únio ormado por treliças e elementos interligados semi-rigidamente entre si. No aso deste ediíio os elementos de aço oram deixados aparentes ormando um onjunto visual agradável.

35 Sistemas Tubulares Os sistemas tubulares onsistem na disposição de pilares próximos uns aos outros no perímetro do ediíio ligados às vigas de ahada ormando um pórtio de modo que as ações horizontais sejam resistidas por estes elementos. A grande vantagem deste sistema é a onentração de esorços no perímetro da ediiação e o aumento da resistênia à torção e ao tombamento da estrutura. Para ediíios que não neessitem de grandes aberturas na ahada e sim vãos livres internos, esta pode ser a melhor solução. A disposição dos pilares deve ser, na medida do possível, tal que o seu eixo de maior inéria esteja na direção do pórtio. Este sistema pode ser subdividido em módulos tubulares que resistam a parelas das ações horizontais ou podem ainda ser ombinados om treliças. Figura.6 - Sistema Tubular Como pôde ser visto, a esolha do sistema estrutural de um ediíio é omplexa e envolve muitos atores, portanto, no iníio de um projeto, deve ser eito um estudo minuioso da arquitetura, instalações, métodos onstrutivos e ondições loais antes do álulo e dimensionamento da estrutura. Este é o primeiro passo para um projeto bem suedido. Os sistemas apresentados podem ser ombinados entre si e adaptados para as inúmeras situações reais de projeto.

36 36. VIGAS MISTAS As vigas mistas são elementos ompostos por peris de aço (geralmente tipo I ) e laje de onreto ou tipo steel-dek () interligados por onetores. Estes três elementos passam, então, a trabalhar em onjunto. Os prinipais tipos de vigas mistas são os seguintes: b.1) Nervuras paralelas à viga b.) Nervuras perpendiulares à viga a) Laje maiça om ae inerior plana b) Laje om ôrma de aço inorporada ("steel-dek") ) Peril "I" om mesas dierentes d) Peril de aço totalmente envolvido por onreto e) Peril de aço parialmente envolvido por onreto Figura.7 - Prinipais tipos de vigas mistas () A terminologia steel-dek será utilizada neste trabalho para designar laje mista de aço-onreto om ôrma de aço inorporada.

37 37 A viga mista é uma ombinação de dois elementos já presentes na maioria dos ediíios de aço: o peril de aço e a laje de onreto ou steel-dek. O elemento adiional, o onetor, não representa usto elevado no ontexto geral da estrutura. A ombinação dos dois elementos pode ser eita de inúmeras maneiras, sendo as apresentadas na igura.7 as mais usuais. Porém, desde que seja garantida a transmissão parial ou total dos esorços isalhantes longitudinais, seja por utilização de onetores, seja por embutimento do peril, a viga pode ser onsiderada mista. Existem hoje no merado inúmeros tipos de lajes e é onstante o surgimento de outros, porém de uma maneira geral é possível garantir a interação entre os dois elementos. Os prinipais tipos de laje utilizados para ompor vigas mistas são: Lajes de onreto maiças onde os onetores são soldados à mesa superior do peril e inorporados à laje (igura.7.a); Lajes mistas ( steel-dek ) moldadas in-loo om ôrma de aço inorporada (igura.7.b) onde o onetor é soldado através da ôrma de aço à mesa do peril; Laje pré-abriada: laje ontendo elementos pré-abriados e moldados inloo. Neste aso, as vigotas são espaçadas da largura das lajotas erâmias de enhimento, apóiam-se na mesa superior das vigas metálias e os onetores são soldados a esta mesa nos intervalos entre as vigotas (igura.8). No Brasil, a utilização de vigotas pré-abriadas para lajes é bastante omum; portanto é importante salientar ser possível utilizarmos onjuntamente uma viga metália om um piso em lajes tipo vigotas, de orma a ompor uma viga mista. A igura.8 mostra, de maneira esquemátia, um pavimento omposto de laje prémoldada e vigas mistas. A largura eetiva da mesa de onreto é deinida pela aixa maiça de onreto ao longo do peril de aço.

