AULAS 02 ATUALIZAÇÃO EM SISTEMAS ESTRUTURAIS Prof. Felipe Brasil Viegas Prof. Eduardo Giugliani http://www.feng.pucrs.br/professores/giugliani/?subdiretorio=giugliani 0 AULA 02 CONCRETO ARMADO COMO ELEMENTO ESTRUTURAL Norma NBR 6118/2003 2007 Comentários Gerais ELEMENTOS ESTRUTURAIS ESPECIAIS Abertura em Elementos de Concreto 1 1
AULA 03 ELEMENTOS ESTRUTURAIS ESPECIAIS Punção em Lajes Console Curto Dente Gerber Viga de Equilíbrio Viga Parede Reservatórios 2 AULA 04 INSTABILIDADE GERAL DE EDIFÍCIOS Fator Gama-Z e Fator Alfa MODELAGEM DE PAVIMENTOS Tipologias Básicas INDICADORES GERAIS DE PROJETO Características Gerais 3 2
AULA 05 ESTUDO DE CASO Recuperação Estrutural VISITA TÉCNICA Elementos Estruturais Modelos Estruturais 4 CONCRETO ARMADO COMO ELEMENTO ESTRUTURAL A Nova Norma NB-1 NBR 6118/2003 2007 + complexa + completa + integradora: CS, CA, CP exige maior ferramental para sua aplicação 5 3
Impacto nas áreas de formação básica Materiais... durabilidade... macro clima x micro clima!!!... classificação mais rigorosa... classe de agressividade ambiental: CAA fator a/c fck mínimo cobrimento mínimo 6 Impacto nas áreas de formação básica Técnicas Construtivas Planejamento e Gerenciamento Orçamento e Custos dimensões mínimas adequação de materiais maior consumo de concreto 7 4
Impacto nas áreas de formação básica Estruturas de Concreto estruturas clássicas As min variando com o fck menor As w maior espessura > b w estruturas especiais... console curto, viga parede, punção... blocos... estabilidade global determinação de solicitações nos pilares > complexidade... Fator a,..., Fator gz,... 8 Comentários Gerais (1) Objetivos Aplicada para CSimples + CArmado + CProtendido 2000 kg/m 3 < NB/1 < 2800 kg/m 3 Não inclui sismo, impacto, explosão e fogo. Vale também para pré-moldados, pontes e viadutos, silos,... complementados por NB s específicas (2) Simbologia Tensões últimas Esforços Resistentes Máximos 9 5
Comentários Gerais (3) Qualidade Qualidade da Estrutura Capacidade Resistente: segurança à ruptura Desempenho em Serviço: condições de Utilização Durabilidade: resistência às influências ambientais Qualidade do Projeto Avaliação de Conformidade Antes da Construção e Durante o projeto 10 Comentários Gerais (4) Durabilidade Vida Útil: no todo ou em partes Agressividade do ambiente: no todo ou em partes CLASSE AGRESSIVIDADE AMBIENTE RISCO I II III IV FRACA MODERADA FORTE MUITO FORTE RURAL SUBMERSA URBANA MARINHA INDUSTRIAL MARÉ INSIGNIFI- CANTE PEQUENO GRANDE ELEVADO 11 6
12 13 7
Comentários Gerais (5) Critérios para Durabilidade Agressividade Qualidade do Concreto CONCRETO TIPO AGRESSIVIDADE I II III IV a/c em massa CA =< 0,65 =< 0,60 CP Classe CA >= C20 >= C25 concreto CP 14 15 8
Comentários Gerais (6) Critérios para Durabilidade Agressividade Cobrimento (+ tolerância de 10mm) TIPO ELEMENTO AGRESSIVIDADE CA LAJE 20 25 I II III IV VIGA/PILAR 25 30 Cobrimentos CP TODOS 30 35 (mm) 16 17 9
Comentários Gerais (7) Propriedades Concreto Simples: 2.400 kg/m 3 Concreto Armado: 2.500 kg/m 3 Resistência à Compressão f ckj f ck (28dd) f ck = f cm 1,645.S Resistência à Tração Desvio Padrão S = [Σ(f ci f cm ) 2 /(n -1)] 1/2 f ctk,inf f ct,m f ctk,sup 0,7.f ct,m 0,3.f ck 2/3 1,3.f ct,m 18 MÓDULO DE ELASTICIDADE LONGITUDINAL CONCRETO E C = 5600 (fck) ½ E CS = 0.85. 5600 (fck) ½ E = s/e AÇO E s = 210000 MPa 19 10
