Universidade Federal do Rio Grande do Sul Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil Disciplina de Análise de Alvenaria Estrutural MODELAGEM DE UM EDIFÍCIO EM ALVENARIA ESTRUTURAL NO TQS Diego Guimarães Luciano Melchiors Martin Prof Jean Marie Dèsir 1
OBJETIVOS Modular uma edificação para ser projetada em alvenaria estrutural; Lançar essa edificação no software TQS, no módulo CAD/Alvest; Verificar os resultados obtidos pelo programa, considerando blocos de concreto de acordo com a NBR 10837/89, para averiguar a necessidade de utilizar alvenaria armada; Comparar com o resultado do projeto de paredes selecionadas utilizando blocos cerâmicos, conforme a nova norma NBR 15812/10. 2
As edificações em alvenaria estrutural devem ser moduladas de acordo com a família de blocos que se pretenda utilizar. Essa característica demanda interação entre os profissionais envolvidos no projeto e impossibilita improvisações em canteiro 3
MODULAÇÃO DO EDIFÍCIO NO AUTOCAD 4
CARACTERÍSTICAS DO EDIFÍCIO Composto de 8 pavimentos (térreo + 7 tipos), com pé-direito de 2,70 m Inicialmente projetado para ser lançado em concreto armado, foi adaptado (modulado) para ser lançado em alvenaria estrutural Possui um eixo de simetria no eixo Y global Adoção da família de blocos com módulo M = 15 cm
Planta baixa do edifício antes da modulação 6
Cortes do edifício 7
8 MODULAÇÃO DO EDIFÍCIO Lançamento de grid com espaçamento de 15 cm no Autocad
A extensão de arquivos do TQS é dwg, porém é um dwg diferente do Auto Cad. Este arquivo deve ser salvo no formato dxf. Este arquivo deve ser importado para dentro do tqs. 9
CRIAÇÃO DO EDIFICIO NO TQS 10
O CAD/Alvest é um módulo do TQS no qual o usuário entra com informações geométricas e de carregamentos e o programa faz a análise de esforços atuantes e apresenta o desenho das elevações das paredes O CAD/Alvest é um programa de verificação, onde o usuário entra com o valor de fp pretendido e o software calcula o fp das subestruturas selecionadas Salienta-se que o programa é destinado para alvenaria não-armada, sendo que as armaduras presentes são apenas construtivas 11
CRIAÇÃO DE UM NOVO EDIFÍCIO NO TQS Na tela inicial deve ser marcada a guia de Alvenaria estrutural. Para criar o novo edifício 12
Na guia gerais deve ser selecionada a opcão Alvenaria estrutural Em pavimentos deve ser definido o tipo de pavimento, número de pisos e o pé direito. Clicando em acima e abaixo se insere os outros pavimentos. 13
Corte Esquemático gerado pelo TQS 14
Em cargas deve-se ser inseridas todas as determinações de vento que são dispostas de acordo com a NBR 6123. O TQS calcula os coeficientes de Arrasto do Vento, segundo a NBR 6123, de acordo com as dimensões do edifício. 15
Em Alvenaria deve ser marcado desenho Deve ser acrescentado um novo fabricante e os dados de fabricantes. Juntas, pé direito e graute, se define as propriedades destes elementos 16
Na guia paredes e elevação: definição do número de fiadas e altura da laje Critérios de Projeto. O numero de fiadas e a altura da laje são dependes do pé-direito do edifício 17
Na guia desenhos, armaduras e grautes 18
Na guia cintas, definir a bitola da armadura das cintas bem como as fiadas onde estão localizadas No final o programa irá pedir se deseja salvar os dados 19
Deve-se definir as portas e janelas Edição das dimensões dos blocos de janelas e portas 20
EDIÇÃO GRÁFICA DO PROJETO 21
Após a criação da árvore do edifício, deve-se inserir o desenho arquitetônico como plano de fundo para a colocação dos blocos Seleciona-se o pavimento desejado na árvore à esquerda e abre-se o editor gráfico clicando no botão superior direito 22
A tela do Editor Gráfico aberta 23