38 38 Largura eetiva Região maiça de onreto Vigota pré-abriada Lajota erâmia Peril de aço Conetores de isalhamento Figura.8 - Esquema de um pavimento misto ormado por laje de vigota pré-moldada A igura.9 apresenta um ediíio projetado por esta autora om subsolo para estaionamento e limitação de altura deste nível. Foram utilizadas lajes om vigotas treliçadas, onetores tipo peril U e peril I laminado. Figura.9 - Peris de aço e onetores para ompor viga mista om laje pré-abriada

39 39 É importante observar que, neste aso, a onepção de viga mista oi adaptada para a situação da obra. Além da utilização deste tipo de laje, o tipo de onetor utilizado oi o de mais áil obtenção na idade de Botuatu, no interior do estado de São Paulo. Mesmo dentro do ontexto de uma obra de pequeno porte, a utilização da viga mista oi vantajosa e viável. Os atores que ontribuíram para a esolha deste tipo de viga oram: limitação de pé-direito devido à delividade do terreno e neessidade de vãos de 8m no pavimento inerior para abrigar vagas de estaionamento. A interação entre o aço e o onreto pode ser analisada através da igura.10. Em vigas de aço isoladas (igura.10.a) o esorregamento na interae aço-onreto é permitido e ormam-se duas linhas neutras. A resistênia da laje no plano de lexão da viga não é onsiderada. No aso de interação parial, oorre a ormação de duas linhas neutras, porém om esorregamento relativo inerior ao da viga isolada (igura.10.b). E, por im, no aso de interação total onsidera-se que o desloamento relativo na interae possa ser desprezado e assim oorre a ormação de apenas uma linha neutra (igura.10.). Esorregamento Esorregamento LN da laje LN da laje LN do peril LN da seção mista LN do peril a) Peril isolado b) Interação parial ) Interação total Figura.10 - Distribuição de tensões: peril isolado, interação total e interação parial Existem lassiiações distintas de interação nas vigas mistas relativas à:

40 40 Resistênia; Rigidez. A primeira é aquela em que a resistênia da viga é determinada pela resistênia ao momento letor e não pelo isalhamento da onexão, ou seja, em aso de olapso, haverá rompimento do aço ou do onreto, não dos onetores. Em relação à rigidez, uma onexão é dita lexível quando utiliza onetores lexíveis, por exemplo, tipo pino om abeça, sendo permitido, desta maneira, a deormação do onetor. O uso de vigas mistas aresenta resistênia e rigidez à seção em relação ao mesmo peril isolado. Como resultado, temos eonomia de material e diminuição da altura da estrutura. Para dimensionamento das vigas mistas, é eita uma analogia om uma viga T em onreto armado. Porém, é neessário onsiderar as dierenças entre os dois materiais (aço e onreto) em relação à resistênia e deormabilidade. Além disso, não existe uma interação ou aderênia natural entre os dois materiais; portanto, para que o esorregamento na interae seja impedido ou minimizado é neessária a utilização de onetores de isalhamento. Este dispositivo resiste aos esorços isalhantes longitudinais à viga, permitindo que os dois materiais trabalhem em onjunto...1 VIGAS MISTAS BI-APOIADAS Em vigas mistas biapoiadas, os materiais aço e onreto são soliitados da maneira mais adequada. Como o arregamento usual em ediíios é gravitaional, os momentos letores gerados apliam ompressão na ibra superior e tração na ibra inerior. Quando a linha neutra (L.N.) se situa na mesa de onreto, apenas a sua parela omprimida é onsiderada e o peril de aço enontra-se totalmente traionado. Quando a linha

41 41 neutra está na mesa superior do peril, esta, apesar de parialmente omprimida, está travada lateralmente pelo onreto e por este motivo os eeitos da lambagem loal são minimizados. O restante do peril enontra-se traionado. Quando a L.N. se loaliza na alma do peril, este deve ser veriiado à lambagem loal ou lateral por distorção omo em vigas de aço isoladas. Sendo os dois primeiros asos de posiionamento da L.N. os mais omuns, as vigas mistas biapoiadas aproveitam as araterístias mais adequadas de ada material. Esta oniguração de apoio, apesar de não ser possível rotular totalmente uma viga a um pilar, ou seja, sempre irá oorrer momento de engastamento nesta ligação, é bastante omum de ser assumida. Isto se deve ao ato que requer maior resistênia que a onsideração de ligação semi-lexível e pela simpliidade de dimensionamento e exeução da ligação. Apesar destas vantagens, omo não transmite momentos letores, não resiste a ações horizontais... VIGAS MISTAS CONTÍNUAS Nas regiões de momento negativo que oorre nas vigas mistas ontínuas aparee uma situação oposta àquela assumida para as vigas biapoiadas: Mesa de onreto traionada; Peril de aço omprimido. A resistênia do onreto à tração é desprezada e onsidera-se apenas a armadura devidamente anorada. Já o peril de aço, omo está omprimido, irá sorer os eeitos da instabilidade. Além disso, a laje de onreto irá issurar, podendo até apresentar um estado limite de utilização. A igura.11 apresenta simpliiadamente a dierença de omportamento entre regiões de momento positivo e negativo.