Comentários Gerais (12) Resistências: fatores de minoração 20 Comentários Gerais (13) Limites: Dimensões e Deslocamentos Dimensões Mínimas Vigas Vigas-Parede: Pilares 12 cm 15 cm 19 cm (19cm > b >= 12cm: varia coef. de majoração: 1,4x1,35 = 1,89!!!) Lajes 5 cm coberturas sem balanço 7 cm piso / cobertura com balanço 10 cm estacionamento (<30KN) 12 cm estacionamento (>30KN) 16 cm lajes planas 21 11
Observação: Para casos de b menor do que 19 cm, a Norma exige que o coeficiente de majoração seja alterado de acordo com a tabela seguinte: 22 Comentários Gerais (14) Limites: Dimensões e Deslocamentos Deslocamentos (flechas) Classificados em Grupos Aceitabilidade Sensorial Laje e Viga L/250 Efeitos Estruturais em Serviço Lajes para coleta de águas pluviais,... Efeitos em Elementos não Estruturais Paredes L/500 10 mm Efeitos em Elementos Estruturais 23 12
FLECHA... concreto instantânea f o = β. M.L 2 /(E.J) diferida... infinita f i = (1 + α f ).f o E... Aço Madeira 24 Comentários Gerais (15) Instabilidade e Efeito de 2ª Ordem Análise da Estrutura nós fixos nós móveis Processos Aproximados 25 13
Comentários Gerais (17) Dimensionamento de Elementos Lineares: Vigas e Pilares VIGAS Md min = 0,8 W o. f ctk,sup Taxa mínima de armadura de flexão Seção f ck C20 C30 taxa = retangular 0,15 0,173 As min /Ac ESTRIBOS VIGAS As wmin = 0,2 f ct,m / f ywk PILARES As min = 0,4% Ac As max = 8% Ac... cuidado na emenda 26 Ac = b.h Comentários Gerais (18) Dimensionamento de Lajes CA armadura passiva Tipo de Armadura Taxa de Armadura (*) As negativa As positiva (1 direção) As positiva (2 direções) As positiva secundária >= mínima >= mínima 67% mínima >= 20%As; >=0,9cm 2 /m; >=50%mínima (*) considerar como mínima a As indicada para as VIGAS 27 14
ARMADURA MÍNIMAS EM LAJES 28 ARMADURA MÍNIMAS DE FLEXÃO 29 15
Comentários Gerais (19) Elementos Especiais Vigas-Parede bi-apoiada: L/h<2 ; contínuas: L/h<3 Consolos e Dentes Gerber Sapatas Blocos de Estacas (20) Ações Dinâmicas (21) Concreto Simples (22) Interfaces do Projeto construção utilização - manutenção 30 ANCORAGEM DE ARMADURA NBR 6118/2003 Itens: 9.4;18.3.2.4.1;18.3.3.3.1;22.2.4.2;22.3.2.4.3;22.3.2.4.4... O comprimento básico de ancoragem (L b ) reto de uma barra, necessário para ancorar a força A f L é dado por: b φ = 4 f f yd bd S yd 31 16
L = α L A L Scalc b, nec b b,min ASef L L b φ = 4 f f yd bd 0.3 Lb 10 100mm b, min φ Lb nec AS, calc = α Lb 0. 3 L A S, ef b α A S, ef 3. 33 AS, calc 32 COMPRIMENTO DE ANCORAGEM DE ACORDO COM A NBR 6118/2003 Lb básico abril.2008 Prof. Eduardo Giugliani, PUCRS fck (Mpa) Aço Ø Area Peso 20 21 22 23 24 25 28 30 35 40 50 Tipo mm cm2 kg/m Lb em cm 3,4 0,090 0,072 29 28 27 26 25 25 23 22 20 18 16 4,2 0,140 0,110 35 34 33 32 31 31 28 27 24 22 19 4,6 0,170 0,132 39 38 36 35 34 33 31 30 27 24 21 5,0 0,200 0,160 42 41 40 38 37 36 34 32 29 27 23 6,0 0,280 0,230 51 49 47 46 45 44 40 39 35 32 27 6,4 0,320 0,260 54 52 51 49 48 46 43 41 37 34 29 7,0 0,385 0,300 59 57 55 54 52 51 47 45 41 37 32 eta1 8,0 0,500 0,400 67 65 63 61 60 58 54 51 46 42 37 1,40 Lb em Ø 84 82 79 77 75 73 67 64 58 53 46 CA 60 Tipo mm cm2 kg/m Lb em cm 6,3 0,315 0,250 28 27 26 25 24 24 22 21 19 17 15 8,0 0,500 0,400 35 34 33 32 31 30 28 27 24 22 19 10,0 0,800 0,630 44 42 41 40 39 38 35 33 30 28 24 12,5 1,250 1,000 55 53 51 50 48 47 44 42 38 34 30 16,0 2,000 1,600 70 68 66 64 62 60 56 53 48 44 38 20,0 3,150 2,500 87 85 82 80 77 75 70 67 60 55 47 22,5 4,000 3,150 98 95 92 90 87 85 79 75 68 62 53 25,0 5,000 4,000 109 106 103 100 97 94 87 83 75 69 59 eta1 32,0 8,000 6,300 140 135 131 127 124 121 112 107 96 88 76 2,25 Lb em Ø 44 42 41 40 39 38 35 33 30 28 24 CA 50 Lb básico comprimento de ancoragem básido = Ø / 4 x fyd / fbd ( para barras comprimidadas/tracionadas) Ø = diâmetro da armadura fyd = resitência de cálculo do aço = fyk/1.15 fbd = resistência de aderência de cálculo entre o concreto e a armadura = η1.