Para misturar o desenho arquitetônico no editor do TQS Seleciona-se o comando misturar e depois se escolhe o arquivo com extensão.dxf 24
Barras de atalho do editor gráfico Barra de blocos Barra de paredes Barra de lajes 25
Barras de atalho do editor gráfico Barra de subestruturas Barra de armaduras construtivas 26
Colocação dos blocos na planta Primeiramente deve-se escolher o tipo de bloco no ícone: inteiro, meio bloco, bloco e meio, etc. Deve-se definir o ângulo de inserção do bloco através do comando ângulo atual 27
Deve-se inserir o bloco com o ícone Apertando F2 pode-se escolher a aresta que deseja-se inserir o bloco, acionando a tecla f pode-se escolher o lugar onde se deseja o bloco Deve-se ter o cuidado com as juntas prumos. A próxima etapa é a inserção das janelas e portas. 28
No ícone portas deve se definir a porta que se deve utilizar Deve-se definir o ângulo atual, e inserir a porta atual Deve-se inserir a janela seguindo, os mesmos passos utilizados na inserção das portas 29
Definição das cercas de paredes A próxima etapa é definir as cercas de paredes, utilizando a sequência de comandos a seguir: 30
Paredes são elementos que irão receber as cargas da laje. Quando são definidas as paredes devem ser feitas com cuidado pois o programa irá colocar as linhas de cargas. Deve-se ter o cuidado na hora da definição de paredes, pois o programa pode se perder nesse procedimento. Deve-se ter o cuidado de dentro da cerca da parede para evitar superposições entre as paredes. A amarração das paredes é realizado com o englobamento de pelo um bloco transversal ao eixo da parede considerada 31
O contorno fechado pelas linhas de carga delimita a região onde há a transferência das cargas das lajes O nome da parede deve ser acrescido dentro da região em que foi delimitada a parede. 32
Definição das subestruturas As subestruturas são a maneira como o programa distribui as tensões nas paredes. Há 3 tipos de subestruturas: para cargas verticais e solicitações nas direções X e Y Elas devem ser inseridas com o seguinte procedimento: Subestruturas, cerca/ subestrutura. 33
DEFINIÇÃO DAS SUBESTRUTURAS Definição das subestruturas verticais Deve-se determinar o conjunto de paredes nos quais a carga vertical irá se distribuir O nome da subestrutura deve ser acrescido dentro da região que foi delimitada a subestrutura. Nas regiões onde há juntas prumo, deve-se separar as subestruturas verticais, pois não há transferência de esforços nesses locais 34
Definição das subestruturas em X e Y As subestruturas em X são os elementos que vão absorver as tensões provenientes do vento na direção X, o mesmo acontecendo em Y. Lembrando que o eixo X e eixo Y estão definidos abaixo: y x Elas devem ser inseridas com o seguinte procedimento: Subestruturas, cerca/ subestrutura. 35
Definição das Lajes Deve-se acionar o editor de lajes que se encontra: O TQS separa as cargas em permanentes e acidentais. Deve-se observar que o peso próprio das estruturas é estabelecido automaticamente com base no peso específico dos materiais. A carga acidental deve ser especificada de acordo com o prescrito pela NBR 6120. 36
Definição das Lajes Nesta janela pode-se definir as propriedades da laje inserida As cargas de lajes podem ser alteradas neste ícone 37
Verificação de Erros Depois de lançados todos os blocos, as paredes, as subestruturas verticais, em X, em Y e as lajes, deve ser realizada a verificação dos erros. Desta forma verifica-se se existem inconsistências no lançamento da estrutura. O ícone abaixo verifica os erros e a consistência do pavimento Este ícone verifica a listagem dos erros e é utilizado depois ícone anterior 38
