Post on 24-Apr-2015
ECC 1008 – ESTRUTURAS DE CONCRETO
PRÉ DIMENSIONAMENTO DA ESTRUTURAPRÉ-DIMENSIONAMENTO DA ESTRUTURA(Aulas 9-12)
Prof. Gerson Moacyr Sisniegas Alva
Algumas perguntas para reflexão...
ÉÉ possível obter esforços (dimensionamento) sem conhecer as dimensões das seções dos elementos estruturais?
Ações verticais (peso próprio): ?????
Resolução da estrutura hiperestática (pórtico): ?????
Softwares de cálculo estrutural conseguem definir sozinhos di õ d õ d l t t t i ?
( )
as dimensões das seções dos elementos estruturais?Permitem mais testes, mas requerem do usuário dados das seções
É necessário escolher as dimensões preliminares (pré dimensionamento)É necessário escolher as dimensões preliminares (pré-dimensionamento)
Não existem normas e sim recomendações práticas (experiência)
L j M i
PRÉ-DIMENSIONAMENTO – Recomendações Práticas
Lajes MaciçasEspessura (h):
Viga
xL
40Lh x≅
Vig
a
Vig
a
Laje (Planta)
Ly
40
Lx = menor vão da lajeh
Viga
Observação: Respeitar valores mínimos da NBR 6118 para lajes maciças (item 13 2 4 1)
(Corte)
Observação: Respeitar valores mínimos da NBR 6118 para lajes maciças (item 13.2.4.1)
• 5 cm para lajes de cobertura (forro) que não estejam em balanço;• 7 cm para lajes de piso ou lajes de cobertura em balanço;
10 l j t í l d t t l i f i i l 30kN• 10 cm para lajes que suportem veículos de peso total inferior ou igual a 30kN;• 12 cm para lajes que suportem veículos de peso total maior que 30kN;• 16 cm para lajes lisas e 14 cm para lajes-cogumelo.
Vigas
Altura da seção (h):Altura da seção (h):
10L à
12Lh ≅ L = Vão do trecho da viga analisado
1012
No caso de vigas contínuas:
Viga h
2LL1
Pilar Pilar Pilar
Para vãos “comparáveis”:
23
LL
32
2
1 ≤≤12La
10Lh mm≅
2LLL 21
m+
=
A altura máxima da seção da viga em edifícios está condicionada ao pé-direito
h
Viga
PD
bw
Para vão em torno de 6,0m e pé-direito de 2 80m (edifícios usuais)
parede em alvenaria: pode conter janelas e portas
de 2,80m (edifícios usuais)...
Largura da seção (bw: nervura):
E l d fi id l j t it tô i l t i i té iEm geral, definida pelo projeto arquitetônico e pelos materiais e técnicas utilizados pela construtora (espessura alvenaria; blocos, tijolos)
Larguras mínimas segundo a NBR 6118 (item 13.2.2):
12cm para vigas12cm para vigas15cm para vigas-parede
ac c
a
Øt Øt
Ø
Entretanto, deve-se respeitar:
C b i t í i ( ) ah haØCobrimento mínimo (c)
Espaçamento mínimo entre barras (ah)
bwEx: Algumas contas de situações corriqueiras...
c = 3,0cmφt = 5,0mm de diâmetro3φ12 5
Avaliar a mínima largura requerida3φ12,5mmah = 2,5cm
PilaresDimensão mínima (item 13.2.3 da NBR 6118):
• 19cm• até 12cm ⇒ majoração por γn
b.05,095,1n −=γ
b = menor dimensão em cm
Observações: Dimensões maiores que as mínimas podem ser requeridas
Facilidade de execução:Facilidade de execução: Concretagem, colocação de armaduras, interseções viga-pilar
Área mínima da seção bruta = 360cm2 (item 13.2.3 da NBR 6118)Área mínima da seção bruta 360cm2 (item 13.2.3 da NBR 6118)
Menor dimensão Muitas vezes decidida em função da arquitetura
M i di ã E f ã d ti i ( ti d )Maior dimensão Em função das cargas verticais (estimadas)
(Processo das áreas de influência)
Processo das áreas de influência
• Processo geométrico para estimar as cargas verticais (força normal) nos pilaresProcesso geométrico para estimar as cargas verticais (força normal) nos pilares
• A cada pilar está associada uma área de influência (Ai)
“Quinhão de carga”
Definição das áreas de influência Ai:
Traçar mediatrizes dos çsegmentos que unem os pilares
• É necessário conhecer(ter idéia) a carga vertical por unidade de área
Carga vertical em edifícios usuais
( ) 2m/kN12qg ≅+ (por pavimento)( ) /qg (p p )
Valor orientativo (“termômetro)
Força normal (estimada) no pilar
( ) nAqgN ik ××+=
n = número de pavimentos acima da seção analisada
Pré-dimensionamento da seção do pilarPré dimensionamento da seção do pilar
Flexão composta (N,Mx,My)( it ã l)
Compressão centrada (N)( it ã i l t )
k*d NN ×γ=
(situação real) (situação equivalente)
γ = 1,8 para pilares internoskd NN ×γ
γ = 2,2 para pilares de extremidadesγ = 2,5 para pilares de canto
Ac = área da seção bruta de concretoAs = área total de armadura na seção
c
s
AA
=ρ (Taxa de armadura)
Na compressão centrada Domínio 5 (Reta b) 002,0scc =ε=ε
( )( ) 002.0ssccd*d .AA.f.85,0N σ+= =σ 002.0s Tensão no aço para a
deformação 0,002
Sabendo que A.A ρ= f
Observação: Para aço CA-50 2002.0s cm/kN42002,021000 =×=σ
Sabendo que cs A.A ρ
*d
c f850NA
σρ+=
0 02)a0 015:(sugestãoadotar
4,1ff ck
cd =
002.0scd .f.85,0 σρ+ 0,02)a0,015:(sugestãoadotar=ρ
Observações sobre o pré-dimensionamento
1) Pode-se dizer que um bom pré-dimensionamento é o que resulta emdimensões de seções e em taxas de armaduras finais (apósdimensionamento) próximas às adotadas inicialmente no pré-dimensionamento.