η2.η3.0,15.(fck)² / ³ η = coeficientes para cálculo da tensão fbd: η1=coef. de conformação do aço; η2 = 1.0; η3 = 1.0 (ver item 9.3.2.1) 10 cm Lb nec comprimento de ancoragem necessário = α x Lb x Ascal / Asef Lb min 10 Ø α = 1.0 ancoragem reta, sem gancho 0.33 Lb α = 0.7 ancoragem com gancho, com cobto no plano normal ao gancho 3Ø α = 0.5 ancoragem com gancho e barra transversal (ver itens 9.4.2.2 e 9.4.2.5) As cal = armadura calculada As ef = armadura efetiva Obs: Para barras comprimidas (caso de pilares) não poderá ser Lb min comprimento de ancoragem mínimo utilizado gancho, somente ancoragem reta. 33 17
34 ABERTURAS EM ELEMENTOS DE CONCRETO Não devem apresentar diâmetro superior a 1/3 da largura da viga; A distância mínima do furo à face da viga deve ser de 5 cm ou duas vezes o cobrimento da armadura especificado; No caso de vários furos, estes devem estar espaçados de, no mínimo, 5 cm ou o valor do diâmetro do furo, devendo manter pelo menos um estribo nesta região. 35 18
1.Vigas Dispensa de reforço de armadura, caso sejam observadas as seguintes condições: - Furos posicionados na zona de tração do elemento e a uma distância mínima do apoio equivalente à duas vezes a altura da viga (2h); - Dimensões máximas do furo de 12 cm ou h/3; -Distância entre os furos, em mesmo vão, de no mínimo 2h. 36 2. Lajes Dispensa de reforço de armadura, sendo as lajes armadas em duas direções, e observadas as seguintes condições: - As dimensões da abertura devem corresponder a, no máximo, 1/10 do vão menor da laje ver Figura 2; -A distância mínima entre o bordo da laje e a face da abertura deve ser, no mínimo, de ¼ do vão na direção considerada ver Figura 2; -A distância entre as faces de aberturas adjacentes deve ser maior que ½ do menor vão da laje. 37 19
Canalizações Para o caso de canalizações embutidas (NBR 6118/2003, item 13.2.6), posicionadas ao longo do eixo longitudinal do elemento de superfície, para o caso de Lajes, ou no interior de um elemento linear, para o caso de Vigas e Pilares, fica proibida sua ocorrência nos seguintes casos: - Canalizações sem isolamento quando destinadas à passagem de fluidos com variação de temperatura superior à 15ºC em relação ao ambiente, desde que não isoladas ou verificadas para esta finalidade; - Canalizações destinadas a suportar pressões internas superiores a 0,3 MPa; - Canalizações embutidas em pilares de concreto, tanto imersas no material ou em espaços vazios internos do elemento, sem a existência de aberturas para drenagem. 38 ABERTURAS EM VIGAS Preferencialmente, quando possível, deve-se projetar aberturas em vigas permitindo a permanência das bielas de compressão devido à existência das forças cortantes, conforme ilustra a figura. Caso o comprimento seja maior que 60 cm recomenda-se considerar no dimensionamento. 39 20
MODELO TIPICO DE ABORDOGEM PARA O DIMENSIONAMENTO DE ABERTURAS EM VIGAS 40 ABERTURAS EM VIGAS DETALHE TÍPICO DE REFORÇO 41 21
Eduardo Giugliani giugliani@pucrs.br Felipe Brasil Viegas fbviegas@pucrs.br 42 22