Verificação de Erros A verificação dos erros nas lajes é realizada clicando-se neste ícone, esta verificação analisa a consistência das lajes Os erros deve ser corrigidos um a um e reprocessados, pois desta forma torna-se mais rápido o processamento. Este ícone ativa e desativa a visualização de: paredes, janelas, portas, subestruturas, blocos, etc... Análise geral de todo o procedimento 39
Processamento Global da estrutura Após a verificação da consistência por pavimento, é realizado o processamento global da estrutura. 40
Processamento Global da estrutura Nesta etapa o programa verifica se as tensões atuantes são inferiores às admissíveis, transfere as cargas para os pavimentos inferiores e produz os desenhos de paredes em elevação. O programa classifica os erros apresentados em: avisos, leves e graves. Usualmente, só os erros graves impedem a análise da edificação 41
Processamento Global da estrutura O Alvest também analisa se o edifício passa na análise de estabilidade global O programa utiliza dois critérios para verificar a estabilidade global: gama z e alfa simplificado 42
Visualização de Resultados Os resultados gerados pelo programa podem ser verificados de duas maneiras: desenhos e listagens. Esses arquivos estão localizados na árvore do pavimento. 43
PROJETO ANALISADO 44
Projeto Analisado O projeto foi concebido em alvenarias de blocos de concreto, uma vez que essa é a premissa requerida pelo CAD/Alvest. Portanto, o dimensionamento segue os critérios definidos pela NBR 10837 para alvenaria não armada. Após uma revisão na bibliografia, estimou-se uma eficiência entre resistências de prisma e bloco de 0,8 Devido às elevadas tensões de compressão a que as paredes são solicitadas, decidiu-se adotar um bloco de concreto com fb=18 MPa, resultando em fp=14,4 MPa 45
Projeto Analisado Utilizando uma relação de resistência argamassa/bloco de 0,7, resulta em uma argamassa de 12,6 MPa. Com isso, deve-se usar, conforme a NBR 10837, os seguintes valores para as tensões admissíveis de tração e cisalhamento. A seguir são apresentadas imagens das etapas de lançamento do edifício 46
Lançamento dos blocos do edifício 47
Lançamento de portas e janelas do edifício 48
Lançamento das paredes do edifício 49
Lançamento das linhas de cargas do edifício 50
Lançamento das subestruturas verticais do edifício 51
Lançamento das subestruturas na direção X 52
Lançamento das subestruturas na direção Y 53
Todas as lajes lançadas no prédio 54
PROCESSAMENTO 55
Processamento Após o processamento global da estrutura, verificou-se que algumas paredes que não passavam ao esforço de tração e cisalhamento, principalmente na região sob a caixa da água, onde havia poucas paredes transversais de contraventamento. Para solucionar esse problema, optou-se por adicionar paredes sob a laje do reservatório, a fim de distribuir melhor as tensões atuantes e também aumentar o contraventamento do edifício. Outro procedimento adotado para aumentar a rigidez do edifício foi o grauteamento de alguns blocos na região sob a caixa da água, criando uma região com maior rigidez. Esse processo de grauteamento também foi utilizado nas poucas paredes que não passavam à compressão. 56
Mudança na planta baixa com adição de paredes. Notar o grauteamento em vermelho 57
Processamento Com as mudanças implementadas, as paredes da edificação passaram pelas verificações prescritas pela NBR 10837, considerando uma resistência de prisma de 14,40 MPa. Verificou-se também a estabilidade global do edifício, através do parâmetro alfa, sendo também aprovado neste quesito A seguir mostra-se um trecho de listagem com valores de fp de paredes, onde todos eles estão abaixo de 1440 tf/m² 58
Verificação da estabilidade global - alfa 59
Exemplo de desenho de elevação de parede Par 76 térreo (mais solicitada) Armaduras construtivas 60
Desenho 3-D do edifício 61