42 4 A Conreto Fissurado B Momento Negativo Armadura Traionada A Momento Positivo A B Vista Longitudinal Momento Positivo A Modelo Deormação Modelo Tensão Modelo Deormação Modelo Tensão Seção A-A Seção B-B Figura.11 - Comparação do omportamento de vigas mistas ontínuas em regiões de momentos positivo e negativo Este tipo de viga tem algumas vantagens em relação às vigas bi-apoiadas: Sob mesmo arregamento e mesma distânia entre os apoios, são obtidos momentos letores positivos menores; Como oorre a transerênia de momento letor para os pilares, a viga orma um pórtio juntamente om o pilar, resistindo a arregamentos horizontais. Muitas vezes, vigas simplesmente apoiadas são tidas omo ontínuas nos apoios intermediários sem a neessidade de ligações espeiais entre os dois elementos; Outra situação omum em vigas mistas ontínuas é a presença de esorços ortantes e momentos letores atuando simultaneamente nos apoios intermediários podendo levar à neessidade de veriiação de interação entre os dois esorços. A utilização de vigas mistas bi-apoiadas ou ontínuas irá depender da geometria do ediíio, método de exeução, sistema estrutural adotado, disponibilidade de materiais e serviços.

43 43..3 EFEITOS DO ESCORAMENTO Outro aspeto importante no dimensionamento de estruturas mistas é a veriiação da ondição durante a onstrução, pois o onreto neessita de um período, para atingir a sua resistênia de projeto, e as soliitações impostas durante esta ase podem ser dierentes da situação deinitiva. Muitas vezes, a dimensão neessária do peril de uma viga mista pode ser determinada pela sua apaidade de resistir isoladamente às soliitações durante a onstrução, inlusive o peso do onreto anteriormente à sua ura. No aso de onstrução esorada (igura.1), os elementos somente serão soliitados em onjunto; desta orma os pesos próprios e demais ações permanentes e aidentais serão resistidas pela seção mista. As delexões também serão as da seção mista; portanto, menores que da seção isolada. Não há neessidade de veriiação na situação de onstrução, uma vez que, nesta ase, a seção não estará sendo soliitada. Seção Resistente Vista Longitudinal Distribuição de Tensões Modelo Elástio Estágio de Construção + = Esoramento Removido (Somente peso próprio apliado) + Carregamento Aidental Apliado Figura.1 - Vigas mistas esoradas Os peris de aço de vigas mistas não esoradas (igura.13) devem ser dimensionados para resistir a todos os esorços apliados antes que o onreto esteja urado. Durante esta

44 44 ase tanto o onreto, quanto os onetores não estão sendo soliitados. Após a ura do onreto, o arregamento aidental será resistido pela seção mista, no entanto, oorre uma sobreposição das tensões apliadas antes e depois da ura do onreto. O peso próprio do onreto é normalmente substanial e, por isto, a situação de onstrução pode ser ondiionante, em onstruções não-esoradas, resultando em seções maiores que a mesma viga esorada. Seção Resistente Vista Longitudinal Estágio de Construção (Somente peso próprio apliado) Distribuição de Tensões Modelo Elástio + = Carregamento Aidental Apliado Figura.13 - Vigas mistas não esoradas O período de esoramento pode variar de aordo om o tipo de imento utilizado, relação arregamento durante a onstrução/arregamento total e ondições ambientais. Para que o onreto atinja a sua resistênia de projeto são neessários 8 dias; porém, o projetista pode espeiiar a idade do onreto e a sua resistênia para que o esoramento possa ser retirado. Isto porque, durante esta ase, as argas aidentais de projeto não terão sido apliadas e a resistênia do onreto pode ser inerior à inal...4 CONSIDERAÇÕES FINAIS onsiderados: Com base nestas inormações básias, dois estados limites das vigas mistas devem ser Resistênia da seção mista à lexão;

45 45 Resistênia da onexão ao isalhamento longitudinal. Além destas, existem outras situações que devem ser onsideradas no dimensionamento das vigas mistas: Flambagem loal em seções esbeltas; Deormações exessivas; Fissuração do onreto; Força ortante; Flambagem loal e lateral por distorção em regiões de momentos negativos; Interação momento letor-orça ortante. Os itens apresentados anteriormente são os prinipais aspetos a serem onsiderados durante o dimensionamento das vigas mistas. O objetivo é azer om que o leitor tenha onheimentos básios para poder eetuar esolhas aertadas para ada projeto. O apítulo 3 apresenta aspetos espeíios para o dimensionamento das vigas mistas..3 CONECTORES DE CISALHAMENTO Os onetores de isalhamento são undamentais para proporionar o omportamento misto aço-onreto. As duas unções prinipais destes elementos são: Transmitir os esorços isalhantes longitudinais entre a mesa de onreto e o peril de aço; Não permitir que oorra desloamento vertial na interae entre os dois materiais. A primeira é eetivamente neessária e a segunda é normalmente negligeniada pois é pouo provável que a dierença de desloamento entre a laje e o peril possa ausar o desolamento entre eles.