2) D bilid d l d i tê i d t
Espessura das lajesCondicionado à durabilidade
2) Durabilidade e classe de resistência do concreto
Largura das vigasCondicionado à durabilidade
(cobrimentos mínimos)
Área dos pilares Condicionado ao fck especificado(conhecer CAA para especificar pelo menos o mínimo)
A qualidade de uma estrutura também está associada à sua durabilidade
Requisitos gerais de qualidade das estruturas de concreto
Requisitos de qualidade da estrutura:
(Item 5 da NBR 6118)
Requisitos de qualidade da estrutura:
⇒ Possuir capacidade resistente (E.L.U.)
B d h i (E L S )⇒ Bom desempenho em serviço (E.L.S.)
⇒ Durabilidade
Qualidade no projeto
Qualidade na execução
Qualidade na operaçãoe manutenção
= QUALIDADE DA ESTRUTURA= QUALIDADE DA ESTRUTURA
Requisitos de qualidade do PROJETO ESTRUTURAL:
⇒ Qualidade da solução adotada• Atendimento dos requisitos impostos pela arquitetura• Compatibilização com demais projetos (hidráulico, elétrico, etc.)• Segurança Economia Durabilidade SustentabilidadeSegurança, Economia, Durabilidade, Sustentabilidade• Requisitos funcionais (função e bom desempenho em serviço)
⇒ Atendimento às normas técnicasNBR 8681: Ações e segurança nas estruturasNBR 6118: Projeto de estruturas de concretoNBR 6123: Forças devidas ao vento em edificações
Exemplos:NBR 6123: Forças devidas ao vento em edificaçõesNBR 15575: Norma de desempenho para edificações
⇒ Documentação da solução adotadaDesenhos: Bom detalhamentoEspecificações (no próprio desenho inclusive) Auxilia execução e construtor
R i õ j tMemória de cálculo
Revisões no projetoConsulta para eventuais reformas ou reparosSinistros na construção (danos e prejuízos em obras)
DURABILIDADE DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO
Afetada significativamente pela AGRESSIVIDADE DO AMBIENTEAfetada significativamente pela AGRESSIVIDADE DO AMBIENTE
⇒ Ações físicas (Ex: variações de temperatura; ação da água)⇒ Ações químicas (Ex: águas ácidas, sulfatos, cloretos, CO2 )
Classificação da agressividade ambiental
MACROCLIMA
(Rural, urbano, marinho)
MICROCLIMA
(interno, externo, seco e úmido)
Grau de agressividade
Agressividade Fraca Moderada Forte Muito Forte
Classe I II III IV(Vide tabela 6.1 da NBR 6118)
Tabela 6.1 (NBR 6118) – Classes de agressividade ambiental
Agressividade (CAA) define:
⇒ Classe de resistência mínima do concreto⇒ Relação água/cimento máxima⇒ Cobrimento mínimo
Tabela 7.1 (NBR 6118) – Correspondência entre CAA e qualidade do concreto
Tabela 7.2 (NBR 6118) – Correspondência entre CAA e cobrimento nominal para ∆c=10mm
ESPECIFICAÇÃO DO CONCRETO
RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO
Condicionantes:
• Classe de agressividade ambiental (Durabilidade)Classe de agressividade ambiental (Durabilidade)• Altura do edifício e tipo do elemento estrutural
Definição do fck em pilares:Definição do fck em pilares:
Maiores nas seções mais solicitadas (fundações) e nas seções das garagens
P d di i i f k d i l dPode-se diminuir fck nos andares mais elevados(Prática eficiente em edifícios altos)
D fi i ã d f k i l jDefinição do fck em vigas e lajes:
Em geral: pilareslajes/vigas fckfck ≤
Maiores benefícios no ELU: Força cortante e TorçãoMaiores benefícios no ELS: Deformabilidade
• Velocidade da construção / escoramento da estrutura
Retirada do escoramento Transferência das cargas p/ elemento estruturalRetirada do escoramento Transferência das cargas p/ elemento estrutural
(Exemplos: Quadro)
MÓDULO DE ELASTICIDADE
Característica mecânica essencial (cálculo de esforços e deslocamentos)
P j ti t d ifi E 28 di t id d i t t
Varia com a idade (aumento mais lento que fc)
( ç )
Projetista deve especificar Ec aos 28 dias e outras idades importantes (ex: data de desforma)
N f lt d lt d i t iNa falta de resultados experimentais:
fck5600Eci = (fck em MPa)
Observação: grande variabilidade (depende do agregado e consistência concreto)